quinta-feira, 25 de setembro de 2014

A implausibilidade de ciclos metabólicos na Terra prebiótica

Ciclos ocorrem de forma generalizada em todos os ramos da química. A definição de um catalisador tal como um agente que facilita a conversão de reagentes para produtos, sem se ser mudado quase que assegura que um catalisador que pode iniciar sucessivas "ciclos" de a mesma reacção. Ciclos metabólicos são diferentes. Estritamente, eles são, por definição restrita a bioquímica. Como ciclos catalíticos, eles também resultar em repetidas conversões de substratos em produtos, mas eles envolvem sequências muito mais complexas de reacções químicas. Tanto quanto sei, a reação Formose, que converte formaldeído a uma mistura complexa de produtos, incluindo vários açúcares [1], é a sequência da reacção não enzimática apenas conhecido que é em tudo semelhante a um ciclo metabólico, embora a existência de um ou dois ciclos muito mais simples tem sido estabelecido ou se provável na literatura de química prebiótica [2,3]. Foi proposta a possibilidade de que as reações de ácido cianídrico (HCN) pode formar a base para uma organização cíclico complexo [4], mas não há ainda nenhuma evidência experimental para apoiar esta proposta.

Se os ciclos complexos análogos aos ciclos metabólicos poderia ter operado na Terra primitiva, antes do aparecimento de enzimas ou outros polímeros informativos, muitos dos obstáculos para a construção de um cenário plausível para a origem da vida desapareceria. Se, por exemplo, um sistema complexo de ciclos não-enzimáticos poderia ter feito nucleótidos disponíveis para a síntese de ARN, muitos dos problemas da química prebiótica seria irrelevante. Talvez um polímero simples precedida de ARN como o material de exemplo para-genético, um polímero com base em uma espinha dorsal de glicerol-fosfato [5] ou uma espinha dorsal ácido phosphoglyceric. Poderia um não enzimática "ciclo metabólico" fizeram tais compostos disponíveis na pureza suficiente para facilitar o aparecimento de um polímero informativo replicante?

É preciso reconhecer que a avaliação da viabilidade de qualquer ciclo de prebiótico proposta específica deve depender argumentos sobre a plausibilidade química, em vez de uma decisão sobre a possibilidade lógica. Qualquer sequência de reacção que é permitido pela termodinâmica poderia, em princípio, ser realizado, dada uma família suficientemente activo e específico de catalisadores. As plantas sintetizam alcalóides complexos, tais como estricnina, a partir de CO2, NH3 e equivalentes redutores, por isso deve, em princípio, ser possível atingir esses sínteses a partir de CO2, NH3 e H2, dada uma família de catalisadores prebióticos suficientemente activas e específicas .

No entanto, poucos acreditam que qualquer conjunto de minerais na Terra primitiva é provável que promoveram essas sínteses um rendimento significativo. Cada ciclo metabólico proposto, portanto, deve ser avaliada em termos de eficiência e especificidades que seriam necessários de seus catalisadores hipotéticas para que o ciclo de persistir. Em seguida, argumentos baseados em evidências experimentais ou plausibilidade químico pode ser usado para avaliar a probabilidade de que uma família de catalisadores que é adequado para a manutenção do ciclo poderia ter existido na Terra primitiva.

Os ciclos metabólicos que foram identificados por bioquímicos são de dois tipos: simples ciclos e ciclos autocatalíticos. O ciclo do ácido cítrico, o que provoca a oxidação do acetato de CO2 com a síntese concomitante de ATP, e o ciclo da ureia, que resulta na conversão de ureia a NH3 tóxico relativamente inofensivos, são dois exemplos de ciclos simples. O passo inicial do ciclo anterior, é a síntese de ácido cítrico e de ácido oxaloacético acetil-CoA. Depois de uma volta do ciclo, de etilo é completamente "queimados" CO2 como uma molécula de oxaloacetato é regenerado. O ciclo de Calvin e escuro no ciclo do ácido cítrico inversa, ambas as quais resultam na fixação de CO2 na importantes intermediários bioquímicos, são exemplos de ciclos autocatalíticos. O (redutora) ciclo do ácido cítrico inversa (Figura 1) é iniciada pela divisão de ácido cítrico para se obter o ácido oxaloacético e acetil-CoA. Depois de uma volta do ciclo, duas moléculas de ácido cítrico são formadas, de modo que desde que nenhum material seja desviado do ciclo. É por isso que o ciclo é descrito como autocatalítica-cada molécula de ácido cítrico introduzido nos resultados do ciclo, depois de uma volta do ciclo, na geração de duas moléculas de ácido cítrico. A proposta de que o ciclo de ácido cítrico reverso operado nonenzymatically na Terra primitiva tem sido uma característica marcante de alguns cenários para a origem da vida [6-8].

GRÁTIS GRATIS PDF: PLoS Biology

Lido no blog Desafiando a Nomenclatura Científica

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