Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
воде рсда, и активность фермента определяли титрованием перманганатом
калия. Фермент можно инактивировать добавлением разведенной серной
кислоты. Были приготовлены соответствующие снеси коацерватов, содержащие
активный и неактивный фермент. Е. каждом случае коацерваты отделяли
центрифугированием и вновь смешивали с равновесной средой. Данные этого
эксперимента суммированы в табл. 29. Результаты свидетельствуют о том,
‘O-изо
290
ГЛАВА VI
Таблица 29
Активность каталазы в коацерватах1) [51]
Система Количество титрующего раствора (0,01 п. КМ11О4) после
инкубации с Н2Оа в течение разного времени, мл
2 мин 3 мнн 5 мнн
Коацераат А (коацерватные капли + равновесная жидкость) 2,23—2,55 1,50
0,73
Коацерват Б (инактивированный фермент) 7,23—7,30 7,0 7,25
Коацерватные капли А + равновесная жидкость Б 2,10—2,20 1,70 0,70
Равновесная жидкость А + коацерватные капли Б 7,05—7,05 7,23 7,00
1) Путем титрования определяют количсстго Н2О2, оставшегося в каждой
системе после-указанною времени инкубации. Чем больше объем тнтрую?цего
раствора, тем меньше количество разложившейся перекиси. Каталаза ускоряет
следующую реакцию: 2Н2О2 —?
-»• 2Н20-К>2-
_________________________________________________________________________
_
что каталазная активность сосредоточивается в пределах коацер-ватных
капелек и оказывается очень низкой в равновесной смеси. Кроме того,
очевидно, что коацерваты можно изолировать и ре-суспендировать в другой
среде, и при этом сохраняются все присущие им свойства.
В другом эксперименте коацервация происходила в растворе, содержащем
гуммиарабик и гистон (или желатину), а также глга-козо-1-фосфат и
фосфорилазу картофеля [51, 52]. За накоплением крахмала в каплях следили
по результатам реакции с иодом. При замене сахарофосфата и фосфорилазы
крахмалом и р-амила-зой крахмал также накапливался в коацерватах (его
концентрация в них в 4,5 раза превышала концентрацию в среде). Из-за
присутствия фермента крахмал (полимер глюкозы) подвергался гидролизу; при
этом некоторое количество мальтозы (димер глюкозы) оставалось внутри
коацервата, а часть ее выходила в равновесную жидкость, как это было
показано путем титрования перманганатом. Были поставлены контрольные
эксперименты с коацерватами, содержащими инактивированный фермент. С их
помощью было показано, что мальтоза, обнаруженная в коацерватах в первом
эксперименте, не является продуктом гидролиза, происходящего во внешней
равновесной жидкости. Она возникала в результате реакции, происходящей
внутри коацервата, как это показано на фиг. 70 (вверху). В условиях, в
которых предпочтительно протекает реакция 1, а не реакция 2, размер
коацервата возрастает. Этот процесс можно интерпретировать как
примитивную форму
РАЗВИТИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 291
I Фермент1 Фермента
Глюкозо-1-Ф —? Глюкозо-1-Ф ? Фи + Крахмал--------------------------?
Мальтоза
Фв Мальтоза
Фермент
над-н2 » НЛД-Н2 + ДФИ НАД + ДФИ-Н2
ДФИ НАД ДФИ-Н2
Фиг. 70. Схема предполагаемых механизмов взаимодействия коацерватов
(взяты в рамку) с внешней средой.
Заключенные в коацерватиой капле ферменты образуют локализованную
метаболическую
систему [52].
роста за счет синтеза и накопления крахмала. Таким образом, мы приходим к
выводу, что коацерваты являются открытыми системами.
Простая анаэробная окислительно-восстановительная система была получена
при добавлении бактериальной оксидоредуктазы к коацерватиой системе,
содержащей НАД-Н2 [52]. Этот эксперимент схематически представлен на фиг.
70 (внизу). ДФИ — краситель, использовавшийся для изучения окислительно-
восстановительной реакции. В коацерватах возможно также накопление
хлорофилла [52]. В присутствии аскорбиновой кислоты на свету такой
препарат функционировал как примитивная фотосинтезирующая система.
Важно подчеркнуть, что коацервация рассматривается здесь не потому, что
она была тем единственным процессом, который предшествовал появлению
протоклеток. На самом деле мы не можем быть уверенными в том, что это
явление вообще имеет какое-либо отношение к процессу возникновения
протоклеток. Однако, изучая процессы коацервации, мы можем исследовать,
каким образом в принципе могло происходить усложнение протоклеток. Мы
понимаем, что схема эволюции протоклеток, которую мы собираемся
предложить, носит почти во всех отношениях гипотетический характер и во
многих своих деталях вполне приложима к другим рассмотренным моделям.
Однако эта схема основывается на известных свойствах коацерватов и будет
обсуждаться в рамках этих свойств.
Схема выглядит следующим образом [54]. Как отмечалось ранее, увеличение
массы популяции коацерватных капель происходит за счет включения и
использования веществ из окружающей среды, уже обогащенной органическими
веществами в результате предшествовавших стадий химической эволюции. Это
погло-
19*
292
ГЛАВА VI
щение должно было приводить к увеличению размеров, т. е. к росту капель.
Те системы, у которых скорость увеличения массы была выше, в конечном
