Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
РЕАГЕНТОВ
Во всех обсуждавшихся до сих пор экспериментах неоднократно
подчеркивалась важная роль нитрилов и альдегидов в гипотетических
процессах химической эволюции. Например, в экспериментах с искровыми
разрядами, в которых из смеси метана, аммиака и воды образуются
аминокислоты, нитрилы и альдегиды появлялись в качестве промежуточных
продуктов. На этом основании и было сделано предположение, что синтез
осуществляется по механизму Штрекера [5]. При этом было показано, что
аминокислоты могут образовываться непосредственно из альдегидов и
нитрилов. Вот самый простой'случай: при взаимодействии KCN с НСНО в
водном растворе образуется глицин [26].
В большом числе работ было показано, что при наличии источников энергии,
доступных, вероятно, и в условиях первобытной Земли, происходит
образование этих двух групп реакционноспо-собных соединений (например,
HCN и НСНО) из очень простых реагентов. В табл. 17 суммированы результаты
подобных экспериментов. В большинстве работ, цитируемых в этой таблице,
ставились совсем иные задачи, нежели выяснение возможных путей химической
эволюции, и тем пе менее их результаты представляют интерес также с этой
точки зрения, ибо свидетельствуют о том, что интересующие нас продукты
могут быть получены в очень простых условиях. Таким образом, можно
считать, что эти реакциопносно-собные соединения вполне могли
образовываться на первобытной Земле в условиях, которые, как полагают,
существовали на протяжении процесса химической эволюции.
Реакционноспособными соединениями мы называем такие реагенты, которые
имеют тенденцию вступать во взаимодействие друг с другом и с другими
реагентами с незначительной затратой
СИНТЕЗ БИОМОНОМЕРОВ
1б9
Таблица 17
Образование реакционноспособных соединений из простых газов
Реакциошга-гтособныо
продукты
1. HCN
2. НС-СИ
3. NH,
4. NH2NH.2
5. КН2ОН
6. HN03
7. НСНО
Исходные репгенты
Источник
энергии1)
8. HCONHj,
9. Ароматические углеводороды
СН4 -f NI1S СН4 . -,\2 C..I1. - N.. Углеводороды -|- \'L, СО -I N.. -- Н2
СН4 i\2 + H2 N, + Н20 NH,
NH3 -+? НоО
n.2 + н,о сн4 -ь н202) сн4 + СО/) СН3ОН3) + No СО -j- Н2
со2 + н.о
NH3 + СО
сн4
I 1СТОЧНИК
данных
или Л [22, 28] е [29]
[30]
[31]
[32]
[33]
ТР 134]
УФ [35]
с [36]
с [37]
е [38]
е [39]
е [40]
е [41]
е [42]
а, УФ, у; (39, 43, 44] е- [45]
Д [46]
1) е —электрический разряд, Л—высокая температура (-*-1000 СС); ТР—
тлеющий разряд; УФ—облучение ультрафиолетом; а—воздействие а-частиц; у —
у-облучение.
2) В К1чествё продукт* получали также СН3СНО,
3) Водщя среда; см. эксперимент 2, табл, 14,
энергии или вообще без всяких энергетических затрат, причем продукты
образуются с гораздо более высокими скоростями по сравнению со скоростями
их образования из исходных простейших реагентов. Так, умеренное
нагревание цианида аммония легко приводит к образованию аминокислот (см.
ниже). Из табл. 17 следует, что цианид образуется из метана и аммиака при
высоких температурах. Образование аминокислот из цианида аммония при
дайной температуре протекает со значительно более высокими скоростями,
чем образование этих биомономеров из метана и аммиака. Следовательно,
цианид аммония мы относим к реакцион-носпособным реагентам.
Имеются многочисленные эксперименты, в которых исследуется возможная роль
таких реакционноспособных соединений для
170
ГЛАВА IV
Фиг. 35. Кинетика реакции образования аминокислот при взаимодействии
NH2OH-HCl с полиоксиметиленом [27].
I — аминокислоты; II — аммиак (ХЮ—Ill — HCN; IV — амиды амияокиг.и т.
синтеза биомономеров, необходимых для примитивного биогенеза. В данной
главе мы обсудим некоторые из этих работ. Мы не ставили своей задачей
дать исчерпывающий обзор и потому лишь рассмотрим примеры, иллюстрирующие
возможность образования различных классов биомономеров из рс-
акционноспособных соединений.
Аминокислоты
В одном из экспериментов по синтезу аминокислот в качестве исходных
реагентов были использованы гидрохлорид гидроксил-амина (в табл. 17
указан возможный способ его образования в условиях первобытной Земли) и
полноксиметилен [27]. В типичном эксперименте готовили водные растворы,
содержащие оба реагента в концентрации 0,25 моль/л каждый. Затем эти
растворы нагревали в пробирках из стекла нирекс. Исследования проводили
при разных температурах, pH, концентрациях и соотношениях реагентов.
Исследовалась также временная зависимость параметров реакций и возможная
роль неорганических катализаторов. Для разделения продуктов применяли
ионообменную хроматографию на колонках. Аминокислоты идентифицировали по
темпера-
СИНТЕЗ БИОМОНОМЕРОВ
171
1. НСНО + NHoOH ~ > Н20 + СН2МОН
Гидроксиламин Формальдоксим
-Н,0
2. CH.2NOH -----^ HCN
3. НСНО -f NH3 + HCN > CH.2(NH2)CN
Амипоацетонитрил
4. CH2(NH2)CN -Ь И,О » CH2(NH2)CONI-L
Глицииамнд
5. CH,(NR,)CO\’R, + Н20-----> CH,(NH2)COOH
Глицин
Ф и г. 36. Механизм, предложенный для синтеза глицина из формальдегида
и гидроксиламина [27].,
