Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
скоростью. На этой стадии две молекулы формальдегида взаимодействуют друг
с другом с образованием гликолевого альдегида [67]. Затем следует быстрая
реакция, в которой еще одна молекула формальдегида вступает в реакцию
конденсации с гликолевым альдегидом и образуется глицериновый альдегид.
Оказалось, что индукционный период отсутствует, если в реакционную смесь
вводят глицериновый альдегид, гликолевый альдегид или диоксиацетон.
Полагают, что вторая стадия представляет собой аутокаталитическую
реакцию, чем и объясняется ее высокая скорость [67]:
ОН ОН ОН
Очень медленно | НСНО | [
2НСНО „• —------? СН2—СНО сн2—СН—сно
Индукционный Быстро
период
Гликолевый альдегид
Глицериновый
альдегид
он он он он он о он о он
III I I II НСНО | II |
СИ2—СН—СН—СНО t—» СН,—СН— с—сн2он <--------------- СН,—С—СН,
| Диоксиацетон
он он
I I
СН2—СНО + сн2—сно
В этом процессе гликолевый альдегид регенерируется и используется 2 моля
формальдегида. В соответствующих условиях до 50% формальдегида
превращается в гликолевый альдегид [68]. Последующая конденсация этого
четырех углеродного альдегида с НСНО приводит к образованию пентоз и
гексоз.
Хотя целью описанных работ не было выяснение возможных путей химической
эволюции, их результаты все же имеют отношение к этой проблеме. Мы уже
говорили о том, что альдегиды легко образуются в условиях, имитирующих
примитивные уело-
СИНТЕЗ БИОМОНОМЕРОВ
177
вия Земли (табл. 17). Были проведены соответствующие эксперименты с целью
найти условия, в которых могло идти образование пентоз и гексоз на
первобытной Земле. Готовили водные растворы, содержащие формальдегид
(НСНО) и ацетальдегид (СН3СНО) или глицериновый альдегид (СН2ОН(СНОН)СНО)
и ацетальдегид [6, 69]. Окись кальция использовалась в качестве основного
катализатора. Температура реакционной среды была 50 °С или ниже. В этих
условиях наблюдалось, в частности, образование дезокси-рибозы с выходом
3% (далее станет ясно, что этот факт очень важен в связи с примитивным
синтезом нуклеиновых кислот на Земле). В качестве катализатора окись
кальция могла быть заменена аммиаком (в виде гидроокиси аммония). Это
наблюдение очень важно для понимания процесса химической эволюции, так
как, по мнению многих исследователей, в условиях первобытной Земли аммиак
был весьма доступным реагентом. Ход реакции легче контролировать в
присутствии аммиака, чем в присутствии окиси кальция. С аммиаком в
качестве катализатора образование продуктов происходит непрерывно, когда
реакция проводится при комнатной температуре в течение 2 мес. Таким
образом происходит постепенное накопление продукта (можно полагать, что
такой процесс происходил в ходе химической эволюции).
В других экспериментах была сделана попытка выяснить, может ли
ультрафиолет заменить основной катализатор при образовании сахаров из
формальдегида в водном растворе. Было найдено, что в соответствующих
условиях под влиянием ультрафиолетового или у-излучения (источником у-
лучей служил кобальт-60) из формальдегида образуются пентозы и гексозы
[70]. В частности, среди продуктов реакции были идентифицированы рибоза и
дезо-ксирибоза. В этих экспериментах использовался формальдегид, меченный
14С. Растворы, облучавшиеся ультрафиолетом, помещались в пробирки из
увиолевого стекла, тогда как у-облучение проводилось в стеклянных
пробирках. Перед облучением удаляли кислород. Формальдегид поглощает в
области 2880 А. Увиолевое стекло пропускает свет с этой длиной волны. В
экспериментах с у-облучением (60Со) мощность дозы составляла 5-10® рад/ч.
Идентификация продуктов проводилась при помощи хроматографии на бумаге.
Наряду с пентозами и гексозами, образовавшимися в наибольших количествах,
были обнаружены и другие сахара. Поскольку реакция проводилась при pH
4,5, очевидно, что в данном случае синтез сахаров не зависит от оснований
в качестве катализаторов.
Ранее уже указывалось, что при пропускании электрических разрядов через
смесь из метана, аммиака и паров воды образуется формальдегид [5].
Используя 14С-метан, в таких экспериментах среди продуктов реакции
удается обнаружить рибозу и 2-дезок-сирибозу 170].
178
ГЛАВА IV
Гетероциклические основания
Гетероциклические основания служат компонентами нуклеиновых кислот. Одно
из них, аденин, имеет следующую структуру:
С помощью цианистого аммония успешно был осуществлен синтез аденина,
который входит в состав АТФ, нуклеиновых кислот и других соединений,
играющих фундаментальную роль в биологических системах [49, 71]. Здесь
опять-таки на первый план выступает цианид, который, вероятно, сыграл
очень важную роль в процессах химической эволюции. Водные растворы
цианистого аммония нагревали в течение одного или нескольких дней. При
комнатной температуре концентрация аденина линейно возрастала со
временем. Обычно раствор цианистого аммония готовили, пропуская
свежеприготовленный HCN в водный раствор гидроокиси аммония. Образующийся
раствор NH4CN нагревали в течение нужного времени.
