Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
Порфиноподобные структуры имеют фундаментальное значение; они входят в
состав цитохромов, хлорофилла, гемоглобина и других важнейших веществ. В
первых опытах по синтезу порфиноподобных соединений было обнаружено, что
пиррол и бензальдегид при нагревании (180 °С) вступают в реакцию
конденсации с образованием а,р,у,6-тетрафе-нилпорфина и а,р ,у,б-
тетрафенилхлорина [79].
Мы уже подробно рассмотрели образование альдегидов в примитивных
условиях. Поскольку пирролы удается синтезировать путем пропускания
электрических разрядов через смесь ацетилена (табл. 17) и аммиака [1], а
также путем облучения ультрафиолетом б-аминолевулиновой кислоты [80],
полагают, что эти соединения, необходимые для образования порфинов,
присутствовали, вероятно, на первобытной Земле.
Пиррол и бензальдегид растворяли в пиридине и в качестве катализатора
добавляли ацетат цинка [80]. Раствор помещали в пробирки из стекла пирекс
и в присутствии 02 подвергали воздействию у-излучения (00Со) в течение 10
ч. Мощность дозы составляла примерно 0,5 Мрад/ч. Далее продукт выделяли
путем экстр?к-ции различными растворителями и хроматографии.
В другом эксперименте в качестве растворителя использовали воду. Раствор,
содержащий пиррол и бензальдегид, облучали ультрафиолетом (1,5-1015
квант-с-1-см"2). Были установлены фильтры, пропускающие 45% излучения с
длиной волны 2500 А. Пор-финовые продукты выделяли путем хроматографии на
колонках. При инкубации той же смеси реагентов в отсутствие излучения
также наблюдалось образование порфинов. При использовании в качестве
растворителя пиридина вместо воды через несколько дней обнаруживались
лишь следы порфинов. В этом случае не
СИНТЕЗ БИОМОНОМЕРОВ
185
Длина волны, нм
Фиг. 40. Спектр продукта, образующегося при взаимодействии пиррола с
бензальдегидом, и спектр стандартного образца тетрафенилпорфина. Продукт
синтезирован посредством облучения раствора реагентов ультрафиолетом
[80а]. Сплошная ^кривая — спектр аутентичного тетрафенилпорфина;
прерывистая |,кри-вая — спектр выделенного продукта.
удавалось обнаружить никаких порфиноподобных продуктов после облучения
ультрафиолетом в течение 2 ч (условия облучения те же). Ультрафиолетовые
спектры поглощения порфиновых продуктов, синтезированных из пиррола и
бензальдегида, и стандартного образца тетрафенилпорфина приведены на фиг.
40. При использовании от 3 до 6 мл каждого реагента (общий объем 13 мл)
выход продукта составлял от 0,001 до 1,0 мг. Выход порфиновых продуктов
после облучения обычно возрастал при стоянии раствора. Ранее было
высказано предположение, что абиогенный синтез порфиринов происходит
аутокаталитически [81] (см. также гл. VI). Такой механизм может объяснить
явление старения, отмеченное в этом эксперименте.
Роль порфиринов в структуре и функции гемоглобина, хлорофилла, цитохромов
и других биологических соединений хорошо известна. Не ясно, было ли
присутствие порфиринов необходимым для появления живых систем.
Несомненно, однако, что появление порфиринов на определенной стадии
эволюции сыграло очень важную роль в повышении эффективности процессов
окисления и восстановления.
Таблица 20
Сводные данные по синтезу некоторых биомономеров, не относящихся к
аминокислотам, в примитивных условиях
Класс соединений Реагенты Продукты Источник свободной энергии Фаза
реакции Источник данных
А. Жирные кислоты 1. C02-fC2H4 Жирные кислоты с длинной цепью
(С—»-40)1) у, давление Газовая [82]
2. С02н-Н20 НСООН2’ а Водная [431
3. со2+н2о НСООН3) у(60Со) (57 ? 101вМэВ/мл) Водная [44]
4. НСООН-гН20 (СООН)24) , а(40МэВ) Водная [83]
5. СН3СООН j Н20 Малоновая кислота; яблочная кислота; 1,2,3-
пропаитрикар-боновая кислота, капроновая кислота, (СН2СООН)24'
Водная [83]
Б. Углеводы НСНО :-Н20 Гексозы и оксикислоты61 УФ Водная [84]
В. Пурины 1. Соли гуанидина-j-ААИК Гуанин7' Тепло Водный раствор
NHg [69]
2. Мочевина ; ААИК Гуанин и ксантин® Тепло Водный раствор
NH, [69, 71, 76]
3. Аспарагиновая кислота • глутаминовая кислота • смесь 16 других
аминокислот Гуанин91 Тепло (180 °С) Твердая (сухая) [85]
Г. Пиримидины 1. Яблочная кислота - мочевина | нолифосфорная кислота
Урацил50' Тепло (100—140 °С) Безводная жидкая [86]
2. Яблочная кислота мочевина—сильная минеральная кислота Ураиил111
Концентрированная кислота [87]
Д. Различные • другие соединения
3. Мочевина + СН2=СН—CN, NH2—СН2—СН2—CN или nh2—сн2—сн2—с—nh2 я
Ураиил12) Тепло (130°С) Водный раствор NH, [6]
и о
4. KCNO-! C,HCN fH20 Цитозин131 Тепло (Ю0°С, 1 сутки) Водная П5]
1. CHr! NH3 ;-H2-i H20 Нендентифииированные органические соединения14'
Ультразвук Газовая водная [88J
2. OVfNHs-HIgO Мочерина, ацетон, ацетамид Ускоренные протоны
Газовая [61]
3. Пиррол ! полиоксиметилеи катионы Порфири и'» Текло Концентриро-
ванные реагенты [90]
4. CO fH20 HCHOf(HCO)2 Излучение ксеио-иовой лампы Р-макс~129э И 1470 А)
Газовая [91|
!) Цепи являются линейными (судя по инфракрасным спектрам); при Т—\25ЛС
