Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
основные классы биомономеров, Предполагаемая схема процессов, протекавших
в условиях добиалогической химической эволюции, представлена на фиг. 41.
Эволюция молекул начинается с простых соединений, которые, несомненно,
входили в состав первобытной атмосферы. Из них возникали соединения,
обладавшие высокой реакционной способностью, — нитрилы и альдегиды.
Последние вступали в дальнейшие реакции, в результате которых шло
образование биомо-цомеров. Применимость подходов, рассмотренных в данной
главе, к исследованию возможных путей дальнейшей эволюции биомономеров
будет детально рассмотрена в гл. V, посвященной реакциям конденсации и
полимеризации.
190
ГЛАВА IV
Ультрафиолетово е излучение J] солнца
Атмосферные
газы
СН4, СО, NH3, N„
H2o, н um.d.
Аминокислоты, гетероциклические основания, углеводы, жирные кислоты,
порфины и т. д.
Фиг. 41. Гипотетическая схема образования биомопомеров'в процессе
химической эволюции в добиологический период.
Экспериментальный материал, приведенный в этой главе, свидетельствует о
том, что в условиях первобытной Земли могли легко образовываться
разнообразнейшие биологически важные соединения. Хотя многие продукты
этих реакций, возможно, не принимали участия в биогенезе, важно отметить,
что в этих реакциях могли возникать также биомоиомеры, т. е. соединения,
необходимые для современных живых организмов. В следующей главе мы
увидим, что свойства продуктов этих простых реакций очень важны для
эволюции более сложных соединений и для процессов биогенеза. Первичные
реакции протекали, вероятно, с участием простых компонентов газовой фазы
в верхних слоях атмосферы. Реакции происходили с поглощением энергии и
приводили к образованию промежуточных продуктов с высокой реакционной
способностью. Последние растворялись далее в водной фазе (океанах) и
реагировали с образованием биомономеров. Практически невозможно
установить, какая из предлагаемых моделей первобытной Земли верна, однако
в этом, в сущности, нет необходимости, ибо совершенно очевидно, что
химическая эволюция могла протекать в самых разных условиях.
Поскольку можно с уверенностью считать, что нитрилы и альдегиды благодаря
своей высокой реакционной способности способствовали протеканию ранних
стадий химической эволюции, интересно было бы уяснить себе, какие
конкретно свойства этих соединений позволяют им принимать участие в
интересующих нас реакциях. Прежде всего бросается в глаза, что у них
обязательно имеется двойная или тройная связь при атоме углерода (R—СН —-
О и R—C—N). Вот почему эти молекулы способны присоединять другие группы.
Рассмотрим простейший случай — кислотный гидролиз олефинов. Он начинается
с электрофилыюй атаки протона по двойной связи,богатой электронами;
образуется
СИНТЕЗ БИОМОНОМЕРОВ
191
я-комнлекс, который превращается затем в ион карбоиия, вслед за чем
происходит присоединение воды:
В случае альдегидов и нитрилов имеет значение дополнительный фактор, а
именно то, что кислород в первом случае и азот во втором более
электроотрицательны, чем углерод. В результате электроны, связывающие
соответствующие атомы, будут распределены несимметрично по отношению к
этим центрам и сдвигаются по направлению к атому кислорода (у альдегидов)
и азота (у нитрилов). Поэтому связь поляризуется, плотность электронов на
атомах азота и кислорода возрастает и образуются отрицательно заряженные
центры, тогда как на атоме углерода образуется положительно заряженный
центр. Такая поляризация связей способствует направленным взаимодействиям
молекул. Например, при кислотном гидролизе нитрила до амида положительно
заряженный протон (ион гидроксония) атакует отрицательный центр на азоте,
а образующийся на углероде положительный центр легко взаимодействует с
отрицательным полюсом молекулы воды:
Подобным же образом от полярности карбонильной группы альдегида зависит и
катализируемая основаниями (В) альдоль-пая конденсация, которая
происходит при синтезе пентоз и гек-соз из формальдегида (об этом
говорилось ранее):
н
Ноя карбоиия
JT-комплекс
—? R—C=N
+н"
+
R—C=N
R—С=КН
-Н+
+ R—G=NH
ОН
R—С—NH.
О
-1ПО
+ -
R.j—С—О
R.2—С—О
в
R'—С—Н
-—- R'—С" + ВН+
О" он
+ - II ВН+ I |
При синтезе тетрамера HCN, о котором упоминалось ранее в этой главе в
связи с образованием аденина из цианида, несомнен-
192
ГЛАВА IV
но, происходит присоединение одной молекулы HCN по тройной связи другой
молекулы HCN. В следующей главе мы увидим, как способность нитрилов к
присоединению молекул по С=К-связи используется в одной из моделей для
объяснения синтеза пептидов на первобытной Земле.
«...обнаруживается, что начало органической жизни... в большой степени
зависело от наличия циана... и имелось достаточно времени и возможностей
для того, чтобы циан и его производные проявили свою сильно выраженную
тенденцию к превращениям и полимеризации... в лабильные белки, из которых
состоит живая материя».
Е. Пфлюгер. 1875
ЛИТЕРАТУРА
1. Опарин А. И., The Origin of Life, Dover Publications, Inc., New York,
