Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
поможет выяснить механизм, посредством которого ПМФ способствует
протеканию реакций конденсации с дегидратацией [24]. В инфракрасном
спектре ПМФ имеются полосы, характерные для циклических фосфатов. При
добавлении воды эти полосы исчезают и появляются новые, характерные для
поли-фосфорных эфиров с открытой цепью. Результаты этих исследований
суммированы в табл. 22. Если проводить реакцию при 100 °С, то она, по-
видимому, завершается через 3 ч. Эти результаты свидетельствуют в пользу
сделанного ранее предположения, согласно которому ПМФ имеет циклическое
строение. На фиг. 50 пред-
14*
212
ГЛАВА V
О О
II I!
нр2 О-Р - О - Р- OCaHs
о о
крр—р-о-р-осл
II > II
о о
А
Б
Фиг. 50. Структуры, предложенные для этилового эфира полиметафосфорной
кислоты (ПМФ).
Построены на основе данных об изменении относительной интенсивности
соответствующих ников в спектре идериого магнитного резонанса в процессе
гидролиза (ПМФ) [2б1
ставлены предложенные для ПМФ структуры. Сопоставление результатов
экспериментов с этими предполагаемыми структурами свидетельствует о том,
что ПМФ находится преимущественно в форме А.
Дальнейшая информация о структуре ПМФ была получена методом ядерного
магнитного резонанса [25, 261, с помощью которого исследовались
химические сдвиги фосфатных групп Р,, Рт и Рй (фиг. 50). Полученные
данные свидетельствуют о наличии обеих структур, представленных на фиг.
50. В отсутствие воды на форму А приходится 56%, а на форму Б — 44%; при
добавлении небольшого количества воды исчезает поглощение Рь, а
поглощение Р/ возрастает, что свидетельствует о размыкании цикла. По мере
того как поглощение Р* возрастает, поглощение Рт уменьшается. Через 5 ч
поглощение Р/ начинает превышать поглощение Рт, т. е. появляются
небольшие количества ортофосфата. Поглощение Рт продолжает уменьшаться и
далее по мере того, как в среде увеличивается количество ортофосфата.
Таким образом, полиметафосфат нестабилен и подвергается гидролизу в воде.
Сходные результаты были получены при замене воды этанолом. При
использовании этанола в качестве растворителя на первой стадии реакции,
вероятно, образовывалось соединение, представленное на фиг. 51. Было
обнаружено также, что структура ПМФ в большой степени зависит от условий
его синтеза (соотношение реагентов и способ нагревания). Этим, по-
видимому, объясняются расхождения в результатах экспериментов,
обсуждающихся в этом разделе.
На основе изложенных здесь экспериментов с полиметафосфатами мы можем
сделать несколько важных выводов. Прежде всего эти соединения могут
служить эффективными агентами, способствующими реакциям конденсации
нуклеотидов и аминокислот, протекающим с отщеплением воды. Однако при
образо-
РЕАКЦИИ КОНДЕНСАЦИИ С ОТЩЕПЛЕНИЕМ ВОДЫ И ПОЛИМЕРИЗАЦИИ 213
ООО
ООО
О О
R
О О
OR + R'—ОН
Rc. | | '-’п.
О OR'
\
Р—ОН
V
Фиг. 51. Предполагаемая первая стадия реакции взаимодействия этилового
эфира полиметафссфорной кислоты с соединениями, содержащими ОН-группу,—
спиртами и сахарами [24].
Раскрытие кольца вполне согласуется с результатами, полученными при
гидролизе и эта-иолизе (см. в тексте). На данной схеме символ R
соответствует этильиой группе на фиг. 50,
вании полинуклеотидов возникает, по-видимому, большое число неприродных
связей (пирофосфатных и межцепочечных). При этом сам конденсирующий агент
очень легко гидролизуется, так что возникновение и существование его в
условиях первобытной Земли весьма проблематичны.
При помощи ПМФ были синтезированы и другие биологически важные полимеры;
синтезы эти проводились в условиях, сходных с теми, которые
использовались для полимеризации нуклеотидов и аминокислот. Результаты
этих экспериментов суммированы в табл. 23.
Итак, мы рассмотрели два метода проведения реакции конденсации с
дегидратацией в безводной среде — в условиях, которые могли иметь место
на первобытной Земле. Согласно первому методу, синтез проводится при
повышенной температуре с сухими исходными реагентами; при этом происходит
испарение воды, образующейся в результате реакции. Предполагается, что
такие условия могли существовать вблизи вулканов [9]; ниже мы будем
сбсуждать вопрос о неустойчивости органических веществ в этих условиях.
Второй метод заключается в использовании пол и мета фосфатов с высоким
содержанием энергии для активации соединений, подлежащих конденсации.
Основной недостаток последней модели заключается в том, что стабильность
этого конденсирующего агента в среде с значительным содержанием воды
весьма сомнительна. Между тем, как полагают, на первобытной Земле было
много воды (см. гл. III). Именно в силу неустойчивости ПМФ реакции с его
участием необходимо проводить в присутствии минимальных количеств воды,
желательно вообще в безводной среде. В соответствии с этим положением оба
описанных метода дают наилучшие результаты при полном отсутствии воды в
исходной системе. В этих условиях, как мы видели, выходы оказываются
весьма значительными. Поскольку для биогенеза были необходимы, вероятно,
