Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
способности различных аминокислот могут абиотически образовываться «популяции» полипептидов определенного строения. Если бы удалось определить скорость каждой реакции в разных комбинациях условий среды, то можно было бы оценить относительный выход каждого полимера. Итак, в полипептидной цепи, растущей в примитивных абиогенных условиях, последовательность аминокислот ни в коем случае не будет случайной.
В более ранней статье Экка и сотр. [6] исследуется термодинамическое равновесие процессов образования «органических» соединений неорганическим путем. Но в таких случаях всегда остается сомнение в идентичности условий эксперимента условиям, царившим на первобытной Земле. Возможно, что для «органических» соединений, возникавших тогда, никогда не достигалось равновесие — ведь они были подвержены мощному воздействию энергии солнечного излучения.
9. МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Все описанные эксперименты стали возможными лишь благодаря поразительным успехам в развитии методов анализа в органической химии. Без них мы были бы не в состоянии узнать, какие соединения образуются в опытах.
Старые методы анализа в органической химии были в большей или меньшей степени продолжением методов, используемых хи-миками-неорганиками. Применялся освященный временем принцип: исследуемую молекулу надо разрушить на более мелкие фрагменты, состав которых определить значительно легче. Анализируя природу этих фрагментов и определяя их процентное содержание, во многих случаях удавалось выяснить состав исходного соединения. Конечно, я упростил принцип, и все же подход к анализу органических веществ был раньше именно таким. Информативность этого метода ограниченна. Он позволяет определить, имеем ли мы дело, скажем, с углеводородом, сложным эфиром, жиром или углеводом. Но внутри этих классов известны различные соединения, состоящие из одних и тех же атомов или их групп. Такие соединения с одинаковым составом, но разным пространственным расположением атомов называются изомерами.
Даже у простых соединений, какими являются предельные углеводороды, или алканы, состоящие только из атомов углерода и водорода, число возможных изомеров одной молекулы возрастает до астрономических величин при удлинении углеродной цепочки. Бутан (С4Н10) — первый углеводород, имеющий два изомера. За ним идет пентан (С5Н12) — у него есть три изомера; у гексана (СбН14) — пять; у гептана (С7Н16) — девять изомеров и т. д. У ал-кана с формулой С20Ш2 должно быть 366 319 разных изомеров [30].
Раньше химики-органики не умели анализировать смеси таких сложных изомеров. Новые методы позволяют выделять эти соединения из смеси и анализировать их, не разрушая на фрагменты. Впрочем, старый метод разрушения исследуемого вещества также может применяться, однако только в сочетании с новейшими техническими достижениями, позволяющими определять тонкую структуру, такими, как масс-спектрометрическпй анализ (см. гл. XII, разд. 11).
Подробные сведения о новейших методах читатель может найти в учебниках и справочниках [42]. Некоторые из новых методов анализа были в разное время популярно описаны в журнале Scientific American [5, 18, 23, 37]. Но три метода заслуживают особого разговора. Это жидкостная адсорбционная хроматография (или, короче, просто хроматография), газовая, или парофазная, хроматография, а также масс-спектрометрия.
Метод жидкостной адсорбционной хроматографии на колонках был разработан уже давно. Он позволяет разделять сложные смеси на отдельные соединения. Смесь соединений в растворителе заливается в стеклянную колонку, заполненную специальным адсорбентом. Затем через колонку пропускаются большие объемы чистого растворителя; при этом каждый отдельный компонент смеси продвигается по колонке со скоростью, зависящей от силы его взаимодействия с адсорбентом. Время, в течение которого каждый компонент удерживается на колонке (время задержки), зависит от того, насколько трудно его «отмыть» от адсорбирующей поверхности.
Позже жидкостная адсорбционная хроматография была усовершенствована. Развиты более эффективные методы — хроматография на бумаге и тонкослойная хроматография. В них используется или особым образом обработанная бумага, или тонкий слой специального сорбента, нанесенный на стеклянную или металлическую подложку. Каплю анализируемой смеси наносят в углу на лист бумаги или пластинку, а противоположный край листа опускается в смесь растворителей. Продвигаясь по капиллярам через хроматограмму, растворитель выполняет необходимое разделение. Примеры хроматограмм показаны на фото 3 и фиг. 31. Не все пятна, появляющиеся на хроматограмме после обработки, соответствуют каждое какому-либо одному компоненту. Можно произвести дальнейшее разделение, повернув хроматограмму на 90° С и пропуская другую смесь растворителей в направлении, перпендикулярном первоначальному. Это так называемая двумерная хроматография.
Комбинируя разные системы растворителей и адсорбенты, удается разделять многие нелетучие соединения, которые раньше разделить не удавалось. Точный контроль условий эксперимента позволяет определять неизвестные соединения, сравнивая их относительную подвижность с подвижностью известных веществ.
