Файл: Титаев А.А. Эволюция органических соединений на Земле. От углерода до биополимеров.pdf

служит коферментом в трансаминазах, декарбоксилазах и других ферментах. В качестве продукта обмена в организме из витамина BG образуется 4-пиридоксовая кислота [121]. К сожалению, пути биосинтеза пиридоксина в организмах еще неизвестны, что огра­

хинонхлоримида в 0,1 %-ном бензоле не была достаточно специ­ фичной — синей — для пиридоксина, а скорее зеленоватой, со­ стоявшей из смеси голубого и темно-коричневого. Выход этого вещества не превышал 1—2 мг на 1 мл (рис.'2).

Порфирины. В современных организмах производные пиррола порфирины лежат в основе структуры хлорофилла, гема, главных элементов дыхательной цепи — цитохромов и витамина В,,.

Начальные стадии биосинтеза порфирина у всех живых су­ ществ одинаковы, довольно просты и приводят к образованию тетрапиррола [122]. Исходными веществами при этом служат

вышеуказанных биологически важных соединений. Эти звенья биосинтеза •гетрапирролов катализируются общими для всех организмов ферментами. В дальнейшем пути биосинтеза гема,

Известны попытки воспроизвести синтез порфиноподобных веществ в условиях, имитирующих первичные условия на Земле (в отношении исходных веществ и способа синтеза). Одна из по­ пыток — конденсация пиррола с беизальдегидом при 180° или

38

левулиповой кислоты и при воздействии электрических искр на смесь метана, аммиака и воды [62, 125—127].

Согласно приведенным схемам, для синтеза порфирииа тре­ буется присутствие кислорода как катализатора, что установлено А. А. Красповским и А. В. Умрихиной [125]. В связи с этим возникли сомнения, могли ли эти вещества образоваться в то время, когда атмосфера Земли была восстановительной и не содер­ жала кислорода [11, 12]. По этой концепции, кислород появился на Земле только тогда, когда фотохимическое восстановление углекислого газа стало сопровождаться фотолизом воды с выде­ лением кислорода, иначе говоря, с развитием полного фотосин­ теза в автотрофных организмах. Возникает задача: для образова­ ния порфирииов требуется кислород, а без порфирипов не может образоваться хлорофилл, единственный продуцент кислорода на Земле. Эта задача разрешается тем, что еще в предбиологический период в атмосфере Земли под влиянием коротких ультрафиоле­ товых лучей происходил фотолиз воды с образованием перекиси водорода и затем кислорода. Вместе с тем источником кислорода могло быть разложение С 0 2 теми же лучами..

Таким путем восстановительная атмосфера Земли могла посте­ пенно превратиться в окислительную еще до возникновения фото­ синтеза. Однако кислород и возникающий из него озон должны были преградить путь потоку коротких ультрафиолетовых лучей на Землю, еще, быть может задолго до появления па ней хлоро­ филла. Саган и Гаффрои считают, что кислород в первичной атмо­ сфере во вторую эру предбиологической эпохи, когда образова­ лись порфирины, был лишь в следовых количествах. Но и такого количества было достаточно для начального синтеза порфирипов [126, стр. 451, 458].

Бернал полагает, что доказательств отсутствия или следового присутствия кислорода в первичной атмосфере Земли нет [49].

Молекула порфирииа обладает большой энергией резонанса (до 160 ккал/моль), что обусловливает ее устойчивость по отно­ шению к разрушительному действию радиации. Это свойство порфирииа могло способствовать раннему появлению и долгой сохранности его на Земле.

Синтезированный в эту эпоху порфирин еще до образования хлорофилла мог принимать участие в первичных фотохимических реакциях [126]. Путь, посредством которого первоначальные порфирииовые вещества претерпели ряд сложных изменений и превратились в хлорофилл и гем, остается неизвестным как и время и последовательность этих событий.

40

200 мг глины в форме взвеси в 0,5 мл воды, 25—250 мкг витамина,

сначала адсорбируется витамин на глине, затем добавляются активаторы реакции и после всего — субстрат.

Опыты проведены преимущественно с рибофлавином, адсор­ бированным на глине.

Дезаминирование и окисление аминокислот. Оксидаза амино­ кислот содержит рибофлавин в качестве кофермепта и обладает свойством одновременно с дезамиттироваиием аминокислот пре­ вращать их в оксокислоты.

При инкубации взвеси глины в воде с адсорбированным рибо­ флавином и какой-либо аминокислотой, например, лизином, в чаш­ ке Конвея в присутствии 0.1 н. НС1 в течение 12—18 час. при 30° можно наблюдать образование аммиака путем титрования остав­ шейся кислоты 0,1 н. едким натрием. При отсутствии в инкуба­ ционной смеси АТФ скорость реакции замедляется, а при отсут­

В элгоате с глииы 2 н. Н О с последующей его обработкой 2,4-

'динитрофенилгидразином и хроматографией на бумаге было доказано образование характерного для а-кетоглутаровой оксо­ кислоты фенилгидразона канареечного цвета.

(50—100 мкг) и АТФ (2 мг) в течение 24 час. при 37°.

По окончании инкубации глину элгоируют 0,2 и. раствором

ном Na2 HPO„ [1191.

42

Просвечивая бумагу после разделения и высушивания в ультрафиолете, легко обнаружить пятно, соответствующее по окраске и по Rf (0,05) положению ФАД.

В фильтрате от глины или при неполном составе инкубацион­ ной смеси, при отсутствии хотя бы одного из вышеуказанных ее компонентов, синтеза ФАД не наблюдается.

Образование глю.конолактона из глюкозы. В результате инку­ бации той же смеси с добавлением избытка глюкозы (5 мг) удается наблюдать появление глюконолактона по качественной, специ­ фичной для этого вещества реакции с гидроксиламином и FeCl3 в присутствии щелочи. Образование лактона глюкозы свойствен­ но, как известно, ферментам типа глюкозооксидаз (КФ 1.1.3.4 и 1.1.3.5), активной группой которых служат ФАД и ФМН [105, 1091. Количество синтезированного в указанных условиях глюко­ нолактона незначительно. В контрольных экспериментах его

из взвеси 200 мг глины с адсорбированным рибофлавином в при­ сутствии 50 мкг АТФ, 100 мкг глютатиона и 0,34 мкмоль мети­ леновой сини. Извлечение краски с глины производили щелочным

Стимуляция восприятия водорода метиленовой синей явственно происходит на глине в присутствии адсорбированного рибофла­ вина, восстановленного глютатиона и АТФ: полное обесцвечива­ ние краски наступает через 1 мин. При отсутствии в инкубацион­ ной смеси АТФ или глютатиона обесцвечивание снижается до 50—58%, при отсутствии того и другого до —0—10%, а при от­

адсорбция моментально осуществляется, как только в эту смесь будет добавлена метиленовая синяя. Несмотря на это, обесцве­ чивания метиленовой синей в присутствии всех указанных ве­ ществ на этой смоле совсем не происходит.

Биотип. Одной из важнейших функций биотина в организме является участие его в синтезе жирных кислот в составе фермен­ тов —карбоксилаз [109].

Изучая вопрос о синтезе жирных кислот и жира в абиогенных условиях, мы смогли убедиться, что биотип в бесферментных си­ стемах,- имитирующих предбиологические условия за Земле,

43