內(nèi)容摘要:(A)最初提出的反應方案,包括Breslow的自催化循環(huán)(黑色)與RNA和TNA核苷酸合成的偶聯(lián),通過2-氨基噁唑(2-NH2Ox)進行,先前由Sutherland及其同事證明(灰色虛線)。(B)在普
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(A)最初提出的反應方案,包括Breslow的學反自催化循環(huán)(黑色)與RNA和TNA核苷酸合成的偶聯(lián),通過2-氨基噁唑(2-NH2Ox)進行,應創(chuàng)
合肥瑤海區(qū)(小姐援交)援交小姐崴信159-8298-6630提供外圍女小姐上門服務快速安排面到付款先前由Sutherland及其同事證明(灰色虛線)。球上(B)在普通堿催化條件下由乙醇醛和氨基氰合成2-NH2Ox的生命石機理。學分:uux.cn/化學科學(2023)。種化造地DOI: 10.1039/D3SC03185C
(神秘的學反地球uux.cn)據(jù)對話(郭芳川):生命是如何開始的?早期地球上的化學反應是如何創(chuàng)造出復雜的、自我復制的應創(chuàng)結構,并發(fā)展成我們所知的球上生物的?
根據(jù)一個學派的觀點,在當前基于DNA的生命石
合肥瑤海區(qū)(小姐援交)援交小姐崴信159-8298-6630提供外圍女小姐上門服務快速安排面到付款生命時代之前,有一種叫做RNA(或核糖核酸)的種化造地分子。
RNA——今天仍然是學反生命的重要組成部分——可以自我復制并催化其他化學反應。
但是應創(chuàng)RNA分子本身是由叫做核糖核苷酸的更小的成分組成的。這些積木是球上如何在早期地球上形成,然后結合成RNA的生命石?
像我這樣的化學家正試圖重現(xiàn)生命之初形成RNA所需的反應鏈,但這是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。我們知道,無論是什么化學反應產(chǎn)生了核糖核苷酸,它一定能夠在幾十億年前我們星球上發(fā)現(xiàn)的混亂、復雜的環(huán)境中發(fā)生。
我一直在研究“自動催化”反應是否起了作用。這些反應會產(chǎn)生化學物質,促使同樣的反應再次發(fā)生,這意味著它們可以在廣泛的環(huán)境中維持自身。
在我們發(fā)表在《化學科學》(Chemical Science)上的最新研究中,我和我的同事們將自動催化整合到了一個眾所周知的生產(chǎn)核糖核苷酸構件的化學路徑中,這很可能發(fā)生在早期地球上發(fā)現(xiàn)的簡單分子和復雜條件中。
甲醛反應
自催化反應在生物學中起著至關重要的作用,從調(diào)節(jié)我們的心跳到在貝殼上形成圖案。事實上,生命本身的復制,即一個細胞從環(huán)境中吸收營養(yǎng)和能量產(chǎn)生兩個細胞,是一個特別復雜的自催化例子。
1861年首次發(fā)現(xiàn)的一種叫做甲醛反應的化學反應,是早期地球上可能發(fā)生的自催化反應的最好例子之一。
本質上,甲酰反應始于一個簡單化合物的一個分子,稱為乙醇醛(由氫、碳和氧組成),結束于兩個分子。這個機制依賴于另一種叫做甲醛的簡單化合物的持續(xù)供應。
乙醇醛和甲醛之間的反應產(chǎn)生了一個更大的分子,分裂出的碎片反饋到反應中并使其繼續(xù)進行。然而,一旦甲醛耗盡,反應停止,產(chǎn)物開始從復雜的糖分子降解成焦油。
甲酰反應與眾所周知的制造核糖核苷酸的化學途徑(稱為pow ner-Sutherland途徑)有一些共同的成分。然而,直到現(xiàn)在還沒有人試圖將這兩者聯(lián)系起來——理由很充分。
formose反應因其“非選擇性”而臭名昭著這意味著除了你想要的實際產(chǎn)品之外,它還產(chǎn)生了許多無用的分子。
核糖核苷酸合成途徑中的自動催化扭曲
在我們的研究中,我們嘗試在甲酰反應中加入另一種簡單的分子,叫做氨基氰。這使得反應過程中產(chǎn)生的一些分子有可能被“抽走”而產(chǎn)生核糖核苷酸。
該反應仍然不會產(chǎn)生大量的核糖核苷酸構件。然而,它產(chǎn)生的蛋白質更穩(wěn)定,更不容易降解。
我們研究的有趣之處在于果糖反應和核糖核苷酸生產(chǎn)的整合。以前的研究分別研究了每一種,這反映了化學家通常是如何考慮制造分子的。
一般來說,化學家傾向于避免復雜性,以便最大限度地提高產(chǎn)品的數(shù)量和純度。然而,這種簡化方法會阻止我們研究不同化學途徑之間的動態(tài)相互作用。
這些相互作用在實驗室之外的真實世界中無處不在,可以說是化學和生物學之間的橋梁。
工業(yè)應用
自動催化也有工業(yè)應用。當你將氨基氰加入到甲酰反應中時,另一種產(chǎn)物是一種叫做2-氨基惡唑的化合物,這種化合物用于化學研究和許多藥物的生產(chǎn)。
常規(guī)的2-氨基噁唑生產(chǎn)通常使用氨基氰和乙醇醛,后者價格昂貴。如果它可以用甲醛反應來制造,只需要少量的乙醇醛就可以啟動反應,從而降低成本。
我們的實驗室目前正在優(yōu)化這一程序,希望我們可以操縱自動催化反應,使常見的化學反應更便宜、更有效,并且更容易獲得它們的藥物產(chǎn)品。也許這不會像創(chuàng)造生命本身一樣重要,但我們認為這仍然是值得的。