Estudo da adsorção de biomoléculas sobre argilas : implicações para a origem da vida

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

Na primeira etapa do presente trabalho, a adsorção de aminoácidos (alanina, Ala; metionina, Met; glutamina, Gln; cisteína, Cys; ácido aspártico, Asp; lisina, Lys; histidina, His) sobre argilas (bentonita e caulim) foi estudada em diferentes faixas de pH (3,00, 6,00 e 8,00). Os aminoácidos foram dissolvidos em água do mar, contendo em sua composição os elementos de maior concentração presentes naturalmente. O principal resultado deste trabalho foi que a Cys pode ter tido um importante papel na química prebiótica além de ser apenas um aminoácido em peptídeos/proteínas. Os aminoácidos com grupo R carregado (Asp, Lys e His) e Cys (grupo polar R não-carregado) foram mais adsorvidos sobre argilas do que Ala, Met e Gln (grupo R não-carregado). Entretanto, 74 % dos aminoácidos nas proteínas dos organismos modernos contém grupo R não-carregado. Estes resultados geram algumas dúvidas quanto ao papel dos minerais em fornecer um mecanismo de concentração de aminoácidos. Diversos mecanismos que poderiam produzir peptídeos com uma maior proporção de aminoácidos com grupo R não-carregado são também discutidos. Os espectros de infravermelho FT-IR mostraram que a adsorção de aminoácidos em argilas ocorreu através do grupo amino, provavelmente como NH3+. Entretanto, a interação Cys/argilas ocorreu através dos grupos sulfidrila e também do grupo amino. A difratometria de raios-X mostrou que o pH afeta as camadas internas da bentonita e a expansão em pH 3,00 da Cys/bentonita foi maior que a expansão das amostras de etileno glicol/bentonita saturadas com Mg. O espectro Mösbauer para as amostras com Cys adsorvida mostrou um grande aumento (~20%) de íons ferrosos. Isto significa que a Cys foi capaz de reduzir parcialmente o ferro presente na bentonita. Este resultado é similar àquele que ocorre com a aconitase onde os íons ferrosos são reduzidos a Fe 2,5. Na segunda parte deste trabalho foi realizado um estudo de adsorção de diversas bases nitrogenadas (adenina, A; citosina, C; timina, T; uracila, U) dissolvidas em água do mar sobre argilas (caulim, bentonita e montmorilonita) em dois pHs (2,00 e 7,20). O caulim adsorveu muito pouco da A em pH 2,00 e nenhuma das outras bases aqui estudadas foram adsorvidas por este mineral. Os resultados mostram que as bases A e C adsorvem mais sobre as argilas bentonita e montmorilonita do que as bases U e T. Estes resultados sugerem duas questões: a) o pH onde ocorreu a maior adsorção é muito baixo, apesar de ocorrer em alguns hidrotermais, porém, seriam estes ambientes muito comuns? e b) o outro problema é ainda pior, a ocorrência das bases nos seres vivos não tem a mesma relação encontrada neste experimento. Uma análise das bases encontradas no DNA de diversos seres vivos mostra uma relação A/T por volta de 1,00. Entretanto os resultados obtidos mostram que em qualquer situação a A é muito mais adsorvida que a T ou seja a relação A/T é muito maior do que um. Estes resultados levantam algumas questões sobre o papel dos minerais em fornecer um mecanismo para concentração de bases: Poderíamos esperar que a composição das bases nitrogenadas adsorvidas sobre minerais refletisse as das DNA atuais? A adsorção de bases nitrogenadas sobre minerais foi importante para a origem da vida? Os dados de infravermelho mostram que todas as bases interagem com as argilas através do grupo amina.

ASSUNTO(S)

clay minerals adsorção química adsorption surface chemistry adsorção - aminoácidos - minerais de argila química de superfície amino acids

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