ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Físico-Química
Autores
Frachini, E.C.G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Mazziero, T.C. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Lopes, C.M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Costa, A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ) ; Zaia, D.A.M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Carneiro, C.E.A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA)
Resumo
Muitos estudos indicam que ambientes hidrotermais podem ter sido um importante local de formação de biomoléculas e minerais no mundo primitivo, principalmente por possuírem alta temperatura e materiais que poderiam servir como catalisadores. Foi testada então a formação de minerais em ambiente hidrotermal na presença e ausência dos aminoácidos α-alanina e β-alanina. O sistema foi montado para simular uma fonte hidrotermal a 80⁰C. A partir dos resultados do Infravermelho foi constatada a interação do aminoácido no mineral sintetizado pela caracterização das bandas dos aminoácidos. Com os difratogramas de raios X foi possível identificar os minerais formados no sistema e que estariam presentes na terra prebiótica,como akaganeita, lepidocrocita e goethita.
Palavras chaves
óxido de ferro; interfaces; química prebiótica
Introdução
As evidências que tornam os ambientes hidrotermais adequados para a química prebiótica é a grande reatividade devido á altas temperaturas e a grande diversidade de substâncias, algumas até catalisadoras. Esses ambientes desprendem compostos como H2S, CO e CO2 e possuem também HCN, CH4 e NH3(Aubrey et al., 2009). Esses locais são formados pelas fendas das rochas, á água que passa por essa fissura ,encontra a crosta profunda e se movimentam por correntes convectivas devido ao aquecimento do magma. Essa água volta depois do seu aquecimento transportando gases e minerais dissolvidos. A simulação de um ambiente hidrotermal poderá indicar qual o comportamento dos aminoácidos na síntese de minerais, sendo que os fenômenos químicos que ocorrem nos seres vivos, em sua maioria, estão presentes substâncias como aminoácidos e proteínas, por isso esses grupos são fundamentais para o estudo da química prebiótica.(BILGEN et al.,1990)
Material e métodos
Foi preparado um sistema que simulava um ambiente hidrotermal, ajustando a temperatura do banho-maria em 80⁰C. As soluções usadas foram: cloreto de ferro (II) (1,98 g),o aminoácido α-alanina e β-alanina(0,89 g), água do mar 3.2 Ga, água do mar 3.8 Ga, água do mar atual e água ultrapura. Foi dissolvida a solução de cloreto de ferro(II) em cada uma das águas do mar e na água ultrapura. As misturas das soluções foram levadas para o banho-maria em frasco tipo nalgene. Em cada uma das soluções a síntese foi processada na presença ou ausência do aminoácido (sendo o aminoácido alfa-alanina ou beta-alanina).Em cada frasco foi gotejado uma solução de sulfeto de sódio(100 mL) em um fluxo de quatro gotas a cada vinte segundos,mantido o sistema durante quatro á cinco horas.As sínteses foram mantidas sob pressão atmosférica normal e sob fluxo de N2 com três repetições.Após o processo, a mistura reacional final foi filtrada á vácuo, liofilizada e feitas às caracterizações por raios X, infravermelho, análise térmica e cromatografia líquida de alta eficiência.
Resultado e discussão
Os resultados dos raios X mostraram uma ampla diversidade de minerais de Fe
(III),como akaganeita,lepidocrocita e Goethita.Não Foi observado formação do
mineral Halita na água do mar atual, sendo que esse mineral poderia ser formado
devido a alta concentração do cloreto de sódio nesse sistema.O mesmo acontece
com a água do mar de 3.8 Ga, nela contém muito sulfato de magnésio, não foi
observado nenhum mineral a base de magnésio ficando evidente apenas a presença
de gesso e enxofre. Os minerais sintetizados no sistema hidrotermal na presença
e ausência de aminoácidos em diferentes águas simulando os estágios prebióticos
foram identificados como minerais que poderiam fazer parte da terra primitiva.
Foi observado o decréscimo do caráter básico das soluções nos tratamentos água
ultrapura, atual ,3.2 e 3.8 sem nitrogênio após a síntese.O efeito pode ser
atribuído ao consumo das hidroxilas no meio para a formação dos minerais de
óxido de ferro.Já nas sínteses com a presença de nitrogênio nos tratamentos 3.8
e 3.2 não houve muita alteração do pH. Isso pode ser explicado pelo fato de ter
retirado parcialmente o oxigênio, inserindo o gás nitrogênio que é redutor na
solução e também pelo efeito tamponante dos aminoácidos.Analisando os valores de
pH das soluções com alfa e beta alanina , podemos perceber que as soluções com o
aminoácido alfa teve o seu pH pouco alterado, isso deve-se ao fato da solução
pura de α-alanina ter um pH alto em relação á β-alanina(alfa-alanina– 7,18 e
beta-alanina–6,78),o que faz com que o pH das sínteses com alfa-alanina tenha um
efeito tamponante mais acentuado.
A espectroscopia FT-IR apresenta algumas bandas do aminoácido alfa-alanina e
beta-alanina como grupos aminos e carboxílicos, constatando que houve a
interação do aminoácido.
Conclusões
De acordo com os resultados obtidos por raios X,pode-se afirmar que houve formação de um conjunto de minerais que poderiam estar presentes na Terra primitiva.Já o FT-IR mostrou bandas características da carbonila e amino grupos com os minerais sintetizados,demonstrando assim a interação do aminoácido no mineral.
Agradecimentos
Aos estagiários do laboratório de química prebiótica,á Cristine Elizabeth A.Carneiro e Dimas Augusto Morozin Zaia e ao CNPq pelo fornecimento da bolsa.
Referências
Aubrey, A. D., Cleaves, H. J., Bada, J. L. The Role of Submarine Hydrothermal Systems in the Synthesis of Amino Acids. Orig Life Evol Biosph, 39:91–108, 2009. DOI 10.1007/s11084-008-9153-2
Bilgen, T. Em Functional and Metabolism: Regulation and Adaptation; Storey, K. B., ed.; Wiley-Liss, John Wiley and Sons Inc.: Hoboken, 2004, cap. 20;Darnell, J.; Lodish, H.; Baltimore, D.; Molecular Cell Biology, Scientific American Books: New York, 1990, p. 48.
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