Was sind gute Struktur- und Energiespeichermoleküle, die bei der Synthese kein Gas freisetzen?

Nicar ist eine Kohlenstoffwelt (gebildet aus einer protoplanetaren Scheibe mit mehr Kohlenstoff als Sauerstoff, daher ist Wasser geologisch instabil und die chemische Umgebung stark reduzierend) mit Ammoniakozeanen und viel atmosphärischem Methan.

Wenn es größer wäre, wäre es eine perfekte Welt für Wasserstoffatmer mit Ammoniak-Lösungsmittel-Biochemie. Aber ... es ist zu klein, um Wasserstoff zu speichern. Wie der Mars wird er im Laufe der Zeit Wasserstoff verlieren, wodurch die Größe seiner Ozeane verringert und er weniger bewohnbar wird. Im Gegensatz zum Mars kann es jedoch niemals eine oxidierende Umgebung entwickeln, aber es kann eine Schicht aus weniger hydrierten, leichtgewichtigen Kohlenwasserstoffen wie Propan und Butan entwickeln, die auf Ammoniak schwimmen und eine weitere Verdunstung verzögern.

Aber wenn das Leben weiterhin das Offensichtliche tut und Ammoniak und Methan zu Bausteinen zerlegt und überschüssigen Wasserstoff in die Atmosphäre freisetzt, wird schließlich alles austrocknen und die Welt wird sterben, genau wie der Mars. Was sind also angesichts des Zugangs zu flüssigem Ammoniak und Propan/Butan vernünftige Reaktionen, die das Leben nutzen könnte, um Energiespeichermoleküle (wie Zucker) und Strukturmoleküle (wie Lipide und Polysaccharide) zu konstruieren, die nicht zur Freisetzung von überschüssigem Wasserstoff führen?

Du weißt, dass Zucker aus einem bestimmten Grund Kohlenhydrate_ genannt werden, richtig? Vielleicht kommt man mit Polyäthylenrückgrat aus, verziert mit verschiedenen Gruppen (statt nur Wasserstoff - wie Polystyrol). Solche Polymere sind in wässriger Umgebung ziemlich stabil, Sie benötigen Ozeane aus Öl- / Erdölfraktionen, aber dann stoßen Sie auf das Problem, dass nicht genügend polare Moleküle vorhanden sind, um Dipole zu erzeugen, die "Bio" -Reaktionen erleichtern. Kohlenstoff als reduzierendes Element ist ziemlich gut, Sie brauchen starke Oxidationsmittel, um es von dem zu trennen, woran es gebunden ist (versuchen Sie es mit Chlor anstelle von Sauerstoff?). Vielleicht kann auch mehr UV helfen?
@AdrianColomitchi Ja, das weiß ich. Ergo verwendet Ammoniak-solvatisiertes Leben keine tatsächlichen Zucker, sondern eine Art stickstoffhaltiges funktionelles Äquivalent. Chlor ist ein ziemlich beschissenes Oxidationsmittel, das nur in geringen Mengen vorkommt, und es gibt keinen wirklich starken Grund für Autotrophe, es freizusetzen, so dass mir das nach einer größeren Strecke erscheint als C / N / H-Moleküle, die durch Zersetzung Energie freisetzen können.
Über die Fülle an Chlor - nicht so weit hergeholt, um eine höhere Konzentration von Hand zu erreichen, aber ich stimme zu, dass die Cl-Chemie eine Hündin ist (eine einzelne Valenz macht sie nicht so vielseitig wie Sauerstoff). In Abwesenheit von Wasser (oder mit einer geringen Verfügbarkeit davon) macht es jedoch recht interessante Reagenzien, die in der organischen Chemie hochaktiv sind - Gringard-Reagenzien (um Magnesium), Aluminium- und Zinkchloride (Lewis-Säuren), Kupfer-I- Chlorid zeigt auch eine interessante organische Reaktion ...
Ammoniak ist ein guter Komplexbildner für Übergangsmetalle und Sie benötigen sie möglicherweise in größeren Mengen in Ihrer Biochemie. Sauerstoffmangel ist so mühsam, vielleicht passiert etwas Interessantes, wenn Sie den Schwefel hinzufügen (aber die meisten Übergangsmetalle bilden starke / unlösliche Sulfide - also ... ich weiß nicht, sieht nicht aus wie eine leicht zu beantwortende Frage).
@AdrianColomitchi Ich denke, ich muss mich über die Chlorchemie informieren, und es ist geplant, mehr Metallkomplexe und Schwefel einzubauen, aber ich sehe nicht, wie Metallkomplexe für dieses spezielle Problem relevant wären. Stickstoffmoleküle neigen zu Beginn dazu, sehr energiereich zu sein (z. B. Azid-Sprengstoffe); Ich muss nur herausfinden, welche ich verwenden soll, ohne die Ozeane zu zerstören, und Metalle neigen nicht dazu, sich stark mit Wasserstoff zu verbinden.
Sie werden keinen Sprengstoff biogen synthetisieren, das ist eine Menge Energie, Energie, die jeder Organismus gerne friedlich im Bodybuilding verwenden sollte. Wofür sind Metallkomplexe gut? - Elektron-Shuttles (oder Shuffles). Ohne Sauerstoff brauchen Sie jede Hilfe, die Sie bekommen können, um die Elektronen zwischen den Substanzen zu bewegen.
@AdrianColomitchi Natürlich werden Sie nicht wirklich Sprengstoff bekommen - der Punkt ist, dass C / N-Verbindungen so energiereich sein können , sodass der Mangel an Sauerstoff kein Hindernis dafür sein sollte, etwas ausreichend Energiereiches zu bilden. Und ja, Metalle werden sicherlich in der Katalyse nützlich sein – aber wenn sie nicht Teil des Endprodukts sind, können sie in den Synthesegleichungen auf hoher Ebene ignoriert werden.
ZB Hämoglobin - 4 Eisenatome, um die eigentliche Arbeit zu erledigen, und ein Protein um sie herum, um das Eisen davon zu überzeugen, die Arbeit schnell zu erledigen.
Ja, aber Hämoglobin ist weder ein Energiespeicher- noch ein Strukturmolekül.

Antworten (2)

Organometallische Hydrid-Wasserstoffträger.

So wie wir organometallische Sauerstoffträger in unseren eigenen biologischen Systemen haben (Hämoglobin mit dem eisenhaltigen Hämring), werden Ihre Kreaturen in einer Welt, in der Wasserstoff Energie ist, organometallische Metallhydride haben.

Aus der Macht der Hydride

Hydride

Bild von mir zugeschnitten, um biologische Organometallhydride hervorzuheben. https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S2542435120300866-sc1_lrg.jpg

Ich finde es gut, dass Irons ungeschickter Cousin Nickel zu dieser Party eingeladen wird. Ich behaupte hier, dass Nickel das Ni in NiCar ist.

Ein Hämoglobinmolekül kann während seiner Lebensdauer viele tausend Male Sauerstoff aufnehmen und abgeben. Dasselbe gilt für den wertvollen Wasserstoff, der zum Antrieb Ihrer Kreaturen verwendet wird – unter diesen Umständen ist er für uns wohl wertvoller als frei verfügbarer Sauerstoff.

Metallhydride sind in letzter Zeit vor allem wegen des Interesses an wasserstoffbasierten Energiesystemen, Brennstoffzellen und dergleichen in die Presse geraten. Aber Metallhydride könnten auch in Ihrer Kreatur funktionieren.

Wenn Sie mehr an Langzeitspeicherung als an kurzfristig fungiblem Wasserstoff interessiert sind, könnten Sie einfach lange Alkane verwenden. Sie können sie aus Methan herstellen, Sie erhalten 2 Wasserstoffatome für jeden Kohlenstoff gebunden, und es ist einfach, die Kette zu entsättigen, indem ein Wasserstoffatom abgebrochen wird und eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zurückbleibt. Nicht so exotisch wie süße Häm-Ring-Analoga, aber es würde die Arbeit mit den Materialien erledigen, die Sie in Ihrer Welt haben.

Nun, verdammt, jetzt brauche ich nur noch einen Hinweis darauf, welche Farbe sie haben, weil Sie wissen, dass die Leute fragen werden, welche Farbe das Blut der Außerirdischen hat .... ....

Ich weiß nicht, warum ich so lange gebraucht habe, um die Antwort zu erkennen, aber es stellt sich heraus, dass ich mich selbst herausfordern muss:

Wenn Wasserstoff an den Weltraum verloren geht, bleibt Stickstoff in der Atmosphäre zurück

Infolgedessen spielt es keine Rolle, ob der Reaktionszyklus, den Photosynthesegeräte zur Herstellung von Kohlenhydratanaloga verwenden, Wasserstoff freisetzt - denn jeder Wasserstoff, der in Bodennähe produziert wird, kann sofort vom selben Organismus oder von anderen verbraucht werden, um mehr zu produzieren Ammoniak, wozu das Leben angeregt wird, weil diese Reaktion tatsächlich Energie freisetzt! Keine Tonne Energie, aber genug, um für anaerobe Mikroben interessant zu sein.

Angenommen, wir verwenden ein direktes Glukoseanalogon, das alle Sauerstoffatome durch NH-Gruppen ersetzt, sieht die Nettogleichgewichtsgleichung am Ende ungefähr so ​​​​aus:

8 C4H10 (Butan) + 4 NH3 + 16 N2 <=> 6 C6H18N6

Oder vielleicht das:

6 CH3NH2 (Methylamin) + 2 N2 <=> C6H18N6 + 4 NH3

Oder wahrscheinlich eine Mischung aus diesen und einigen anderen ähnlichen Gleichungen.

Wie auch immer, das Endergebnis ist, dass Energie letztendlich nicht durch Dehydrierung in der Biosphäre gespeichert wird, wie es auf einer normalen Wasserstoff atmenden Welt der Fall wäre; Vielmehr wird Energie gespeichert und Strukturen aufgebaut, indem Stickstoff eingebaut wird , und Energie wird freigesetzt, indem Stickstoff freigesetzt wird – dabei werden einige Wasserstoffe zwischen Kohlenwasserstoffen und Ammoniak (und Kohlenwasserstoffaminen) hin und her gemischt, aber es ist wirklich der Stickstoff, der antreibt den Energiestoffwechsel.

Was sind gute Struktur- und Energiespeichermoleküle, die bei der Synthese kein Gas freisetzen?
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