黏土矿物对高温干态条件下氨基酸缩合形成含肽键大分子的影响
氨基酸等有机小分子向生物大分子(如蛋白质等)的转化是生命起源的重要阶段之一,该过程被认为可能受到矿物的影响.多年来,许多研究者探索了溶液体系下黏土矿物如何影响氨基酸等有机小分子聚合形成大分子的反应,以探讨原始海洋环境中有机小分子向大分子转化的机理.本工作利用原位加热漫反射红外光谱(in situ DRIFT)和热重一红外光谱联用(TG-FTIR)等方法，探索了典型膨胀性钻土矿物蒙脱石(Mt)和甘氨酸(Gly)、精氨酸(Arg)两种氨基酸的层间复合体和层外复合体在高温干态条件下的热演化反应机制，分析了干态条件下氨基酸的热演化和蒙脱石在其中的角色和机理。结果表明,Mt与氨基酸的复合显著改变了氨基酸热演化过程中含肽键大分子的形成机制，这主要受到Mt不同微区结构固体酸催化性质的影响。当氨基酸位于Mt层外时，外表面Lewis酸或Br(o)nsted酸的作用显著降低了含肽键大分子形成的初始温度(如Arg)，并强烈影响缩合产物的类型(如Gly)。当氨基酸位于Mt的层间域时(Arg体系)，氨基酸热演化受到空间位阻效应的制约，加之氨基酸(Arg)与黏土片层的静电作用，导致氨基酸分子间发生缩合形成含肽键大分子有机质的初始温度升高。研究还发现，无论氨基酸存在于黏土矿物层间还是外表面，氨基酸及大分子有机质等热演化产物的热稳定性都得到增强，说明高温干态体系中黏土矿物对有机质具有某种保护作用，对其热分解有一定阻滞作用。黏土矿物通过其固体酸性和特殊的微结构，可能对氨基酸热演化形成大分子有机质的途径、类型和机制具有重要影响。上述认识对于理解早期地球火山作用等热事件所致化学演化过程和黏土矿物影响生物大分子形成机制具有一定参考价值。
黏土矿物 高温干态条件 氨基酸 含肽键大分子 热演化反应
卜红玲 袁鹏 刘红梅 刘冬 覃宗华 钟雪敏 宋弘喆 李赟
中国科学院地球科学研究院广州地球化学研究所中国科学院矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室,广州510640;中国科学院大学,北京100049 中国科学院地球科学研究院地球化学研究所,贵阳550002
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2019-04-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）