Contribución al estudio de la generación de homoquiralidad de aminoácidos en condiciones prebióticas: abordaje desde las redes conceptuales y estequiométricas

Abstract

Esta disertación trata de la generación de homoquiralidad de aminoácidos en condiciones de la atmósfera prebiótica, tema relevante en el estudio del origen de la vida. La investigación se basa en la producción de aminoácidos vía síntesis de Strecker y se ajusta dicha producción al modelo autocatalítico de Kondepudi - Nelson. Se estudió el rompimiento de simetría quiral (RSQ) del Modelo Kondepudi-Nelson-Strecker (KNS) y de modelos derivados de éste, como el modelo Kondepudi-Nelson-Strecker con diferencia energética por violación de la paridad (KNS-DEVP) o el modelo Kondepudi-Nelson-Strecker con inhibición cruzada (KNSIC). En los cálculos, que correspondían, se consideraron los valores obtenidos de la literatura para Alanina. Se estimó la producción total de Alanina en [7,56×10^9] mol/año, en condiciones de la atmósfera prebiótica y a partir de tal valor se calcularon las velocidades de reacción para los modelos estudiados. Los modelos KNS y KNS-DEVP, son gobernados por las interacciones electrodébiles núcleo - electrón para el RSQ. Esta interacción electrodébil genera una diferencia energética entre enantiómeros (∆Epv), de [5,98×10^−13] J/mol, que induce el RSQ y genera un exceso constante de L-Alanina del 17%. Los modelos con inhibición cruzada o formación de dímero aquiral D, L-ADCN (KNSIC y KNSIC-DEVP), son controlados por fluctuaciones estocásticas durante el RSQ. El valor de la fluctuación estocástica se estimó en [1,286×10^−15] mol/L y esta fluctuación indujo el rompimiento de simetría quiral en dichos modelos. Finalmente, los resultados del rompimiento de la simetría quiral se representaron en una retícula conceptual con el Análisis Formal de Conceptos (FCA) y se hallaron las hipótesis o verdades correspondientes.

Abstract: This dissertation is about the amino acid homochirality generation in prebiotic atmosphere conditions, a relevant issue in the study of life origin. The research is based on the production of amino acids via Strecker synthesis and it is adjusted to the Kondepudi - Nelson autocatalytic model. The mirror symmetry breaking (MSB) of the Kondepudi-Nelson-Strecker (KNS) model and other ones, such as the Kondepudi-Nelson-Strecker model with parity violating energy difference (KNS-DEVP) or the Kondepudi-Nelson-Strecker model with Cross Inhibition (KNSIC) were studied. In the calculations, the values obtained from the literature for Alanine were considered. A total production of Alanine of 7, 56 × 109 mol/year was determined under prebiotic atmosphere conditions and starting from that value, the reaction rates for the models studied were estimated. The KNS and KNS-DEVP models are driven by electron-nucleus electroweak interactions for MSB. The electroweak interaction generates an energy difference between enantiomers (∆Epv) of 5, 98 × 10−13 J/mol, which induces the MSB and generates an excess of L-Alanine of 17 %. Models with cross inhibition or achiral D, L-ADCN dimer formation (KNSIC and KNSIC-DEVP) are driven by stochastic fluctuations during the MSB. The value of the stochastic fluctuation (eef lu) was estimated in a value of 1, 286 × 10−15 mol/L. This perturbation was enough to induced MSB. Finally, the results of MSB were represented in a concept lattice with the Formal Concept Analysis (FCA) and the corresponding hypotheses or truths were found.