• Виктор
  • Статьи
  • 1 мин. чтения

Химики нашли новое объяснение гомохиральности «живых» молекул


Каталитическое лигирование пептидов и хиральное усиление в пребиотических условиях / © Min Deng et al.

Биологические молекулы в большинстве своем хиральны — то есть у них есть зеркальная копия, как у левой ладони есть копия в виде правой. Такие пары существуют в виде энантиомеров, то есть стереоизомеров, устроенных одинаково, но не совмещающихся в пространстве. Однако у молекул, из которых строится жизнь, по неизвестной причине нет хиральных дубликатов. Эту характерную черту называют гомохиральностью или хиральной чистотой. Если в обычных химических реакциях две смеси с лево- или правосторонними молекулами (рацемические смеси) в целом идентичны, то в биологических — наоборот. Смесь из молекул с измененной конфигурацией будет инертна или вовсе токсична, то есть останется «неживой».

Ученые давно пытаются понять, почему молекулы жизни — аминокислоты, углеводы, пептиды — почти всегда встречаются только в односторонней форме. Структуры ДНК и РНК, а также белки построены из молекул, у которых нет пары стереоизомеров: только левовращательные L-аминокислоты и правовращательные D-нуклеотиды. Сами ДНК закручены только в левую сторону. Предполагали, что гомохиральность зависит от разницы физических свойств молекул. Также высказывалась версия, что все дело в случайном нарушении синтеза исходных для молекул веществ.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, предлагает другое объяснение этой загадки. Химики из американского исследовательского центра The Scripps Research Institute синтезировали наборы пептидов и рассмотрели механизмы хирального усиления в гомохиральном и гетерохиральном реагентах.

Реакции лигирования в сложных смесях. А) Уравнения скорости и результаты моделирования конкурентных реакций субстрата 1 с субстратом 2 или 2′; В) Экспериментальные данные и модельное предсказание для реакции / © Min Deng et al.

Сначала исследователи создали дипептидный продукт, то есть соединили две разные аминокислоты при помощи добавления в раствор тиола (по-другому реакция называется лигированием). Авторы не изобрели эту реакцию, но впервые рассмотрели ее с точки зрения возникновения гомохиральности.

В ходе эксперимента выяснилось, что если в процессе образования дипептида в смеси наблюдался дисбаланс энантиомеров в левую сторону, то симметрия нарушалась и молекулы, количество молекул, закрученных налево, доминировало.

Иными словами, если в исходном субстрате левосторонних аминокислот будет чуть больше, то высокая скорость реакции соединения левосторонних аминокислот с правосторонними быстро истощит правосторонние. Вследствие этого растет концентрация левосторонних молекул.

Вдобавок гетерохиральные пептиды слипались и выпадали в осадок, оставляя в смеси только гомохиральные L-аминокислоты. Самое удивительное, по словам авторов, что добавление ахирального катализатора (то есть молекул тиола, которые могут совмещаться) вызвала ту же селективность пептидов в реакции, что и левосторонний катализатор. Как отмечают исследователи, этот факт делает такую систему возникновения гомохиральности в пребиотических условиях более вероятной.


Source: https://lib.zaplata.ru/mendel/himiki-nashli-novoe-obiasnenie-gomohiralnosti-jivyh-molekyl.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

Материал для атомных реакторов стал прочнее

Атомный реактор / ©finobzor.ru / Автор: Sycophanta Duccius Эти свойства не теряются при нагреве до 700°С. Результаты работы...

Разработана самоуправляемая лаборатория с ИИ, многократно ускоряющая химические исследования

Наглядная иллюстрация понятия «проклятие размерности» / © Volk A.A., et al., Nature Communications, 2023 / Автор: Telestis Scaevinius...

Новый материал улавливает углекислый газ винтообразными порами

©Wikipedia / Автор: Анастасия Кожевникова Одним из последних достижении в создании пористых материалов стало появление металл-органических каркасных структур...

Химики впервые синтезировали природное противораковое вещество

©Wikipedia / Автор: Иван Беляев Cоединение носит название галихондрин B. Это сложное органическое соединение было открыто в 1986 году...

Исследователи расшифровали внутреннюю структуру керогена

©Wikipedia / Автор: Никита Тарасов Кероген представляет собой смесь органических материалов: преимущественно это останки мертвых микробов, растений и животных,...

Создан гель для предотвращения лесных пожаров

©Wikipedia / Автор: Ирина Мельникова Лесные пожары — важная часть многих экосистем. Но столетия, в течение которых люди борются...

Астероиды и водород могли создать на Марсе благоприятные для жизни условия

©Wikipedia / Автор: Ptolemocratia Acerronius Новое исследование показало, что удары астероидов по древнему Марсу могли произвести ключевые ингредиенты...

Нобелевскую премию по химии — 2020 получили ученые из Франции и США

Шарпантье и Дудна / © Reuters / Автор: Pinaria Caprarius Нобелевский комитет Королевской академии наук определил, кто из...

25 тысяч бочек с ДДТ и химическими отходами обнаружили на дне океана, в 20 километрах от Лос-Анджелеса

Снятые еще в 2011 году бочки с токсичными отходами на дне моря у побережья Калифорнии / ©David Valentine,...

Ученые впервые измерили теплопередачу одной молекулы

©Wikipedia / Автор: Lampronia Auxilius В процессе работы все вычислительные устройства выделяют тепло согласно закону Джоуля — Ленца....

Ученые выяснили, как радиация изменяет состав картошки

Клубни картофеля / © LazyFlora / Автор: Milonia Larcius Среди множества способов стерилизовать предназначенные для долгого хранения субстанции...

В древнем кувшине Кипра нашли следы опиоидов

©Wikipedia / Автор: Иван Беляев Исследователи из Йоркского университета (Великобритания) провели химический анализ древнего кувшина и получили первые...

Новый способ стабилизации материалов при помощи графеновой матрицы сможет помочь двумерным материалам войти в состав квантовых компьютеров

Двумерный материал на основе оксида меди / ©Пресс-служба Сколтеха / Автор: Татьяна Соловьёва Исследуемые материалы — одни из основных кандидатов...

Наркоманов стало возможно выявить по отпечатку пальца

Наркоманов стало возможно выявить по отпечатку пальца / Автор: Pinaria Caprarius Команда ученых из Университета Суррея подробно описала,...

Создан негорючий электролит для аккумуляторов

©Jian-Cheng Lai, Stanford University / Автор: Иван Беляев Сегодня цивилизация как никогда прежде зависит от портативных источников энергии,...

Сингапурские ученые создали «многоразовую» бумагу из пыльцы растений

©Dmitry Djouce, Flickr / Автор: Татьяна Соловьёва Несмотря на повсеместное распространение компьютеров и электронного документооборота, человечество по-прежнему расходует...

Химики нашли способ уничтожать «вечные» загрязнители

PFAS используются, в частности, в пенах для пожаротушения /© Adam Thomas, US Navy / Автор: Caristania Fabricius Пер-...

Ученые создали цинковые «снежинки»

«Снежинки» из цинка по красоте не уступают водяным / © Waipapa Taumata Rau, University Of Auckland / Автор:...

Химики превратили пластиковый мусор в ценное  удобрение

Печальная реальность наших дней — заваленные мусором реки / © David Danelski/UCR / Автор: Cloelia Andronicus За последнее...

Химики разработали съедобный датчик повторной заморозки продуктов

©Mirko Tobias Schäfer, Flickr / Автор: Ирина Мельникова Покупая продукты, не всегда можно сказать, насколько строго соблюдались условия...