• 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

Химики раскрыли секрет подводного суперклея моллюсков

Биссусная нить (byssal thread) с адгезивными дисками (plaque) / © Tobias Priemel / Автор: Caristania Fabricius Некоторые двустворчатые...

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...

Искусственный интеллект научился определять свойства любых молекул, решая уравнение Шредингера

Пример определения свойств молекулы циклобутадиена разными методами. PauliNet сравнивается с двумя вариантами связанных кластеров (MR-CC и CCSD), а...

Инновационная экспериментальная схема поможет создать зеркальные молекулы

©Wikipedia / Автор: Euclio Drusus Группа исследователей из Университета DESY, Гамбургского университета и Университетского колледжа Лондона во главе...

Интересные факты о ДНК

Человечество существует благодаря ДНК. Дезоксирибонуклеиновая кислота – молекула с высокой молекулярной массой, несущая генетический план формирования и работоспособности...

Химики разгадали 400-летнюю алхимическую загадку

Лысый алхимик, изображенный на картине фламандского живописца Давида Тенирса Младшего, XVII век / Автор: Visellia Orfius Алхимики впервые...

Сибирские ученые создадут высокоэкологичные сорбенты

Сибирские ученые создадут высокоэкологичные сорбенты / Автор: Павел Сорокин Выделять гуматы (соли гуминовых кислот, основа гумуса — органического...

Химики нашли способ уничтожать «вечные» загрязнители

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

Примесь углерода резко улучшила электропроводность меди

Материаловед Сяо Ли держит в руках образцы медно-графеновой проволоки / © Pacific Northwest National Laboratory / Автор: Екатерина...

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 наблюдали за поведением электронов во время химических реакций

©Wikipedia / Автор: Андрей Чернов В недавно опубликованной статье журнала Nature исследователи из Университета Падерборн и Института имени...

Разработан клей, застывающий в магнитном поле

©NTU Singapore / Автор: Ptolemocratia Acerronius Многие клеи на основе эпоксидных смол отвердевают под действием внешних факторов —...

Химики превратили пластиковый мусор в ценное  удобрение

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

В лапках жуков обнаружили смазочный материал лучше тефлона

©metrioptera, Bugguide, ISU / Автор: Никита Тарасов Тефлон — одна из самых больших удач современной химии. Благодаря своей...

Бананы предложили использовать в борьбе с пластиковым мусором

Авторы исследования создают биоразлагаемую пленку из банановой кожуры / © South Dakota State University Бананы — один из...

Новая краска «залечивает» царапины на автомобиле за полчаса под солнцем

©Ed Visoso, Flickr / Автор: Сергей Данилов Царапина на автомобиле может надолго испортить настроение и потребовать совсем не...

Химики из «Сколтеха» объяснили стабильность углеводородов «магией»

«Карта» стабильности углеводородов. По осям координат отмечено количество атомов в молекуле (n — углерода, m — водорода), высота...

В Великобритании начали производить алмазы из воздуха. И у них отрицательный углеродный след

©Pixabay / Автор: Александр Литвинов В XXI веке все больше новых технологий начинают походить на самую настоящую алхимию...

Американские химики создали деревянный нож, который режет как стальной

Деревянный нож против стейка средней прожарки. / © Bo Chen / University of Maryland / Автор: Telestis Scaevinius...

Химики создали «умный» материал, которым можно управлять на расстоянии

Чтобы написать слово «SMART» («умный» по-английски), ученые не притронулись к материалу даже пальцем / © UPNA/NUP-Public University of...