• 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

Новый материал преобразует загрязнитель воздуха в промышленно важное вещество

Молекула диоксида азота, захваченная материалом MFM-520 / Автор: Дмитрий Жуков Оксиды азота, в том числе диоксид, образуются при...

Создан материал для аккумуляторов будущего

©Wikipedia / Автор: Иван Беляев Для возобновляемых источников энергии, таких как солнечные батареи или ветрогенераторы, важно иметь надежные...

Органические остатки помогут бороться с загрязнениями тяжелыми металлами

©Wikipedia / Автор: Ptolemocratia Acerronius Технология ремедиации почв, о которой идет речь, носит название in-situ. Исследователям удалось экспериментально подобрать...

Химики предложили перерабатывать рождественские елки на топливо

«Жизнь» новогодней елки недолга: всего пара недель праздника — и на помойку / © haszon.hu / Автор: Godefridus...

Сибирские ученые создадут высокоэкологичные сорбенты

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

Химики выяснили, что Влад Цепеш Дракула плакал кровавыми слезами

Влад Цепеш Дракула / ©Getty images / Автор: Ptolemocratia Acerronius Влад III Басараб, он же Влад Цепеш, он...

Ученые раскрыли решающий фактор для пользы зеленого чая

© PxHere / Автор: Павел Сорокин Традиция чаепития насчитывает несколько тысячелетий. Открытый примерно в 2700 году до нашей...

Швейцарские ученые получили «пластиковое золото»

©Peter Rüegg, ETH Zurich / Автор: Visellia Orfius «Любители золотых часов и массивных ювелирных изделий будут взволнованы, —...

Создан биосовместимый и биоразлагаемый белковый пластик, который может хранить информацию

Фигурки из окрашенного белкового биопластика. / © Wiley / Автор: Татьяна Соловьёва Биопластик — это экологичная альтернатива пластику,...

Грибки помогут избавиться от неприятного запаха скунса

©Wikipedia / Автор: Наталья Федосеева Американские скунсы используют не совсем обычный для млекопитающих инструмент защиты: в случае опасности...

Ученые создали цинковые «снежинки»

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

Представлен прототип бактериального генератора электроэнергии

©Ella Marushchenko, University of Minnesota / Автор: Caristania Fabricius Морские Shewanella oneidensis широко известны в качестве «бактерий, которые...

Применение графена позволяет полностью извлекать золото из электронных отходов

/ © iStock / Автор: Михаил Григорьев Количество выбрасываемых в мире электронных и электрических устройств (так называемых электронных...

Женские прокладки предложили делать из агавы

Агава сизалевая (Agave sisalana) / © Wikimedia Commons / Автор: Lampronia Auxilius Агава сизалевая (Agāve sisalāna) широко культивируется...

Криминалисты научились определять отпечатки пальцев, оставленные на бумаге до и после печати

©Loughborough University / Автор: Ирина Мельникова Если отпечатки пальцев подозреваемого обнаружили на важном для дела документе, ловкий преступник...

Найден способ сделать стекло тверже алмаза

Найден способ сделать стекло тверже алмаза / © Getty images / Автор: Messiena Lucretius На атомном уровне стекло...

Найдена связь сверхпроводимости с таблицей Менделеева

©Wikipedia / Автор: Александр Литвинов Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters. Высокотемпературная сверхпроводимость —...

Нобелевскую премию по химии — 2023 присудили за открытие и разработку полупроводниковых квантовых точек

Мунги Бавенди, Луиc Брюс и Алексей Екимов / © Nobel Prize Outreach / Автор: Plinia Abito Шведская королевская...

Открыто «невозможное» соединение плутония

Стабильное соединение плутония / Автор: Александр Литвинов Многие ученые работают над предсказанием того, что произойдет с ядерными отходами...

Найдена причина выброса рутения в 2017 году

©Wikipedia / Автор: Visellia Orfius После аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году ученые поняли, что необходимо размещать станции мониторинга...