• 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

Кофейная гуща сделала бетон на 30% прочнее

Отработанная кофейная гуща / © Flickr / Автор: Lampronia Auxilius Кофе — самый популярный безалкогольный напиток в большинстве...

Углеродные нанотрубки смогли превратить тепло в свет

©Wikipedia / Автор: Татьяна Соловьёва Инфракрасное излучение — компонент солнечного света, который переносит тепло, но это лишь небольшая...

Ученые создают биосенсор для экспресс-диагностики стресса и токсикологического загрязнения

Ученые создают биосенсор для экспресс-диагностики стресса и токсикологического загрязнения / Автор: Messiena Lucretius Ученые из Института фундаментальной биологии...

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...

Съедобный биокомпозит на неделю продлил срок годности фруктов и ягод

Схема получения материала / © Ajayan, Rahman, Yung et al., Advanced Materials, 2020 / Автор: Sycophanta Duccius По...

Инновационная экспериментальная схема поможет создать зеркальные молекулы

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

Женские прокладки предложили делать из агавы

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

Золото меняет фотолюминесценцию кремниевых квантовых точек

Золотой самородок / ©bkjournal.org / Автор: Cloelia Andronicus Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Кремниевые квантовые точки имеют...

Эксперимент показал, как живые новогодние деревья влияют на состав воздуха в комнате

Обычную елку поместили в герметичную камеру на 17 дней, чтобы отслеживать и измерять выделяемые ею химические вещества /...

Помидоры по-разному отреагировали на друзей и врагов

Куст помидоров / © pxhere.com / Автор: Cloelia Andronicus Исследователи активно изучают способы, которые позволяют растениям обмениваться информацией....

Создана краска, охлаждающая дома летом и согревающая зимой

Предметы, покрытые новыми красками / ©Yucan Peng et al / Автор: Messiena Lucretius На отопление и охлаждение помещений...

Химики раскрыли секрет подводного суперклея моллюсков

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

Рентген и ИК-спектроскопия раскрыли химический секрет «Моны Лизы»

© AP Photo / Christophe Ena / Автор: Татьяна Соловьёва Новое исследование с участием ученых и искусствоведов из...

Пыль в воздухе на востоке Москвы оказалась мельче и опаснее, чем на западе

Перово — один из районов Москвы, рассмотренный в исследовании / © mapia.net / Автор: Наталья Федосеева Как и...

Компьютерная томография показала, что почвенный углерод хранится главным образом в сети из пор

Глеезем — один из типов почв, рассмотренных учеными / © wikipedia.org / Автор: Milonia Larcius Почва — динамичная...

Астробиологи выяснили, возможно ли существование жизни в облаках Венеры  

Обработанный снимок Венеры в условном цвете (включает данные инфракрасного и ультрафиолетового спектров) / © Wikimedia Commons / Автор:...

Бутылки или банки: ученые оценили влияние тары на крафтовое пиво

©Tama Leaver, Flickr / Автор: Екатерина Лебедева Помимо воды и этанола, разные сорта пива содержат тысячи соединений, которые...

Нобелевскую премию по химии — 2022 получили ученые из США и Дании

Каролин Рут Бертоцци, Мортен П. Мелдал и Карл Барри Шарплесс / @ NobelPrize / Автор: Lampronia Auxilius Шведская...

Биохимики узнали, как улитке удается выделять одновременно слизь-смазку и слизь-клей

Съедобная крапчатая улитка Cornu aspersum / © Peter Hillman / Автор: Владимир Богданов Все животные, не исключая человека,...

Новое топливо из бактерий будет эффективнее ракетного

©David Berd, CDC / Автор: Ирина Мельникова Ископаемое топливо — нефть, газ, уголь — позволяет автомобилям ездить, самолетам...