什么是同态性
编辑同态性是指手性的均匀性,或手性。当物体不能与它们的镜像叠加时,它们就是手性。例如,人的左手和右手是彼此的近似镜像,但不是它们自己的镜像,所以它们是手性的。在生物学中,20种天然氨基酸中有19种是同向的,是L型手性(左手),而糖类是D型手性(右手)。同手性也可以指对映纯物质,其中所有成分都是相同的对映体(一个原子或分子的右手或左手版本),但有些资料不鼓励这样使用这个术语。目前还不清楚同分异构体是否有目的;不过,它似乎是一种信息存储形式。一个建议是,它可以减少大型有组织分子形成过程中的熵值障碍。实验证明,与外消旋体(对映体混合)相比,氨基酸在对映体样品中形成的大聚合体数量更多。目前还不清楚同源性是在生命之前还是之后出现的,而且已经提出了许多关于其起源的机制。其中一些模型提出了三个不同的步骤:镜像对称性的打破创造了微小的对映体不平衡,手性放大建立在这种不平衡之上,而手性传递是手性从一组分子转移到另一组分子。在生物学中,氨基酸是肽和酶的组成部分,而糖肽链是RNA和DNA的骨架。在生物体内,氨基酸几乎完全以左手的形式出现(L-氨基酸),而糖类以右手的形式出现(R-糖)。由于酶会催化反应,它们对大量的其他化学品,包括激素、毒素、香料和食品香精实施同向性。甘氨酸是无手性的,其他一些非蛋白源性氨基酸也是无手性的(如二甲基甘氨酸)或D对映体形式。生物机体很容易区分具有不同手性的分子。这可以影响生理反应,如嗅觉和味觉。香芹酮是精油中的一种萜类化合物,其L型的气味像薄荷,R型的气味像香菜。柠檬烯在右旋时尝起来像柑橘,在左旋时尝起来像松树。同源性也影响到对药物的反应。沙利度胺,在其左手形式下,可以治愈晨吐;在其右手形式下,会导致出生缺陷。不幸的是,即使是纯左手版的药物,它的一部分也会在病人体内转化为右手版的。许多药物都有外消旋混合物(两种手性的数量相等)和对映纯药物(只有一种手性)两种形式。根据制造工艺的不同,对映纯药的生产成本可能比立体化学混合物更高。手性偏好也可以在宏观层面上发现。蜗牛壳可以是右旋的或左旋的螺旋,但在一个特定的物种中,一种形式或另一种形式是强烈的偏好。在可食用蜗牛Helixpomatia中,2万个中只有一个是左旋螺旋。植物的卷曲可以有一个优先的螺旋性,甚至牛的咀嚼运动也有一个方向的10%的过度。
同态性的起源
编辑生物体中同螺旋性的起源是什么?(更多化学中的未决问题)
对称性的打破
编辑关于生命分子中同向性的起源理论,根据其提出的机制,可以分为决定性的和基于偶然性的。如果存在因果关系--即一个特定的手性场或影响导致镜像对称性的打破--该理论被归类为决定论;否则就被归类为基于机会(在随机性的意义上)机制的理论。对于生物同源性的不同理论的另一种分类,可以根据生命是在对映辨别步骤之前(生物理论)还是之后(非生物理论)出现而进行。如果是这样的话,应该发现已灭绝的手性标志的遗迹。由于情况并非如此,如今的生物理论已不再得到支持。手性共识的出现作为一个自然的自动放大过程,也与热力学第二定律有关。
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