Оптическая асимметрия биологически активных молекул

В большинстве учебников школьной органической химии оптическая изомерия не рассматривается, хотя она составляет главное отличие продуктов реакций в живых клетках от их синтетических аналогов. Известно, что в живых организмах содержится множество оптически активных молекул, причем в виде только одного из оптических изомеров. При обычных органических синтезах всегда получается смесь оптических изомеров (рацемат). Впервые истинно асимметрический синтез, приводящий к преимущественному получению одного из оптических изомеров, был осуществлен в 1934 г. при использовании поляризованного света [[31]]. Однако и в настоящее время для производства пищевых продуктов, витаминов и многих лекарств используются исключительно биологические методы, поскольку синтетическая химия не может конкурировать с живой клеткой в асимметрическом синтезе. Остается непонятным, на какой стадии химической эволюции вещества и как возникла оптическая асимметрия органических молекул.

Одна из недавно предложенных гипотез выглядит следующим образом:

В результате исследования инициированной излучениями высоких энергий полимеризации формальдегида при сверхнизких температурах академик РАН В.И.Гольданский дал объяснение одной из главных загадок происхождения жизни.

В.И.Гольданский предположил, что в условиях сверххолодного межзвездного газа, пронизываемого космическими излучениями, возможен избирательный синтез оптически активных молекул. Действительно, в космосе обнаружены молекулы аминокислот. При сверхнизких температурах избирательность химических реакций очень высока; даже незначительная разница в энергиях возможных продуктов приводит к преимущественному образованию более выгодного продукта реакции. Если предположить, что при сверхнизких температурах важное значение имеют квантовые эффекты (туннелирование), то избирательность процессов возрастает еще сильнее. Оптические изомеры неразличимы в обычных реакциях. Однако в твердых сверххолодных кристаллах межзвездного льда под воздействием излучений и магнитных полей проявляется "невидимая" при 300 К разница – и преимущественно образуются изомеры только одной ориентации. Возникновение неравномерного распределения оптических изомеров может привести в конце концов к "биологическому Большому Взрыву", когда полимеры из оптических изомеров одной ориентации окажутся более способными к "самосборке" – процессу, идущему в любой живой клетке [[32]].

В.В.Загорский

Дата добавления: 2014-12-16