marta_inj (marta_inj) wrote,
marta_inj
marta_inj

Category:

Поляризация на биомолекулах

С закрученностью биомолекул возникла одна сложность. Биосахара почему-то имеют D-форму, а аминокислоты - L-форму. В чем же дело? Попробуем разобраться.

D/L-Номенклатура была введена Э. Фишером для описания относительной конфигурации моносахаридов... Обозначения для энантиомеров глицеринового альдегида были присвоены Фишером произвольно.

В настоящее время современные методы установления структуры соединений позволяют характеризовать конфигурацию моносахаридов, не сравнивая их с глицериновым альдегидом. Однако, d/l-номенклатура традиционно сохраняется в названиях сахаров и аминокислот. Обозначения d или l связаны с расположением функциональной группы (гидроксильной для сахаров и аминогруппы для аминокислот) нижнего стереоцентра в проекции Фишера для данного соединения. Если функциональная группа располагается слева от углеродного скелета, то такой энантиомер обозначают символом l (лат. lævus — левый), если же она располагается справа, то это d-энантиомер (лат. dexter — правый)




Выходит, буквы D- и L- физически ничего не означают?

Принадлежность моносахарида к D- или L-ряду указывает только на то, что он может быть получен (формально) из D- или L-глицеринового альдегида. Направление вращения растворами мо-
носахаридов плоскополяризованного луча света зависит от конфигурации всех асимметрических атомов углерода. Поэтому принято конфигурацию моноз, т. е. принадлежность к тому или другому ге-
нетическому ряду, обозначать большими буквами, соответственно D и L, а направление вращения – знаками: (+) – вправо и (-) – влево.


Если после установки трубки с раствором в поляриметр ручку нужно вращать по часовой стрелке, то говорят о правом (+), если против часовой стрелки — о левом (—) вращении.


Измерение оптической активности при помощи поляриметра: 1 — источник света, 2 — неполяризованный свет, 3 — поляризатор, 4 — поляризованный свет, 5 — кювета с раствором вещества, 6 — оптическое вращение 30°, 7 — анализатор, 8 — наблюдатель

Энантиомеры идентичны по физическим свойствам, например, они имеют одинаковую температуру кипения или плавления, показатель преломления, плотность и т. д. Они могут быть различены лишь при взаимодействии с хиральной средой, например, световым излучением. Световая волна может быть представлена в виде левой и правой циркулярно поляризованных составляющих, которые в среде энантиомера распространяются с различными фазовыми скоростями, за счёт чего возникает вращение плоскости поляризации. В противоположных энантиомерах (оптических антиподах) бо́льшую скорость имеет та или иная циркулярно поляризованная составляющая, поэтому направление вращения плоскости поляризации для энантиомеров противоположно

В зависимости от элемента молекулы, наличие которого приводит к возникновению хиральности, различают следующие виды хиральности:

центральная (центр хиральности)
аксиальная (ось хиральности)
планарная (плоскость хиральности)
спиральная (спираль)
топологическая


Примеры молекул, обладающих (а) центральной хиральностью; (б) аксиальной хиральностью; (в) планарной хиральностью; (г) спиральной хиральностью; (д) топологической хиральностью


Спиральная хиральность характерна для соединений, имеющих элементы в форме спирали, пропеллера или винта, например для гелиценов...Данный вид хиральности наблюдается также в белках и нуклеиновых кислотах

А что означает "вращение плоскости поляризации"?

Проходя через поляризатор обычный неполяризованный свет отдает часть энергии электромагнитной волны атомам поляризатора.
То есть та составляющая которая направлена поперёк вращения бионов передается на атомы слева и справа от "маршрута" прохождения волны и соответственно остается в веществе, а энергия исходной волны, соответственно, уменьшается


И вот, одинаково вращающиеся "бионы"/фотоны проходят в раствор аминокислот или сахаров и луч разворачивается в другом направлении. То есть, аминокислоты/сахара в определенной ориентации могут отражать (или переизлучать?) фотоны под определенным углом. И важно, чтобы в живых организмах этот угол соблюдался.
А не означает ли это, что дезоксирибоза, входящая в состав ДНК, отражает/переизлучает энергию внутрь спирали? А аминокислоты - внутрь альфа-спиралей белков, которые, кстати, тоже закручены вправо, как и ДНК?

Попробуем разобраться и с этим.

Оптически неактивные вещества под действием магнитного поля становятся активными. Это явление вращения плоскости поляризации в магнитном поле называется эффектом Фарадея и является доказательством прямой связи оптических и электромагнитных процессов.

Эффект Фарадея (продольный магнитооптический эффект Фарадея) — магнитооптический эффект, который заключается в том, что при распространении линейно поляризованного света через оптически неактивное вещество, находящееся в магнитном поле, наблюдается вращение плоскости поляризации света. Во внешнем магнитном поле показатели преломления для циркулярно право- и левополяризованного света становятся различными (n+ и n−). Вследствие этого, при прохождении через среду (вдоль силовых линий магнитного поля) линейно поляризованного излучения его циркулярно лево- и правополяризованные составляющие распространяются с разными фазовыми скоростями, приобретая разность хода, линейно зависящую от оптической длины пути.

О как! Оказывается, свет еще и состоит из двух составляющих - лево- и правовращающейся. Но причем здесь само вещество - с оптическими свойствами или без них? Обладающее оптическими свойствами вещество само по себе может делить свет на его составляющие, а вещество без оптических свойств - только в магнитном поле. Значит, оптически активные вещества в каком-то смысле сами создают магнитное поле? Способны ухватить часть энергии эфира и направить ее на преобразование фотонов?

"Как управлять светом с помощью магнитного поля" (http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431022)

P.S.
В заключение этого раздела отметим еще одно весьма распространенное заблуждение — о том, что все природные аминокислоты относятся якобы исключительно к L-ряду. На самом деле это не так: D-аминокислоты тоже 2 встречаются в природе, хотя и реже, чем аминокислоты L-ряда, в основном — в мире низших организмов. Они присутствуют, например, в пептидных антибиотиках, в оболочке некоторых бактерий. Некоторые термофильные микроорганизмы, живущие в горячих источниках и термальных водах, используют высокие концентрации D-аланина в качестве осморегулятора. Плазма крови высших организмов также содержит D-аминокислоты. В организме человека вырабатывается в качестве нейромедиатора D-серин. В нервных клетках высших организмов находят D-аланин, D-аспарагин и D-серин. Видим, что D-аминокислоты используются бактериями в качестве средства защиты, а у человека - в нервных клетках.
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 1 comment