معلومة

ما مدى ارتباط تماثل الجزيئات المختلفة؟

ما مدى ارتباط تماثل الجزيئات المختلفة؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

في علم الأحياء الفلكي ، تتمثل الطريقة المقترحة لاختبار ما إذا كانت الحياة الموجودة في عالم آخر غريبة أو نشأت من الأرض في تحديد تماثل جزيئاتها. هذا بالطبع مفيد فقط عندما تكون الكيمياء الحيوية متشابهة بدرجة كافية بحيث يمكن للمرء أن يشك في التلوث.

لكن هذا الاختبار به ضعف. في حين أن chirality المختلفة يمكن أن تؤكد الأصل الأجنبي ، فإن chirality المماثلة لا تستبعد الأصل الأجنبي.

لإصلاح هذا ، هناك فكرة معقولة تتمثل في التحقق من تباين مجموعة واسعة من المركبات. النتيجة الإيجابية الخاطئة التي تشير إلى أن أصل الأرض سيكون عندها فرصة أصغر بشكل كبير لمطابقة كل مركب تم اختباره.
... أو هكذا آمل.

المشكلة هي أنني أخشى أن لا تحتوي المركبات اللولبية المختلفة على شرارة افتراضية مستقلة إحصائيًا. على سبيل المثال ، قد تنتج المسارات البيوكيميائية الشائعة مركبًا واحدًا من مركب آخر ، مما يؤدي إلى تباين الجزيء الأول لتحديد شرعية الجزيء الثاني مباشرةً.

إنني أبحث عن منظور عالي المستوى: هل إن تماثل مركب واحد يحدد بشكل أو بآخر تناسق جميع المركبات الأخرى في الكيمياء الحيوية بأكملها ، أم أن هناك عددًا كبيرًا من المركبات التي لها تباين افتراضي تعسفي مقارنة بالآخرين؟


افتراضيًا ، إذا تم العثور على نوع غريب ، وإذا كانت تحتوي على بوليمرات كيميائية حيوية مماثلة (DNA مع A ، T ، C ، G ، بروتين يحتوي على 20 حمض أميني ، إلخ) ، فقد نكون قادرين على استنتاج أنها تشترك في الأصل معنا. (فقط نفس التشابه لا يستلزم نظرية من نفس الأصل)

هل الانحراف التناسلي لمركب واحد يحدد بشكل أو بآخر تماثل جميع المركبات الأخرى في الكيمياء الحيوية بأكملها؟

نعم فعلا. نظرًا لأن الجزيئات اللولبية يتم إنتاجها / تنقيتها دائمًا تقريبًا من وسط مراوان (يحتوي على جزيئات مراوان أخرى و / أو سمات فيزيائية مراوان مثل الضوء المستقطب).

لذلك (على افتراض أن رد الفعل انتقائي وتريد مادة كيميائية نقية مع كيمياء مجسمة محددة) يعتمد تكوين المركز اللولبي للجزيء الجديد على تماثل الكاشف. ما يزال هذه العلاقة ليست ثابتة وتختلف من رد فعل إلى آخر. على سبيل المثال الكتاب المدرسي SN2 يؤدي رد الفعل إلى انعكاس التكوين أثناء ويليامسون تفاعل تخليق الأثير يحافظ على التناظر.

ينتج خليط غير راسمي لمركب مراوان من خليط سابق غير راسيمي وما إلى ذلك. لذلك ، حددت الكيمياء الفراغية للمزيج غير العنصري الأول S / R ، L / R ، (- / +) chirality للحياة بأكملها في حد ذاتها والتي قد لا يتم فهم هويتها تمامًا.


تحافظ التفاعلات البيولوجية على عدم التناسق في حين أن التفاعلات غير البيولوجية لا تفعل ذلك عمومًا (على الرغم من وجود أمثلة على rxns حيث يتم الحفاظ على chirality) أعتقد أن هذه الإستراتيجية ستعمل لمقارنة الجزيئات الحيوية مع العديد من المراكز اللولبية. على سبيل المثال ، من منظور IUPAC ، D- الجلوكوز هو (2R ، 3S ، 4R ، 5R) -2،3،4،5،6-Pentahydroxyhexanal وببساطة بين الألدوز والكيتالات ، وإيجاد جزيء حيوي واحد (ليس فقط الكربوهيدرات ،) مع العديد من المراكز اللولبية حيث يشتمل الكربون الفردي على ترابط مختلف عن الذي تستخدمه الحياة على الأرض ، فإن ذلك يشير إلى حد كبير إلى أن الحياة غير الأرضية كانت مسؤولة.


شرالية

3.2.1 مقدمة

توفر Chirality معلومات مهمة ليس فقط في النظم البيولوجية ولكن أيضًا في العمليات الصناعية. تم تطوير عدة طرق لتحديد التكوين المطلق ولتمييز النقاء الكيميائي الفراغي لجزيء معين ، حيث تتم قراءة التفاعلات بين الجزيء اللولبي والضوء المستقطب. يعد التحليل الطيفي ثنائي اللون الدائري (CD) طريقة راسخة ، ولكنها تقتصر على قياس الجزيئات اللونية اللونية. عندما يتم استهداف الجزيئات غير اللونية ، يجب إرفاق مجسات chromophoric لتضخيم ونقل معلومات chirality للأنواع المستهدفة. تم الإبلاغ عن بعض المجمعات الأرضية النادرة التي تحتوي على الكروموفورات على أنها مجسات قرص مضغوط فعال تسبب أو تعزز إشارات القرص المضغوط عند التعقيد المنسق للغاية مع الأهداف اللولبية. كما هو موصوف أعلاه ، فإنها توفر تمييزًا جزيئيًا محددًا للركائز اللولبية ، ويمكن استشعار معلومات chirality للأنواع المرتبطة فقط حتى في وجود الأنواع اللولبية الأخرى. في أنظمة فحص chirality الشائعة ، ترتبط الكروموفورات تساهميًا مع الركائز اللولبية. نظرًا لأن طريقة الاشتقاق التساهمي تتطلب عادةً إجراءات شاقة قبل وبعد قياسات القرص المضغوط ، فإن طريقة معقد الأرض النادرة لها مزايا عديدة لإجراءات التسهيل والانتقائية العالية.

يمكن للمجمعات الأرضية النادرة أن تقدم ثلاثة أنواع من إشارات القرص المضغوط: قرص CD المعدني المستند إلى ligand والتألق المستقطب دائريًا (CPL) (الشكل 4). يتم ملاحظة نوعي إشارات القرص المضغوط على أنها اختلافات في الامتصاص بين الأضواء المستقطبة دائريًا يمينًا ويسارًا ، وتعكس تباين الحالة الأرضية. إشارة CPL هي إشارة إلى الاختلاف في شدة اللمعان بين الضوء المستقطب دائريًا الأيمن والأيسر ، وتتميز تباين الحالة المثارة. عندما يتم دمج يجند chromophoric في مركب أرضي نادر مراوان ، غالبًا ما يتم ملاحظة إشارات قرص مضغوط مكثفة تعتمد على الترابط. في المقابل ، تتطلب قياسات CD أو CPL ذات الأساس المعدني للمجمعات الأرضية النادرة حلول عينات عالية التركيز ، لأن انتقالات f-f ممنوعة. تتكون الإشارات المرصودة من عدة انتقالات ناشئة عن التكوينات الإلكترونية 4f. وبالتالي ، يمكن تحليل معلومات chirality حول المركز المعدني بدقة من خلال هذه الطريقة ، في حالة أن ذروة واحدة تأتي من انتقال واحد فقط ، مثل 5 D0 ← انتقال 7 F من Eu 3+ (Riehl and Muller ، 2005). نناقش أدناه ملامح فحص القرص المضغوط و CPL لمختلف المجمعات الأرضية النادرة. استنادًا إلى كيمياء تنسيق الأرض النادرة ، تم وضع العديد من الاستراتيجيات بنجاح لاستشعار الأحماض الأمينية والسكريات والأحماض النووية والمواد البيولوجية الأخرى.


معهد بحوث الخلق

عندما ظهر عنوان الصحيفة ، & quotLife in a Test-tube & quot ، في عام 1953 ، أصبح المجتمع التطوري متحمسًا للغاية لأنهم نظروا إلى أعمال ستانلي ميلر وهارولد أوري كدليل علمي على أن الحياة يمكن أن تكون قد تشكلت من المواد الكيميائية من خلال عمليات طبيعية عشوائية الصدفة . في تلك التجربة الكلاسيكية ، قام ميلر وأوري بدمج مزيج من الميثان والأمونيا والهيدروجين وبخار الماء ومرروا الخليط عبر تفريغ كهربائي لمحاكاة البرق. في نهاية التجربة ، وجد أن المنتجات تحتوي على عدد قليل من الأحماض الأمينية. نظرًا لأن الأحماض الأمينية هي الروابط الفردية للبوليمرات طويلة السلسلة التي تسمى البروتينات ، والبروتينات مهمة في أجسامنا ، فقد ذكرت الصحف بسرعة أن هناك أدلة معملية تثبت الآن أن الحياة جاءت من المواد الكيميائية.

كدكتوراه. كيميائي عضوي ، يجب أن أعترف أن تكوين الأحماض الأمينية في ظل هذه الظروف أمر رائع ، ولكن هناك مشكلة كبيرة. لم تتشكل الحياة في تلك التجربة. كان المنتج عبارة عن أحماض أمينية ، وهي مواد كيميائية يومية عادية لا تعيش. وحتى يومنا هذا ، لا توجد عملية معروفة حولت الأحماض الأمينية إلى شكل من أشكال الحياة ، ولكن هذه الحقيقة لا تمنع أنصار التطور من الادعاء بأن هذه التجربة هو دليل على أن الحياة جاءت من المواد الكيميائية. يعرف أنصار التطور أن الأحماض الأمينية لا تعيش ، لكنهم يسمون هذا الدليل على أي حال لأنهم يزعمون أن الأحماض الأمينية هي اللبنات الأساسية للحياة. يشير هذا الادعاء إلى أنه في حالة وجود وحدات بناء كافية ، فستنتج الحياة ، لكن هذا الاستنتاج مجرد افتراض ولم يتم إثباته مطلقًا. قد تكون الأحماض الأمينية اللبنات الأساسية للبروتينات ، والبروتينات ضرورية للحياة ، لكن هذا لا يعني أن الأحماض الأمينية هي اللبنات الأساسية للحياة. يمكنني الذهاب إلى متجر قطع غيار السيارات وشراء كل قطعة لتصنيع سيارة ، لكن هذا لا يوفر لي سيارة عاملة. تمامًا كما كان لا بد من وجود مُجمِّع لصنع مركبة متحركة من أجزاء السيارات تلك ، كان لابد من وجود مُجمع لتلك الأحماض الأمينية لصنع البروتينات بحيث يمكن للحياة أن توجد في أجسامنا.

منذ عام 1953 ، كان العلماء يتساءلون عما إذا كان تكوين الأحماض الأمينية في تلك التجارب يثبت الادعاء بأن الحياة جاءت من المواد الكيميائية؟ ناقش الكثيرون ما إذا كانت هذه التجربة تثبت صحة التطور أم أن الدليل يشير إلى خالق قدير؟ لمدة 50 عامًا ، ظل العلماء يطرحون أسئلة لمدة 50 عامًا ، وتنتهي المناقشة بالنقاش. أطلق عليها اسم الفضول المهني ، ولكن كعالم ، كنت أتساءل دائمًا عن سبب وجود المزيد من النقاشات حول هذه القضية أكثر من مناقشة الحقائق. ثم أدركت أن مناقشة الحقائق سيؤدي حتمًا إلى مناقشة موضوع chirality. من المحتمل أن تكون Chirality واحدة من أفضل الأدلة العلمية التي لدينا ضد التطور العشوائي للصدفة ، وتدمر chirality تمامًا الادعاء بأن الحياة جاءت من المواد الكيميائية. من الواضح أن هذه حقيقة واحدة لا يريدون حتى مناقشتها.

Chirality هو مصطلح كيميائي يعني استخدام اليدين. على الرغم من أنه قد يبدو أن جزيئين كيميائيين لهما نفس العناصر والخصائص المتشابهة ، إلا أنه لا يزال من الممكن أن يكون لهما هياكل مختلفة. عندما يظهر جزيئين متطابقين ولا تختلف بنيتهما إلا من خلال كونهما صورتين متطابقتين لبعضهما البعض ، يُقال إن هذه الجزيئات لها تماثل. توضح يدك اليسرى واليمنى chirality. قد تبدو يداك متطابقتين ، لكن في الواقع ، هما مجرد صور معكوسة لبعضهما البعض ، ومن هنا جاء مصطلح يداك. لهذا السبب ، يمكن أن توجد chirality كجزيء أيمن أو أعسر ، ويسمى كل جزيء فردي أيزومر بصري.

ما هي مشكلة chirality؟ تمتلك البروتينات والحمض النووي في أجسامنا شكلًا فريدًا ثلاثي الأبعاد ، وبسبب هذا الشكل ثلاثي الأبعاد ، تعمل العمليات الكيميائية الحيوية داخل أجسامنا كما تفعل. إن chirality هو الذي يوفر الشكل الفريد للبروتينات والحمض النووي ، وبدون التناظر ، فإن العمليات الكيميائية الحيوية في أجسامنا لن تؤدي وظيفتها. في أجسامنا ، يوجد كل حمض أميني من كل بروتين مع نفس التناظر الأيسر. على الرغم من أن Miller و Urey شكلا أحماض أمينية في تجاربهم ، إلا أن جميع الأحماض الأمينية التي تشكلت تفتقر إلى chirality. إنها حقيقة مقبولة عالميًا في الكيمياء أنه لا يمكن إنشاء chirality في جزيئات كيميائية من خلال عملية عشوائية. عند استخدام تفاعل كيميائي عشوائي لتحضير جزيئات لها تمازج ، تكون هناك فرصة متساوية لتحضير الأيزومر الأيسر وكذلك الأيزومر الأيمن. إنها حقيقة يمكن التحقق منها علميًا وهي أن عملية الصدفة العشوائية ، التي تشكل منتجًا مراوانًا ، يمكن أن تكون فقط خليطًا بنسبة 50/50 من أيزومرين بصريين. يوجد لا استثناءات. Chirality هي خاصية لا يعرفها سوى عدد قليل من العلماء على أنها مشكلة. حقيقة أن chirality كانت مفقودة في تلك الأحماض الأمينية ليست مجرد مشكلة يجب مناقشتها ، فهي تشير إلى فشل كارثي & quotlife & quot لا يمكن أن يأتي من المواد الكيميائية عن طريق العمليات الطبيعية.

دعونا ننظر في chirality في البروتينات والحمض النووي. البروتينات عبارة عن بوليمرات من الأحماض الأمينية وكل مكون من الأحماض الأمينية موجود على شكل & quotL & quot أو أيزومر بصري أعسر. على الرغم من أنه يمكن تصنيع & quotR & quot أو الأيزومرات الضوئية اليمنى في المختبر ، إلا أن هذا الايزومر غير موجود في البروتينات الطبيعية. يتكون جزيء الحمض النووي من بلايين من الجزيئات الكيميائية المعقدة التي تسمى النيوكليوتيدات ، وتوجد جزيئات النيوكليوتيدات هذه باسم & quotR & quot أو الأيزومير البصري الأيمن. يمكن تحضير الأيزومر & quotL & quot للنيوكليوتيدات في المختبر ، لكنه غير موجود في الحمض النووي الطبيعي. لا توجد طريقة يمكن من خلالها أن تكون عملية الصدفة العشوائية قد شكلت هذه البروتينات والحمض النووي مع تماثلها الفريد.

إذا تم تشكيل البروتينات والحمض النووي بالصدفة ، فسيكون كل واحد من المكونات مزيجًا بنسبة 50/50 من أيزومرين بصريين. ليس هذا ما نراه في البروتينات الطبيعية أو في الحمض النووي الطبيعي. كيف يمكن لعملية طبيعية عشوائية فرصة أن تخلق بروتينات بآلاف من & quotL & quot الجزيئات ، ثم تخلق أيضًا DNA بمليارات & quotR & quot من الجزيئات؟ هل هذا يبدو مثل الصدفة العشوائية أو نتاج التصميم؟ حتى لو كانت هناك عملية سحرية لإدخال chirality ، فإنها ستخلق فقط أيزومر واحد. إذا وجدت مثل هذه العملية ، فإننا لا نعرف شيئًا عنها أو كيف ستعمل. إذا كان موجودًا ، فكيف تم تشكيل المركبات مع chirality الأخرى على الإطلاق؟ حتى لو كانت هناك عمليتان سحريتان ، واحدة لكل متماكب ، فما الذي يحدد العملية التي تم استخدامها ومتى تم استخدامها ، إذا كانت هذه عملية طبيعية عشوائية؟ تتطلب فكرة العمليتين آلية تحكم ، وهذا النوع من التحكم غير ممكن في عملية طبيعية عشوائية فرصة.

ومع ذلك ، فإن مشكلة chirality تذهب أعمق. عندما تتجمع جزيئات النيوكليوتيدات معًا لتشكيل بنية الحمض النووي ، فإنها تطور تطورًا يشكل البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي. يطور الحمض النووي تطورًا في السلسلة لأن كل مكون يحتوي على chirality أو على اليد. إن هذا الأسلوب هو الذي يمنح الحمض النووي البنية الحلزونية الشكل الحلزونية. إذا كان لجزيء واحد في بنية الحمض النووي التكراري الخاطئ ، فلن يوجد الحمض النووي في شكل الحلزون المزدوج ، ولن يعمل الحمض النووي بشكل صحيح. ستخرج عملية النسخ المتماثل بأكملها عن مسارها مثل قطار يسير على مسارات سكة حديد سيئة. لكي يعمل تطور الحمض النووي ، يجب إنشاء بلايين من الجزيئات داخل أجسامنا بتكوين & quotR & quot في نفس الوقت ، دون أخطاء. إذا كان من المستحيل ل واحد النوكليوتيدات تتشكل مع chirality ، ما مدى احتمال أن تتجمع بلايين النيوكليوتيدات معًا في نفس الوقت بالضبط ، وكلها تتشكل بنفس التزاوج؟ إذا لم يتمكن التطور من توفير آلية تشكل منتجًا واحدًا مع chirality ، فكيف يمكنه تفسير تكوين منتجين من chirality المعاكسة؟

Chirality ليست مجرد مشكلة رئيسية للتطور بل هي معضلة. وفقًا للتطور ، يجب أن تشرح العمليات الطبيعية كل شيء على مدى فترات طويلة من الزمن. ومع ذلك ، فإن العملية التي تشكل chirality لا يمكن تفسيرها بالعلم الطبيعي في أي فترة زمنية. هذه هي المعضلة ، إما أن العمليات الطبيعية لا يمكنها تفسير كل شيء ، أو أن التناظر غير موجود & # 39t.

إذا كنت تشك في أيهما صحيح ، فأنت مثال حي لواقع chirality. بدون chirality ، لا تستطيع البروتينات والإنزيمات أداء وظيفتها لا يمكن للحمض النووي أن يعمل على الإطلاق. بدون بروتينات و DNA تعمل بشكل صحيح ، لن تكون هناك حياة على هذه الأرض. لقد ساعدت حقيقة التناظر ، أكثر من أي دليل آخر ، على إقناعي بواقع خالق كلي القدرة. آمل أن تفعل الشيء نفسه بالنسبة لك.

أجد أنه من المثير للاهتمام أنه عندما يبدأ الخلقيون في الحديث عن خلق الله الخارق للطبيعة ، فإن أنصار التطور عادة ما يردون بالقول إن كل شيء يجب تفسيره بالعلم الطبيعي وأن التدخل الإلهي ليس علمًا. أجد هذه الملاحظة مسلية للغاية. عندما نظهر لهم أن قوانين العلوم الطبيعية لا يمكن أن تفسر وجود chirality ، يقول أنصار التطور أن العملية حدثت منذ زمن طويل بطريقة غير معروفة لا يمكنهم تفسيرها. الآن من الذي يعتمد على تفسير خارق للطبيعة؟ على الرغم من أنهم لن يسموها أبدًا تدخلاً إلهيًا ، إلا أنهم يعتمدون بالتأكيد على الإيمان وليس على الحقائق العلمية. تأمل Evolution فقط ألا تعرف الكيمياء.

هناك مشكلة أخرى في الحمض النووي وكيف يعمل في جسم الإنسان. كجزء من عملية النسخ العادية للحمض النووي ، ينتقل إنزيم عبر خيط الدنا بحيث يمكن إنتاج نسخة من الدنا. عندما يقرأ الإنزيم تسلسل الجزيئات على طول الشريط ، وإذا تم اكتشاف نيوكليوتيد غير صحيح في الخيط ، فهناك آلية تستخدم إنزيمات أخرى لقطع النيوكليوتيدات السيئة وإدخال الأنزيم الصحيح ، وبالتالي إصلاح الحمض النووي.

دعونا نلقي نظرة على الحمض النووي وآلية الإصلاح هذه ، إذا كانت بالفعل قد تشكلت من عمليات طبيعية عشوائية. إذا تطورت آلية الإصلاح أولاً ، فما فائدة آلية الإصلاح إذا لم يتطور الحمض النووي بعد؟ إذا تطور الحمض النووي أولاً ، فكيف سيعرف الحمض النووي أنه سيكون أفضل حالًا باستخدام آلية الإصلاح؟ هل تستطيع الجزيئات أن تفكر؟ الحمض النووي ليس جزيئًا كيميائيًا مستقرًا ، وبدون آلية إصلاح ، يمكن أن يتدهور بسهولة بسبب الأكسدة الكيميائية والعمليات الأخرى. لا توجد آلية لشرح كيفية وجود الحمض النووي لملايين السنين أثناء تطور آلية الإصلاح. سوف يتحلل الحمض النووي مرة أخرى إلى حثالة البركة قبل أن تتمكن المليارات المزعومة من الطفرات العشوائية من تشكيل آلية الإصلاح.

بمجرد أن ندرك أن التصميم لا يحدث عن طريق الصدفة ، فإننا ندرك أن الكون بأكمله ليس نتاجًا عشوائيًا لعملية الصدفة ، بل هو نتيجة خالق كلي القدرة الذي خلق كل شيء من خلال كلمته فقط. آمل أن تكون قد بدأت في رؤية المشكلة. يمكن أن يمنحك التطور نظرية قد تبدو ممكنة على السطح ، ولكن عندما يتدخل العلم الحقيقي ويبدأ العلماء في طرح الأسئلة ، تصبح المشاكل والمنطق الخاطئ للنظرية ظاهرة. هذا هو السبب في أن التطور يأمل ألا تعرف الكيمياء.

* الدكتور تشارلز ماكومبس حاصل على درجة الدكتوراه. كيميائي عضوي مدرب على طرق البحث العلمي ، وعالم حاصل على 20 براءة اختراع كيميائية.

استشهد بهذا المقال: McCombs، C. 2004. Evolution يأمل ألا تعرف الكيمياء: المشكلة مع Chirality. أعمال وحقائق أمبير. 33 (5).


ما مدى ارتباط تماثل الجزيئات المختلفة؟ - مادة الاحياء

يتم توفير جميع المقالات المنشورة بواسطة MDPI على الفور في جميع أنحاء العالم بموجب ترخيص وصول مفتوح. لا يلزم الحصول على إذن خاص لإعادة استخدام كل أو جزء من المقالة المنشورة بواسطة MDPI ، بما في ذلك الأشكال والجداول. بالنسبة للمقالات المنشورة بموجب ترخيص Creative Common CC BY ذي الوصول المفتوح ، يجوز إعادة استخدام أي جزء من المقالة دون إذن بشرط الاستشهاد بالمقال الأصلي بوضوح.

تمثل الأوراق الرئيسية أكثر الأبحاث تقدمًا مع إمكانات كبيرة للتأثير الكبير في هذا المجال. يتم تقديم الأوراق الرئيسية بناءً على دعوة فردية أو توصية من قبل المحررين العلميين وتخضع لمراجعة الأقران قبل النشر.

يمكن أن تكون ورقة الميزات إما مقالة بحثية أصلية ، أو دراسة بحثية جديدة جوهرية غالبًا ما تتضمن العديد من التقنيات أو المناهج ، أو ورقة مراجعة شاملة مع تحديثات موجزة ودقيقة عن آخر التقدم في المجال الذي يراجع بشكل منهجي التطورات الأكثر إثارة في العلم. المؤلفات. يوفر هذا النوع من الأوراق نظرة عامة على الاتجاهات المستقبلية للبحث أو التطبيقات الممكنة.

تستند مقالات اختيار المحرر على توصيات المحررين العلميين لمجلات MDPI من جميع أنحاء العالم. يختار المحررون عددًا صغيرًا من المقالات المنشورة مؤخرًا في المجلة والتي يعتقدون أنها ستكون مثيرة للاهتمام بشكل خاص للمؤلفين أو مهمة في هذا المجال. الهدف هو تقديم لمحة سريعة عن بعض الأعمال الأكثر إثارة المنشورة في مجالات البحث المختلفة بالمجلة.


جزيئات Chiral و Achiral

لأن الكائنات الحية قد تتفاعل بشكل مختلف مع الأيزومرات المجسمة.

كلما كانت هناك ذرات غير متماثلة في الجزيء ، فهناك احتمال وجود أيزومرات مجسمة. أبسط صورة هي صور معكوسة لبعضها البعض ، مثل زوج من القفازات.

معظم الكائنات الحية "مرتبطون" بمعالجة واحد فقط من هذه الأشكال ، وهذا هو الشكل الذي يحدث عادةً باعتباره الوحيد في الطبيعة ، لأنه ينتج أيضًا عن كائنات (أخرى).

غالبًا ما ينتج عن التخليق الكيميائي للمركبات خليطًا من كلا الشكلين ، يسمى خليط راسيمي ، حيث يكون شكل واحد فقط فعالًا ، والشكل الآخر لا يستخدم أو قد يتسبب في تلف.

أحد الأمثلة على الجزيء الكيرالي هو الجلوكوز ، والذي يحدث بشكل طبيعي فقط في ما يسمى بصنف اليد اليمنى ، يسمى D-glucose أو dextrose (dexter = Latin for right). من الممكن صنع الجلوكوز L (صورته المرآة) عن طريق التخليق الكيميائي.
لا يمكن لجسم الإنسان استخدام L- الجلوكوز. طعمها حلو تمامًا ، لكن لا يمكن اكتساب أي سعرات حرارية منه. سيتم إفرازه عن طريق الكلى ، حيث قد يحدث بعض الضرر على المدى الطويل ، أو قد يتسبب جزء منه في تخمر الأمعاء (انتفاخ البطن).

المثال الأكثر شهرة هو الثاليدومايد (المعروف أيضًا باسم softenon وأسماء أخرى) ، والذي تم وصفه في الخمسينيات وأوائل الستينيات من القرن الماضي للنساء الحوامل للتعامل مع غثيان الصباح (a.o.). احتوت المواد المختبرية التي تم اختبارها على أيزومر استريو واحد فقط ، لكن المنتج الصناعي احتوى أيضًا على الآخر ، مما أدى إلى تشوهات كبيرة في الأطفال حديثي الولادة.

يعتبر الجزيء حلزونيًا إذا كان هناك جزيء آخر له نفس التركيب ولكنه مرتب في صورة معكوسة غير قابلة للتركيب. كما أن وجود ذرة كربون غير متماثلة غالبًا ما يكون السمة التي تسبب عدم تناسق في الجزيئات.

تسمى صورتان مرآيتان لجزيء مراوان متماثلات أو أيزومرات بصرية. غالبًا ما يتم تحديد أزواج من المتغيرات الشبيهة "باليمين" و "اليد اليسرى".

تعتبر chirality الجزيئية ذات أهمية بسبب تطبيقها على الكيمياء الفراغية في الكيمياء غير العضوية ، والكيمياء العضوية ، والكيمياء الفيزيائية ، والكيمياء الحيوية ، والكيمياء فوق الجزيئية.

ابحث عن # sp ^ 3 # carbons التي تميل إلى أن تكون أكثر المؤشرات شيوعًا للكرومية أو التألق. يمكنك تجاهل العديد من # sp ^ 2 # alkene carbons.

لاحظ أنه فقط بعد فحص الكربون اللولبي المحتمل ، يمكنك تحديد أي تأثير له في الواقع.

بعد تحديد الذرات التي تعتبر مُركزة فراغيًا ، إذا كان هناك عدد زوجي من المُركزات الفراغية ، فتحقق مما إذا كان الجزيء يحتوي على محور التناظر تقسيم وسط المجسمات.

إذا كان الأمر كذلك ، فقد يكون لديك ملف الايزومر الوسيط، في هذه الحالة الجزيء ككل ليس مراوان.

هل يمكنك أن ترى أن الكربون 5 و 6 و 9 و 13 و 14 هي أجهزة ستيريو مركزية؟ هل يمكنك تحديد التكوين الذي هم؟

عندما تكتشف ذلك ، تحقق من الرابط أعلاه وشاهد ما هي بالفعل.


الملخص

يوفر التركيب الحلزوني للأطوار الخيطية اللولبية التي يسببها التثبيط اللولبي في المذيبات النيماتيكية صورة ماكروسكوبية للتزاوج الجزيئي للشيوب الذي يروج له الترتيب التوجيهي. تعتبر مركبات ثنائي الفينيل الحلزونية من الأنظمة الصعبة لأن قدرتها على الالتواء تُظهر اعتمادًا قويًا على التركيب الجزيئي ، والذي لا يتوافق مع قواعد الارتباط التجريبية. يشير هذا إلى الحاجة إلى أدوات تفسيرية مناسبة ، قادرة على إقامة صلة بين الخصائص الجزيئية والاستجابة العيانية. في هذه الورقة ، تمت مراجعة قدرة التواء ثنائي الفينيل اللولبي ، من خلال تقديم أمثلة مأخوذة من الأدبيات مع بعض النتائج التجريبية الجديدة. يتم شرح الأصل المجهري للسلوك المرصود من حيث التباين والتباين للتفاعلات قصيرة المدى والتفاعلات الكهروستاتيكية. يتم وصف هذه ، على التوالي ، من خلال نموذج الشكل وطريقة مجال التفاعل ، والتي لها الخصائص المشتركة للتمثيل الواقعي لبنية وخصائص dopants اللولبية من حيث السطح الجزيئي ، وشحنات الذرة ، والاستقطابات الموزعة.


ملخص

تعد الببتيدات القصيرة ذاتية التجميع أنظمة جذابة للغاية لتقليد مكونات أنظمة المعيشة ومواد البناء (الحيوية). يعد الجمع بين كل من الأحماض الأمينية d و l في متواليات غير متجانسة استراتيجية متعددة الاستخدامات لبناء هياكل فوق الجزيئية متينة ، خاصةً عندما لا يتم تجميع نظائرها المتجانسة ذاتيًا. ظلت أسباب هذا السلوك المتشعب غامضة حتى الآن. هنا ، نوضح كيف ولماذا تتصرف الببتيدات متجانسة الفيروسة وغير متجانسة بشكل مختلف. نحدد توقيع التحليل الطيفي الرئيسي والتشكيل الجزيئي المقابل له ، حيث يتم تمكين البنية البرمائية بشكل فريد من خلال الكيمياء الفراغية الببتيدية. الأهم من ذلك ، أننا نكشف عن عملية التجميع الذاتي كسلسلة متصلة من تشكيل الجزيئات المفردة إلى تنظيمها في الهياكل النانوية والمجهرية ومن خلال الهلاميات المائية العيانية ، والتي يتم فحصها من أجل السمية الخلوية في ثقافة الخلايا الليفية. بهذه الطريقة ، يمكن ربط خصائص المواد (الحيوية) على النطاق الكلي بالتركيب الكيميائي لبنات البناء الخاصة بهم على مقياس أنجستروم.


لماذا تعتبر chirality مهمة في الكيمياء العضوية؟

إذا كان لدي توأم متطابق ، فلماذا لا أستطيع مصافحة يده اليسرى بيدي اليمنى؟

تفسير:

إذا كان لدي مثل هذا التوأم ، فستكون يده اليسرى قريبة من اللعينة مثل يدي اليمنى (من المثير للاهتمام ، أنه سيكون لدينا مجموعات مختلفة من بصمات الأصابع ، ولكن هذا من قبل). حتى في ظل هذا التشابه الهيكلي ، سنجد صعوبة استثنائية في إمساك اليدين اليمنى واليسرى.

بالطبع ، يتم تسليم الأيدي ، ولديها عنصر حلزوني ، وكما أذكر ، نحصل على كلمة # "مراوان" # من اليونانية #chiepsiloniotarho ، - = "يد" #. كما تعلمون في الكيمياء العضوية ، هناك الكثير من الأمثلة والإمكانيات لإرادة اليد ، وهذا ينتقل إلى الكيمياء الحيوية ، وهي مجموعة فرعية من الكيمياء العضوية.

إنها حقيقة أن معظم السكريات تستخدم في اليد اليمنى (أي أن لها تباينًا معينًا) ، ومعظم البروتينات والإنزيمات ، التي تحفز استقلاب السكر ، لها أيضًا استخدام يدوي خاص ومميز. ويمكننا حتى صنع جلوكوز متماثل لن يتم استقلابه بواسطة الكيمياء الحيوية لدينا ، لأنه تم اختيار إنزيماتنا لركيزة بصرية معينة ، أي السكريات اليمنى.

في بعض الأحيان ، في تركيب الأدوية ، يمكن أن تكون عواقب التحكم الفراغي السيئ وخيمة. انظر إلى تاريخ الثاليدومايد ، الذي أدى فيه المتغير الفراغي الخاطئ إلى عواقب مروعة. وبالتالي يمكننا القول بأن التحكم الفراغي هو عنصر حيوي في اكتشاف الأدوية ووظيفتها. تعتبر معرفة الكيمياء الفراغية والكرالية هي الخطوات الأولى لتحقيق مثل هذا التحكم.


أنواع الايزومرات

هناك نوعان رئيسيان من الايزومرات ، الايزومرات الهيكلية والايزومرات الفراغية (موضحة أدناه).

الايزومرات الهيكلية

تختلف الأيزومرات الهيكلية فيما يتعلق بالارتباط المحدد للذرات والمجموعات الوظيفية. وبالتالي ، اعتمادًا على الأيزومرات المحددة ، قد لا يتم تصنيفها ضمن نفس المجموعة الوظيفية وسيكون لها أسماء IUPAC مختلفة. تشمل أنواع الأيزومرات الهيكلية أيزومرات متسلسلة (على سبيل المثال ، سلاسل الهيدروكربون التي تظهر أنماطًا متفرعة مختلفة) أيزومرات الموضع ، والتي تختلف بناءً على موضع مجموعة وظيفية على أيزومرات المجموعة الوظيفية المتسلسلة ، حيث تنقسم مجموعة وظيفية إلى مجموعات وظيفية مختلفة و الايزومرات الهيكلية ، والتي تظهر سلاسل كربون مختلفة. نوع آخر من الأيزومر الهيكلي هو صقل. يتحول Tautomers تلقائيًا بين اثنين من الأيزومرات الهيكلية ، ويظهر خصائص مختلفة اعتمادًا على الشكل الإسوي المعين. من حين لآخر ، يمكن أن يكون التحويل الصافي سريعًا لدرجة أن عزل كليهما غير ممكن.

الأيزومرات المجسمة

تشير الأيزومرات المجسمة إلى أيزومرات تشترك في بنية رابطة متطابقة ولكنها تختلف فيما يتعلق بالموضع الهندسي للمجموعات الوظيفية والذرات. تتكون أنواع الأيزومرات الفراغية من متغيرات متناهية الصغر ، و diastereomers ، وأيزومرات توافقية. Enantiomers هي صور مرآة تحتوي على مراكز مراوان ولا يمكن تركيبها. Diastereomers ليست صور مرآة ، والتي قد تحتوي أو لا تحتوي على مراكز مراوان. تظهر الايزومرات التوافقية دورات مختلفة حول الروابط المفردة.


الملخص

يشكل الجزيء ذو الشكل المنحني مع لب النفثالين المركزي ، 2،7-نفثالين-مكرر [4- (4-دوديسيلفينيلمينوميثيل)] بنزوات ، طور B2 (LB-B2) منخفض الانكسار مع حدود الحبوب الملتوية (TGB) - مثل الهيكل الحلزوني ومرحلة B4 (LB-B4) ذات الانكسار المنخفض من أجل خفض درجة الحرارة. من خلال تطبيق المجال الكهربائي ، يتم تغيير مرحلة LB-B2 إلى مرحلة B2 (HB-B2) شديدة الانكسار بسبب فك الحلزون الشبيه بـ TGB. يتم تحويل مرحلة HB-B2 إلى مرحلة HB-B4 دون فقدان الانكسار عند التبريد. تُظهر هذه المراحل الأربع أطياف ثنائية اللون دائرية مميزة ، مما يدل على الارتباط المتسق من خلال التحول بين هذه المراحل. تمت مناقشة مصدر chirality في نظام achiral والارتباط في chirality بين هذه المراحل.


شاهد الفيديو: ميكانيكا الكم1الواقع الوهمى - كيف بدأ الكم ! (أغسطس 2022).