【生物的手性选择性】
组成生命的有机大分子都是手性的,因此在生命机体中的各个组织器官就构了各向异性的手性环境。生命漫长的产生和演化过程造就了自然界的所有生物,不管是动物、植物,还是微生物,在分子结构这个层次上都是手性的。
由于生命系统是各向异性的手性环境,使得手性生命的生物必然具有手性选择性,首先是进入生命系统的手性物质,不论是左旋的还就是右旋的,在这个系统中得到被选择或识别(和性识别),从而产生不同的生物相容性或亲和性得到分流。其次是所有生物的新陈代谢,因为在手性酶的催化作用下具有增强的手性选择性。
生命过程中酶的作用有三方面,一是催化效率高,所有食物和药物经手性环境识别后,经酶的催化都能彻底的消解和转化;二是生物酶催化的条件比较温和,在生命存活的正常条件下均能保证它的正常工作;三是手性酶催化的特异性,经识别后的手性物经酶的催化有特异选择性催化。这就是生命过程的手性选择性的本质所在。
简言之,生命机体的手性环境对手性物进行了手性识别,然后是手性生物酶加强了特异性的催化,所有生命过程中的消解、转化和吸收都在手性选择性的过程中得到新陈代谢,也使得生命得以延续。它既使生物是以生存,又产生了新的手性物质,从而进一步强化了生命的手性。
比如食物中的糖类物质动物的胃肠后,在各种酶的作用下全部水解为各种单糖,这些单糖由小肠细胞吸收进入血液循环系统,供给各个组织器官使用。在整个分解、合成、再分解的过程中,都是在酶的催化作用下,所涉及的单糖都是D-型糖。可见生物的酶系统只能催化D-型糖,不能催化L-型糖的代谢。酶促反应的底物和产物都是手性的,酶在这里表现出强烈的手性选择性。
又如人体血液中的糖主要是葡萄糖,血糖指标也是指葡萄糖含量。糖的分解利用,主要通过酶的酵解生成L-(+)-乳酸,再是有氧分解形成CO2和H2O,如果机体中血糖的利用、糖原的合成,胰岛素的退化等各个环节受阻,都会使机体内的葡萄糖供过于求,从而导致糖尿病。
再如治疗帕金森病的药物之一是多巴胺,它是人体内的酶与手性多巴发生催化作用反应产生的。然而酶对手性多巴有选择性,它只转化左旋多巴,不转化右旋多巴,所以左旋多巴有药效,右旋多巴无药效。如果服用外消旋多巴,右旋多巴不被酶转化,日积月累沉淀下来,势必损害病人的健康。由此可见,手性药物的疗效源自于酶的手性选择性。
丰都智愚河畔环境技术工作室