【手性物普及系列  20.】

    (20. 手性对称性破缺：手性均一性概念 )

     手性对称性破缺：构成生命体的有机分子绝大多数都是手性分子，因此手性是生命过程的基本特征。在自然界中氨基酸有L-型和D-型两种对映异构体，而组成蛋白质的氨基酸却几乎都L-型（除少数低级病毒有D-型外）；天然的糖有D-型和L-型两种构型，但核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）中的核糖都是D-型糖。这就是说生命组织中的手性对映体的其中一种对映体是绝对主体，这意味着自然界成对的手性对映体在生命组织里已破缺为一种对映体，这就是手性对称性破缺概念。

手性均一性概念：在蛋白质和核酸中的某一手性对映体占绝对偏向性，这即为手性对称破缺了，同时，这一特性又称为分子的手性均一性。那么在生命过程中这种生物分子手性均一性 ― 对称性破缺，又是怎么产生的呢？

手性破缺如何产生：对于生物分子手性的起源，长期以来存在着两类观点，一是把它归因于地球上或自然界中某种不对称的驱动力，二是把它归因于非线性化学动力学的对称性自发破缺现象。而确切的手性起源尚无定论，需要研究者进一步不懈的探索和发现。（摘自《10000个科学难题·化学卷》中国科学出版社，北京，2009. p.460. 白玉，刘虎威，“广谱性手性化合物分离分析方法“）。

手性破缺与生命起源：关于手性起源，理论上总体分为两类：1.生命学说；2.非生命学说。

1.生命学说：以Wald为代表的活力论认为，生命体为高度不对称的组织体，在这种组织体中，不对称分子完全是由有立体选择性的酶反应产生的，不经由活体是不可能合成不对称分子的。也就是说手性分子的产生是在生命起源的过程中或其稍后阶段。因故“没有生命没有手性”，手性选择和手性均一性是生命中进化的必然结果。

2.非生命学说：1988年Goldanskii & Kuzmin 通过分子模型证明，多聚核苷酸完全的手性均一性是形成互补双螺旋结构的必要条件。Joice等发现在模拟介导的核苷酸寡聚过程中，加入手性不纯的单体强烈抑制互补链的装配，如果没有早已存在的均一手性，生命的自我复制就不会发生。因此，生命学说大受怀疑。所以从上述实验可得出结论：无论是地球还是宇宙空间的均一手性都只能起源于生命之前。

非生命学说认为，分子手性均一性发生在生命起源之前，可分为两类理论：

①随机理论：其认为分子水平上对称性破缺的过程具有随机性，产生D-型和L-型过剩的概率是相等的。包括选择性吸附或选择性结晶，都会产生手性均一性。但是都无法解释为什么选择性反应的结果全都是L-型氨基酸和D-型核糖？亦即随机理论的缺陷是不能说明手性在全局上的均一性。

②确定性理论：其基于自身具有手性性质的物理作用力。当这种物质作用力与消旋或潜手性的有机底物作用时，通过绝对的不对称合成或降解过程产生手性分子。

孰先孰后：这是科学上尚无最终结论的争议。到底生命起源和手性起源，孰先孰后？尚须作进一步更加深入的探索研究。

                                                                                丰都智愚河畔环境技术工作室