http://www.xjipc.cas.cn/kxpj/kxgs/kpwznew/201411/t20141130_5857275.html
地球上的生物都是以碳元素為基礎的。碳原子是“四價”的,可以用四根化學鍵和其它的原子相連,形成生命所需要的各種複雜分子,其中碳原子彼此以單鍵或雙鍵相連形成鏈狀或環狀的化合物,上麵再連上各種功能基團。可以說,沒有碳就沒有地球上的生命。
碳原子的四根化學鍵不僅使得複雜生命分子的產生成為可能,也帶來了另一個複雜性,那就是有些以碳為骨架的分子,特別是氨基酸和糖類分子,具有不對稱性,也叫做“手性”(chirality)。Chirality這個詞來自希臘文χειρ (Kheir),意思就是“手”。人的手是不對稱的。如果以中指為軸,食指和無名指就不對稱,拇指和小指也不對稱。但是人的左手和右手卻有一個對稱麵,彼此為對方的鏡像。如果物體自身是不對稱的,鏡麵內外的兩個物體就不能通過轉動而彼此重合,例如左手和右手就不能彼此重合。左手的手套,右手就戴不進去。這就是“手性”,是對兩個不對稱物體互為鏡像這種情況的描述。分子也一樣,分子的手性是指具有同樣結構的分子(其中組成分子的原子和它們的連接順序都相同,所以它們具有同樣的分子式),卻有兩種空間形式,彼此成為鏡像而無法通過旋轉而重合。
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互為鏡像的兩種分子不僅空間結構不同,它們還有一個特殊的性質,就是都能夠使平麵偏振光(光波的振動方向在一個平麵上)振動的方向旋轉,隻是旋轉的方向相反,所以它們又被稱為“旋光異構體”。使偏振光的偏振方向向右旋轉的叫做“右旋異構體”(D型,D是前綴dextro- 的第一個字母,表示“右旋的”),向左旋轉的則叫“左旋異構體”(L型,L是前綴levo- 的第一個字母,表示“左旋的”)。旋光異構現象是法國科學家路易斯·巴斯德(Louis Pasteur,1822-1895)於1894年首先認識到的。他發現從釀酒容器中得到的酒石酸(2,3-二羥基丁二酸)可以使偏振光的偏振方向旋轉,但是其它來源的酒石酸鹽卻沒有這種能力。進一步的研究發現,沒有旋光能力的酒石酸可以形成兩種晶體,形狀也彼此為鏡像。如果把這兩種晶體分開,它們就都獲得了旋光性,隻是旋光方向相反。之所以釀酒容器中的酒石酸鹽具有旋光性,是因為這些酒石酸是生物來源的,隻含有一種異構體。而化學合成的酒石酸兩種異構體都有,它們的旋光效果彼此抵消,所以顯示不出旋光能力來,這兩種異構體的混合物就是“消旋”的。
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從碳原子是許多生物分子骨架來看,含有多個彼此相連碳原子的分子就有可能含有不對稱碳原子。如果生物產生的這些分子隻含有其中一種異構體,它就會具有旋光性。例如組成蛋白質的氨基酸,除甘氨酸外,就含有一個不對稱碳原子,叫 a 碳原子。它與氨基、羧基、氫原子及一個“側鏈”相連(甘氨酸的“側鏈”是另一個氫原子,所以這個碳原子和兩個氫原子相連,就不是非對稱碳原子),因而可以形成兩種旋光異構體。但是除了少數的例外,所有生物來源的氨基酸都是“左旋”的。
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這些糖分子都含有多個不對稱碳原子,它們的旋光形式又如何定義呢? 這就要看離醛基(碳原子1)最遠的那個不對稱碳原子的構型,這在葡萄糖中是碳原子5,在核糖中是碳原子4。如果它們的構型和甘油的右旋型相同,那就是右旋(D)型的。反之則是左旋(L)型的。研究發現,所有生物來源的糖類都是D型,即右旋的。生物體所使用的核糖(包括其變種2-脫氧核糖)和葡萄糖,都是右旋的。
生物分子由左旋(L)型的氨基酸和右旋(D)型的糖類分子構成這個事實使人感覺有點難以理解,因為氨基酸當初由非生物途徑被生成時,是兩種旋光異構體都有的。太空中發現的有機化合物,如果含有不對稱碳原子,也都有左旋和右旋兩種類型,說明它們是非生物來源的。這兩種旋光異構體的化學性質相同,按理說兩種旋光異構體都可以形成生命分子。為什麽地球上沒有使用右旋氨基酸、左旋葡萄糖和左旋核糖的生物呢?
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(自己去看吧)