氨基酸摇摆
刘广友谈“天人相应”在氨基酸上的表现
刘广友说:2005年,《Science》借创刊125周年之际面向全球科学家征集尚未解决的科学难题,在众多的问题中提到了一个氨基酸同手性问题,为什么组成蛋白质的氨基酸都是L构型,是生命物质起源时的偶然进化事件?还是宇宙、地球物理化学环境影响的必然结果?那么对上述天体物理的研究能不能回答这一问题呢?不妨作一尝试。 所谓“同手性”,就是有机化学中的“手征性”(chirality)。通俗地讲,手征性就是右手的手套不能戴到左手上,也就是实物和镜影不能重合,原因就是两只手的手指排列顺序恰恰完全相反。把这种情形应用到生物化学和分子生物学中,对有如此结构的生物大分子,就叫做手征性分子。构成手征性的分子其分子结构没有对称面,对称轴,对称中心。而大都是L(注:用斜L表示,下同)型的,所谓L型,从广义上讲具有两方面含义。一是指组成分子的各种基团在空间布局上都有特定的结构。1951年前人为规定,在分子结构式中,羟基投影在分子式右边的为D型,羟基投影在分子式左边的为L型。后又有了按原子序数由大至小排列的序旋标记法,即R,S标记法。由大至小顺时针排列的为R型,逆时针排列的为S型;二是指其旋光性。凡手征性分子均为旋光活性分子(或为外消旋体),亦即是这些物质在试管里通过尼可尔棱镜时,其旋光度或是右旋(d)的,或是左旋(L)的。L型,也就是旋光度是左旋的。现已发现,存在于自然界中的氨基酸有300余种,但组成蛋白质的氨基酸只有20种,除甘氨酸外均属L型。它们在结构上的共同特点是氨基(脯氨酸是亚氨基)连接在与羧基相连的α-碳原子上,因此称为L-α-氨基酸。组成蛋白质的氨基酸结构为什么会出现这种特别的情形呢?生物化学和分子生物学研究直到今天也不能突破。但当引入了“摆力场”概念后,对这一现象就有了一个非常合理的解释。我们已经知道,进入摆力场中的一切要素都要服从摆力势和表现为摆力场效应。比如我们的左右手,假设它们就是一对手征性分子,组成分子的各个基团的排列顺序,亦即是手指的排列顺序是随着摆力“势”而有所改变的。当我们处在一个秋千中,当秋千从左向右摆动时,我们左手分子基团的排列顺序是,小指,无名指,中指,食指,大拇指;而当秋千从右向左摆动时,我们左手分子基团的排列顺序是,大拇指,食指,中指,无名指,小指。或者在同样的“势”中观察右手也是如此,手指基团的排列顺序总是随着“势”的方向改变而改变。这就是在当前的天文年代里,组成蛋白质的氨基酸为什么总是L-α-氨基酸的原因。也就是说,当生物大分子处于时空中的摆力势和摆力场中并受其制约,就是产生氨基酸“同手性”或“L-α-氨基酸”的原因。因此,在地球化学中,组成蛋白质的氨基酸都是L构型,不是生命物质起源时的偶然进化事件?而是宇宙、地球物理化学环境影响的必然结果。
刘广友谈“天人相应”在氨基酸上的表现
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