【左旋右旋判斷】左旋右旋判斷輕鬆學！揭開化學對稱與身體的秘密

摘要

化學中的對稱性廣受關注，但生物體似乎並不青睞對稱性和效率。鏡像異構物具有完全相同的原子和化學鍵，但在空間排列上為互為鏡像。旋光性描述了物質對極化光的旋轉作用，右旋物質使光順時鐘旋轉，左旋物質則使光逆時鐘旋轉。L/D記號用於區分右旋/左旋或左式/右式，但此標記也容易與旋光性混淆。

自然界中的對稱性失衡

基本作用力的對稱性預測鏡像異構物的等量存在，但實驗室合成的鏡像異構物總會出現不等量的「D式」和「L式」，稱為「外消旋混合物」。然而，地球上的生物體幾乎清一色地由「L式」胺基酸組成，且DNA也大多為「D式」脱氧核糖。這種失衡的原因仍是科學界的熱門研究課題。

失衡起源理論

一種「生命起源於外太空」的理論認為，隕石攜帶了失衡的胺基酸，並在生命形成的過程中將其傳遞給地球生物。另一種理論則提出自旋極化的電子對失衡的關係。也有理論指出，在物理體系中由於短暫對稱破壞而產生的失衡，在能量較高點的「D式」氨基酸在相變後可能轉變為「L式」氨基酸。

生物進化與失衡

失衡也可能是進化的結果，提供分子間的「個體差異」。DNA與蛋白質不同，DNA可以自我複製，但缺乏催化效率，需要蛋白質作為酵素的催化。這引起了「雞生蛋，還是蛋生雞」的疑問。RNA是一種介於DNA和蛋白質之間的核苷酸長鏈分子，具有催化化學反應的能力，可能解決了這一困境。

胺基酸和遺傳碼的謎題

胺基酸種類繁多，但生物體內的蛋白質僅使用了其中的20種。更令人費解的是，DNA對應這些胺基酸卻使用了64種密碼。一種理論認為，這些「異碼同族」是為了應對不同的惡劣環境，提供了更豐富的信息內容。

結論

左式/右式、左旋/右旋、L/D這些記號的重要性在於區別鏡像異構物和旋光性。自然界中對稱性的失衡仍然是個謎團，但各種理論為探索其起源提供了不同的視角。生物進化和生存競爭可能在失衡的過程中發揮了重要作用，遺傳碼的冗餘也可能與環境適應相關。持續的研究將進一步揭示生物體中對稱性之美的秘密。

左旋右旋判斷：一探手徵觀的世界

定義：
左旋右旋判斷是一種化學和生物學的概念，用於描述分子或晶體的空間排列。左旋是指分子的三維空間結構呈逆時針旋轉，而右旋則是指呈順時針旋轉。

應用：
左旋右旋判斷在化學、生物學、醫學和材料科學等領域具有廣泛應用。

光學活性化合物是一種能夠偏振光偏振面的物質，其偏振方向決定其左旋或右旋性。

判斷方法：
使用偏光儀，將化合物溶液置於偏光儀中，觀察光線偏振面的旋轉角度。如果偏振面順時針旋轉，則化合物為 правовращающий (右旋)；如果偏振面逆時針旋轉，則化合物為 levoвращающий (左旋)。

手徵分子是指由四個不同基團構成的分子，它們不能通過旋轉或平移與其鏡像重合，就像左手和右手。

判斷方法：
– 模型構建法：構建分子的三維模型，觀察模型的左右對稱性。如果無法通過旋轉或平移與鏡像重合，則該分子為手徵的。
– Cahn-Ingold-Prelog 優先順序法 (CIP 法)：根據基團在空間中的優先順序，賦予每個原子一個順位，然後根據順位確定分子的手徵性。

晶體結構中的左旋右旋性是指晶體中分子的排列方式。

判斷方法：
– X 射線晶體學：利用 X 射線衍射數據，確定分子的空間排列。
– 旋光度：測量晶體對光的旋轉能力，從而確定晶體的手徵性。

許多生物活性分子和藥物具有手徵性，其不同對映異構體可能具有不同的活性或藥理作用。

判斷方法：
– 生化分析：測量不同對映異構體對酶的結合能力或生物活性的影響。
– 藥理試驗：比較不同對映異構體在動物或細胞培養中的藥理作用。

延伸閲讀…

左旋還是右旋？化學對稱跟你我的身體有關！

左旋與右旋 – 維基百科

以下表格總結了左旋右旋判斷在不同領域的應用：