ХИРАЛЬНАЯ ЧИСТОТА БИОСФЕРЫ И ПРОБЛЕМА ЕЁ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ХИРАЛЬНО  ГРЯЗНЫМИ ПРОДУКТАМИ.(Материал к теме «Химические основы живого»)

        Хиральность – это свойство, которое отличает органические молекулы природного                   происхождения от таких же молекул, полученных химическим путём.

   Происходит этот термин от слова «хирос», что значит рука, и связан с феноменом зеркальной симметрии, т.к. наши правая и левая руки зеркально симметричны по отношению друг к другу, Это означает, что, при абсолютном   внешнем сходстве, совместить их путём наложения друг на друга совершенно невозможно. Как невозможно надеть правый ботинок на левую ногу или ввернуть правый винт в шайбу для левого.

     Природные объекты неорганического происхождения, например, кристаллы минералов, всегда бывают в природе тоже в виде двух, зеркально подобных друг другу, вариантов, как правая и левая рука. Их называют зеркальными изомерами. Образуются они в природе в равных количествах, подобно тому, как равное количество раз выпадают орёл и решка при бросании монетки.

     Природные же объекты органического происхождения на уровне молекул и макромолекул, напротив, отличаются полной зеркальной асимметрией, т.е. каждый вид природных органических молекул существует в виде только одного зеркального изомера. Например, нити белков и аминокислот существуют в виде спиралей, закрученных  влево (левые винты), а нити нуклеиновых кислот – в виде спиралей, закрученных вправо (правые винты).

     Вещества или тела, в которых наблюдается абсолютное преобладание «правых» или «левых» зеркальных изомеров, называются хирально чистыми.

   Биосфера на уровне органических молекул и макромолекул использует в биологических процессах изомеры только  какого-то одного вида, т.е. является хирально чистой.

  Хотя при синтезе белка в самих рибосомах образуются хирально чистые, т.е. асимметричные, молекулы, впоследствии эта асимметрия частично может нарушаться и наряду с L-аминокислотами  в молекулах белков появляются D-изомеры.

Отмечено, что появление в белках D-аминокислот более характерно для лиц пожилого возраста, а также при таких патологиях, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, а также при склеротических изменениях, катаракте и онкологических болезнях. 

    Сейчас многие органические соединения получают искусственно. Они всегда являются хирально грязными, т.е. содержат  изомеры, как свойственные природе, так и чуждые ей. Например, искусственно полученная уксусная, аскорбиновая или иная органическая кислота будет содержать нити молекул, закрученные не только влево, но и вправо. Чуждые природе изомеры молекул не только являются неким балластом для организмов, но могут нарушать их нормальную жизнедеятельность. Так, в 60-е годы 20в. в Европе, следствием приёма искусственного успокаивающего препарата талидомида, стало рождение детей с сильными патологическими отклонениями. Причиной этому послужила хиральная загрязнённость препарата.   Известно, что даже один зеркально противоположный фрагмент в цепи ДНК не позволит совершиться акту её самоудвоения.

    Проблема очистки хирально грязных веществ чрезвычайно сложна, т.к. зеркальные изомеры абсолютно идентичны по своим физическим и химическим свойствам.

       Считается, что увеличение производства «хирально нарушенных» веществ грозит биосфере глобальным кризисом, особенно, если произойдёт загрязнение всей трофической цепи.

   Интересно отметить, однако, что некоторые организмы умеют различать зеркальные изомеры. Так, если вырастить на искусственно полученной виннокаменной кислоте микроорганизмы, которые ею питаются, они используют только изомер природной формы, а к чуждому биосфере изомеру не притронутся даже в условиях жёсткого голодания, приводящего к их гибели.