Ключи от зазеркалья: как химики ищут среди отражений будущее фармакологии
Молекулы, как и руки, делятся на левые и правые. Понимание этого свойства может пролить свет на происхождение жизни, а пренебрежение им уже приводило к ужасным трагедиям. Недавно ученые изобрели важный метод синтеза «зеркальных» молекул. Он может дать новый толчок фармакологии и химической промышленности
В молекуле кислорода два атома, а в молекуле воды — три. Неорганические вещества вообще довольно просты. Об органических соединениях этого не скажешь. Даже в сравнительно простой молекуле глюкозы 24 атома. Самые сложные молекулы, известные науке — биологические. Так, в молекуле человеческой ДНК десятки миллиардов атомов.
Химические свойства вещества зависят не только от того, из каких атомов состоит молекула, но и от взаимного расположения этих атомов. Другими словами, от пространственной структуры молекулы. Вещества, отличающиеся не составом, а только расположением атомов в молекуле, называются изомерами.
Очень интересная разновидность изомеров — зеркальные. Чтобы объяснить, что это такое, начнем с очевидного наблюдения. Некоторые фигуры совпадают со своим зеркальным отражением, а другие — нет. Например, отражение шара — точно такой же шар. А вот отражение левой руки — правая. Правая и левая рука очень похожи, но не одинаковы. Правую перчатку невозможно нормально надеть на левую руку: придется либо надевать задом наперед, либо совать мизинец на место большого пальца. Свойство фигуры не совпадать со своим зеркальным отражением называется хиральностью, от древнегреческого χειρ — «рука».
Молекулу очень условно можно представить себе как фигуру из точек-атомов, соединенных линиями — химическими связями. Если эта фигура хиральна, то у молекулы как минимум две разновидности, или изомера — «левый» и «правый».
В зеркале живого
Неживая природа не очень-то вдается в эти тонкости. Даже если молекулы вещества делятся на «правые» и «левые», в большинстве химических реакций те и другие образуются в равных количествах. Жизнь — совсем другое дело. Клетка признает только «левые» белки и «правые» сахара. Их зеркальные отражения попросту не могут выполнять свои функции. Это свойство жизни называется хиральной чистотой.