Зеркальные болезни. Рак, диабет, шизофрения, аллергия | страница 55



Задающие тон вещества и являются носителями микро- и макромолекулярной информации, инструктирующей поведение систем. Эта же чистота задает прочность полимерным цепям, хорошую экситонность, в два раза уменьшает количество реакций и, следовательно, увеличивает скорость полимеризации в четыре раза, чем при ахиральности. Влияние хирального катализатора, как правило, фермента, определено тем, что с его помощью Природа добилась практически 100 % оптической чистоты молекул. Все другие «агенты» дают несколько процентов. Однако надо помнить, что в биологических системах мелкие флуктуации иногда дают больший ответ, чем в химических реакциях. Катализатор лишь сдвигает скорость реакции, потом включаются другие механизмы, которые поддерживают оптическую чистоту. Если встречаются два антипода, то по сравнению с ферментативными реакциями их взаимодействие будет в 1020 раз ниже. Это относится и к скорости образования полимерных цепей. Такие взаимодействия называют хиродиастальтическими взаимодействиями. Нарушения в этих взаимодействиях и есть причина зеркальных болезней. Именно эти взаимодействия отвечают за узнавание правых и левых молекул. Анализ свойств симметрии показывает, что каждая компонента мультиполя обладает симметрией более высокой, чем скелет хиральной молекулы. Хиральные компоненты могут возникать при наличии в молекуле не менее двух диссимметрично расположенных результирующих полей. Для одних молекул релевантен диполь, для других — квадриполь, для третьих — квадруполь или октаполь. При хаосе влияние хиродиастальтической компоненты пренебрежительно мало. Однако в предельном случае фиксированного расположения и ориентации вклад может быть очень большим. Для больших молекул, где мультиполи разобщены, хиродиастальтические члены могут возрастать в 15—20 раз, что уже вдвое превышает энергию теплового движения. В спиралях этот эффект усиливается. Полярные хиральные молекулы дают значительно больший эффект. Именно поэтому аминокислоты, имеющие большие дипольные моменты, являются стройматериалом для хиральных конструкций. Здесь не грех напомнить, что и молекулы воды также сильно полярны. Поэтому выбор воды и белка, как основы для материализации Жизни, был предопределен и этим моментом. Близкодействующие стерические взаимодействия при подходе и соприкосновении молекул содержат большую диссимметричную компоненту. Вклад хиродиастальтических взаимодействий в различных ситуациях может меняться в широких пределах — на 2—3 порядка. При нахождении рядом ахиральной и хиральной молекул возникает оптическая активность. Индуцирующее действие проявляется и на хиральных молекулах. Например, предохраняя их от рацемизации в хиральном растворителе. Подобные явления индуцирования играют важную роль в автокаталитических реакциях и при кристаллизации. Как ведут себя антиподы в диффузионном процессе? Небольшое первоначальное неравенство антиподов или значительная флуктуация могут привести к сильному разрастанию популяции одного знака и угнетению другого. Нетрудно заметить, что это напоминает процесс спонтанной кристаллизации. Маленькая флуктуация может вырасти в значительную флуктуацию кристаллизации. Это автокаталитический процесс. При кристаллизации из хирального растворителя вследствие индуцированного действия может наблюдаться очень значительный перевес одного антипода — до десятков процентов. Есть примеры диссимметрических реакций, происходящих в твердой фазе и являющихся по существу авто каталитическими, где роль диссиметрирующего агента-катализатора (затрудняющего рацемизацию) играет внутреннее хиральное поле претерпевающего превращение кристалла. Поэтому даже случайная флуктуация в силу автокаталитических процессов, обусловленных хиродиастальтическими силами, может вырасти в макроскопическое образование. Иногда злокачественное.