手性是自然界的普遍现象

《手性是自然界的普遍现象》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、手性是自然界的普遍现象　　当您在自我欣赏着自己的左右手时，您是否由衷地感叹上帝赋予人类如此绝伦的对称之美。但是，您能使自已的左右手重合吗？不可能！这就是手性。手性所描述的事物多姿多彩。大至星系旋臂、行星自转、大气气旋，小到矿物晶体、有机分子、弱相互作用的宇称不守恒。从无生命的物体，到生命现象，都有手性的倩影。在植物学中，手性是一个重要形态特征，左右对称的形态及攀缓和缠绕植物的茎蔓旋向，都涉及手性。植物的手性很明显，存在着奇奇怪怪的左撇子。　　植物的叶、花、果实、根和茎可生长成左旋或右旋。如同右撇子人的右手发育更强壮有力一样，右撇子植物的右边叶子

2、生长更强壮，左边则差一些。　　植物对自己的撇劲还真够倔犟。当你把右旋的喇叭花蔓强行左旋缠绕，它会自动恢复右旋。不少植物所结豆荚成熟爆裂后豆荚皮呈螺旋形，同样有左旋，有右旋。　　攀缓的蛇，有的左旋运动，有的右旋运动。蜗牛多是右撇子，左旋的十分稀少。海螺却是右撇子世家，出现左旋螺壳概率是百万分之一。能收集到左旋螺壳，则为稀世珍品。　　蟹钳左右是不对称的，一边大，一边小，绝大多数左边的蟹钳大。　　龙虾的两只钳子通常也不对称，“左撇子”龙虾的左钳子大些，更有力，“右撇子”龙虾的右钳子大些，更强劲。　　微生物中的许多细菌是螺旋状的，同样有左旋右旋之分。手

3、性作为生物的一种基本性质，对生物的生存具有重要的意义。巴斯德说：“生命向我们显示的乃是宇宙不对称的功能。宇宙是不对称的，生命受不对称作用支配。”生物表现的手性特征是生物的整体特征，必然受制于生物内部的微观结构。探索生物左撇子现象的奥秘，也许是揭开生命之谜的钥匙。　　DNA螺旋的解旋与复制，演奏着世界上最美妙的生命乐章。　　在粒子世界中，微观粒子的自旋也有左旋和右旋之分。神奇的超导现象正是由于电子与振动晶格的相互作用，使具有相反方向自旋和角动量的电子结成“超导态”而产生的，是电子“左撇子”和“右撇子”合作的造化，成就了超导现象。即使是最基本的物理

4、学定律，也有不循规蹈矩的左撇子。在物理学的守恒定律中有一条宇称守恒定律，宇称相当于手性，这好象一台钟放在镜子前，它的指针沿顺时针方向旋转，镜象中时钟的指针则沿反时针方向旋转，但两个钟的快慢是完全一致的。这就是说，物理规律是左右对称的，即宇称是守恒的。　　一个电子和一个反电子区别在于同质反性（质量相同，电性一正一反），自旋和角动量方向也相反。其它基本粒子也是一样，并由这些反粒子组成反物质。如果把我们现实物质世界当作右撇子世界的话，那就存在一个与之镜象对称的左撇子物质世界。反物质可不可能在“宇宙”的量级上与物质世界对称？如果真是这样，宇宙在真空中产

5、生，一半是我们的宇宙，另一半是反物质的宇宙，二者构成一个统一的宇宙。　　对称和不对称是自然的属性之一，物质在存在形态上和其运动的方式上都有“左撇子”和“右撇子”。手性是对称性的一种，对称有各种形式。一朵黄瓜花有五个花瓣，每旋转五分之一圈即重合一次，这叫做旋转对称性。陀螺旋动，藤蔓攀缓，气象旋风都是旋转。然而我们的左右手，无论是旋转、平移，还是放大缩小，都无法重合。只有在镜子中，你右手的镜象才能和左手重合，所以手性对称性也叫镜像反射对称性。“手性”同样存在于微观世界之中。　　当一个分子镜像不能与这个分子本身重合时，这个分子就是一个手性分子。手性分

6、子的研究在生命科学、制药以及材料科学中起着重要的作用。分子往往要通过分子之间的相互作用来实现其功能。要求分子本身必须具有手性或者非手性，这就成为在分子层次上研究手性的科学探索。天然氨基酸，乳酸都存在手性。　　在化学中，手性分子的识别是通过其光学特征进行的。不同手性的分子具有不同的光学活性。能使平面偏振光按顺时针方向旋转的对映体称右旋体，记作（+）或者D，反之称作左旋体，记作（—）或者L。当等量的对映体分子混合在一起时，不再引起平面偏振光的旋转，液体无旋光性，称外消旋体，记作(±)或者DL。　　手性分子的性质有时差不多，有时差别极大，对人而言甚至

7、一种有利，一种有害。化学式为C17H20O的努特卡酮两种对映体的柚香竟然相差750倍之多。有一种叫“反应停”的合成药物，是两种对映体的混合物。上个世纪欧洲曾给妊娠妇女服用“反应停”来镇痛和止咳，结果不少妇女生下许多怪胎。有的无头，有的缺胳膊少腿，甚至手长在肩膀上。这种药的右旋体的确有镇静作用，而左旋体却有强烈的致畸作用。这次左撇子之祸可惹大了，一下造出了一万两千多个畸形儿！沉痛的教训教育了人们，要仔细分析药物的左撇子和右撇子。对人的嗅觉起作用的受体也是由手性分子构成的，手性匹配才能产生可感受到的嗅觉。一些昆虫激素也有手性选择性，某种手性激素只能

8、吸引雄性，其对应体则只能吸引雌性。在药品当中，药品名称相同但手性构型不同时，药性也不同。如四米唑的左旋体是驱蠕虫药，而右旋体是抗抑郁药；甲状腺素钠的左