中文

English

手性在生物医疗中的应用:尊龙凯时人生就博探索新机遇

发布时间:2025-02-15   信息来源:尊龙凯时官方编辑

尊龙凯时人生就博 认为,手性(Chirality)是生物化学领域中一个重要的概念,指的是某些分子具有的特性,即它们的镜像无法与自身重合。例如,人类的双手,左手和右手就是互为镜像但无法重合。化学与药物领域,手性分子常常由不对称碳原子引起,其结构中四个基团互不相同。为了表征和识别手性,通常使用(RS)和(DL)符号。在自然界中,手性现象普遍存在,构成了许多生物分子的基本特征。尽管人的左右手看起来相似,但由于立体结构的差异,左手无法放入右手的手套。

手性在生物医疗中的应用:尊龙凯时人生就博探索新机遇

手性分子是指与其镜像不相同且无法重叠的分子,这类分子的构型和构象都具有特定的排列。例如,自然界中的糖分子及核酸、淀粉和纤维素中的糖单元,都是D-构型。而地球上的生物大分子基本单元α-氨基酸,绝大多数为L-构型。此外,蛋白质和DNA通常呈现右旋螺旋结构,许多生物的自然特征如海螺的螺纹和某些植物的缠绕也是右旋的。

对映异构体是指那种互为镜像且不可重叠的立体异构体。对映异构体都具有旋光性,其中一种是左旋,而另一种则是右旋,因此也称为旋光异构体。例如,乳酸根据不同的来源可以分为三种,其中动物肌肉提取的乳酸为右旋体,发酵得到的为左旋体,人工合成的为外消旋体。存在着具有不对称碳原子的分子,产生L-乳酸和D-乳酸两种光学异构体。

此外,非对映异构体(diastereoisomers)指的是具有两个或多个手性中心而不为镜像的立体异构体。以酒石酸为例,其三个旋光异构体中,a与c、b与c之间的关系就是非对映异构体。

旋光性是物质的一种特性,所有含有手性碳的化合物均为手性分子并展示旋光性。左旋体(-)与右旋体(+)的旋光性有明显区别。当两种化合物混合时,旋光性会消失,这种现象被称为消旋。对于含有两个或多个手性碳的分子,大多数情况下都是手性分子,但也有少数缺乏手性特征,因为可能存在内消旋的情况,即一个分子内部的旋光性因对称因素而相互抵消,致使整体不表现出旋光性。

外消旋体是指将一种具有旋光性的手性分子与其对映体等摩尔混合形成的混合物,而内消旋体则是指具有不对称原子的纯净物质,因对称性而展现出不旋光性。因此,内消旋体不是手性分子,因为内部的R、S相互抵消,整体没有旋光性。

在构型和旋光性之间并没有绝对的关系。旋光性通过仪器测定得出。手性分子的相对构型也和所选用的参照物密切相关。

例如,糖类以甘油醛为基准,其费歇尔投影中,手性C原子的-OH在左侧为L型(可以理解为Left),在右侧则为D型。自然界中,D型糖类更为常见。在氨基酸中,手性C原子的-NH2在左侧为L型,在右侧为D型。所有天然的氨基酸均为L型,甘氨酸则缺少手性中心,通常被称为L-甘氨酸,其实即为甘氨酸。

D与L的命名是基于与甘油醛的相对关系,因此称为相对构型。对于手性C原子,其四个基团的最小基团通常放在与观察者最远的位置,再观察其他三个基团的顺序:若顺序为顺时针,则用R表示;反之,用S表示。

通过了解手性及其相关现象,科学家能更好地探索生物医学领域,并在此基础上进行药物设计与开发,推动医药行业的进步。在这个不断发展的领域,尊龙凯时人生就博 一直是行业的领先者。