Lente Gábor (Debreceni
Egyetem, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék)
A biológiai kiralitás eredetének sztochasztikus kinetikai modelljei
Az élő szervezetben jelentős szerepet játszó molekulák túlnyomó többsége
(pl. az aminosavak, fehérjék, szénhidrátok és nukleinsavak) királis, vagyis nem
azonos saját tükörképével. Habár a tükörképi párok (enantiomerek) energiája
minden eddigi kísérleti tapasztalat szerint pontosan egyforma, az élő
természetben mégis csak egyikük található meg elterjedten. Ezt
jelenséget nevezik biológiai kiralitásnak, s kialakulásnak értelmezése a
jelenség felfedezése óta foglalkoztatja a tudósok széles körét.
Az elmúlt évtizedben
meglepő kísérleti példákat találtak abszolút aszimmetrikus kémiai reakciókra,1-2 vagyis olyan folyamatokra, amelyekben egy királis
termék egyik enantiomerjének jelentős feleslege keletkezik kiralitást nem
mutató kiindulási anyagból aszimmetrikus külső hatások nélkül. Az ilyen reakciókban a végállapotban feleslegbe kerülő kísérletről
kísérletre enantiomer véletlenszerűen változik.
Az ilyen típusú kísérleti
tapasztalatok értelmezése nem lehetséges a hagyományos, determinisztikus
megközelítést használó kémiai termodinamika és reakciókinetika eszközeivel,
mert ezekben a kiindulási állapot egyértelműen meghatározza a végállapotot is.
A jelenség modellezése a sztochasztikus kinetika eszköztárával lehetséges,
amelynek használata a determinisztikus megközelítéssel összevetve jóval mélyebb
matematikai és hátteret igényel.3 Az elmúlt
években sztochasztikus kinetikai modellek használatával jelentős előrelépést
sikerült elérni az abszolút aszimmetrikus reakciók, s ezen keresztül a
biológiai kiralitás kialakulásának értelmezésében.4-6 Az előadás
bemutatja a modellek felépítését és belőlük levonható, a kísérleti
tapasztalatokkal közvetlenül összevethető következtetéseket.
1. Asakura, K.; Ikumo, A.; Kurihara, K.; Osanai, S.; Kondepudi, D.K. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 2689-2694.
2. Soai, K.; Sato, I.; Shibata, T.; Komiya, S.; Hayashi, M.; Matsueda, Y.; Imamura, H.; Hayase, T.; Morioka, H.; Tabira, H.; Yamamoto, J.; Kowata, Y. Tetrahedron: Asymm. 2003, 14, 185-188.
3. Érdi, P.; Tóth, J.
Mathematical Models of Chemical Reactions;
4. Lente, G. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 11058.
5. Lente, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 6134.
6. Lente, G. Symmetry 2010, 2, 767.
(http://www.mdpi.com/journal/symmetry/, open access)
Időpont: szept. 28. kedd 16:15
Helye: BME, K épület alagsor 66.