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在高等生物中,蛋白质是由L氨基酸组成的,原因在于外消旋氨基酸难以形成特定的螺旋和功能结构域。同手型或手性分子的出现因此成为生命起源的前提条件。但手性的起源却是一个非常复杂和困难的研究课题。本论文以模拟早期地球的周期性变化即蒸发结晶-溶解-再结晶过程为突破口,以毛细管电泳为分析手段,研究微量的外消旋天冬酰胺的手性产生与放大问题,取得了一定进展。
首先作者用毛细管电泳建立了一套测定晶体对映体过量(EE)值的方法。然后研究了过饱和度、盐等对天冬酰胺晶体EE值的影响。发现:1、若无晶种存在,随天冬酰胺溶液过饱和度的降低,结晶形成的晶体数量减少且EE值增大,当过饱和度足够低时,仅生成一个透明的晶体,其EE值一般为最大。该发现为调控结晶产物手性纯度提供了一种潜在的方法;2、在NaCl、KCI、MgC12或CaC12等的存在下,天冬酰胺结晶的EE值会发生变化。与纯的水溶液相比,盐的加入能够明显提高晶体的EE值,且模拟海水和真实海水中形成晶体的EE值一般为最大,说明在模拟海水和真实海水中更有助于实现对称性的破缺。
作者还研究了自然蒸发结晶情况,发现水溶液和盐溶液中天冬酰胺也同样可产生具有明显EE值的晶体。自然蒸发更有可能在原始环境下发生,很可能是手性起源的关键途径之一。
此外,本论文对利用重结晶制备纯的手性天冬酰胺也进行了探索。