Исследование соотношения энантиомеров сахаров и аминокислот в поверхностном водном слое методом генерации второй оптической гармоники

• Автор: Шоджаеи Багини, Мохаммад
• Шифр специальности: 03.00.02, 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 91 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Хиральность в живой природе

1.1 Оптическая активность

1.2 Хиральность

1.3 Хиральная чистота

1.4 Хиральная безопасность.

2 Генерация поверхностной второй оптической гармоники

2.1 Нелинейнооптическая диагностика поверхностей

2.2 Нелинейная восприимчивость х

2.3 Методы изучения поляризационных свойств ПГВГ.

3 Экспериментальная установка
3.1 Установка для измерение линейного эффекта вращения плоскости поляризации линейнополяризованного излучения . .
3.2 Установка для изучения ПГВГ в геометрии полного внутреннего отражения.
3.2.1 Кюветы для свободной и несвободной поверхностей .
3.3 Материалы
4 Результаты изучения хиральных растворов методом ПГВГ
4.1 Угловая зависимость ГВГ в условиях ПВО.
4.2 Изучение поляризационных свойств ВГ методом ГВГЛД и ГВГКД
4.3 Сравнение результатов для свободной и несвободной поверхностей .
4.3.1 б компонента
Арабиноза
4.3.2 Другие компоненты р, рэ и ер
Результаты и выводы
Список литературы


Биосфера Земли обладает уникальной особенностью хиральной чистотой включенных в живые организмы биомолекул. К хиральным веществам относятся соединения, включающие атом углерода с четырьмя различными заместителями, имеющими с ним ковалентные связи. Они образуют зеркальные изомеры энантиомеры, обладающие оптической активностью, то есть способностью вращать плоскость поляризации света Ь влево, В вправо. Необходимое условие для синтеза белков и нуклеиновых кислот хиральная чистота мономеров, Ьаминокислот и Эсахаров. Поэтому только эти энантиомеры содержатся и продуцируются в живых клетках. Система, построенная на основе хиральной асимметрии, термодинамически неравновесна и со временем ее компоненты должны подвергаться рацемизации. В клетках поддержание хиральной чистоты внутренней среды обеспечивается за счет стереоспецифического хирального синтеза и ассимиляции энантиомеров только определенного типа из окружающей среды. Один из важных вопросов теоретической биологии состоит в том, как в ходе эволюции возникла хиральная чистота химических компонентов клетки, каковы были механизмы выбора определенных типов энантиомеров аминокислот и сахаров и эволюционного закрепления этого выбора. Ь и Эизомеров хиральных соединений. Граница океан атмосфера является термодинамически неравновесной структурой, поскольку за счет испарения воды и инфракрасного излучение тонкий поверхностный слой сильно охлаждается градиент температуры достигает Км. В таком неравновесном поверхностном слое холодной пленке могут формироваться колебательные и волновые регулярные динамические структуры и происходить электротермодиффузионные процессы разделения ионов и органических веществ. Более лет назад В. А. Твердислов предложил гипотезу происхождения предшественников живых клегок на Земле, согласно которой возникновение исходно термодинамически неравновесных дискретных предшественников живых клеток связано с неравновесной холодной поверхностной пленкой Мирового океана. Экспериментальная проверка этой гипотезы подтвердила, что в тонком поверхностном слое водного раствора электролита перераспределяются неорганические и органические компоненты, в отсутствие термодинамического равновесия происходят термодиффузиопные, конвекционные и электрохимические процессы, вызывающие перераспределение ионов и хиральных органических молекул между объемной фазой воды и холодной пленкой. Поверхностная пленка обогащается ионами калия и кальция, а также одним из энантиомеров рацемической смеси аминокислот. В условиях термодинамического равновесия между водной и воздушной фазами фракционирования ионов и энантиомеров хиральных веществ не происходит. Теоретическое описание процессов фракционирования ионов и хиральных веществ в тонком поверхностном слое сталкивается со значительными математическими трудностями. По этой причине весьма актуальны исследования перераспределения хиральных соединений в поверхностном слое водного раствора с помощью прямых физических методов. Обычные линейнооптические методы, такие как оптическое вращение плоскости поляризации и эллипсометрия, для этой цели мало пригодны, так как имеют ограниченную чувствительность и требуют большого количества вещества, а обнаружение хиральности в тонком слое, затруднительно. Наиболее распространенным оптическим методом получения информации о структуре молекул в том числе и органических, находящихся на границераздела или в тонкой пленке, является генерация поверхностной оптической второй гармоники ПГВГ. Анализ зависимости интенсивности второй гармоники от параметров падающего излучения позволяет получать уникальную информацию о строении исследуемых молекул. Целью настоящей работы является изучение перераспределения энантиомсров хиральных соединений аминокислот и сахаров между объемной фазой их водного раствора и поверхностной тонкой пленкой с помощью нелинейной лазерной диагностики для выяснения биофизических механизмов возникновения хиральной асимметрии в биосфере и решения задач экологической безопасности.