Biyolojik sistemlerde homokiralite, yerküredeki kiralitenin kaynağı ve

Biyolojik sistemlerde homokiralite, yerküredeki kiralitenin kaynağı
ve heterojen amino asit katalizörler
Ayhan S. Demir
Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü
06531 Ankara
asdemir@metu.edu.tr
Pasteur'ün optik aktif biyomolekülleri bulmasından sonra biyolojik homokiralitenin orijini
araştırmacıların büyük ilgisini çekmiştir.[1] Frank [2]
asimetrik aşırılığın küçük bir
enansiyomer dengesizliği ile otokatalitik ve inhibisyon proseslerinden geçerek oluşmasını
önermiştir. Son zamanlarda amino asitlerin ve peptitlerin katalizörlüğünde gerçekleştirilen
organokatalitik reaksiyonlarda çok önemli “non-linear” etkiler bulunmuştur.[3-6] Bu sonuçlar
amino asitlerin katalizörlüğünün homokiralitenin orijini konusunda değişik spekülasyonlar
yapılmasının yolunu açmıştır. Amino asit-üre kompleksleri katalizörlüğünde ve apolar
çözücüler varlığında gerçekleştirilen aldol reaksiyonlarında üre-aminoasit-karbonil bileşikleri
arasında üçlü faz davranışı gözlemlenmiştir. Bu üçlü faz durumu açıklamak için temel
çözünürlük kavramına dayanarak önerilen sistemin (modelin) katı-sıvı dengesinde yer alan
kiral bileşiklerin çözeltideki ee degerlerini başarılı bir şekilde açıklamaktadır. Bunun yanında,
katı halde bulunan rasemik amino asitlere üre molekülünün koordine olmasıyla çözeltideki
amino asitlerin enansiyomerik aşırılığının önemli miktarda artabileceği ve bunun da prebiyotik
sistemlerde homokiralitenin kaynağı olabileceği önerilmiştir. [7] Enansiyomerce zenginleşmiş
bu çözeltilerin yaşamın kimyasal kaynağı için gerekli kompleks moleküllerin sentezlenmesi
için kullanılan ana yapı taşlarının eldesine katkı yapabileceği bulunmuştur. Önerilen bu
sistemin yerküredeki kiralitenin kaynağı olabilecek hidrojen bağları ile oluşan aminoasit-üre
örgü sistemin oluşmasında oldukça başarılı olduğu önerilmektedir. Yerkürenin oluşum
şartlarında amonyak ve karbondioksitten ürenin oluşması (Wöhler) [8] bu durumu
destekleyen önemli bir faktördür.
KAYNAKLAR
1. a) Bonner, W. A., Orig. Life Evol. Biosphere, 21, 59, 1991; b) Bada, J. L., Nature, 374,
594, 1995; c) Mason, S. F., Nature, 314, 400, 1985.
2. Frank, F. C., Biochem. Biophys. Acta, 11, 459, 1953.
3. a) Soai, K., Shibata, T., Morioka, H., Choji, K., Nature, 378, 767, 1995; b) Shibata, T.,
Morioka, H., Hayase, T., Choji, K., Soai, K., J. Am. Chem. Soc., 118, 471, 1996.
4. For original work on non-linear effectin proline-catalyzed reactions see: a) Puchot, C.,
Samuel, O., DuÇach, E., Zhao, S., Agami, C., Kagan, H. B., J. Am.Chem. Soc., 108,
2353, 1986.
5. (a) Klussmann, M., Mathew, S. P., Iwamura, H., Wells, D. H., Armstrong, Jr., A.,
Blackmond, D. G., Angew. Chem., Int. Ed., 45, 7985, 2006; (b) Klussmann, M., Iwamura,
H., Mathew, S. P., Wells, D. H., Pandya, Jr, U., Armstrong, A., Blackmond, D. G., Nature,
441, 621, 2006; Highlight: Kellogg, R. M., Angew. Chem., Int. Ed., 46, 494, 2007.
6. a) Hayashi, Y., Matsuzuwa, M., Yamaguchi, J., Yonehara, S., Matsumoto, Y., Shoji, M.,
Hashizume, D., Koshino, H., Angew. Chem. Int. Ed., 45, 4593, 2006.
7. Reis, Ö., Eymur, S., Reis, B., Demir, A. S., Chem. Commun., 1088, 2009.
8. Wöhler, F., Poggendorff’s Ann. Phys., 12, 253, 1828.