Spørg Scientariet: Hvorfor har naturstoffer ikke et kemisk spejlbillede?

Vores læser Seher har spurgt:

Kemiske stoffer findes to varianter, der er hinandens spejlbillede. I en almindelig kemisk reaktion i laboratoriet dannes der lige meget af begge spejlbilledformer.

I naturstoffer og levende organismer findes kun den ene af de to spejlbilledformer. Hvorfor findes der kun én spejlbilledform i naturstoffer og levende organismer?

Læs også: Molekylært signal fra rummet kan være nøglen til livets gåde

Thomas Bjørnskov Poulsen, adjunkt på Institut for Kemi på Aarhus Universitet, svarer:

Det er ikke alle kemiske stoffer, der kan eksistere i to forskellige spejlbilledformer. Dette kræver nemlig, at stofferne indeholder et asymmetrisk element, hvoraf det mest typiske er et kulstofatom, der er bundet til fire forskellige grupper.

Et sådant kulstofatom kaldes et 'stereogent center', og stoffer, som indeholder stereogene centre, kalder man også 'kirale'.

Læs også: Aarhus-forsker: Vi har genskabt universets livgivende byggeklodser i laboratoriet

Sagen er, at hvis to molekyler uden stereogene centre sætter sig sammen (reagerer med hinanden) uden indvirkning fra andre molekyler, og der i den proces dannes et såkaldt stereogent center (så det resulterende produkt dermed kan eksistere i to spejlbilleformer), så vil spejlbilledformerne dannes i præcis 50:50-forhold. Et andet ord for spejlbilledformer er 'enantiomerer'.

Hvis reaktionen, dvs. den proces, hvor molekylerne binder sig sammen, sker i 'nærheden' af et andet kiralt molekyle, som kun eksisterer i én spejlbilledform, så kan det påvirke produktet, så forholdet mellem de to spejlbilledformer ikke længere er 50:50.

I naturen sker alle reaktioner i nærheden af molekyler, der optræder som én spejlbilledform, det er nemlig enzymerne. Enzymerne er vores cellers katalysatorer, som sikrer, at en utrolig mængde kemiske reaktioner kan forløbe ved meget milde betingelser, dvs. ved 37 grader celsius i vand.

Læs også: Her er partiklen, der er halvt lys og halvt stof

Disse fremkommer kun som én spejlbilledform, fordi de er opbygget af lange kæder af aminosyre-byggesten, som alle kun forekommer i én spejlbilledform. Ingen ved hvorfor det er tilfældet, men enzymerne er asymmetriske, og derfor bliver de produkter, de fremstiller, ligeledes asymmetriske.

Faktisk er det et af livets helt store ubesvarede spørgsmål, hvorfor aminosyre-byggesten (samt andre byggesten i vores celler) kun optræder i én af de to mulige spejlbilledformer. Faktum er, at alt liv på Jorden (dvs. de molekyler, som opbygger levende organismer) kun optræder i én form. Derfor tror man, at det 'valg' af den ene spejlbilledform og ikke den anden er direkte knyttet til selve livets opståen.

Man kan ikke fremføre noget argument for, at den ene spejlbilledform er bedre end den anden – de er pr. definition kemisk og fysisk identiske, om de så er opstået her på Jorden eller er kommet hertil ved f.eks. meteornedslag.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Man kan ikke fremføre noget argument for, at den ene spejlbilledform er bedre end den anden – de er pr. definition kemisk og fysisk identiske, om de så er opstået her på Jorden eller er kommet hertil ved f.eks. meteornedslag.

Det kan man nu sagtes. Et katastrofalt eksempel var Thalidomid, der blev brugt af gravide kvinder i 60'erne mod morgensyge. Det ene spejlbillede af molekylet gav børn med manglende lemmer, mens det andet løste opgaven.

  • 2
  • 1

De spejlvendte Thalidomid-molekylers frygtelige bivirkninger skyldes vel, at de "ikke passede" med nogle af kroppens asymetriske molekyler.

Mao. hvis livet havde valgt den anden skruning, var det den anden form for Thalidomid, der var den gode.

Så man kan ikke sige den ene form er bedre end den anden - blot at lægemidler skal være af den form, der "passer til" kroppen.

  • 2
  • 0

Manden, I spurgte, svarede, at der intet svar er på, hvorfor de kemiske stoffer ikke eksisterer i begge mulige spejlformer. Så hans svar, uden æwl, ku ha været: Det ved vi/jeg ikke !

  • 0
  • 1

Manden, I spurgte, svarede, at der intet svar er på, hvorfor de kemiske stoffer ikke eksisterer i begge mulige spejlformer. Så hans svar, uden æwl, ku ha været: Det ved vi/jeg ikke !

Det var jo faktisk ikke det han svarede. Svaret var at det sandsynligvis var et tilfældigt "valg" der blev truffet på et tidspunkt i livets opståen. Men en gang taget så er valgt herefter fastlåst, da det nedarves. Altså started vi livet om, så kunne det meget vel være at vi endte med det andet spejlbillede.

  • 0
  • 0

Hvad er det for en regel, du mener, carvon er en undtagelse fra? Lugtesansen kan skelne mellem de to stereoisomere, fordi den bruger receptorer, der ligesom andre proteiner er kirale. Hvad skulle det være et eksempel på?

  • 0
  • 0

Carvon er, hvis man følger forklaringen givet til læseren, ikke en undtagelse. Det er forskellige enzymer der indgår i biosyntesen af (S)-(+)-carvon og (R)-(-)-carvon og det foregår i to forskellige planter. Altså laver naturen kun det ene molekyle som skal bruges. At der så et andet sted bliver lavet et molekyle som er spejlbilledet må kunne gå i kategorien som en tilfældighed.

  • 0
  • 0

Carvon molekylet er interessant og relevant for denne diskussion. Det er derimod trivielt at diskuterer om en undtagelse er en tilfældighed eller om en tilfældighed er en undtagelse. Det er det man populært kalder flueknepperi. For den ukyndige i kemi skal vide at kemi (og naturvidenskab) er ikke absolutte videnskaber. Ikke engang matematik er en absolut videnskab. Teologi måske? Og i kemi gælder der altså en regel og den regel siger at der næsten altid er undtagelser fra regler. Dette skyldes til dels at kemi bygger på et kvantemekanisk grundlag og ofte på statiske størrelser.

Med venlig hilsen Peter Vind Hansen

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten