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磷酸三乙酯在生命活动中的重要作用浅析

磷酸三乙酯在生命活动中的重要作用浅析

  • 分类:公司新闻
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  • 来源:
  • 发布时间:2020-10-23
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【概要描述】今天和大家分享一篇1987年发表在《科学》杂志上的经典文章——《大自然为什么选择磷酸盐》,作者是弗兰克亨利韦斯特海默,哈佛大学前化学教授,于2007年去世。这里主要论述了磷酸三乙酯在生命活动中的重要作用及其独特性

磷酸三乙酯在生命活动中的重要作用浅析

【概要描述】今天和大家分享一篇1987年发表在《科学》杂志上的经典文章——《大自然为什么选择磷酸盐》,作者是弗兰克亨利韦斯特海默,哈佛大学前化学教授,于2007年去世。这里主要论述了磷酸三乙酯在生命活动中的重要作用及其独特性

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今天和大家分享一篇1987年发表在《科学》杂志上的经典文章——《大自然为什么选择磷酸盐》,作者是弗兰克亨利韦斯特海默,哈佛大学前化学教授,于2007年去世。这里主要论述了磷酸三乙酯在生命活动中的重要作用及其独特性,详细分析了在生命进化过程中选择磷酸三乙酯作为遗传物质连接体的原因,并对有机合成化学与生物化学的区别提出了独特的见解。

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  磷酸和多磷酸在生命系统中起着不可替代的作用。比如遗传物质DNARNA都是磷酸酯,大多数辅酶是磷酸盐或多磷酸盐,生化反应的供能物质都是磷酸酯。同时许多代谢中间体是磷酸盐或焦磷酸,在生物合成和降解中起着重要作用。但是对于合成化学家来说,他们通常选择不同于自然界的方式来实现羟基、羧基、胺基等官能团的互联。一般最常用的是碳中心的亲核取代反应,这个过程通常需要使用一个好的“离去基团”。有机合成中常用的离去基团包括氯、溴、碘、对甲苯磺酸基团、三氟甲磺酸基团等,但是几乎不使用磷酸酯。相应地,在生命代谢反应中,离去基团几乎都是磷酸或焦磷酸,少数反应也使用锍盐作为离去基团。在有机合成中,消除反应也需要良好的离去基团,如氯原子或对甲苯磺酸基团。其他如季铵盐、亚砜、氧化硒等也有使用,但磷酸酯也很少使用。相反虽然生理反应中羟基化合物的消除反应大部分还没有分离成中间体,但已知的中间体是磷酸三乙酯或焦磷酸盐。

磷酸三乙酯在生命活动中的重要作用的一个可能的解释来自戴维斯在1958年发表的一篇题为“电离的重要性”的文章。戴维斯认为,生命系统必须限制细胞膜内的代谢物。在生命进化的初期,如果化合物能够渗透到原始生命的脂质膜中,就会很快被周围的水稀释流失。大多数电中性分子具有一定的脂溶性,可以透过细胞膜,而离子化的分子不溶于脂类。

综上所述,像DNA这样的遗传物质的存在有以下前提条件:1、至少有一个二元接头;2、为了保证遗传物质不通过膜,需要携带电荷,所以接头需要有携带电荷的第三官能团;3、由于核糖之间的连接体必须是酯键,为了保证其水解稳定性,连接体携带的电荷必须是负电荷,负电荷必须与酯键保持足够近的距离。磷酸三乙酯完全满足上述条件,没有其他类似的接头可以取代。此外磷酸可以与一系列有机化合物形成磷酸单酯,这些中间体在传统的亲核取代反应条件下保持惰性,只能通过特殊的酶催化机制分解,进而高效参与中间体代谢过程。


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