不对称分子及生命分子的手性起源

不对称分子及生命分子的手性起源

王丁众钟绮文江来田松海张威关键词：不对称，光活性，起源

一、不对称分子

在引出这个概念之前，我们先看什么是对称分子。对称分子有以下几种对称因素：

1、平面对称因素即存在一个平面把分子分成两部分，这个平面好像一个镜子，镜外实体的镜象可与镜内实体重叠，如CH2=CH

2、C6H6、CO2等。

2、反射对称因素检查是否存在这种因素时，一般需经两个操作：先将分子通过一个轴旋转2π/n度，然后用一个垂直这个轴的镜面反射，如果镜内的镜象和镜外未旋转前的实

体完全重叠，如分子，这种具有n次反射对称轴的分子也为对称分子。

3、简单轴对称因素即以一条直线为旋转轴旋转2π/n度，得到的分子与原分子可以重叠，n表示轴的级，称n重轴，如氨分子有一个三重轴。但需注意的是，如果分子中不含其它对称因素，只有简单旋转轴因素，它们就必定和其镜象不重叠，这就是我们要说的不对称分子，又叫手性分子，如L－酒石酸、D－酒石酸。

由此我们可以引出不对称分子（即手性分子）的概念：在三维空间中实体与其镜象或经轴旋转后的镜象不重叠的分子，即为不对称分子。

旋光性是手性分子的重要特征。不对称分子的实体和镜象─—左手性分子（用L表示）和右手性（用D表示）─—互称对映体。它们的差别在于对偏振光作用不同:一个可以把偏振光向左旋，另一个则把偏振光向右旋。

二、不对称分子对生命的意义

1、不对称分子是生命的物质基础。

生命的基本物质是核酸和蛋白质。核酸和蛋白质以及糖元、淀粉、纤维素、磷脂等都有右手螺旋结构（可用右手螺旋方法判断），螺旋型分子均是不对称分子，而它们的单体如核苷酸、氨基酸等，也都是不对称分子。

2、光学活性是生命有序性和组织化的基础

生命是一个非常高度组织化了并高度有序的体系。为了生成这样的体系，就只能有一种对映体作为形成生物分子的空间结构，如组成生命蛋白质的氨基酸都是L型，组成核酸的核糖和脱氧核糖分子都是D型。

试想如果没有这种光学活性，会怎样呢？例如由100个谷氨酸组成的α一聚谷氨酸大分子，组成单元具有同一旋光性的，就只能生成一种α一聚谷氨酸。相反，若这100个氨基酸分子是L型和D型的混合物，则这100个氨基酸组成的聚合分子的异构体将有2100个之多，这样的分子根本构不成高度有序的生命分子。

3、生物大分子手性是识别生命与非生命的探针

在地球上的生命组织的蛋白质中，氨基酸都是L型；核酸中，核糖和脱氧核糖总是D

型，这叫生命现象的手性对称性破缺。而非生命世界，所有事物常常是消旋的，即L、D型分子的数量相等或手性对称。1860年Pasteur说：分子的旋光性也许是生命的唯一判据，因为天然有机物分子的不对称性，是至今在死的化学和活的化学之间唯一的分界线。

生物体内有机物的旋光特点，从低等生物到高等哺乳动物都普遍存在。因而这一特征成为区分生物与非生物的显著标准。也以此来判断陨石上的氨基酸是来自生命体的，还是非生命体的。

三、光学活性的起源

一提到这个问题，大家可能会想到米勒及其后继者所做的一系列模拟原始地球条件的实验，尽管这些实验都或多或少得到了氨基酸、核苷酸等不对称分子，但其中L和D型分子出现的几率是相同的，即整体上是不显旋光性的。这与生物体中手性分子的高度均一性是大相径庭的。那么光学活性的产生必有一个定向的选择过程。是什么因素在起作用？不少科学家提出自己的看法，我们不妨了解一下。

光学活性起源的理论从总体上可分为两类：

1、生命学说。该学说认为，手性选择和手性均一性是生命进化的必然结果。也就是说手性分子的产生是在生命起源的过程中或其稍后阶段。代表观点为活力论。Wald认为:生命体为高度不对称的组织体，在这种组织体中，不对称分子完全是由立体有择的酶反应产生的，认为不经活体是不可能合成不对称分子的。

2、非生命学说。该学说认为，分子手性均一性发生在生命起源之前。又分为两类理论：

（1）随机理论该理论认为分子水平上对称性破缺的过程类似于硬币的翻动，产生D 体或L体过剩的概率相等。代表理论有

A、液固相化学反应导致光学活性，又包括:a、泥土表面理论b、不对称晶体石英引起光学活性c、立体选择性结晶

B、统计起源论Mius认为手性的产生是由于统计波动的结果，原始地球上某种分子的左旋体和右旋体相等，由于偶然的原因如统计波动，使对映体中的某一种浓度增加，一旦多了，就在不断进化中越来越多，产生了光学活性。

C、耗散结构理论 1969年I?Prigogine提出了耗散结构理论。其中心思想是：在宏观世界中，除通常的处于平衡条件下的稳定有序结构外，还有一种远离平衡条件下的稳定有序的结构，即耗散结构。生物体系就是一种比较复杂的、由化学反应导致的耗散结构。Hegstrom 认为:不对称状态是指其中一种形态占优势，自发对称破坏在热力学平衡态不能发生，只有处于非平衡态才有效，才能将该系统抛到数量不等的对映体的手性不对称状态，对映体的一部分结构被破坏，形成熵流，流到外界，从而降低体系的熵。

随机理论的弱点是不能说明手性在全球的均一性。

（2）确定性理论该理论假设其种非随机的物理力，自身有自然的手性性质，与消旋的或原手性的有机底物相互作用，通过绝对的不对称合成或降解过程产生手性。代表理论有

A、圆振光(CPL)引起光学活性太阳光的光线受空气中微小尘埃或分子的影响，发生散射，部分散射光会变成平面偏振光，由于受地磁场影响反射，可使其部分变为富含右圆偏振的圆偏振光，圆偏振光是有手性的自然力，有可能与手性或原手性分子形成立体选择性相互作用（光合成或光分解）。不对称光化学合成是指CPL诱导的从无光学活性前体合成光学活性产物的反应，光活产率与反应进行程度有关。不对称光分解指CPL诱导的某一对映体对另一对映体的优先破坏作用─—消光系数高的对映体优先被分解。如果彻度分解以前终止反应，未分解的残留物中就有低消光系数的对映体的富集。

B、宇称不守恒（PNC）导致光学活性基本粒子相互作用中宇称不守恒，这与分子水平上的不对称的关系可用下表说明（表1）：

表1 不对称性在进化的各阶段中的转变

进化阶段物质层次典型实体不对称性不对称性来由Ⅰ核子质子、中子、负电子、中

微子

100℅弱相互作用

Ⅱ原子C、H、O、N ≈0Ⅲ小分子 CH4、H2O、NH3、CO2≈0 通过强相互作用,Ⅰ的不对称性丧失

Ⅳ中分子氨基酸、糖、嘧啶很少，但比Ⅱ、

Ⅲ中的大由于自催化反应，不对称性逐渐增加

Ⅴ大分子蛋白质、淀粉、DNA、RNA在0和100℅

之间由于更完善的自催化反应，不对称性加强，但可能出现左、右共存

Ⅵ单细胞体细菌、病毒、原生动物几乎100℅光

学活性

Ⅶ多细胞体植物、动物100℅光学活性由于生物复制和代谢，仅存L（或D）型，原则上可从核子宇称不守恒理论预估

弱相互作用有两种不同效应，对应于产生不对称有两种假想机理：

a带电－电流宇称不守恒（Charged-Current PNC）为基础的Vester－Ulbricht（V－U）假设：由于CC－PNC，β衰变产生左旋极化电子，极化电子进入物质内部又产生圆偏振韧致辐射，径向极化电子和圆偏振韧致辐射可以导致底物分子立体选择性光合成或光分解，从而产生手性产物。

b中心－电流宇称不守恒（Neutral-Current PNC）为基础的Yamagata 假设：守称不守恒影响到对映体的内在性质，造成对映体间有微小的能量差─—宇称破缺能量差（PVED）。一种对映体比其镜象分子处于更稳定的低能态上，如L型氨基酸和D型核糖更稳定。然后，以氨基酸为例，由于Z°粒子的介导作用，氨基酸分子中发生类似于BCS超导机理中的玻色凝聚，引起氨基酸D型和L型的二级相变，这个转变被放大机制放大，最后获得均一手性分子。（注：放大机制:使小的立体选择性产生全球性的手性均一状态的产生机制，已提出的模型有蒸发和重结晶模型、立体选择性自催化模型、多聚化模型）

总之，生物分子光学活生起源的各种学说目前都不能提供一个圆满的解释。生物分子光学活性起源仍是一个难解的謎。

四、生物大分子的形在

生物手性大分子，如蛋白质、DNA、糖元等，都是有螺旋结构的，且多为D螺旋。其生成机理应类似，下面就以蛋白质为例，简介其生成机理。

现已公认，海洋是生命起源的摇篮。海洋动力学的研究指出，海洋中普遍存在中尺度螺旋。设想原始海洋中也普遍存在旋涡，溶解在原始海洋中的各种有机物，受到海洋流动力学的作用而聚集在一起。在一定的温度，压力和无机物（如沸石、蒙脱土等）的催化下，可合成多肽和多核苷酸等大分子有机物，当这些分子链增长到一定数值时，随着海水旋转被搓成了螺旋状结构。随旋涡运动可相互作用成更大的颗粒。

假设原始海洋中，D、L型氨基酸形成多肽的机会均等，这样海水中既有L氨基酸多肽，也有D型氨基酸多肽，还有DL型氨基酸混多肽。由于结构的差异，或者说是分子的能量的不同，D型氨基酸多肽和DL型氨基酸混多肽的分子“脆性”大，在搓成螺旋状结构过程

中断裂、分解。这样，在自然力的作用下，D型氨基酸参与的多肽就难于保留下来。因此在蛋白质分子中，就无D氨基酸。D氨基酸只能以小肽或游离状态存在，如细菌胞壁中的胞壁质就含有L丙氨酸、D谷氨酰胺、L赖氨和D丙氨酸组成的短肽。

至于究竟是以右手螺旋还是左手螺旋存在，则须遵守立体化学原则。由于多肽链中的氨基酸均为L型，在左手α螺旋中，侧链β碳原子接近羧基氧原子，能量较高，即分子不稳定。而右手螺旋该键自由度较大，能量较低。因此，生命中的螺旋结构，天然状态一般以右手螺旋存在。当然也有例外，那是因为多肽链或多核苷酸链受到的力不同。自然界中也有以左手螺旋形式存在的多肽链和DNA链等大分子物质，但毕竟极少。

总之，生命中的螺旋现象是自然力作用的结果，遵守分子内能低者保留，高者淘汰的原则。

五结论

分子不对称性是自然界的普遍现象，对生命的起源和发展有重大意义。但由于种种原因，目前对其起源的研究并没有取得令所有人信服的结论，其学说可谓百家争鸣，每个人的看法也不会完全相同，若要达成一致需要一个很长的过程。这体现了科学研究的不易，但也为我们继续研究提供了好的根基和舞台。

参考文献

赵健硕士论文：1992年，技术物理系，生命化学专业《生命起源问题的研究》

丁翔博士论文：1993年，技物系，放射化学专业《一、遗传密码及生物分子手性起源的研究；二、植物重金属螯合肽的分离、纯化、鉴定及在环保中的应用》盛湘蓉硕士论文：1995年，技物系，放射化学专业《氨基酸手性分子的低温相变》《基础有机化学（上）》（第二版）邢其毅、徐瑞秋、周政、裴伟伟主编，高等教育出

版社1993年版

《生命的化学进化》王文清主编，原子能出版社1994年版

《可爱的对称性》吴国庆主编，湖南教育出版社

《生命起源的化学基础》（日）原田馨著，庚镇城译，上海科学技术出版社1978年版

生命的起源与进化教学提纲

生命的起源与进化

生命的起源与进化 姓名：蒋巍燃 学号：16444025 专业：工程管理 班级：建管161 生命的进化与人类的未来

摘要：早在很多年前人们就不断地探索生物的起源，也同时思考着他们如何进化，但终究没有得出统一的结果，生物的起源与进化一直都是未解之谜！但随着历史的发展和科学的进步,生物进化思想从早期的萌芽,到自然选择学说、新达尔文主义,从现代综合理论,到分子进化的中性学说,再到新灾变论和点断平衡论等。现代的进化生物学研究从宏观的表型到微观的分子,从群体遗传改变的微进化到成种事件以及地史上生物类群谱系演化的宏进化,从直接的化石证据到基于形态性状、分子证据和环境变迁的综合推理,从基于遗传基础的比较基因组学到演化机理的进化发育生物学等。可以说人类的文明进步是很快的，我们可以通过很多种方法来断定生物的进化方向，也给我们提出了很多具有参考价值的文献，给予了我们现代生物技术的飞速发展！ 关键词：生物起源、生物进化、生物技术发展 正文： 一、生物进化理论的发展历史 生物的进化过程是十分令人感兴趣的，其中“进化论”是被誉为十九世纪自然科学的“三大发现”之一，是伟大的生物学家达尔文所提出的，是现在最具权威的理论，也是现在令大多数人信服的理论，达尔文进化论的创立使得人们对纷繁复杂的生物界的发生和发展有了一个系统的科学认识。让我们看看生物进化的研究历史吧： 1、拉马克的用进废退学说：拉马克在1809年发表了《动物哲学》这一书，详细的阐述了生物进化思想，他认为，自然界的生物都具有变异性，主张生物由进化而来，生物的进化是一个连续而缓慢的过程。 2、达尔文的自然选择学说：19世纪中期，达尔文发表了科学巨著《物种起源》一书，提出以自然选择为基础的进化学说。他的发表宣布了科学的生物进化理论的形成，成为现代生物进化研究的主要源泉理论。该学说指出了生物进化的主导力量是自然选择，与达尔文同时提出类似观点的还有著名的地质学家赖尔和自然科学家华莱士。 3、新达尔文主义：该学说的主要代表人是19世纪末的遗传学家孟德尔、魏斯曼、德福里斯和20世纪初的约翰森和摩尔根等人。其主要工作是通过对遗传物质的基本单位——基因的研究二推出了新的达尔文进化论。

手性催化剂在有机合成中的应用

综述：手性催化剂在有机合成中的应用 摘要：手性salen金属络合物在烯丙醇类化合物的动力学拆分，环氧化合物的不对称开 环以及非官能化烯烃的不对称环氧化等反应中已得到了广泛的应用。手性催化剂控制不对称羟醛反应，从工业生产的角度来看，实用的有机合成反应要求高选择性，高反应速率，高产率，原子经济性，低成本，操作简单，环境友好以及低能耗。一个简单的手性催化剂分子可以决定上百万的手性产物分子的立体选择性，但只有当昂贵的与底物或试剂结合的手性助剂能被重复利用，反应才有实用价值，使得反应具备极高的生产力和经济效益 关键词：手性催化剂手性Salen-Co(Ⅲ)催化剂 正文： 众所周知有机化合物是含碳的化合物，一个碳原子的最外层上有四个电子，若以单键成键时，可以形成四个共价单键，共价键指向四面体的顶点，当碳原子连接的四个基团各不相同时，与这个碳原子相连接的四个基团有两种空间连接方式,这两种方式如同左右手，互为“镜像”，也是不能完全叠合在一起的，因此，这样的分子叫做“手性分子”。这种构成手性关系的分子之间，把一方叫做另一方的“对映异构体”。许多有机化合物分子都有“对映异构体”，即是具有“手性”。而催化剂会诱导化学反应发生改变，而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行化学反应。催化剂自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化；它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性。一种催化剂并非对所有的化学反应都有催化作用，例如二氧化锰在氯酸钾受热分解中起催化作用，加快化学反应速率，但对其他的化学反应就不一定有催化作用。而手性催化剂就是含有手性C原子的催化剂，它在一些合成放应中具有举足轻重的作用。 手性催化剂按其反应类型又可以分为：不对称催化氧化，不对

手性催化剂

手性催化研究的新进展与展望 手性是自然界的基本属性之一，与生命休戚相关。近年来，人们对单一手性化合物（如手性医药和农药等）及手性功能材料的需求推动了手性科学的蓬勃发展。手性物质的获得，除了来自天然以外，人工合成是主要的途径。外消旋体拆分、底物诱导的手性合成和手性催化合成是获得手性物质的三种方法，其中，手性催化是最有效的方法，因为他能够实现手性增殖。一个高效的手性催化剂分子可以诱导产生成千上万乃至上百万个手性产物分子，达到甚至超过了酶催化的水平。2001年，诺贝尔化学奖授予了三位从事手性催化研究的科学家Knowles、Noyori 和Sharpless，以表彰他们在手性催化氢化和氧化方面做出的开拓性贡献，同时也彰显了这个领域的重要性以及对相关领域如药物、新材料等产生的深远影响。 我国对于手性催化合成的研究始于上世纪80年代，从90年代逐渐引起重视。1995年戴立信、陆熙炎和朱光美先生曾撰文呼吁我国应对手性技术特别是手性催化技术的研究给予重视[1]。国家自然科学基金委员会九五和十五期间分别组织了“手性药物的化学与生物学研究”（戴立信院士和黄量院士主持）[2]、“手性与手性药物研究中的若干科学问题研究”（林国强院士主持）[3]重大研究项目，同时中国科学院和教育部等也对手性科学与技术的研究给予了重点支持，极大地推动了我国手性科学和技术领域特别是在手性催化领域的发展，取得了一批在国际上有较大影响的研究成果，并培养了一支优秀的研究队伍，在手性催化研究领域开始在国际上占有一席之地。 本文结合国际上手性催化研究的最新进展，主要回顾了我国科学家近年来在新型手性配体、金属配合物手性催化、生物手性催化、有机小分子手性催化、负载手性催化剂、以及新概念与新方法等方面取得的重要研究进展[4]，并展望了手性催化的未来发展趋势。 一、新型手性配体的设计合成 手性配体和手性催化剂是手性催化合成领域的核心，事实上手性催化合成的每一次突破性进展总是与新型手性配体及其催化剂的出现密切相关。2003年，美国哈佛大学Jacobsen在美国《Science》杂志的视点栏目上发表论文，对2002年以前发展的为数众多的手性配体及催化剂进行了评述，共归纳出八种类型的“优势手性配体和催化剂（Privileged chiral ligands and catalysts）”[5]。例如：2001年诺贝尔奖获得者Noyori发展的BINAP系列手性催化剂就是其中一例。BINAP与金属铑和钌形成的配合物已被证明是许多前手性烯烃和酮的高效催化剂，其中，BINAP的钌-双膦/双胺催化剂成功地解决了简单芳基酮的高效、高选择性氢化，催化剂的TOF高达60次/秒（即一个催化剂分子每秒可以催化转化60个底物分子），TON高达230万（即一个催化剂分子总共可以催化转化230万个底物分子），是目前最高效的手性催化剂体系[6]。 尽管已经有成百上千的优秀手性配体被合成出来，但没有任何一种配体或催化剂是通用的，因此新型手性配体的设计合成是手性催化研究中的永恒主题。近年来，在膦配体、氮膦配体、含氮配体、含硫配体、卡宾配体、以及二烯烃配体等的设计合成方面又取得了新的重要进展。例如：Pfaltz等人在Crabtree催化剂的基础上，将手性膦配体和手性氮配体结合起来，发展了一类新型的手性膦氮配体（如PHOX[7]），其铱配合物是目前唯一的能够高对映选择性催化氢化非官能化烯烃的手性金属催化剂体系。最近，他们利用这类手性铱催化剂成功实现了全烷基取代的非官能化烯烃的不对称氢化反应，并将其应用到维他命E主要成

生命的起源与演化

化石与化石保护 摘要：化石为国内乃至国际研究动植物生活习性、繁殖方式及当时的生态环境，提供十分珍贵的实物证据；对研究地质时期古地理、古气候、地球的演变、生物的进化等具有不可估量的价值；为探索地球上生物的大批死亡、灭绝事件研究，提供罕见的实体及实地。有些特殊、特形化石其本身或经加工具有极高的美学欣赏价值和收藏价值，因此，在一定意义上，它也是一种重要的地质旅游资源和旅游商品资源。 关键词：实物证据化石产地保护化石标本地质时期 一、主要分布 我国是古生物化石比较发育的国家之一，几乎遍及全国各地。特别是近年来先后发现的河南南阳、湖北、内蒙古二连恐龙蛋及骨骼化石，辽西的鸟化石，云南澄江动物群化石、山东山旺动、植物等珍稀的古生物化石，受到国际上特别是科学界的广泛青睐。我国有许多重要化石产地，其中有不少是国家乃至世界的宝贵遗产，以下简要介绍我国重要的古生物化石产地，以及化石研究中的新成果。化石，俗名“龙骨”，是距今约700万年至100万年这一时期的哺乳动物。那时，榆社曾经河湖纵横，气候炎热，草木丰茂。在这河湖之中和岸畔林区，曾栖息过大量的鱼，陆龟，各种象类，剑齿虎、三趾马、大唇犀、额鼻角犀、长颈鹿、付鹿、巨驼、牛鼠和各种猪、羚羊等。它们死后，被水冲入河湖之中，很快被泥沙埋了起来。它们的肌肉腐烂，而坚硬部分和骨骼、牙齿等被岩石中的矿物质填充替代，从而形成了化石。化石是研究古地理，古气候和生物进化的珍贵资料和最可靠的依据，有极大科研价值。榆社化石不仅数量大，种类多，层位连续，延续时间长，而且化石中有一大部分，填补了我国古哺乳动物研究中长期寻而不得的空白层位（距今大约500万年至200万年）。这一层位，直到现在我国和全世界仍发现很少，因而在国内外古哺乳动物研究方面占有特殊地位，成为国内外古生物学家格外注目的一个地点。 1、山旺古生物化石 山东山旺古生物化石被列为世界遗产之最，发掘于城东20公里的山旺村。其间，保存着1800万年前各种动植物化石。这些化石，种类繁多，精美完好，印痕清晰，栩栩如生，被誉为“化石宝库”、“万卷书”，是一座古生物化石天然博物馆。

生命起源简史与早期生命演化

生命起源简史与早期生命演化 一、概述 生物演化指生物的族群从一个世代到另一个世代之间，获得并传递新性状的过程。并解释长时段的生物演化过程中，新物种的生成与生物世界的多样性。经历数十亿年的演化与物种形成，现在的各物种之间皆由共同祖先互相连结。 二、冥古宙 开始于地球形成之初，结束于38亿年前。 地球从环绕早期旋转的积吸盘中形成。根据大碰撞假说，原始的地球与忒伊亚相撞，数百万年后形成月球。重力的拉扯使地球自转轴倾斜，建立了地球生命形成的环境。地球原始大气富含甲烷、氨、二氧化碳、水汽等,这些气体在外界高能（紫外线、闪电、高温）的作用下,首先合成氨基酸、脂肪酸等小分子有机化合物.这些小分子有机化合物，在适当的条件下，可以进一步结合成更复杂的蛋白质、核酸等大分子有机物质,经过进一步演化，终于产生了能够不断地进行自我更新的、结构非常复杂的多分子体系，由此产生了原始生命。这些生命的繁殖所需要的资源有限，所以不就之后就开始竞争。由于天择青睐在复制上更有效率的分子，因此DNA逐渐成为最主要的复制物。之后它们开始在膜内发展，形成了原始的细胞。这些都是化能生物：以二氧化碳为碳源及氧化无机物来抽取能量。 三、太古宙 太古宙起始于内太阳系后期重轰炸期的结束（约为38.4亿年前），结束于25亿年前的大氧化事件。 生物的最后共同祖先出现，细菌及古细菌分裂。细菌发展了光合作用的原始模式，但最初不会产生氧。这些生物透过电化学梯度产生三磷酸腺苷。之后逐渐演变出能进行光合作用的蓝菌，它们以水为还原剂并排出氧。氧首先将海洋中的铁氧化，产生铁矿石。氧在大气层的浓度上升，使得地球上原始大气中氧气浓度不断增加。 四、元古宙 元古宙开始于25亿年前，结束于5.3亿年前。 一些细菌演化到有能力去使用氧来有效的从有机物中抽取能量。而且有更多更复杂的细胞出现，包括有细胞器的真核生物。原核细胞没有核膜，没有细胞器，结构简单。真核细胞具有核膜，整个细胞分化为细胞核和细胞质两部分。细胞核内具有染色体，成为遗传中心，细胞质内进行蛋白质合成，成为代谢中心。由于细胞结构的复化，增强了变异性，使得真核生物能够向高级体制发展。最接近的可能是古细菌。大部分有细胞器的都可能是从共生细菌衍生而来。 之后出现有性生殖和多细胞生物，比如生活在海洋中的藻及海苔，引发更快的演化。大部分的生命于海洋及湖中出现，一些蓝菌已经生活在湿润的泥土中。 经历斯图尔特冰期后多孔动物、刺胞动物、扁形动物及其他多细胞生物在海洋出现。刺胞动物及栉水母是最早由神经元的生物，神经元只是一个简单的网，没有脑部或中央神经系统。氧气的积累使臭氧层形成。而臭氧层可阻挡太阳的有害辐射，使生命可以在陆地上发展。寒武纪大爆发产生了现今动物的主要的门。以三叶虫为主的节肢动物是最主要的门。脊索动物的皮卡虫可能是人类的祖先。

知识点汇总及复习题——生命的起源与进化

生物的起源与进化 基础知识巩固 一、地球上生命的起源 1．多数学者认为:原始大气中的无机物到有机物, 再到原始生命,这一过程是在原始地球上进行 2．原始地球条件:高温、高压、紫外线以及雷电、原始海洋、无氧气 3.原始大气成分来自于火山喷发，有水蒸气、氢气、氨、甲烷、二氧化碳、硫化氢气体构成。原始大气中与现在大气明显的区别是没有氧气。 4.地球上生命的生存需要物质和能量。 5.米勒的实验：米勒将原始大气中的成分充入烧瓶中,通过火花放电,制成了一些有机物。（1）原料：甲烷、水蒸气、氢、氨等。 （2）产物（证据）：氨基酸。 （3）结论：原始地球上能形成简单有机物。 6. 原始大气在高温、紫外线以及雷电等自然条件的长期作用条件下，形成了许多简单的有机物。后来，地球的温度逐渐降低，原是大气中的水蒸气凝结成雨降落到地面上，这些有机物又随着雨水进入湖泊和河流，最终汇集到原始的海洋中。 7. 原始生命诞生于原始海洋。原始海洋就像一盆稀薄的热汤，其中所含的有机物，不断地相互作用，经过极其漫长的岁月，大约在地球形成以后10亿年左右，才逐渐形成了原始的生命。 8．多数学者认为：原始大气中的无机物到有机物, 再到原始生命,这一过程是在原始地球上进行的。 9．原始地球条件: 高温、高压、紫外线以及雷电、原始海洋、无氧气。 10．蛋白质、核酸是生命中重要的物质。 11. 原始生命起源于非生命物质，过程如下：无机物→小分子有机物→大分子有机物→原始生命。（但是从大分子有机物到原始生命的过渡还没有被实验验证） 二、生物进化的证据 1．比较法:根据一定的标准，把彼此有某种联系的事物加以对照，确定它们的相同和不同之处。 2．证据

生命起源与演化史

生命起源简史与早期生命的演化 生命是世界上很奇妙很独特的东西，不论是古人还是现在的我们都对自己本身的由来以及生命的起源有着浓厚的好奇心，都试图去了解生命起源与进化的全部过程。这学期很荣幸的选上了《生命起源与演化史》这门课，在老师的带领下初步领略了生命起源与演化的神秘过程。 在浩渺无垠的宇宙，地球只不过是亿万星球中的普通的一颗，然而在这个星球上却发生着生命起源与演化的过程。地球诞生于46亿年前，而第一个生命出现在38亿年前，可以看到从地球诞生到第一个生命出现经历了漫长的时间，这是因为地球在其形成的早期，没有适合生命生存的条件，那时地球的大气成分和现在的大不一样，缺氧、缺氮，大部分气体都是二氧化碳、甲烷、氨、硫化氢和氯化氢等，这种条件是不适合生命生存的，而且那时的大气层很稀薄，经常会受到小行星的撞击和宇宙射线的侵扰，再加上当时地球频繁的火山和地震活动，不可能会存在生命的迹象，那时的地球就是个人间地狱。随着地球温度的逐渐降低，大气中的水蒸气陆续凝结，原始海洋的出现为生命的诞生奠定了重要的基础。约在38亿年前，水中开始有了生命的活动，出现了最原始的原核细胞生物——菌类和蓝绿藻，至于最早的生命是如何来的，化学演化说给出了它的说法：原始地球上的某些无机物在来自闪电和太阳辐射的能量作用下，逐渐变成了原始地球上的第一批有机分子。这个理论的依据在于美国一位研究生所做的实验，1953年，美国芝加哥大学的研究生米勒用实验验证了这一假说，米勒将甲烷、氨气、氢气混合在接有正负电极的容器中将加热沸水产生的水蒸气通入容器，通电反应一周用冷凝水冷凝并接收反应产物，结果共生成20种有机物，其中11种氨基酸中有四种是生物蛋白质中所含有的，米勒当时才23岁。于是我们可以知道生命物质化学演化的过程：无机小分子演化为有机小分子演化为大分子演化为多分子体系演化为原始生命。具有原始新陈代谢和自我繁殖能力的原始生命的诞生，标志着生命起源化学进化阶段的结束，生命的演化开始进入生物演化阶段。 然而，地球上的生命由原核细胞生物进化为真核细胞生物却用了18亿年的时间，大约在20亿年前，地球上开始出现了由真核细胞组成的生物。如此漫长的时间令我们无法想象生命的进化竟是如此的艰难。最先出现的真核生物依然是藻类，它们的光合作用能力更加强大，不断地释放氧气和消耗二氧化碳，使得地球上的游离氧不断地增多，地球也开始向富氧的环境发展，绿色藻类的大量繁殖，更加快了大气和海洋环境的变化，地球变得更易于生命生存，生命开始出现欣欣向荣的景象。最早的动物化石出现在前寒武纪晚期。软躯体后生动物在震旦纪冰期之后得到突发性的迅猛发展，在距今7亿～6亿年间成为海洋生物的统治者。进入寒武纪（距今6亿年）后，软躯体后生动物衰退，带壳后生动物随之兴起。这一生物发展阶段出现了发生在澳大利亚著名的埃迪卡拉动物群，作为生物演化的产物，埃迪卡拉动物群可能是一个不成功的例子，因为它的演化只经历了一段时间，

手性催化

工业催化期末论文 ——手性催化研究方向 姓名： 学院： 班级： 学号：

手性催化研究发展 摘要：手性就是物质的分子和镜像不重合性。手性是自然界的基本属性之一，手性是物质具有旋光性和产生对映异构现象的必要条件。构成生命体的有机分子绝大多数是不对称的，手性是三维物体的基本属性，如果一个物体不能与其镜像重合，就称为手性物体。这两种形态称为对映体，互为对映体的两个分子结构从平面上看完全相同，但在空间上完全不同，如同人的左右手互为镜像，但不能完全重合，科学上称其为手性。人工合成是获得手性物质的主要途径。外消旋体拆分、底物诱导的手性合成和手性催化合成是获得手性物质的三种方法手性物质的获得，其中，手性催化是最有效的方法，因为他能够实现手性增殖。一个高效的手性催化剂分子可以诱导产生成千上万乃至上百万个手性产物分子，达到甚至超过了酶催化的水平。 关键字：手性催化催化剂影响 引言：我国关于手性催化研究的进程与发展 本文介绍了手性催化剂的基本特征，并结合国际上手性催化研究的最新进展，主要回顾了我国科学家近年来在新型手性配体、金属配合物手性催化、生物手性催化、有机小分子手性催化、负载手性催化剂、以及新概念与新方法等方面取得的重要研究进展[4]，并展望了手性催化的未来发展趋势。 一、手性催化的简介 手性就是物质的分子和镜像不重合性,如分子具有手性,此物就具有旋光性,手性是物质具有旋光性和产生对映异构现象的必要条件。有机分子由于具有若干

相同组成原子而具有对称性。 (1)旋转对称性,如果一个分子围绕着通过这个分子的一条线旋转一定角度后,结果分的定向和原来的分子一样,则这个分子有一个对称轴。 (2)反射对称性,如果一个分子的所有原子都在同一个平面里,或者一个平面能够通过这个分子,从而把这个分子分为互为镜像的两半,一半反应着另一半,这个分子就有一个对称平面。 (3)中心对称性,如果所有能通过分子的中心的直线在以分子中心等距离的地方都遇到相同的原子,这个分子就有一个对称中心。 (4)象转对称性,如果一个分子围绕着通过分子的轴旋转一定角度,再用一面垂直于旋转轴的镜子反射经过旋转的分子,结果所得构型和原构型一样,这个分子就有一个象转对称轴。 “手性”(chirality,意思是“手征性”),是用来表达化合物构型的不对称性的术语, 它是指化合物分子或者分子中某些基团的构型可以排列成互为镜像但是不能重叠的两种形式。 手性化合物分子中的原子组成相同,但其中的原子三维空间排列不同,从而引起构型相反,互为镜像。这就好比人手的左右不对称性:右手和左手相互不能重叠,正如同实物和其镜像的关系。持这种对映关系的一对化合物称为对映体。由此看来,用“手性”这一术语来表达分子的对映关系显得既科学又形象。如果这对对映体是等量地混合在一起的,则称之为消旋体。如果只有一种对映体,则称为单一对映体。 如果在不对称合成反应中生成两个不等量的对映异构体时, 则不对称 合成的效率通常用对映体过量百分率（percent of enantiomeric excess

生命的起源与进化

生命的起源与进化 姓名：蒋巍燃 学号：16444025 专业：工程管理 班级：建管161

生命的进化与人类的未来 摘要：早在很多年前人们就不断地探索生物的起源，也同时思考着他们如何进化，但终究没有得出统一的结果，生物的起源与进化一直都是未解之谜！但随着历史的发展和科学的进步,生物进化思想从早期的萌芽,到自然选择学说、新达尔文主义,从现代综合理论,到分子进化的中性学说,再到新灾变论和点断平衡论等。现代的进化生物学研究从宏观的表型到微观的分子,从群体遗传改变的微进化到成种事件以及地史上生物类群谱系演化的宏进化,从直接的化石证据到基于形态性状、分子证据和环境变迁的综合推理,从基于遗传基础的比较基因组学到演化机理的进化发育生物学等。可以说人类的文明进步是很快的，我们可以通过很多种方法来断定生物的进化方向，也给我们提出了很多具有参考价值的文献，给予了我们现代生物技术的飞速发展！ 关键词：生物起源、生物进化、生物技术发展 正文： 一、生物进化理论的发展历史 生物的进化过程是十分令人感兴趣的，其中“进化论”是被誉为十九世纪自然科学的“三大发现”之一，是伟大的生物学家达尔文所提出的，是现在最具权威的理论，也是现在令大多数人信服的理论，达尔文进化论的创立使得人们对纷繁复杂的生物界的发生和发展有了一个系统的科学认识。让我们看看生物进化的研究历史吧： 1、拉马克的用进废退学说：拉马克在1809年发表了《动物哲学》这一书，详细的阐述了生物进化思想，他认为，自然界的生物都具有变异性，主张生物由进化而来，生物的进化是一个连续而缓慢的过程。 2、达尔文的自然选择学说：19世纪中期，达尔文发表了科学巨著《物种起源》一书，提出以自然选择为基础的进化学说。他的发表宣布了科学的生物进化理论的形成，成为现代生物进化研究的主要源泉理论。该学说指出了生物进化的主导力量是自然选择，与达尔文同时提出类似观点的还有著名的地质学家赖尔和自然科学家华莱士。 3、新达尔文主义：该学说的主要代表人是19世纪末的遗传学家孟德尔、魏

手性和不对称催化问题研究毕业论文

手性和不对称催化问题研究毕业论文 第一章文献综述 1.1引言 1.1.1手性和不对称催化 手性chirality是指某些物质分子与其镜像虽然像左手、右手一样相似，但是不能重叠的特征。手性化合物在医药、食品、农药、香料、材料科学等领域中有着重要应用。生物体的重要分子(如DNA、蛋白质等)都是有手性的，体酶催化的反应都是立体专一性反应。而不同对映体的药物分子，有可能药效功能也不一样，例如左旋吗啡有明显的镇痛药效，右旋吗啡却没有；奥沙西泮右旋体的活性和毒性比左旋体强；右旋佐匹克隆药效好，左旋佐匹克隆则毒副作用相对较强[1]；左旋的（S）-奥美拉唑比消旋体具有更好的临床治疗效果等等[2]。因而，1992年3月美国FDA颁布的手性药物指导原则，含手性因素的化学药物必须被说明两个对映体在体的不同生理活性、药理作用、代谢过程和药物动力学情况[3]。因此，手性对于自然界和人类具有十分重要的意义[4]。 不对称催化(asymmetric catalysis)是利用手性催化剂催化化学反应，使非手性的底物分子生成手性化合物的方法。不对称合成尤其是不对称催化合成已毫无疑义地成为现今获得手性化合物最重要的途径。因此，2001的诺贝尔奖授予了不对称催化技术的开发与应用[5]。 1.1.2有机小分子催化剂 德国化学家Langenback于1932年提出了“organocatalys t”的概念[6]。不对称有机

催化(asymmetric organocatalysis)是指通过加入不含金属的亚化学计量的有机化合物来催化不对称化学反应的进行[7]。与金属有机催化剂不同，有机小分子催化剂是一类不含金属离子或金属离子不参与催化循环的有机化合物，分子中一般含有氮、磷等富电子中心或氨基、羟基等活性官能团，能与反应物通过化学键、氢键、静电或德华力等作用形成活化中间体或过渡态[8-11]，同时利用本身的结构因素来控制产物的立体选择性。早在1904年，Marckwald[12]等报道了首例有机小分子催化的不对称反应，即用番木鳖碱不对称催化的丙二酸脱羧，得到了具有10%ee值的产物。虽然有机分子很早就被用来作催化剂，但是不对称有机小分子催化在最近十年才不断发展起来并引起人们的关注。 手性过渡金属催化剂催化价格昂贵，易产生污染，催化剂难回收，稳定性差。相比于金属催化剂，有机小分子催化剂具有容易制备、反应条件温和、稳定性好等优点。不对称有机小分子催化剂的研究发展已成为当代有机化学中最有挑战性和研究价值的领域之一[13-15]。 最近几年发展了很多有机小分子催化剂，包括脯氨酸及其衍生物、其它氨基酸和短肽、金鸡纳生物碱、联萘类化合物、卡宾以及TADDOL衍生物等[16-23]。可以催化不对称羟醛缩合反应、不对称Mannich反应、不对称Diels-Alder反应及不对称Michael反应等许多不同的反应[16-19]。其中金鸡纳生物碱及其衍生物具有特殊的刚性结构以及不对称氨基醇边链，是生物碱不对称有机催化剂中的典型代表，是多功能的的有机催化剂，在不对称合成领域，尤其是作为有机小分子催化剂，表现出了良好的催化效果[24-25]。 1.2 金鸡纳生物碱有机催化的不对称Michael反应 Michael加成反应是最重要的的构建碳-碳键的途径之一。通过Michael反应能合成多种官能团化的碳骨架[26-27]，在药物合成化学和有机化学中具有重要意义。近年来，有机催化的不对称Michael加成，尤其是金鸡纳生物碱及其衍生物催化的不对称Michael加

手性与手性药物

手性与手性药物 【摘要】近年来，手性药物的临床意义引起人们的广泛关注，手性药物的开发已成为国际研究的热点。本文对手性和药物手性的概念、研究的实际意义以及手性药物研究现状进行阐述，说明手性药物具有广阔的市场前景。 【关键词】手性；手性药物 Abstract：Recently,clinical sigmificance of chiral drug attracts wide attention.Exploration of chiral drug was an heated discussion of internatiomal research.The paper expounded the concept of chirality and drug ,chiral actual meaning of research,and progresses on the research of chiral drug,showed that market foreground of chiral drug was extensive. Key words:Chirality;Chiral drug. 1 手性 手性是自然界的普遍特征。构成自然界物质的一些手性分子虽然从原子组成来看是一摸一样，但其空间结构完全不同，他们构成了实物和镜像的关系，也可比喻成左右手的关系，所以叫做手性分子［1］。

在生命的产生和演变过程中，自然界往往对一种手性有所偏爱，如自然界中，糖的构型为D-构型，氨基酸为L-构型，蛋白质和DNA的螺旋构象又都是右旋的，等等。因此，分子手性在自然界生命活动中起着极为重要的作用。人类的生命本身就依赖于手性识别。如人们对L一氨基酸和D一糖类能够消化吸收，而其对映体对人类没有营养价值，或有副作用。 人们对手性的研究可以追溯到1874年第一位化学诺贝尔奖获得者Jhvan［2］。当时他就提出了具有革命性的理论化学分子为三维结构，一些化合物存在两种构像，且两者互为镜像。1886年，科学家报道了氨基酸类对映体引起人们味赏感受的差别。1956年Pfeifer根据对映体之间药理活性的差异，总结出：一个药物的有效剂量越低，光学异构体之间药理活性的差异就越大。即在光学构体中，活性高的异构体与活性低的异构体之间活性比例越大，作用于某一受体或酶的专一性越高，作为一个药物它的有效剂量就越低。20世纪50年代中期，反应停(沙利度胺，Thalidomide)作为镇静剂，有减轻孕妇清晨呕吐的作用而被广泛应用。结果在欧洲导致1.2万例胎儿致残，即海豹婴。于是1961年该药从市场上撤消。后来发现沙利度胺R型具有镇静作用，而S型却是致畸的罪魁祸首。研究人员进一步研究发现沙利度胺任一异构体在体内都能转变为相应对映体，因此无论是S型还是R型，作为药物都有致畸作用。1984年荷兰药理学家Ariens极力提倡手性药物以单一对映体上市，抨击以消旋体形式进行药理研究以及上市。他

手性催化剂

手性催化剂的综述 院系： 专业班级：学号： 姓名： 指导老师：

关于手性催化剂的探讨 目的： 这次任务我主要找关于手性催化剂的发展的研究，通过看这些专利可以看出这些年在手性物质方面研究的重点。以及推测今后手性物质研究的方向。 概念： 大家都知道有机化合物是含碳的化合物，一个碳原子的最外层上有四个电子，若以单键成键时，可以形成四个共价单键，共价键指向四面体的顶点，当碳原子连接的四个基团各不相同时，与这个碳原子相连接的四个基团有两种空间连接方式,这两种方式如同左右手，互为“镜像”，也是不能完全叠合在一起的，因此，这样的分子叫做“手性分子”。这种构成手性关系的分子之间，把一方叫做另一方的“对映异构体”。许多有机化合物分子都有“对映异构体”，即是具有“手性”。 通过查看下载的这些文章，自己进行了一下总结，主要有以下几方面吧。 一、C1- 对称性手性二胺席夫碱金属配合物的研究进展 不对称合成方法包括底物诱导的不对称合成和催化剂诱导的不对称合成, 而最具吸引力的就是手性催化剂诱导的不对称合成, 已成为有机合成化学研究的热点。其中, 具有C1 对称性的手性二胺席夫碱, 例如( 1R, 2R) - N, N.. - 3, 5- 双取代水杨醛- 1, 2- 环己二胺及其衍生物, 多年来其金属配合物的合成及其在不对称催化领域的应用研究异常活跃。这类手性席夫碱金属配合物被总称为Salen 型催化剂, 此外还有Sa lan型和Sa la len型的配体。A l、M o、Co、T i、C r、Nb、V、Cu等一系列金属的离子都能与( 1R, 2R) - N, N.. - 3, 5- 双取代水杨醛- 1, 2- 环己二胺及其衍生物形成配合物, 并被应用于有机不对称催化合成, 涉及包括不对称氢化、不对称氢转移、不对称氢硅化、不对称硅氰化和不对称氢氰化等重要反应[ 11] 。近年来还出现了无机或有机高分子负载的Sa len型催化剂, 以及以高分子共价键担载的聚Sa len型金属配合物[ 15] , 使催化剂可以循环使用。本文就近年来手性二胺席夫碱( 1R, 2R) - N, N.. - 3, 5- 双取代水杨醛- 1, 2- 环己二胺及其衍生物与不同金属形成的配合物研究作一简要介绍, 重点评述了这些配合物的合成方法以及作为手性催化剂在不对称合成中的应用。 1.. A l( ! )配合物的合成与应用 Katsuki等[ 16- 17] 从1, 2 - 环己二胺出发分步合成了一种新的光学活性Salen型配体1, 并且利用模板法与Et2A lC l反应制备出一种新的A l( ! ) 配合物2 (如图2)。X- 衍射分析表明配合物2具有扭曲的三角双锥构型, 而配位的叔胺的绝对构型被确定为S。N - 甲基则以syn形式取向于C l配体, 这一C l配体在配合物作为Lew is酸催化剂时可被底物所取代。配合物 2 可以作为醛类和醛亚胺类化合物羟基膦酸酯化(H ydrophosphonylation) 的高效催化剂, 分别以很高的对映选择性得到相应的..- 羟基膦酸

双官能团手性硫脲催化剂的制备

双官能团手性硫脲催化剂的制备 王华英 化学化工学院化学教育专业07级指导教师：刘全忠 摘要：有机小分子催化的有机不对称反应在现代催化反应中占有十分重要的作用。手性硫脲催化剂由于能和某些反应物形成氢键而得以活化，在一系列有机不对称催化反应中取得了优异的成绩。目前手性硫脲主要由手性二胺1,2 - 二苯基乙二胺和生物碱衍生的手性胺为原料衍生而来。这限制了手性硫脲催化剂在有机不对称反应中的进一步应用。本文利用光学纯的联二萘酚﹑氨基酸和异硫氰酸酯为原料，合成了一系列新型的双官能团硫脲催化剂。 关键词：硫脲，联二萘酚，氨基酸，异硫氰酸酯

Preparation of Bifunctional group chiral Thiourea Wang Hua-Ying College of Chemistry and Chemical Engineering，Grade 2007 Directed by: Liu Quan-Zhong Abstract:Organocatalysis has received great attentions from chemical society for the facile preparation of catalyst, mild conditions for the reaction and the environmental benign aspects. Chiral urea or thiourea have wildely been employed in a wide array of transformations such as Henry reaction, aza-Henry reaction, Mannich, Strecher, and Friedel-Crafts reactions or Michael and nito- Michael additions with high enantioselectivities attributed to their strong activation of carbonyl or nitro groups through efficient double hydrogen bonding interactions. The present thioureas mostly derived from cyclohexane diamine, 1,2-diphenylethane-1,2-diamine and cinchona alkaloids, and this limits the further application of the method. So development of highly efficient ureas or thioureas is still highly desired. In this thesis, new thioureas derived from optically pure binaphthol and amino acids were synthesized. Key words:thiourea, 1, 1'-binphthol, amino acid, isothiocyanate

手性分子与手性药物

. . . . . 有机化学—— 手性分子与手性药物 材料与化学工程系 12级应化（1）班

. . . . . 我们吃的如甘蔗汁制的或甜莱汁制的糖，它们的分子都是右旋的。 人体内氨基酸分子都是左旋的，而淀粉的分子都是右旋的，传递遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA)，95%以上呈右旋。 星系的运动都呈圆形、椭圆形或涡旋形运动，多是“左旋”。 多数藤本植物如牵牛花、扁豆等的茎蔓是右旋的。 海螺的螺壳都是右旋的，出现左旋螺壳的概率是百万分之。 左旋 右旋 自然界中的手性

. . . . . 长瓣兜兰花两侧长瓣的螺旋是左右对称的，右侧是左旋，左侧是右旋。——《科学》

. . . . . 化学概念中的手性 什么是手性 ⒈手性分子: 具有手性的分子称为手性分子，手性分子都具有旋光性；不具有手性的分子称为非手性分子，无旋光性。由于含一个不对称碳原子的化合物具有手性，这与其呈现手性特征的中心碳原子有关，因此这个中心碳原子称为手性中心，称其不对称碳原子为手性碳原子。 手性：实物与自身镜象不能重合的现象。 左手和右手不能叠合 左右手互为镜象 手性碳——手性分子的特征 所谓手性碳原子，是指饱和碳原子上连有四个完全不同的原子或原子团，常用“＊”号予以标注。 F F C Br * 子 手性碳标记 F CH 3C H C H 2C H 3 OH ＊ CH 3C H C H C H 3 Cl Br ＊ ＊ 非手性分子

. . . . . Ⅲ的结构具有对称中心，为非手性分子，与Ⅰ和Ⅱ均不成镜像，互为非对映异构体。 翻转180o，完全重合 3II 3I Ⅰ和Ⅱ互为对映异构体 ⒉含有一个手性碳原子的分子往往具有手性。含有多个手性碳原子的分子 不一定都具有手性。 例如：2,3-丁二醇的三种立体结构 互为镜像，不能重合，均为手性分子。 小结：

地球生命的起源与演化

生命的起源与演化 众所周知，地球诞生于46亿年前。自那时起，地球便做好了迎接新生命的准备。而此后出现的生命体也为了更好地适应地球多变的环境而演化着。 根据科学调查表明，46亿年前的地球上到处在下雨、地震、火山爆发……很难令人置信，这些活动都是原始地球在做着制造生命体的准备。接着，也许经历了几百万年的时间，大气中的无机物结合，再与原始大海中的物质结合，形成了有机物如磷酸、核酸碱基、核糖等等。这些有机物再进行结合，便有了核苷酸、氨基酸这些可以构成生命体的物质。 又是数亿年的时间，很多氨基酸结合在一起形成了蛋白质，而很多核苷酸结合在一起形成了多聚核苷酸，也就是RNA。特别强调，由于RNA有着自我复制功能，所以很多人认为生命活动就是因RNA 开始的，称之为“RNA的世界假说”。 但是凡事都是向着完美来发展的，RNA也是如此，又是几亿年，为了自己的繁衍，RNA和蛋白质进行了结合，出现了DNA的世界！ 在约38亿年前，细胞膜开始包围着比RNA更加稳定的DNA和核糖，便形成了最初的细胞——原核细胞。有人可能说：当时没有氧气，细胞该怎么活下去啊？其实不然，这种不需要氧气的细胞叫做厌氧性原核细胞。 当有光合作用的蓝藻开始制造氧气之后，为了使厌氧的DNA存活下去，细胞用膜包裹住了DNA。于是，真核细胞出现了！

接下来的近10亿年间，真核细胞成为真核生物，又变成了单细胞生物和多细胞生物。看似十分漫长的旅程，但在生物的发展史上却迈出了一大步！ 随着陆地生物的出现，生物变得越来越多样和复杂。为了与越来越复杂的地球气候相抗争与适应，生物也演化得越来越高等，但这往往需要数亿年的时间。相比较而言，人类的文明就显得微不足道了。 真的很难以一己之言把46亿年的进化概括在一篇文章中，我拣出的，也大都是具有代表性的。如此看来，生命也真是宝贵，能在生物演化的漫漫长河中发出一星光，真是多么幸运啊！ 很难想象，在此后的多少一年中，人类，哦不！是生物，会向着怎样的趋势发展…… 本篇为原创，摘录请注明，谢谢~

生命起源与进化史论文

生命起源与进化史论文集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

生物演化的主要阶段和特征 摘要：如果我们把地层比作一本书，化石则是书中的一种文字，它记载着地球的演化历史。虽然这本“历史典籍”不可避免地有残缺之处，但它仍清楚地向人们展示了生物从简单到复杂的进化过程。而从这本书中体现出来的生物演化的历史，实在是一个十分迷人又令人惊叹的过程。 关键词：生物演化寒武纪古生代中生代新生代 在上了一个学期张建平老师的《生命起源和进化史》的课后，我对生命起源和进化有了更加深刻的了解，在查阅了相关资料后，对生命起源和进化中的一个部分——生物演化的主要阶段和特征做出了以下总结。 1.显生宙以前的化石 根据现今测定的数据，冥古宙、太古宙和元古宙所占时间最长，约为40亿年。冥古宙是地球刚刚形成的时代，生命可能正在开始发生化学进化，所以找不到细胞形态的化石。太古宙时期，地球外周有了大气圈和原始的海洋，在此时期的地层中找到了很原始的生物化石。例如在澳大利亚西部找到的丝状体化石，可能是微生物遗体的化石。在南非的沉积岩中也找到了直径为5微米到25微米的碳质球状体和丝状体，有人认为也是原始微生物化石。此外，在太古宙地层中还发现了很多的称为叠层石的化石，叠层石是蓝藻和光合细菌等原始生命代谢生长产生的碳质和硅质沉积物积累而成的多层结物。叠层石的存在说明了这一时期已经有了原核细胞或光合自养的原核生物了，太古宙之后为元古宙。元古宙的叠层石也很多。说明这一时期的原核生物已经很发达。在元古宙晚期地层中还发现了一些可能是真核生物的化石。例如在澳大利亚的9亿到7亿年前的地层中，发现了保存完好的绿藻化石；在美国的一些8亿到6亿年前的白云石中发现了丝状分化

手性分子与手性药物

. 有机化学—— 手性分子与手性药物 材料与化学工程系 12级应化（1）班

. 我们吃的如甘蔗汁制的或甜莱汁制的糖，它们的分子都是右旋的。 人体内氨基酸分子都是左旋的，而淀粉的分子都是右旋的，传递遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA)，95%以上呈右旋。 星系的运动都呈圆形、椭圆形或涡旋形运动，多是“左旋”。 多数藤本植物如牵牛花、扁豆等的茎蔓是右旋的。 海螺的螺壳都是右旋的，出现左旋螺壳的概率是百万分之。 左旋 右旋 自然界中的手性

. 长瓣兜兰花两侧长瓣的螺旋是左右对称的，右侧是左旋，左侧是右旋。——《科学》

. 化学概念中的手性 什么是手性 ⒈手性分子: 具有手性的分子称为手性分子，手性分子都具有旋光性；不具有手性的分子称为非手性分子，无旋光性。由于含一个不对称碳原子的化合物具有手性，这与其呈现手性特征的中心碳原子有关，因此这个中心碳原子称为手性中心，称其不对称碳原子为手性碳原子。 手性：实物与自身镜象不能重合的现象。 左手和右手不能叠合 左右手互为镜象 手性碳——手性分子的特征 所谓手性碳原子，是指饱和碳原子上连有四个完全不同的原子或原子团，常用“＊”号予以标注。 F F C Br * 子 手性碳标记 F CH 3C H C H 2C H 3 OH ＊ CH 3C H C H C H 3 Cl Br ＊ ＊ 非手性分子

. Ⅲ的结构具有对称中心，为非手性分子，与Ⅰ和Ⅱ均不成镜像，互为非对映异构体。 翻转180o，完全重合 3II 3I Ⅰ和Ⅱ互为对映异构体 ⒉含有一个手性碳原子的分子往往具有手性。含有多个手性碳原子的分子 不一定都具有手性。 例如：2,3-丁二醇的三种立体结构 互为镜像，不能重合，均为手性分子。 小结：

手性催化

生物催化在手性药物合成中的应用 摘要 本文介绍了手性药物的重要性，在生物催化合成手性药物中常用的两类催化剂—酶和细胞；结合实例从酶催化的不对称水解反应、不对称还原反应和不对称环氧化反应等反应对不对称催化法合成手性药物作简要概述；展望了不对称催化反应在手性药物合成中的发展方向。 关键字：生物不对称催化、手性药物、合成、应用 1 前言 生物催化是指利用酶或有机体( 细胞、细胞器等) 作为催化剂实现化学转化的过程, 又称生物转化。生物催化反应具有高度的化学、区域和立体选择性, 适用于医药、食品和农药等精细化工产品的合成制备。生物催化过程一般无污染或污染较少、能耗相对较低, 是一种环境友好的绿色化学合成方法。 手性是由于碳原子4个化学键上连有不同基团而造成的整个分子的不对称性, 是自然界的基本属性之一；也是生命物质区别于非生命物质的重要标志。自然界中构成生命体的基础物质核苷酸、氨基酸和单糖以及由它们构成的生物大分子核酸、蛋白质和糖类都具有独特的手性特征。正是这些基础物质使得生物体能够高度地选择识别特定分子, 进行各种反应。虽然通过化学合成的方法也能够合成，但是由于化学合成法存在较多副反应、反应选择性较差、转化率小，而且反应周期长，即使合成了手性物质就目前的技术也很难将一对对映体拆分开来，这些都限制了它在工业上的应用。而利用特异的生物催化方法和生物催化剂能够很容易的合成手性药物且其分离提纯技术也相当纯熟。因此，可以用生物催化方法合成手性化合物。这种手性化合物的合成方法又叫做不对称合成, 已经得到了广泛的应用。 2 不对称（手性）生物催化技术简介

2.1 手性药物的重要性 手性直接关系到药物的药理作用、临床效果、毒副作用、药效发挥及药效时间等。正是由于药物和其受体之间的这种立体选择性作用,使得药物的一对对映体不论是在作用性质还是作用强度上都会有差别。在20世纪60年代,欧洲曾以消旋体的反应停( Thalidomide) 作为抗妊娠反应的镇静剂,一些妊娠妇女服用此药后,出现多例畸变胎儿。后经研究证实( R)-构型才真正起镇静作用,而( S )-构型则有强致畸作用。其它一些手性药物的另一异构体表现不良作用的例子见表1 。在农业化学品中,手性问题同样重要,如芳氧基丙酸类除草剂fluazifop-buty ,只有( R)-异构体是有效的。 表1 手性药物的不良异构体的毒副作用 药品名称有效异构体不良异构体 多巴(Dopa) ( S)2异构体,治疗帕金森症( R)2异构体,严重副作用氯胺酮( Ketamina) ( S)2异构体,麻醉剂( R)2异构体,致幻剂 青霉素胺(Pexicillamine) ( S)2异构体,治疗关节炎( R)2异构体,突变剂心得安( Propranol) ( S)2异构体,治疗心脏病( R)2异构体,致性欲下降乙胺丁醇( Ethambutol) ( S , S )2异构体,治疗结核病( R , R)2异构体,致盲 大量的事实和惨痛的教训使人们认识到,对于手性药物,必须对它们的立体异构体进行分别考察,了解它们各自的生理活性和各自的毒性等。因此在药物(包括农药) 中,手性化合物的重要性主要在于以下几点: (1) 不同立体异构体展现不同的生理活性,有的无效异构体可能是极其有害的; (2) 新医药、新农药,如各种抑制剂、阻断剂、拮抗剂等对手性的要求越来越严格; (3) 环境保护问题得到普遍重视,减少不必要异构体生产就意味着减少对环境的污染,同时也能降低生产成本。 以前由于对此缺少认识，人类曾经有过惨痛的教训。因此，如何合成手性分子的单一光学异构体就成了化学研究领域的热门话题，同