11.4.5 Оптическая активность в живой природе

Оптически активные кристаллы всегда встречаются в виде двух структур, одна из которых является зеркальным изображением другой. Казалось бы, что и органические оптически активные вещества должны существовать в двух подобных состояниях. Между тем опыт показывает, что раствор сахара всегда вращает плоскость поляризации вправо, т.е. по часовой стрелке, если смотреть навстречу лучу. Таким свойством обладает не только сахар, но и все другие продукты органического происхождения: белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты и т.п.

Если изготовить синтетическим путем аналогичное вещество (например, сахар), то оно не будет оптически активным. Синтетически получается смесь, содержащая равное количество право и левовращающих молекул. Вообще в неживой природе все вещества с несимметричными молекулами существуют в виде таких смесей. Если с такой смесью начинает взаимодействовать живое существо, то оно усвоит, лишь одну из структур, соответствующую характеру оптической активности элементов этого существа. Например, если в раствор синтетического сахара поместить бактерии, питающиеся сахаром, то они будут усваивать только правовращающий сахар. Через некоторое время левовращающего сахара в растворе окажется гораздо больше, чем правовращающего, что можно будет обнаружить по повороту плоскости поляризации. Спустя некоторое время бактерии усвоят из смеси весь правовращающий сахар и начнут голодать, хотя в растворе остается еще много левовращающего сахара, но организм живых существ его не усваивает.

Асимметрия оптической активности характерна только для биологического вещества и продуктов органического происхождения. Так, например, тот факт, что у нефти обнаружена оптическая активность, служит веским доводом в пользу теории органическом происхождении нефти.

Причины асимметрии оптической активности у живых существ не вполне ясны. Возможно, что эта асимметрия возникла случайно и затем была закреплена механизмом наследственности.

Проверь себя:

1. Могут ли интерферировать лучи света, идущего от двух настольных ламп?

2. Могут ли интерферировать два любых красных луча?

3. Что вы можете сказать о значении интенсивности света в максимуме интерференции?

4. Что вы можете сказать о значении интенсивности света в минимуме интерференции?

5. Какие физические величины нужно знать, чтобы определить оптическую разность хода?

6. Как связаны между собой оптическая разность хода и разность фаз?

7. Изменится ли положение максимумов интерференционной картины на экране, если в ход одного из интерферирующих лучей вставить стеклянную пластинку?

8. Можно ли поляризовать продольную волну?

9. Чем отличается естественный свет от линейно поляризованного света?

10. Какую роль играет канадский бальзам в призме Николя?

11. Чем анизотропный материал отличается от изотропного материала?

12. Какими свойствами должен обладать кристалл исландского шпата, чтобы быть двоякопреломляющим?

13. Для естественного или поляризованного света выполняется закон Малюса?

14. Всегда ли при прохождении через анизотропный кристалл образуется два луча?

15. Как направлены колебания вектора напряженности электрического поля в обыкновенном луче?

16. Как направлены колебания вектора напряженности электрического поля в необыкновенном луче?

17. Какие вещества называются оптически активными?

18. Почему бывает две разновидности оптически активных веществ?