Chiralité

La chiralité est une notion géométrique.

Une forme est chirale si elle n’est pas superposable à son image dans un miroir (absence de plan de symétrie)

Exemples : une main, une hélice sont chirales

Wikipedia : Chirality

La chiralité en chimie organique (stéréochimie)

 Les molécules organiques possédant au moins 1 carbone asymétrique sont chirales. Dans ce cas la molécule possède 2 formes dites énantiomères (même formule chimique, mais structures 3D non superposables). Ces 2 formes sont appelées type L et type D.

Un atome de carbone dans une molécule est dit asymétrique s’il est lié avec 4 atomes ou groupes différents.

 Les sucres alimentaires sont tous (ou presque) de type D.

 Les acides aminés codés par l’ADN [1] sont tous de type L, sauf un, la glycine (GLY)
La glycine n’est ni de type L, ni de type D, pour la simple raison qu’elle n’est pas chirale (son carbone n’est pas asymétrique)
17 acides aminés ont 1 carbone asymétrique, 2 en ont 2 (ILEU et THR)
Il existe des acides aminés de type D [2]

 Les macromolécules hélicoïdales comme les protéines et l’ADN sont chirales.
On distingue les hélices alpha (droites, cad même hélicité qu’un tire-bouchon pour droitier) et les hélices béta (gauches).

Les macromolécules naturelles se présentent sous forme d’hélice alpha (droites)

Pouvoir rotatoire de la lumière

Les molécules chirales sont souvent (mais pas toujours) optiquement actives, c’est à dire qu’elles ont le pouvoir de faire tourner le plan de polarisation de la lumière :
 vers la droite, et on dit qu’elles sont dextrogyres
 vers la gauche, et on dit qu’elles sont lévogyres

Il n’existe pas de lien entre la forme (Type L ou D) et le pouvoir rotatoire (Lévogyre ou Dextrogyre) d’une molécule chirale :
 19 des 20 acides aminés sont de type L, mais seulement 10 sont Lévogyres.
 Le D-Fructose est aussi appelé Lévulose, parce qu’il est Lévogyre
Wikipedia : Optical isomer

Hypothèses relatives à cette asymétrie de certaines classes de molécules du vivant

 L’acide aspartique (un des 20 acides aminés codés par l’ADN) peut être synthétisé à partir d’acide fumarique (non chiral) et d’ammoniaque. Quand cette synthèse est faite par les moyens classiques de la chimie, on obtient un mélange racémique, càd contenant à part égale les énantiomères de type L et D. Quand cette synthèse est réalisée avec une enzyme, l’aspartase, on obtient exclusivement le type L. [3].
Cette rupture de symétrie s’explique par la chiralité de l’enzyme et sa présence sous une seule de ses formes, et la formation d’un complexe intermédiaire stéréospécifique associant temporairement l’enzyme et le substrat.
Elle pourrait aussi (selon C. De Duve) s’expliquer par la chiralité de l’ARN.

Mais ces explications ne résolvent rien. Elles ne font que remonter d’un cran la recherche des causes. Pourquoi la réaction de synthèse de l’enzyme ou de l’ARN (et donc de l’ADN) ne produit-elle qu’une seule des 2 formes ?

 Cette asymétrie fondamentale du vivant pourrait résider dans un mécanisme chimique d’amplification agissant sur un déséquilibre initial faible. Ce déséquilibre initial pourrait refléter celui de la matière organique rencontrée dans les micrométéorites et météorites ayant ensemencé la Terre primitive, ainsi que le suggèrent des mesures récentes dans la météorite de Murchison Cronin97 Projet DREAM [4]

Cette explication ne résout rien non plus. Pourquoi ce déséquilibre initial de la matière organique ?

 La réponse pourrait venir de la physique : il a été récemment démontré que la force d’interaction faible viole la parité (symétrie), ce qui résulte en une différence (très faible) d’énergie entre les molécules de type L et D. En particulier les acides aminés de type L sont plus stables que ceux de type D, et l’ADN droit est plus stable que l’ADN gauche.
Cette légère différence aurait pu être amplifiée dans la soupe prébiotique.
http://ourworld.compuserve.com/home...

Regard critique sur l’hypothèse de Xavier Sallantin

 La normalisation des types L et D est purement arbitraire. Elle se fait en référence à l’aldéhyde glycérique, par analogie de structure, selon la règle dite CORN (Wikipedia : Optical isomer).
L’aldéhyde glycérique L est par convention sa forme Lévogyre (qui fait tourner le plan de polarisation de la lumière vers la Gauche).

La forme L d’un acide aminé est donc celle qui "ressemble le plus" à l’aldéhyde glycérique Lévogyre. In fine, c’est une référence au pouvoir rotatoire de la lumière, c’est à dire une propriété physique. Mais il n’en reste pas moins que 19 acides aminés sur les 20 ont la même configuration géométrique. Ce sont 19 gants de la même main. Mais la désignation L est purement arbitraire et résulte de la règle CORN.

 On ne peut pas parler pour les acides aminés de sens unique d’enroulement car les acides aminés sont des molécules simples qui ne sont pas enroulées (pour enrouler une ficelle, il faut que celle-ci soit assez longue)

 Il est donc exclu que la force de Coriolis ait une quelconque influence sur la conformation des acides aminés.
Si l’on veut envisager un lien avec une force, c’est vers la force d’interaction faible qu’il faut se tourner.

 Il est tout à fait légitime de parler d’enroulement pour les macromolécules hélicoïdales telles que protéines et ADN, et donc de sens d’enroulement.
Mais relier ce sens au sens de rotation de la terre demande à être justifié.

Pourquoi les coquilles d’escargot seraient des hélices droites (sauf 2/100 000 qui sont des hélices gauches ! [5]), et les plantes grimpantes à enroulement hélicoïdal généralement des hélices gauches (mais le chèvrefeuille est une hélice droite).

Pourquoi, si la force de Coriolis est invoquée, les sens d’enroulement ne seraient-ils pas différents dans l’hémisphère Nord et l’hémisphère Sud, comme pour les cyclones ?