химический каталог




Биохимия. Химические реакции в живой клетке. Том 1

Автор Д.Мецлер

кон и движение цитоплазмы у амебы.

Б. Силы, действующие между молекулами

Характеризуя количественно межмолекулярные взаимодействия, биохимики говорят обычно о вандерваальсовых силах, электростатических взаимодействиях, водородных связях и гидрофобных силах. Количественными характеристиками суммарного действия всех сил являют> ся константа равновесия и изменение энтальпии и энтропии рассматриваемой системы.

1. Константы образования и константы диссоциации

Прочность связи между двумя частицами можно охарактеризовать с помощью константы образования Kt.

Рассмотрим присоединение молекулы X к другой молекуле Р, которая может представлять собой молекулу белка, нуклеиновой кислоты, ион металла или любую другую частицу. Если на поверхности Р имеется лишь один центр связывания для X, то взаимодействие может быть описано уравнением (4-1), а константа равновесия Kt определяется уравнением (4-2):

X + P=f=fcPX, (4-1)

/Cf=[PX]/lP]lXj. (4-2)

Константа образования выражается обычно в литрах на моль (или М-1); она является прямой мерой прочности связи—чем больше константа, тем сильнее взаимодействие. Прочность связи характеризуется также изменением стандартной свободной энергии AG0 реакции — чем более отрицательна AG0, тем прочнее связь.

AG°i=—RT In К{=—2,303#Г lg Kt =

=—5,708 lg/Cf кДж-моль"1 при 25 °C. (4-3)

Чтобы избежать недоразумения, важно помнить, что наряду с константой образования (ассоциации) часто (особенно в энзимологии и при определении кислотности) используют константу диссоциации A'd^

К сожалению, в разных областях химии одинаково часто пользуются и константами образования (или ассоциации), и константами диссоциации; постарайтесь не путать эти два понятия.

Часто удобнее пользоваться не самими константами образования, а их логарифмами, поскольку они пропорциональны соответствующим изменениям свободной энергии. Запомните следующее соотношение:

lg*f = -lg/Cd=ptfd. (4-5)

Логарифм константы образования равен pKd и характеризует уменьшение стандартной свободной энергии в ходе реакции ассоциации. Заметим далее, что изменение стандартной свободной энергии AG0, соответствующее изменению lg Kt и рК<* на единицу, составляет —5,7 кДж-моль-!. Эту величину тоже следует запомнить.

Средняя кинетическая энергия движения молекул в растворе равз

на приблизительно -^Т, где k — константа Больцмана; для 1 моля при

25° эта величина составляет ^RТ, т. е. 3,7 кДж (0,89 ккал). Например,

если /Cf =10 (AG°= —5,7 кДж • моль-1, или —1,36 ккал ? моль-1), то энергия связи лишь незначительно превышает энергию теплового движения молекул и образующийся комплекс непрочен. Если концентрации X и Р в этом примере составляют Ю-4 М (типичные значения концентраций для биологических систем), то это означает, что в виде комплекса будет находиться лишь 0,1% всех молекул ([комплекс] = = Kf[X]l[P]). Если константа образования в 1000 раз больше, т. е. /^ = 104 (AG° =—22,8 кДж-моль-1), то в составе комплекса находится 38% всех молекул, а при /Сг=107 (очень сильное взаимодействие, AG° =—40 кДж*моль-1, или —9,55 ккал-моль-1), эта величина составляет 97%.

2. Вандерваальсовы силы

Все атомы в той или иной степени притягиваются друг к другу, вот почему даже гелий при достаточно низкой температуре переходит в жидкое состояние. Эти так называемые вандерваальсовы силы очень короткодействующие. Они обусловлены электростатическим притяжением отрицательно заряженных электронов одного атома положительно заряженным ядром другого. Поскольку ядра атомов экранированы окружающими электронами, эти силы неодинаковы и весьма невелики. Например, растворение газа метана (СН4) в инертном углеводородном растворителе сопровождается небольшим уменьшением энтальпии (АН° = —2,0 кДж-моль-1); это уменьшение характеризует вандерваальсовы силы притяжения между четырьмя атомами водорода метана и атомами растворителя [2]|.

3. Притяжение между заряженными группами

(электростатические силы)

Фиксированные положительные и отрицательные заряды сильно притягиваются друг к другу. Рассмотрим в качестве примера взаимодействие карбоксилат-иона с ионом —NH3 или с Са2+:

Исходя из значений вандерваальсовых радиусов (табл. 2-1) и радиуса иона Са2+ в кристалле (0,10 нм), можно оценить расстояние между центрами положительного и отрицательного зарядов: оно составляет в обоих случаях 0,25 нм. (Если, однако, заряженные группы окружены гидратными оболочками из ориентированных молекул воды, расстояние между центрами может быть значительно больше.) Вычислим, исходя из закона Кулона, силу притяжения F между двумя заряженными частицами, почти соприкасающимися друг с другом (находящи

мися, например, на расстоянии 0,30 нм):

/? = 8,9875. Ю9--^.

(4-6)

Здесь г — расстояние в метрах, q и о' — заряды в кулонах (элементарный заряд, т. е. заряд одного электрона^ 1,6021 • 10~19 кулонов); е — диэлектрическая постоянная; F— сила в ньютонах. В расчете на один моль вещества эта сила равна NF, где N — число Авогадро.

Весьма неопределенной величиной здесь является диэлектр

страница 103
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176

Скачать книгу "Биохимия. Химические реакции в живой клетке. Том 1" (5.5Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
проекторы на прокат
Фирма Ренессанс: лестница для бассейна - цена ниже, качество выше!
кресло ch 299
Удобно приобрести в КНС Нева ap9630 - специальные условия для корпоративных клиентов в Санкт-Петербурге!

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)