химический каталог




Биохимия. Химические реакции в живой клетке. Том 1

Автор Д.Мецлер

ическая постоянная е, которая для вакуума равна 1,0, для углеводородов ^2,0, а для воды при 25 °С — 78,5. Если принять е равной 2, то сила притяжения на расстоянии г = 0,30 нм составит 7,7-1014 Н-моль-1 (для Са2^ и СОО- она будет вдвое больше). Это означает, что увеличение расстояния между зарядами на 0,01 нм требует затраты значительного количества энергии, а именно 7,7 кДж-моль-1. В случае воды, для которой диэлектрическая проницаемость велика, эта величина будет почти в 40 раз меньше, и сила электростатического притяжения перестанет играть столь существенную роль.

Часто бывает необходимо определить работу, которую нужно совершить, чтобы разнести на бесконечно большое расстояние два заряда, находящиеся на данном расстоянии друг от друга (например, на расстоянии 0,30 нм). Эта работа равна

W (кДж • моль"1) =8,9875 • Ю6 • ^- N =

138,94

8Г (В Нм)

(4-7)

Если е = 2, то для элементарных зарядов, находящихся на расстоянии 0,30 нм друг от друга, №' = 232 кДж-моль-1; при г=1 нм W = = 69 кДж-моль^1, а при г~\0 нм (т. е. на расстоянии, соответствующем толщине клеточной мембраны) работа составляет всего лишь 6,9 кДж-моль-1. Результаты этих расчетов потребуются нам дальше, а сейчас достаточно заметить, что между близко расположенными зарядами действуют огромные силы.

Электростатические силы играют очень важную роль во взаимодействиях между молекулами и часто являются причиной изменения их конформации; например, притяжение между группами —СОО- и —NH3 весьма существенно для взаимодействий между молекулами белка. С карбоксильными группами белков и углеводов в растворе часто взаимодействуют ионы кальция, что иногда приводит к переходу растворов этих веществ в гелеобразное состояние (примером может служить агароза, гл. 2, разд. В.5). Катион Са^', обладающий двойным зарядом, может играть роль «мостика», соединяющего две карбоксильные или иные полярные группы.

Важным аспектом всех электростатических взаимодействий в водных растворах является гидратация ионов. Каждый ион в воде окружен оболочкой ориентированных определенным образом молекул воды, образующейся за счет притяжения диполей воды к заряженному иону. Гидратация ионов оказывает сильное влияние на электростатическое взаимодействие всех ионов в растворе и во многом определяет такие параметры, как сила кислот и оснований, свободная энергия гидролиза.. АТР, прочность связи иона металла с отрицательно заряженными группами.

Количественно оценить влияние гидратации очень сложно. Заметим, например, что AG0 диссоциации уксусной кислоты составляет 27,2 кДж-моль-1 (табл. 3-4), а это значительно меньше работы по разделению двух зарядов в среде с е = 2, которая по расчетам составляет

232 'кДж • моль"1. Значение АН0 для процесса диссоциации уксусной кислоты близко к 0 (—0,1 кДж • моль"-1), a AS, следовательно, равно —91,6 Дж • К~х. Столь сильное уменьшение энтропии свидетельствует об увеличении числа молекул воды, образующих гидратные оболочки протонов и ацетат-ионов — продуктов диссоциации. В отличие от этого "(табл. 3-4) диссоциация иона NH4 на NH3 и Н+, в результате которой вместо одного положительно заряженного иона образуется другой, характеризуется величиной АН0, равной +52,5 кДж-моль-1, и сравнительно небольшим изменением энтропии: А5°= —2,0 Дж-К^1.

4. Водородные связи и структура воды

Одним из наиболее важных типов слабых связей между биологически активными молекулами является водородная связь (гл. 2, разд. А.7). Мы уже говорили о том, какова роль диеоль-диеольного взаимодействия этого типа для формирования структуры белков, углеводов и нуклеиновых кислот. Рассмотрим теперь значение водородных связей для биологического растворителя — воды.

Биохимики часто пользуются понятием «структура воды», имея в виду способность больших групп молекул воды, находящейся в жидком состоянии (кластеров), образовывать льдоподобные структуры с помощью водородных связей. В обычнохм льду все молекулы воды связаны друг с другом водородными связями, причем каждые шесть молекул образуют шестичленное кольцо, напоминающее кольцо циклогек-сана. Такая структура характерна для всего кристалла льда, поскольку между молекулами воды соседних колец тоже образуются водородные связи. Каждый атом кислорода связан ковалентно с двумя атомами водорода и, кроме того, образует водородные связи с двумя атомами водорода других молекул воды. (Некоторые из таких водородных связей указаны на приведенном ниже рисунке пунктирными стрелками.)

Молекулы воды в кристаллах льда могут быть ориентированы различным образом в пределах гексагональной структуры (см. рисунок). Они сохраняют свободу вращения и способны поэтому образовывать водородные связи в разных направлениях. Такого рода неупорядоченность сохраняется и при пониженных температурах, в связи с чем лед — одно из немногих веществ, обладающих остаточной энтропией при абсолютном нуле. Необычным свойством льда является также то, что молекулы воды в кристалле упакованы не наиболее плотным образом, а образуют «открытую» структуру. Диаметр полости в

страница 104
< 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
обучение художников комьютерной графики в москве
отличные домашние кинотеатры
npvamobili
обучение парикмахеров в москве и области

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
(03.12.2016)