химический каталог




Биохимия. Химические реакции в живой клетке. Том 1

Автор Д.Мецлер

ственной молекуле ДНК? Скорость идеальных обратимых реакций классической термодинамики бесконечно мала. Как же может термодинамика прилагаться к быстрым химическим реакциям, протекающим в организме? В ответ на это можно сказать, что термодинамика (даже если она ни на что другое не пригодна) по крайней мере позволяет решить, может идти реакция в данных условиях или не может. Таким образом, если нам известны стационарные концентрации реагентов и продуктов внутри клетки, мы можем сказать, в каком направлении пойдет реакция.

1 Число Фарадея. — Прим. перев.

Вместе с тем многие ученые полагают, что должны существовать некие положения общего характера типа законов термодинамики, применимые к стационарному состоянию—? своего рода «динамическому равновесию», характерному для живых организмов. Термодинамика неравновесных, необратимых процессов представляет собой в настоящее время довольно развитую область физической химии.

Характерной особенностью термодинамики необратимых процессов является то, что в нее в явном виде входит время. При этом рассматриваются открытые системы, т. е. системы, которые обмениваются с окружающей средой различными веществами. Вполне очевидно, что живые организмы не могут считаться замкнутыми системами, с которыми оперирует классическая термодинамика, и являются открытыми системами. Для любой открытой системы характерно наличие непрерывного потока вещества в каком-то направлении. За счет этого в системе устанавливается градиент концентраций и одно из первостепенных значений приобретают явления переноса. Серьезной проблемой, ограничивающей применение в биологии термодинамики необратимых процессов, является то, что большая часть соотношений этой науки справедлива лишь для состояний, близких к равновесию, в то время как живые существа чаще всего весьма далеки от него. Поскольку биохимические реакции могут протекать очень быстро, не вполне ясно, может ли термодинамика необратимых процессов в том виде, как она сейчас существует, помочь в решении большинства биохимических задач. Однако в любом случае подход этот достаточно важен и при серьезном изучении биохимии без его рассмотрения никак нельзя обойтись.

Для ознакомления с неравновесной термодинамикой и соответствующей дитературой можно обратиться к работе [24j; рекомендуем также книги Пригожина [25]' и Качальского и Куррана [26].

В основе несколько иного подхода, развиваемого Мак-Кларом [27— 29], лежит представление о том, что второй закон термодинамики не является, как это обычно считают, статистическим. Если его соответствующим образом сформулировать, он может быть применим и к бактериям, обладающим единственной молекулой ДНК- Следовательно, классическая термодинамика применима и к живым клеткам. Автор указывает, что характерной особенностью живых организмов, отличающей их от систем, которыми обычно занимается термодинамика, является то, что все реакции в них протекают очень быстро. Например, в случае превращения внутримолекулярной энергии в мышцах в механическую энергию очень важно, чтобы процесс совершался достаточно быстро и энергия не успевала рассеиваться в виде тепла. Мак-Клар* полагает, что для метаболических реакций большее значение имеет изменение энтальпии, нежели свободной энергии или энтропии.

Другая интересная идея, высказанная Моровицем [30], сводится к тому, что поток энергии через любую открытую систему уже сам по себе «организует» эту систему. Так, если поставить колбу с водой на горячую плиту, в ней будет протекать циклический процесс — в результате потока энергии через систему в воде возникнут циклические конвекционные потоки. Как считает Моровиц, те (6±3)-1018 кДж солнечной энергии, которые ежегодно попадают на Землю, и составляют организующую основу жизни. Подобно тому как эта энергия вызывает широкомасштабные циклические перемещения в атмосфере и морях, она приводит к возникновению различных взаимосвязанных и крайне разветвленных метаболических циклов. Возможно, этот подход поможет понять происшедшее в ходе эволюции спонтанное развитие из неживых предшественников тех организованных систем, которые мы называем живыми.

1. Эффективность роста бактерий

Параллельно с не слишком плодотворными попытками построить обобщенную термодинамическую теорию, применимую к живым системам, проводились чисто эмпирические наблюдения над процессами роста живых систем и потребления ими энергии, выявившие ряд интересных фактов. Довольно хорошо изучены многие анаэробные процессы брожения, в ходе которых энергия химических реакций используется клетками для синтеза АТР (гл. 9). Как правило, стехиометрия этих реакций известна, и поэтому можно с хорошей точностью оценить количество АТР, синтезированного при сбраживании данного количества субстрата. Нетрудно измерить и количество образовавшейся в ходе брожения биомассы; например, можно собрать культуру клеток быстро растущих бактерий, промыть, высушить и взвесить ее. Оказалось, что независимо от того, какой именно субстрат сбраживается (за редким исключением), величина YATP — вес высу

страница 98
< 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
микрофоны аренда
Фирма Ренессанс: деревянная лестница для дачи - доставка, монтаж.
кресло ch 838
ячейки для хранения вещей в москве сао

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
(11.12.2016)