химический каталог




Биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

ения обоих газов (первый закон Холдейна):

[ньов] APOi ? lb-™>

Второй закон гласит, что насыщение при взаимодействии со смесью Оа и СО есть функция Pot + Арсо- Этот закон следует из (6.79).

Свойства гемоглобина демонстрируют динамическое поведение белка. И третичная, и четвертичная структуры НЬ быстро и непрерывно осциллируют между окси- и дезсжси-конформа-циями. Присоединение лиганда вызывает сдвиг конформацион-ного равновесия. Это и есть ЭКВ.

§ 6.9. Бионеорганическая химия и биофизика

Гемоглобин и миоглобин — белки, содержащие соединение переходного металла, гем, в качестве простетической группы. Изучение такого рода веществ относится к области бионеорганической химии, о которой уже упоминалось выше (с. 50). Здесь уместно рассказать о проблемах бионеорганической химии в связи с биофизикой.

Бионеорганическая химия изучает биологически функциональные соединения металлов (а также некоторых неметаллов, например селена). Металлы необходимы для нормальной жизнедеятельности организмов. В табл. 6.5 приведены показательные цифры. В организме содержатся и другие металлы, но в гораздо меньших количествах.

Скелеты позвоночных, раковины моллюсков и т. д. построены в основном из солей кальция. Ионы Са2+ играют важнейшую роль в механохимических процессах (мышечное сокращение,

гл. 12) и в других биологических явлениях. Ионы щелочных металлов К+, Na+ определяют механизмы нервной проводимости (гл. 10 и 11). Ионы Mg2+ существенны как для мышечного сокращения, так и для двуспиральной структуры нуклеиновых кислот (гл. 7). Ионы железа Fe2+ и Fe3+ определяют свойства миоглобина и гемоглобина, а также других гемсодержащих белков, в частности цитохромов, участвующих в окислительно-восстановительных процессах в дыхательной цепи и в фотосинтезе (гл. 13 и 14). Ионы Zna+ фигурируют в активных центрах ряда важнейших ферментов, в частности в ДНК- и РНК-полимеразах (гл. 7). Ионы Сп2+ содержатся в ряде важных белков, то же относится и к Мп2+, Мо2+ (нитрогеназа, см. далее). Ион Со2* фигурирует в витамине BJ2 (кобаламин).

Почти всегда мы имеем дело не с металлоорганическими соединениями, содержащими связи металл — углерод, но с ионными координационными соединениями. Жизнь зарождалась, по-видимому, в водной среде (см. гл. 17), металлоорганические соединения не растворяются, а разлагаются водой, в то время как ионы металлов хорошо растворимы в воде. О роли водной среды свидетельствует и важное значение молибдена в биологии. Содержание этого элемента в земной коре незначительно. Крик в полушутливой форме писал, что наличие молибдена в организмах свидетельствует о том, что жизнь занесена на Землю инопланетянами. Однако в морской воде содержание Мо того же порядка, что Fe и Zn.

Ионы металлов, содержащие незаполненную rf-оболочку (а также /-оболочку), являются переходными — способными иметь различную валентность и образовывать комплексные, координационные соединения. Изучение таких соединений является главной областью современной неорганической химии. Соответственно важный раздел бионеорганической химии занимается ферментами, содержащими атомы переходных металлов в качестве кофакторов или в составе простетических групп (гемсодержащие белки).

Современные представления о координационных соединениях переходных металлов основываются на так называемой теории поля лигандов. Это — квантовомеханическая теория соответствующих молекул, в которой рассматриваются как молекулярные орбитали центрального иона металла, так и его лигандов в координационной сфере. Связи металл — лиганд не характеристичны и лиганды сильно влияют друг на друга в химических реакциях. Координация лигандов определяет симметрию молекулы и расщепление энергетических уровней с?-электронов. В отсут-2ю ствие лигандов все пять уровней d-электронов совпадают. Напомним, что обозначение d отвечает орбитальному квантовому числу 1 = 2. Следовательно, возможны пять уровней: магнитное квантовое число может иметь значения от — I до I, т. е. —2, —1, О, 1, 2. Согласно принципу Паули, на каждом уровне могут

°3

т- 4

4- 4

Fe5+d5

НизноспииоВое s = 1/2

Fe3+d5 ВысокоспаноЗов s=5/2

е9

А A

v-fb -4- 4- -#-4-4Fe2 + dff Fe2 + dff

Hu3HocnuHo8oe ВысохоспиноЗое

s=0 s=2

Рис. 6.25. Электронные структуры ионов Fe2+ и Fe3+

находиться два электрона с антипараллельными спинами; всего на d-подоболочке может быть десять электронов. В поле лигандов rf-уровни расщепляются в тем большей мере, чем ниже симметрия системы. Так, для плоского квадрата с ионом металла посередине имеются четыре d-уровня, для октаэдра и тетраэдра — два уровня, для икосаэдра расщепления нет вовсе. Взаимодействие электронных состояний с колебаниями комплекса приводит к дальнейшему понижению симметрии и расщеплению уровней. Это так называемый эффект Яна — Теллера, ярко проявляющийся в спектрах поглощения комплексов.

Металлы в комплексах фигурируют в двух типах соединений, в высокоспиновом и низкоспиновом состояниях. Соответствующие уровни для ионов Fe2+ и Fe3+ показаны на рис. 6

страница 82
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228

Скачать книгу "Биофизика" (6.44Mb)


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

 

 

Реклама
перемычки армированные газобетонные
хочу помочь детям
чем обклеить крылья на гироскуторе чтобы непоцарапать
сколько стоит сдать анализы на все инфекции

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
(23.09.2017)