химический каталог




Молекулярная биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

ет высокий отрицательный окислительно-восстановительный потенциал. Он также участвует в восстановлении НАДФ до НАДФ-Н.

Синтетические процессы в клетках — синтез белков, нуклеиновых кислот, пуринов, пиримидинов, липидов, Сахаров и др. представляют собой, как правило, эндергонические процессы, т.е. процессы, требующие затраты свободной энергии.'Биосинтез осуществляется в открытой термодинамической системе — клетке в результате сопряжения с экзергоническими процессами гидролиза АТФ и окисления НАД-Н, НАДФ-Н и ферредоксина, в ходе которых освобождается энергия. В конечном счете восстановленные коферменты также возникают за счет АТФ — наиболее универсального аккумулятора энергии (глюкоза фосфорилируется АТФ). Основные биосинтетические реакции идут с участием ферментов киназ или синтетаз.

Химическая энергия в клетке используется не только для химических реакций. Одновременно реализуется сложная совокупность физико-химических процессов, в которых химическая энергия трансформируется в механическую, осмотическую, электрическую работу и в световую энергию (биолюминесценция). Исследование физической сущности этих процессов превращения энергии — одна из главных задач биофизики. Подробные и во многом исчерпывающие сведения о биохимических реакциях, сопровождающихся запасением и расходованием химической энергии, приведены в [33, 39—44].

§ 2.11. КВАНТОВАЯ БИОХИМИЯ

Химические и физические свойства атомов и молекул определяются строением их электронных оболочек, взаимодействующих с атомными ядрами. В основе химии и, тем самым, биохимии и биологии лежит квантовая механика. Общая теория строения н свойств молекул называется квантовой химией, соответственно область квантовомеханических исследований строения и свойств биологически функциональных молекул именуется квантовой биохимией.

Обладают ли такие молекулы и, прежде всего, биополимеры специальными электронными свойствами, отличающими их от любых других молекул и ответственными за их биологическое значение?

В современной биофизике имеется направление, представители которого ищут объяснение биологических явлений, реализующихся на молекулярном уровне, в специфических электронных свойствах биополимеров. Сцент-Дьёрдьи [45], а вслед за ним многие другие исходят из наличия миграции электронов в белках. Предполагается, что этим явлением определяются многие биологические процессы, в частности мышечное сокращение [46—48]. В ряде работ проводилось теоретическое рассмотрение гигантских молекул биополимеров как полупроводников [49], антиферромагнетиков [50] и даже сверхпроводников.

А. Пюльман и Б. Пюльман утверждают, что «большинство

соединений, играющих доминирующую роль в биохимии и представляющих собой главные активные центры, ответственные за

процессы жизнедеятельности, состоят из сопряженных структур,

богатых я-электронами» [51]. Такие структуры, содержащие

чередующиеся единичные и двойные связи, характеризуемые

большой подвижностью я-электронов, могут обладать особыми

свойствами. Те же авторы предприняли, например, попытки

объяснить действие канцерогенных веществ, в частности бенз3,4-пирена ~.

специфическим распределением я-электронов в этих молекулах [51—53].

Насколько основательны подобные утверждения? Прежде всего, имеется ли в биополимерах обобществление электронов, создающее особые электронные свойства макромолекулы в целом?

При регулярном расположении атомов в цепочке или в кристалле электронные энергетические уровни образуют зоны, заполненные электронами в соответствии с принципом Паули. У проводников (металлов) свободная зона, зона проводимости, непосредственно примыкает к заполненной. У диэлектриков разность энергий заполненной и свободной зон весьма велика. Электронные полупроводники занимают промежуточное положение, у них расстояние между зонами имеет величину порядка тепловой энергии kT, и, следовательно, нагревание может сообщать полупроводнику электронную проводимость. Ее зависимость от температуры выражается формулой

а = <т0 ехр (- AE!2kT), (2,35)

где АЕ — разность энергий зон. Следовательно, вопрос о полупроводимости белка сводится к величине АЕ.

Эванс и Гергели [54] провели расчеты энергетических зон белков (полипептйдов) в регулярной fi-форме (см. § 4.2), рассматривая такую систему как сопряженную посредством водородных связей (см. далее § 4.4). Расчеты выполнялись методом молекулярных орбит — ЛКАО (линейные комбинации атомных орбит). Они получили значения Д?, варьирующие от 3 до 4,8 эв (т. е. 7—11 ккал/моль) и во много раз превосходящие те, которые свойственны истинным полупроводникам. Более точные расчеты дали значения 5 эв и выше [51]. Таким образом, белки — диэлектрики, а не полупроводники. В полипептидных цепях нет сопряжения связей, нет делокализации электронов по всей цепи, я-электроны частично делокализованы лишь в пределах одной пептидной группы —NH—СО—. Каждая такая группа отделена от соседних изолирующими группами —СВД—. Свидетельством отсутствия сопряжения и соответственно полупроводимости у белков является отсу

страница 37
< 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 "Молекулярная биофизика" (4.80Mb)


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

 

 

Реклама
что должно быть в кинозале дом
ремонт холодильников либхер в южном бутово
Купить квартиру на Арбате в жилом комплексе Новый Арбат, 32
купить кровать synergy life

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
(12.12.2017)