химический каталог




Общая биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

лощения не дают такой ясной картины.

Модель Дикерсона — Уинфилда очень привлекательна — она непосредственно изображает электронно-конформационные взаимодействия. К сожалению, пришлось от этой модели отказаться (см. [117]). Последующие результаты рентгеноструктурного анализа не выявляют заметных различий между структурами окисленного и восстановленного цит с. Найден цит с, в котором Тир 74 заменен на Лей при полном сохранении активности фермента. Поэтому Дикерсон приходит к выводу о туннельном механизме переноса электрона в цитохроме.

В работах [94—97] предложена модельная квантовомехани-ческая теория ферментативного катализа и изложено ее применение к процессу восстановление — окисление цит с. Показано* в частности, значительное ускорение процесса при наличии промежуточных электронных состояний системы, взаимодействующих как с начальными, так и с конечными состояниями. Реакции переноса заряда, такие как Fe3+ ^ Fe2+, сильно ускоряются в присутствии третьей частицы, играющей роль «мостика» для

переноса электрона. Функция виртуального мостика рассмотрена в случае цит с, причем получены грубые оценки скорости процесса и зависимости ее от температуры, согласные с опытом.

Таким образом, имеются различные предположения о механизме переноса электрона в цитохроме с. Решение этой проблемы требует, с одной стороны, экспериментального исследования динамики окисления — восстановления, с другой — построения полной квантовомеханической теории процесса, учитывающей и электронные и конформационные степени свободы. Мы встречаемся здесь с очень большими трудностями.

ГЛАВА 7

ФОТОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

§ 7.1. ФОТОСИНТЕЗ

В главах 3—5 рассмотрены биоэнергетические явления — трансформация химической энергии, запасенной в АТФ, в осмотическую и механическую работу. В гл. 6 описан обратный процесс— образование АТФ в результате работы дыхательной цепи, локализованной в митохондриях. Все эти процессы относятся к «темновой биологии», они протекают без участия света.

Вместе с тем существуют биоэнергетические явления, непосредственно связанные с действием солнечного света на организмы. В конечном счете именно излучение Солнца является источником жизни на Земле. В этой главе рассматриваются лишь два важнейших фотобиологических процесса — фотосинтез (в основном, в зеленых растениях) и зрительная рецепция.

Возникновение и существование живых систем, обладающих сложной структурой, упорядоченной в пространстве и времени, возможно лишь потому, что это открытые системы, находящиеся в состояниях, далеких от термодинамического равновесия. Возникновение жизни требовало источника свободной энергии. Такой источник—Солнце. Солнечная система далека от термодинамического равновесия, световая энергия, излучаемая Солнцем, используется для биохимических процессов, лежащих в основе жизни фотоаутотрофных растительных организмов. Фотосинтез в растениях есть использование световой энергии для образования сложных органических соединений, прежде всего углеводов, и синтеза АТФ. Глобальным результатом фотосинтеза является образование свободного молекулярного кислорода, создание окислительной атмосферы Земли, необходимой для дыхания как аутотрофов, так и гетеротрофов (см., впрочем, стр. 480).

Суммарное уравнение фотосинтеза имеет вид

С02 + Н20 + tto> -> 02 + (СН20) +112 ккал/моль.

Здесь йсо — квант света, (СН20)— фрагмент молекулы углевода. При фотореакции выделяется энергия 112 ккал/моль. Изменение свободной энергии составляет 120 ккал/моль, следовательно, изменение энтропии в этом процессе равно — 27 кал/моль-К (при 7 = 300 К). На образование одной молекулы 02 расходуется

Суммарная реакция фотосинтеза обратна реакции, реализуемой в дыхании, — образованию С02 и Н20 из органических соединений.

Разность энергий 112 ккал/моль следует из окислительно-восстановительного потенциала пары V2O2/H2O, равного +0,81 эВ, и пары C02/(CH20)-f-Н20, равного — 0,40 эВ. Их разность составляет 1,21 эВ. В фотосинтезе для восстановления С02 до углевода нужно перенести 4 атома водорода с Н20 на С02:

С02 + 2Н20 -> (СН402) + 02 = [(СН20) + Н20] + 02.

Вещество (СН^) нестабильно, оно распадается на (СН20) и Н20, причем выделение воды не меняет уровня восстановления. Соответственно баланс энергии сводится к 1,21 X 4 = 4,84 эВ = = 112 ккал/моль.

Таким образом, фотосинтез в зеленых растениях означает окислительно-восстановительную реакцию между окислителем С02 и восстановителем Н20, в которой четыре электрона (или четыре атома Н) переносятся «вверх», преодолевая разность потенциалов около 1,2 В. Схематически этот процесс представлен на рис. 7.1 [1]. Он разделен на три стадии — две «горизонтальные» последовательности ферментативных реакций и «подъем» электронов с участием света. При бактериальном фотосинтезе вместо воды может фигурировать H2S; в этом случае разность потенциалов H2S/S меньше, она составляет —0,2 В.

Фотохимическая стадия, сводящаяся к запасанию световой энергии, трансформируемой в химическую, начинается с поглощения света пигментами растений,

страница 119
< 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

Скачать книгу "Общая биофизика" (4.77Mb)


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

 

 

Реклама
информационный стенд для паспорта объекта
шоколадные подарки на новый год
магнитола киа рио
курсы логистики жд

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
(06.12.2016)