ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Динамические состояния органиамой из "Эволюция биоэнергетических процессов" В идеальном случае, когда реакции обратимы, энтропия не возникает. Энтропия просто порциями размером TAS (уравнение 1.4) переходит между работающей системой и внешней средой. Производство энтропии идет на необратимых этапах реальных процессов (1, Б). [c.19] Реакции не могут идти полностью обратимо, если их скорости конечны. А скорость в той или иной мере необходима организмам во всех их жизненных отправлениях. Обмен веществ не должен быть слишком медленным. Следовательно, полная обратимость не может быть достигнута, и неизбежно возникает энтропия. Из этого ясно, что энтропия производится всегда, если организм выполняет внешнюю работу. [c.19] Нр почему даже покоящаяся клетка, которая, казалось бы, не выполняет никакой работы, все же производит энтропию Почему для всех организмов характерен основной обмен (обмен в состоянии покоя) У бактерий, о которых в дальнейшем здесь будет много сказано, энергия основного обмена называется энергией поддержания (см. [444, 610, 1442]). [c.19] Объясняется это динамическим состоянием веществ, входящих в состав тканей тела , установленным Шенхаймером [836, 1646]. Исследования с помощью меченых атомов, поначалу с помощью дейтерия, показали, что концентрации большинства биомолекул даже в покоящихся организмах поддерживаются не статически, а динамически. Это означает, что обменные процессы продолжаются и в состоянии кажущегося покоя, причем разложение (катаболизм) и синтез (анаболизм) компенсируют друг друга. Для протекания этих процессов нужна энергия. [c.19] Опыт показывает, что такие антагонистические процессы, как катаболизм и анаболизм, всегда идут разными путями. Это и понятно. Катаболические реакции, как правило, экзер-гоничны, так что соответствующие анаболические реакции не могут идти самопроизвольно, во всяком случав не в тех же условиях. Поэтому для анаболизма используются другие пути, позволяющие вложить дополнительную химическую энергию. Как правило, анаболические процессы требуют больше полезной энергии, чем получается при катаболизме. Часто в катаболических реакциях, поддерживающих динамические состояния, совсем не образуется полезной энергии, а энергия рассеивается в виде тепла. [c.20] Хорошим примером биомолекул, находящихся в динамическом состоянии, могут служить сывороточные белки позвоночных. Их концентрация в крови поддерживается на одном уровне в результате функционирования специфических циклов. Так, сывороточный альбумин образуется в рибосомах клеток печени из аминокислот в ходе хорошо известного процесса синтеза белков, протекающего под контролем ДНК, при участии мРНК и сопровождающегося затратой энергии (2, Б). Эта энергия высвобождается при гидролизе АТФ — универсального агента переноса энергии 6,А). В стационарном состоянии уровень циркулирующего сывороточного альбумина с той же скоростью падает в результате гидролиза протеиназами. [c.20] В организме существуют другие циклы реакций, поддерживающих энергетический метаболизм. Например, в цикле лимонной кислоты (цикл Кребса или цикл трикарбоновых кислот) (13, В) щавелевоуксусная кислота расщепляется и затем снова регенерирует, в то время как органический субстрат превращается в СОг и метаболический водород [Н]. Последний обычно окисляется атмосферным кислородом с помощью ферментов дыхательной цепи (13, Г). [c.20] Щавелевоуксусную кислоту иногда называют катализатором этой реакции. И в предыдущем примере сывороточному альбумину можно приписать роль катализатора в гидролизе АТФ. Важно отметить, что в противоположность обычным катализаторам эти биомолекулы при регенерации (или, точнее, при образовании заново равного количества того же вещества) проходят целые серии точно регулируемых химических превращений. [c.20] Циклические процессы, лежащие в основе динамического состояния, можно считать качественно новым, характерным для жизни явлением возможно, это самая характерная черта жизни в той форме, в какой мы ее знаем. Конечно, для упорядоченной последовательности реакций требуется определенная стабильность реагирующих веществ и продуктов. Вот почему Шредингер [1665] назвал жизнь квантовым феноменом вблизи абсолютного нуля . [c.21] Обычно критериями живого считают свойства, на которых основаны размножение и эволюция, особенно способность к репликации и мутации (см., например, [882]). Конечно, жизнь не могла бы сохраняться и распространяться без репликации, и не могла бы развиваться без мутирования. Но живая клетка в любом случае, даже если она не способна к размножению, резко отличается от кусочка неживой материи. [c.21] Вернуться к основной статье