Трансформация энергии

В новой главе Биомембраны и биоэнергетика отражены современные представления о структуре биомембран, образовании и трансформации энергии в биосистемах. [c.2]

Развитие биоэнергетики —науки о биологической трансформации энергии — показало, что биомембраны играют главную роль в механизме освобождения и потребления энергии в живых си- [c.159]

У зеленых растений трансформация энергии происходит на мембранах тилакоидов хлоропластов, а у фотосинтезирующих бактерий— на мембранах хроматофоров. Увеличение ионной проводимости мембран приводит к рассеиванию энергии в виде теплоты, а разрушение мембран — к полной потере способности к аккумуляции энергии. [c.160]

Рис. 15.1. Трансформация энергии в живой клетке по В.П. Скулачеву)

Более подробно выяснено значение витамина А в процессе свето-ощущения. В этом важном физиологическом процессе большую роль играет особый хромолипопротеин—сложный белок родопсин, или зрительный пурпур, являющийся основным светочувствительным пигментом сетчатки, в частности палочек, занимающих ее периферическую часть. Установлено, что родопсин состоит из липопротеина опсина и простетической группы, представленной альдегидом витамина А (ретиналь) связь между ними осуществляется через альдегидную группу витамина и свободную -КН,-группу лизина молекулы белка с образованием шиффова основания. На свету родопсин расщепляется на белок опсин и ретиналь последний подвергается серии конформационных изменений и превращению в транс-форму. С этими превращениями каким-то образом связана трансформация энергии световых лучей в зрительное возбуждение—процесс, молекулярный механизм которого до сих пор остается загадкой. В темноте происходит обратный процесс—синтез родопсина, требующий наличия активной формы альдегида—11-г<ис-ретиналя, который может синтезироваться из -ретинола, или транс-ретиналя, или транс-формы витамина А при участии двух специфических ферментов—дегидрогеназы и изомеразы. Более подробно цикл превращений родопсина в сетчатке глаза на свету и в темноте можно представить в виде схемы [c.211]

Миозин, будучи АТФазой, относится к числу так называемых энергопреобразующих ферментов, так как при его непосредственном участии осуществляется трансформация энергии химических связей в механическую работу. Для ферментов такого типа характерна тесная связь катализа с конформационными перестройками. За счет этога возможна регуляция активности фермента путем воздействия на группы, не входящие непосредственно в активный центр, а также при воздействии на него веществ, влияющих на конформацию белка. Совершенно очевидно, что субстрат (АТФ) должен в большинстве случаев оказывать защитное действие, стабилизируя структуру в области активного центра. [c.398]

Методы описания систем, расслаивающихся по временной иерархии происходящих в них процессов, интенсивно разрабатывают в современной химической технологии и биофизике. Для этих методов необходимы новые понятия и модели, где учитывались бы взаимодействие механических (детерминистских) и статистических степеней свободы и их вклад в процессы переноса и трансформации энергии в системах с очень сложной иерархией процессов (например, каталитических и биологических). [c.395]

Весьма важной является проблема преобразования (трансформации) энергии ядерного излучения непосредственно в электрическую или электрохимическую. Для этого используются радиоизотопы, дающие сильный поток электронов (Р"-излуче-ние), не сопровождающийся 7-излучением (5г , и др.). [c.392]

Следовательно, энергия излучения, вызывающая радиационно-химические превращения, во много раз превосходит энергию световых фотонов (1 —12 эб), обусловливающих реакции фотохимические. Поэтому, если световые фотоны в основном только возбуждают, то радиационно-химические одновременно и возбуждают и в большей степени ионизируют атомы и молекулы облучаемого вещества. Это обусловливает ряд особенностей радиационно-химических реакций, в процессе которых имеет место превращение (трансформация) энергии излучения в химическую энергию. [c.393]

Для быстрой трансформации энергии АЕ, в энергию теплового движения необходимо, чтобы в обмене энергиями участвовало большое число частиц, обладающих многими степенями свободы. Очевидно, что появление в кристалле полупроводника ловушек способствует выполнению такого условия. В этом случае энергия АЕ, выделяется в две стадии и поэтому в ее трансформации принимают участие не только основные атомы решетки, но и ловушки. Кроме того, частицы, создающие ловушки, имеют большое число степеней свободы, что также ускоряет процесс энергообмена. Итак, высокая скорость рекомбинации через ловушки объясняется [c.138]

И. Реакции биологического окисления, сопровоящающиеся трансформацией энергии химических связей окисляемых субстратов в энергию АТФ, протекают путем [c.554]

При условии что выражение для метрики (12) положительно определено, неравенство Шварца приводит к О < д < 1 это интерпретируется как физическое требование, согласно которому величина коэффициента трансформации энергии должна находиться в интервале от О до 1. Дополнительным интересным геометрическим результатом, следующим из уравнения (21), является, тот факт, что, когда угол между двумя координатами на многообразии известен, максимальный локальный коэффициент трансформации энергии, определенный выше, обусловлен изменением условий нагрузочного процесса сети —, т. е. варьированием сродства выходного процесса, тогда как выходная скорость — остается неизменной. [c.439]

Определение коэффициента трансформации энергии, соответствующее рассматриваемому в следующем разделе этой статьи примеру трансформации энергии гидролиза АТФ в энергию транспорта катионов см., например, [17 ]. — Прим. перев. [c.439]

VI. РЕАКЦИИ ТРАНСФОРМАЦИИ ЭНЕРГИИ [c.462]

Изучение большого числа протекающих в митохондриях процессов может быть успешно проведено как с изолированными органеллами в качестве источника фермента, так и с высокоочищенными препаратами соответствующих митохондриальных ферментов. Однако второй подход практически неприемлем для изучения реакций, непосредственно сопряженных с функционированием системы трансформации энергии в митохондриях. В первую очередь это относится к процессу окислительного фосфорилирования, который с высокой эффективностью протекает и может быть изучен либо в изолированных (интактных) митохондриях, либо в специальным образом полученных препаратах субмитохондриальных частиц. В этом случае также важно убедиться в том, что скорость изучаемой реакции линейно зависит от концентрации катализатора (от концентрации общего белка митохондрий или субмитохондриальных частиц). Измерение скорости окислительного фосфорилирования и термодинамической эффективности (отношение АДФ/О) традиционно проводится и предшествует изучению любых митохондриальных функций. [c.465]

VI. Реакции трансформации энергии в митохондриях...... [c.509]

Одной из проблем электрокатализа, где существенную роль, могут сыграть углеродные материалы, является защита окружающей среды [33]. Общим положением является то, что на основе электрохимических методов могут быть развиты производства с уменьшенным количеством отходов. Среди новых процессов следует упомянуть диафрагменный метод производства хлора, электросинтез органических веществ, электрохимический метод синтеза серной кислоты, прямой электрохимический метод переработки сульфидных руд и др. Особенно эффективным может оказаться применение электрохимических методов для крупномасштабного преобразования энергии. Можно полагать, что в будущем решающее преимущество получат способы преобразования энергии, обеспечивающие работу в замкнутых циклических системах, оказывающих минимальное влияние на экологическую структуру биосферы при максимальной эффективности трансформации энергии. Такие циклы должны базироваться на реакциях, включающих ограниченное число веществ, входящих в биоэнергетическую сферу Земли. Это реакции [c.14]

Мини - ТЭЦ производят электроэнергию и тепло непосредственно на месте потребления. Они гарантируют оптимальную эффективность при трансформации энергии, при этом загрязнение окружающей среды практически исключается. [c.34]

Это уравнение трансформации энергии излучения в тепловую. [c.263]

Позднее были получены экспериментальные данные о существовании еще одной формы энергии, также используемой клеткой для соверщения разного рода работы. Открытие этой формы энергии принадлежит английскому биохимику Питеру Митчеллу (Р. Mit hell), разработавщему в 60-х гг. XX в. хемиосмотическую теорию энергетического сопряжения, объясняющую превращение (трансформацию) энергии, освобождающейся при электронном [c.100]

XVI. 6. ДИНАМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СИСТЕМАХ. ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ТРАНСФОРМАЦИЯ ЭНЕРГИИ [c.391]

Приведем все же простую оценку ускорения реакции, основанную на предположении о трансформации энергии сорбции в энергию ФСК. Предположим, что структурное соответствие фермент — субстрат в ФСК приводит и белок, и малую молекулу в напряженное состояние ( дыба ). Пусть длина нерастянутой молекулы субстрата равна 1ц, длина полости фермента, в которую вошел субстрат, I. Изменения длины молекул субстрата н фермента равны соответственно х и у. Тогда х + у—1 — 1о и условие равенства упругих сил имеет вид [c.193]

Трансформация энергии окисления органических соединений в макроэргические связи АТФ в аэробных условиях происходит преимущественно путем окислительного фосфорилирования. Свободная энергия, необходимая для образования АТФ, генерируется в дыхательной окислительной цепи митохондрий (15.3.2). [c.192]

Практическое использование энергетических ресурсов определяется прежде всего запасами, а также их географическим положением, доступностью использования, возможностью трансформации энергии и передачи ее на расстояния и рядом других факторов. [c.45]

Обзор В. И. Березина и С. Д. Варфоломеева знакомит читателя с достижениями в сравнительно новой области — на стыке ферментативного катализа и электрохимических реакций. Сопряжение ферментативных и электродных процессов открывает заманчивую перспективу — реализовать, по аналогии с энергетикой живых систем, трансформацию энергии химических реакций в электрохимический потенциал. В статье обсуждены проблемы переноса электрона между электродом и активным центром фермента и создания ферментных электродов. [c.5]

Фундаментальная особенность энергетики живых систем заключается в том, что трансформация энергии в процессах жизнедеятельности осуществляется в окислительно-восстанови-тельных реакциях с участием ферментов и белковых переносчиков электрона. В результате исследований последних десяти лет обнаружен удивительный по своей простоте и универсальности молекулярный механизм преобразования энергии в клетках, включающий транспорт электронов и сопряженную с ним поляризацию биологической мембраны. Локализованные и структурно организованные в биологических мембранах белки осуществляют процессы обмена электронами. При этом часть энергии процесса трансформируется в концентрационный потенциал ионов водорода, поляризующий биологическую мембрану [1—3]. [c.68]

Возникает вопрос, можно ли в искусственных, существенно более простых системах с использованием ферментов реализовать трансформацию энергии химических реакций в электрохимический потенциал и создать системы, которые по скоростям и эффективности преобразования энергии не уступали бы биологическим [c.68]

В данном сообщении будут представлены результаты работы, направленной на изучение возможности использования углеродных ГФХО пленок в качестве автокатодов в различных катодолюминесцентных источниках света. Нами были разработаны и исследованы несколько типов таких ламп, в виде вакуумных диодов с плоской и цилиндрической конфигурацией катода и анода, а также в виде триодньк вакуумных устройств. Комбинация высокой эффективности автоэлектронной эмиссии из углеродных катодов и высокой эффективности трансформации энергии электронов в свет в катодолюминесцентном процессе позволили достичь рекордно высоких характеристик изготовленных источников света. Полученная высокая яркость (до Ю кд/м ) и энергетическая эффективность (свыше 30%) делают разработанные нами источники света перспективными для широкого использования в различных областях науки и техники. [c.160]

Интересующие нас квантовые системы, как мы видели, обладают свойством изменять частоту излучения, вообще трансформировать энергию. Их внутренняя энергия складывается из электронной и вибрационной (тепловой) энергии, причем запас ее может пополняться или уменьщаться при взаимодействии, с излучением и с соприкасающимися веществами — другими квантовыми системами. Изменение уровня электронной энергии сопровождается изменением уровня вибрационной энергии и, наоборот, увеличение или уменьшение запаса последней влечет за собой соответствующее изменение электронной энергии. Дело в том, что упругие силы, действующие между атомами, зависят от энергетического состояния электронов в то же время шругие колебания атомов деформируют электронные оболочки, т. е. изменяют уровень энергии электронов. Другими словами, в твердом веществе существует электронно-фононное взаимодействие, причем передача и трансформация энергии происходят путем столкновения электронов с фононами. Представляя собой систему большого числа взаимосвязанных вибраторов, твердое вещество имеет сплошные спектры поглощения. Благодаря этому соударение с твердым телом возбужденных молекул или комплексов, в частности продуктов экзотермических реакций, позволяет им освобождаться от избыточной энергии, прежде чем наступает их диссоциация. Твердое тело может вместе с тем легко передавать из своих запасов дополнительную энергию адсорбированным молекулам или атомам и таким путем активировать их, что при определенных условиях позволяет ему служить катализатором химических реакций. [c.132]

Модель планарной сети, в которой используются элементы сосредоточенных параметров, связанные правилами Кирхгофа, использована для представления римановой метрики химических многообразий энергии. Входные токи сети соответствуют контравариант-ным компонентам тангенциальных векторов в направлениях координат многообразия в данной точке (например, скоростям реакции), тогда как сопряженные напряжения соответствуют кова-риантным компонентам (например, сродствам). Теорема Телегина и введение линейных сопротивлений, являюишхся постоянными во всем дифференциальном интервале, ведут к типичному риманову элементу расстояния неравенство Шварца превращается в параметр, определяющий оптимальный динамический коэффициент трансформации энергии, а колебания в переходах между двумя состояниями в химическом многообразии могут быть введены с помощью дополнительных элементов — конденсаторов и индуктивностей. Топологические и метрические характеристики сети приводят к уравнениям Лагранжа, геодезическим уравнениям, а условия устойчивости эквивалентны обобщенному принципу Ле-Шателье. Показано, что конструирование сети эквивалентно вложению п-мерного (неортогонального) многообразия в (ортогональную) систему координат больщей размерности с размерностью с1 = п п + + 1)/2. В качестве примера приведена биологическая задача, связанная с совместным транспортом и реакцией. [c.431]

Т. е. локальный коэффициент трансформации энергии —, который соответствует сети с соотношением мошности на выходе и мощности на входее = —V2i2/v i . Может быть показано, что при постоянных коэффициентах (приближение касательной плоскости) оптимальный путь определяется сопротивлением нагрузки [11] [c.439]

Известен еще один тип синтеза АТФ, получивший название субстратного фосфорилирования. В отличие от окислительного фосфорилирования, сопряженного с переносом электронов, донором активированной фосфорильной группы ( РО3Н2), необходимой для регенерации АТФ, являются интермедианты процессов гликолиза (гл. 18) и цикла трикарбоновых кислот (гл. 19). Во всех этих случаях окислительные процессы приводят к образованию высокоэнергетических соединений 1,3-дифосфоглицерата (гликолиз), сукцинил-КоА (цикл трикарбоновьгх кислот), которые при участии соответствующих ферментов способны фосфорилировать АДФ и образовывать АТФ. Трансформация энергии на уровне субстрата является единственным путем синтеза АТФ в анаэробных организмах. Этот процесс синтеза АТФ позволяет поддерживать интенсивную работу скелетных мышц в периоды кислородного голодания. Следует помнить, что он является единственным путем синтеза АТФ в зрелых эритроцитах, не имеющих митохондрий. [c.192]

К числу наиболее хорощо охарактеризованных эндергонических реакций митохондрий относятся наряду с окислительным фосфорилированием АДФ восстановление НАД+ сукцинатом, трансгидрогеназная реакция и перенос ионов Са + против концентрационного градиента. Изучение кинетических взаимоотнощений таких реакций при их одновременном протекании важно не только для понимания механизмов регуляции метаболизма митохондрий в целом, но и для выяснения механизмов, лежащих в основе любого из путей трансформации энергии в митохондриях. [c.469]

Влияние разобщителей на процессы трансформации энергии в митохонд риях................. [c.509]

Наиболее важную роль в энергетическом метаболизме клетки выполняет АТФ. Эта термодинамически неустойчивая молекула способна последовательно отщеплять фосфат с образованием АДФ и АМФ. Именно эта неустойчивость позволяет АТФ выполнять функцию переносчика химической энергии, необходимой для удовлетворения большей части энергетической потребности клеток. Работы биоэнергетиков показали, что наряду с АТФ роль энергетической валюты выполняют протонный и натриевый потенциалы на биологических мембранах. Основные пути трансформации энергии можно суммировать в виде схемы (см. рис. 15.1). [c.443]

Соединения с высоким потенциалом переноса химических групп, такие, как АТР и GTP, которые участвуют в трансформации энергии в клетках. Поскольку освобождение АТР из комплекса с ферментом происходит только после его расщепления, АТР чаще считают субстратом, а не коферментом. Однако АТР можно рассматривать и как фосфори-лированную форму АМР или ADP, являющуюся переносчиком высокоэнергетических фосфатных групп. [c.186]

Координирующая роль мембран состоит в том, что многие ферменты активны только в связанном с мембранами состоянии (мембраны создают своеобразный биологический конвейер ). Поэтому, важна также векторная роль мембран в действии ферментов. Примерами могут быть процессы фотосинтеза трансформация энергии и биосинтез органических веществ протекает на мембранах как высокоорганизованный процесс дыхание и окислительное фосфолирование в мембранах митохондрий, а также всасывание и переваривание пищи, возникновение и передача импульсов в нервной системе, работа органов чувств, работа сердца, сокращение мышц. [c.108]

Дальнейшее развитие биологии и медицины почти невозможно без применения методологических принципов современной биологической химии. Установление способов хранения и передачи генетической информации и принципов структурной организации белков и нуклеиновых кислот, расшифровка механизмов биосинтеза этих полимерных молекул, а также молекулярных механизмов трансформации энергии в живых системах, установление роли биомембран и субклеточных структур, несомненно, способствуют более глубокому проникновению в сокровенные тайны жизни и выяснению связи между структурой индивидуальных химических компонентов живой материи и их биологическими функциями. Овладение этими закономерностями и основополагающими принципами биологической химии не только способствует формированию у будущего врача диалектикоматериалистического понимания процессов жизни, но и дает ему новые, ранее недоступные возможности активного вмешательства в патологические процессы. Этими обстоятельствами диктуется необходимость изучения биологической химии студентами медицинских институтов. [c.9]

Чернавская и Чернавский (1978) рассмотрели этот процесс на основе туннельного транспорта электронов, приводящего к внутримолекулярной трансформации энергии (см. 13.4). Мо- [c.478]

Таким образом, АцН -зависимое образование АТФ — главный, но не единственный процесс трансформации АцН в химическую работу К этому же типу энергетических превращений относятся синтез неорганического пирофосфата и перенос восстановительных эквивалентов в направлении более отрицательных редокс-потенциалов, например обратный перенос электронов в дыхательной цепи и трансгидрогеназная реакция. Зависящий от транспорт через мембрану различных веществ в сторону большей их концентрации представляет собой трансформацию энергии по типу АцН" — осмотическая работа, а вращение бактериального жгутика за счет энергии АцН+ служит примером превращения АцН — механическая работа. Образование теплоты митохондриями животных описывается превращениями типа ДцН — теплопродукция. [c.206]

Молекулу красителя можно рассматривать как электрический заряд, осциллирующий под действием электромагнитного поля света. Вероятность трансформации энергии света в тепловое движение может быть выражена значением силы осциллятора /. Эта величина выражает отношение усредненной величины осциллирующего заряда 1В молекуле к заряду одного электрона (е) [c.41]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология