Свободная энергия взаимодействия биологических системах

ВЕЛИЧИНЫ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ, ОБНАРУЖЕННЫЕ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ [c.31]

Стандартная свободная энергия гидролиза АТФ равна —7 ккал/моль это является промежуточной величиной для биологических соединений, имеющих отрицательные свободные энергии гидролиза. Существует несколько таких соединений (среди них главное место занимает АТФ), которые, взаимодействуя в биохимических системах, заставляют протекать энергетически невыгодные реакции. Например, фосфорилирование глюкозы [c.398]

Для жидкого состояния характерна большая энергия взаимодействия молекул и значительно меньший свободный пробег (пробег от одного межмолекулярного столкновения до другого). Наконец, твердые кристаллические тела образованы частицами, которые совершают колебательные движения около положений равновесия в узлах кристаллической решетки, имеющей периодическое строение. Здесь степень хаотизации минимальна. Иногда выделяют еще жидко-кристаллическое состояние. Строгий порядок, характеризующий биологические системы, определяется особым типом организации макромолекулярных структур и является по самому существу динамическим. Этот порядок поддерживается за счет равновесия между непрерывно идущими процессами образования и распада веществ и связан с ростом энтропии той системы, в которой находится организм. [c.144]

Другой формой пассивного транспорта является облегченный транспорт, или транспорт с помощью переносчика . В этом случае транспорт компонента через мембрану усиливается присутствием (подвижного) переносчика. Переносчик специфически взаимодействует с одним или несколькими компонентами исходной смеси, и дополнительный механизм (кроме свободной диффузии) приводит к повышению интенсивности транспорта. Иногда с помощью переносчика компоненты транспортируются против градиента их химического потенциала. В этих случаях транспорт протекает в виде прямотока или противотока. Это означает, что одновременно с переносом одного компонента под действием реальной движущей силы — градиента химического потенциала — переносится и другой компонент. Компоненты могут также транспортироваться против градиента их химического потенциала. Это возможно только при подведении к системе энергии, например с помощью химической реакции. Активный транспорт обнаруживается главным образом в мембранах живых клеток, где энергия поступает от АТФ. Очень специфичные и часто очень сложные переносчики обнаруживаются также в биологических системах. В этой книге будет рассматриваться только пассивный транспорт, а читатель, желающий получить больше информации по активному, транс- [c.213]

Функционирование вещества в обычной химии определяется прежде всего сильными взаимодействиями — химическими валентными связями. Напротив, взаимодействия, ответственные за передачу и рецепцию химических сигналов в биологических системах,— преимущественно слабые, невалеитные взаимодействия. Это связано с рядом факторов. Клетка, организм существуют в мягких условиях физиологической температуры и нормального давления. Биохимические процессы реализуют тонкую перестройку химических связей, зачастую не сопровождаемую значительными изменениями свободной энергии, но суммарный [c.189]

Свободные радикалы как чрезвычайно активные, богатые энергией осколки молекул (в том числе и осколки биологических молекул) могут явиться источником реакций, не свойственных организму в норме. Поэтому важным для понимания механизма защитного действия фенолов является выяснение принципиальной возможности обменного взаимодействия фенолов со свободными радикалами биохимических компонентов клеток, т. е. установление возможности уничтожения биологических свободных радикалов при добавках ингибиторов. Методом ЭПР было обнаружено наличие такого обменного взаимодействия в системе радикалов облученного сывороточного альбумина и 4-метил-2,6-ди-г/)ет-бутилфе-нола (исчезновение первоначального дублетного сигнала от белка и появление сигнала, характерного для феноксильного радикала из 4-метил-2,6-ди-грег-бутилфенола). Возникновение этого радикала в системе не может быть отнесено за счет окисления ингибитора, так как при замене облученного белка на интактный такой сигнал не появляется. Возможность обменного взаимодействия между фенолом и биорадикалами подтверждается и при исследовании более сложных биологических субстратов. Так, исследование развития лейкозного процесса у мышей показало, что в их селезенке наблюдается увеличение концентрации биорадикалов, достигающей максимального значения на четвертые сутки Введение в этот момент 4-метил-2,6-ди-грег-бутилфенола приводит к резкому снижению концентрации биорадикаловАналогичные изменения наблюдались и при других опухолевых процессах [c.329]

Если упомянутые источники энергии в настоящее время и способствуют (в очень ограниченной степени) протеканию некоторых химических реакций между атмосферными газами, то возникновение сколько-нибудь значительных количеств даже самых простых биологических соединений иа Земле в результате таких реакций весьма маловероятно. Основная причина заключается в том, что средняя степень окисления углерода в биологических соединениях значительно ниже, чем это характерно для главного углеродсодержащего газообразного компонента атмосферы — СОз. Для того чтобы из СО2 и НоО мог синтезироваться продукт, в котором углерод имел бы более низкую степень окисления, чем в исходном реагенте, система должна поглотить большое количество свободной энергии. Однако естественные источники свободной энергии, описанные в этом разделе, в основном способствуют протеканию химических реакций, происходящих с разрывом связей в реагирую1цих молекулах. Какие новые соединения появятся в результате этих процессов, зависит от того, каким образом рекомбинируют образующиеся фрагменты. В присутствии больших количеств молекулярного кислорода многие фрагменты (в том числе свободные радикалы) будут взаимодействовать непосредственно с кислородом [18]. В любом случае, даже если образуются следы углеродсодержащих соединений со степенью окисления, меньшей, чем у СО. , то в нынешней окислительной атмосфере они будут термодинамически неустойчивы [171. А если [c.112]

Итак, основной чертой процесса биологической эволюции является определяющая роль, доминирование кинетических, а не термодинамических закономерностей. Это противотермодинами-ческое развитие системы в направлении все большего кинетического совершенства осуществляется при возможности использования свободной энергии, освобождающейся при каком-либо экзэргоническом процессе. Очевидный механизм эволюционного кинетического совершенствования — случайная или закономерная изменчивость объектов эволюции, сохранение кинетически более совершенных и несохранение менее совершенных вариантов в ходе естественного отбора. Сказанное о естественном отборе в системе с полиморфной кристаллизацией верно для кристаллов любой природы. Однако абсолютная величина интенсивности кристаллизации, предельно возможное кинетическое совершенство зависят от природы кристаллов. Кинетические свойства кристаллов определяются природой элементов кристаллической решетки. Скорость кристаллизации, каталитические свойства поверхности кристаллов зависят от физико-химического разнообразия этих элементов и от величины удельной поверхности кристаллов, поскольку матричный механизм основан в принципе на поверхностном взаимодействии. [c.22]

Защита живых систем от ионизирующей радиации впервые показана Patt и Ba q на мышах. Потом этот эффект обнаружили на всех уровнях биологической организации. Биологические данные согласуются с гипотезой, что химическая защита осуществляется на стадии первичного химического повреждения. Это значит, что защитное вещество увеличивает дозу, необходимую для достижения такого уровня радиационно-химических изменений, который нужен для инъицирования длинной цепи событий, приводящих к наблюдаемым биологическим конечным эффектам. Во влажных системах, таких, как растущие клетки, первичное химическое повреждение завершается в течение долей секунды после поглощения энергии. В относительно сухих системах (например, в семенах и в головках спермиев рыбы) стерические факторы предотвращают быстрое взаимодействие свободных радикалов и химические изменения, составляющие первичное повреждение, могут остаться незавершенными в течение достаточно длительного периода времени. Этс [c.293]