Энергия биологических процессах

В микробиологии под термином дыхание подразумевается биологическое окисление, сопровождающееся выделением энергии. Любой процесс биологического окисления в бактериальной клетке представляет собой модификацию химических реакций одного из следующих типов [c.261]

Органические вещества, синтезированные в растениях в результате эндотермических реакций, содержат большую часть поглощенной солнечной энергии. Эти вещества используются частично растениями и животными, благодаря чему углерод, ассимилированный растениями, возвращается в виде СО2. В этих биологических процессах освобождается вся энергия, поглощенная при первоначальной ассимиляции диоксида углерода. Следовательно, в природе происходят, с одной стороны, биологический круговорот углерода, начиная с неорганической [c.14]

Учитывая, что термодинамика является одним из наиболее трудных для усвоения разделов физической химии, необходимо обратить самое пристальное внимание на подбор конкретных примеров и задач, объясняющих физическую сущность таких понятий, как энтальпия, энтропия, свободная энергия, химическое сродство и др. Для студентов агрономического профиля весьма полезно дать также основные сведения о термодинамике биологических процессов. [c.77]

Зеленые растения поглощают из воздуха диоксид углерода и вьщеляют кислород (ассимиляция диоксида углерода растениями). Прямо или косвенно все вещества, содержащиеся в растениях, образуются из ассимилированного диоксида углерода. Органические вещества, синтезированные в растениях в результате эндотермических реакций, содержат большую часть поглощенной солнечной энергии. Эти вещества используются частично растениями и животными, благодаря чему углерод, ассимилированный растениями, возвращается в виде СО2. В этих биологических процессах освобождается вся энергия, поглощенная при первоначальной ассимиляции диоксида углерода. Следовательно, в природе происходят, с одной стороны, биологический круговорот углерода, начиная с неорганической [c.14]

Последнее особенно важно для химико-биологических процессов, протекающих чаще всего за счет солнечной энергии. В промышленности особое значение имеют реакции С, СО и СН4 с кислородом. [c.563]

С помощью метода Хюккеля находят энергии и волновые функции электронов, образующих делокализованные я-связи. Известно огромное количество молекул, содержащих такие связи они играют очень важную роль во многих органических реакциях и биологических процессах. [c.193]

Характерной особенностью межмолекулярных водородных связей является их направленность три атома Л, Н и 5, участвующие в образовании водородной связи, расположены на одной прямой. При этом расстояние Л — Н...В для различных веществ составляет 2,5— —2,8 А. Посредством водородных связей молекулы объединяются в димеры и полимеры. Такая ассоциация молекул приводит к повышению температуры плавления и кипения, увеличению теплоты парообразования, изменению растворяющей способности. Водородные связи обусловливают аномально высокую диэлектрическую проницаемость воды и спиртов по сравнению с диэлектрическими свойствами других жидкостей, молекулы которых имеют дипольные моменты того же порядка взаимную ориентацию молекул в жидкостях и кристаллах параллельное расположение полипептидных цепочек в структуре белка поперечные связи в полимерах и в двойной спирали молекулы ДНК. Благодаря своей незначительной прочности водородная связь играет большую роль во многих биологических процессах. Характерно, что молекулы, соединенные водородными связями, сохраняют свою индивидуальность в твердых телах, жидкостях и газах. В то же время они могут вращаться, переходить таким путем на одного устойчивого положения в другое. Кроме водорода промежуточным атомом, соединяющим два различных атома, может служить дейтерий, который, как водород, расположен на линии А П...В. При такой замене водорода на дейтерий энергия связи возрастает до нескольких десятков джоулей на 1 моль. [c.133]

Солнечная энергия возбуждает на Земле грандиозные по своим масштабам климатические, геологические и биологические процессы. Под влиянием биосферы солнечная энергия преобразуется в различные формы энергии, обусловливающие огромные по размерам превращения, миграции, круговорот веществ. Несмотря на свою грандиозность, биосфера является открытой системой, так как в нее извне постоянно вливается поток энергии Солнца. [c.607]

Важный биологический процесс, при котором в результате превращений глюкозы создаются запасы энергии, называется гликолизом (схема приведена ниже). Общий путь использования некоторых углеводов в качестве источника питания начинается от глюкозо-6-фосфата, который образуется при фосфорилировании свободной глюкозы аденозинтрифосфатом (АТР, разд. 19.3). [c.277]

Биологическая химия—это наука о молекулярной сущности жизни. Она изучает химическую природу веществ, входящих в состав живых организмов, их превращения, а также связь этих превращений с деятельностью клеток, органов и тканей и организма в целом. Из этого определения вытекает, что биохимия занимается выяснением химических основ важнейших биологических процессов и общих путей и принципов превращений веществ и энергии, лежащих в основе разнообразных проявлений жизни. Таким образом, главной задачей биохимии является установление связи между молекулярной структурой и биологической функцией химических компонентов живых организмов. [c.15]

В этой главе рассмотрены представления химической кинетики и химического равновесия, катализа и энергетики химических реакций. Это очень важные вопросы для глубокого понимания химических и биологических процессов, с чем вы встретитесь в дальнейшем, особенно при изучении специальных дисциплин. Так, например, установлено, что пищевые продукты при окислении в организме выделяют такое же количество энергии, как и при сжигании их до тех же конечных веществ. Принимаемые организмом из внешней среды разнообразные вещества в итоге превращаются в вещества самого организма. В то же время вещества живого организма разлагаются, выделяя продукты разложения и энергию во внешнюю среду. Эти процессы согласованы между собой и обеспечивают самовосстановление и самосохранение живого тела. [c.137]

Окислительно-восстановительные реакции являются самыми распространенными и играют большую роль в природе и технике их можно наблюдать при сгорании топлива, в процессах коррозии металлов и при электролизе, они лежат в основе металлургических процессов, с их помощью получают аммиак, щелочи, азотную, соляную и серную кислоты и многие другие ценные химические продукты. Благодаря окислительно-восстановительным реакциям происходит превращение химической энергии в электрическую в химических источниках тока — гальванических элементах и аккумуляторах. Не меньшую роль играют эти реакции и в биологических процессах фотосинтез, дыхание, обмен веществ — все эти процессы основаны на окислительно-восстановительных реакциях. [c.154]

Все эти результаты показывают, что диссипация действительно может быть источником упорядочения как во времени, так и в пространстве. Вполне вероятно, что такое рассмотрение сможет в конечном счете уменьшить разрыв, существующий на сегодняшний день между биологией и теоретической физикой. Вдали от.равновесия и неустойчивости ) мы на самом деле имеем новое состояние вещества, порождаемое заданным потоком свободной энергии. Принадлежат ли биологические процессы к этому состоянию Это совершенно особая проблема, для решения которой потребуются новые идеи и дальнейшее изучение. Теперь несомненно одно, что важные биологические процессы протекают за пределом устойчивости термодинамической ветви, и, следовательно, не могут быть объяснены экстраполяцией от термодинамического равновесия. [c.16]

Около ста лет назад была высказана мысль, что биологические реакции, протекающие при усвоении пищи, напоминают сгорание органических молекул. Действительно, конечным результатом как биологического окисления, так и сгорания являются одни и те же процессы образуются углекислый газ, вода и энергия, а также потребляется кислород. Однако, в то время как при обычном сгорании органических соединений, например глюкозы, выделяется очень немного полезной энергии, биологическое окисление глюкозы идет в несколько стадий, а энергию, которая при этом освобождается, организм запасает в виде так называемых макроэргических соединений. Ведущую роль среди таких соединений играет аденозинтрифосфат, широко известный под названием АТФ. В настоящем разделе мы рассмотрим наиболее важную [c.186]

Можно классифицировать методы определения по характеру измеряемого свойства или по способу регистрации соответствующего сигнала. Методы определения делятся на химические, физические и биологические. Химические методы базируются на химических (в том числе электрохимических) реакциях. Сюда можно отнести и методы, называемые физикохимическими. Физические методы основаны на физических явлениях и процессах (взаимодействие вещества с потоком энергии), биологические — на явлении жизни. Эта классификация условна. Так, фотометрические методы могут быть и химическими (в больщинстве случаев), и чисто физическими. Это относится и к люминесцентным методам. В ядерно-физических методах иногда важную роль играют химические операции это особенно относится к радиохимическим методам. [c.8]

Таким образом, ОВ, попадая в осадок, продолжает преобразовываться биологическим путем и, являясь главным и единственным источником энергии восстановительного процесса, играет ведущую роль при диагенетическом изменении осадка. [c.214]

На биологической кривой можно установить три характерные точки минимальная температура (около 273 К), оптимальная и максимальная. В интервале от ми-иимума до максимума температур интенсивность биологического процесса растет, и здесь наблюдается подчинение правилу Вант-Гоффа. При дальнейшем повышении температуры организм погибает. Это положение хорошо иллюстрируется рис. 46, где показана зависимость энергии дыхания зерна пшеницы от температуры, [c.157]

Первичным источником энергии для биологических процессов является Солнце. Каждую секунду Солнце излучает такое количество энергии, которое эквивалентно примерно 4 млн. т массы. Эта энергия возникает при превращении ядер водородных атомов — протонов в ядра гелия в ходе ядерных реакций, протекающих на Солнце. Чтобы представить количество излучаемой Солнцем энергии, необходимо помнить, что при самом мощном термоядерном взрыве в энергию превращается примерно 1 кг массы. Таким образом, ежеминутно Солнце излучает энергию, равную энергии 4 млрд. ядерных взрывов. [c.8]

Имеются все основания считать, что в механохимических биологических процессах источником необходимой химической энергии являются макроэргические вещества, прежде всего АТФ. [c.391]

Представления о миграции энергии, возникшие в результате изучения люминесцентных явлений, легли в основу попыток объяснения ряда биологических процессов. Как уже указывалось, многие биологические процессы протекают по принципу все или ничего с большой скоростью (см. стр. 44). Истинное объяснение этих явлений, по-видимому, должно исходить прежде [c.323]

Использование свободной энергии одного процесса для осуществления сопряженного с ним термодинамически невыгодного процесса особенно характерно для биологических систем. За счет свободной энергии процессов биологического окисления происходит, в частности, синтез белка — процесс, для которого ДС° > 0. [c.72]

Использовали данные о температуре подаваемых на очистку стоков за последние пять лет, предшествовавших модернизации станции. На температуру в реакторе влияют следующие факторы. Положительное влияние оказывают температура подаваемого стока, солнечное излучение, механическая энергия и энергия, выделяющаяся в биологическом процессе. Температурные потери связаны с испарением и конвекцией, вызванной ветрами, длинноволновым излучением, таянием выпавшего снега и поглощением в почве. Эти явления были промоделированы с тем, чтобы предсказать температуру в аэротенке в зимний период времени. [c.454]

Однако объяснять причину старения лсивого организма только старением его коллоидов нельзя. Как известно, в организме происходит непрерывный обмен веществ, процесс ассимиляции и диссимиляции, разрушение органической субстанции и образование ее, И хотя протоплазма всех организмов на.ходится в коллоидном состоянии, причины старения их кроются не в физико-химических, а более сложных, биологических, процессах. В самом деле, в любом растворе того или иного коллоида не наблюдается специфического, присущего именно живым организмам обмена веществ и энергии, явлений ассимиляции и диссимиляции. Если у коллоидов прото- [c.398]

Роль удобрений. Основатель советской агрохимии Д. Н. Прянишников доказал, что использование удобрений — основное средство вмешательства человека в круговорот веществ в земледелии. Но, оказывая химическое воздействие на растения, удобрения в то же время влияют на почву и населяющие ее микробы. Удобрения применяют для улучшения свойств почвы, усиления в ней энергии биологических процессов, повышения ее плодородия. Однако при неумелом внесении удобрений можно и ухудшить свойства почвы, например повысить ее кислотность. Поэтому химические вещества нужно применять не вслепзто и не по шаблону, а умело и сознательно, с дифференцированным подходом к каждому полевому участку, с учеюм биологии удобряемых культур. [c.3]

Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, континентальные водоемы и ледяные покровы материков. Гидросфера обуславливает существование биологической жизни на планете, так как вода - необходимый компонент всех биологических процессов. Естественные водоемы, входящие в состав гидросферы, служат источниками промышленного и бытового снабжения водой, источниками энергии, путями сообщения. Свыше 95% всех вод гидросферы приходится на долю Мирового океана, играющего важную роль в поддержании жизни на Земле путем синтеза белковых веществ и жиров в массе фитопланктона, насыщения атмосферы кислородом, регуляции обмена веществ и поддержания динамического равновесия в природе. Промышленное производство приводит к загрязнению, засорению и истощению (континентальные водоемы) гид-росфер >1, в том числе и вод Мирового океана. [c.8]

Сапропелевая гипотеза происхождения нефти не дает прямого ответа на вопрос, когда и в каких условиях сапропель или продукты его последующих превращений превращается в нефть. Можно, конечно, предположить, что на начальных стадиях изменения принимали участие биологические факторы. Возможно, что ферментативное разложение в какой-то степени подготовляет сапропелевый материал к превращению в нефть. Однако после погребения органического материала и в особенности после смены преимущественно водной среды на среду, содержащую незначительное количество воды, всякие биологические процессы должны резко сократиться, и в этот период биологический фактор теряет свое значение. Основную роль должны приобретать небиогенные реакции диспропорционирования свободной энергии. В экспериментальном отношении остается совершенно неизученным вопрос о возможности перерождения погребенного органического вещества [c.201]

Предлагаемый вниманию читателя учебник написан известным американским биохимиком Д. Мецлером. Автор поставил перед собой цель дать анализ структур, функций и процессов, характерных для живой клетки, с позиций современной биоорганической химии и молекулярной физики. Он концентрирует внимание на всестороннем рассмотрении протекающих в клетках химических реакций, на ферментах, катализирующих эти реакции, основных принципах обмена веществ и энергии. Впервые приведена классификация химических механизмов ферментативных реакций (нуклеофильное замещение, реакции присоединения, реакции элиминирования, реакции изомеризации и др.). В этом наиболее наглядно проявилась особенность рассмотрения биохимических проблем с позиций биоорганика. Обстоятельно изложены многие вопросы, которым прежде не уделяли должного внимания в курсе биохимии. Это касается в частности количественной оценки сил межмолекулярно-го взаимодействия, принципов упаковки молекул в надмолекулярных структурах (самосборка), кооперативных структурных изменений макромолекул и их комплексов. Приведены основные сведения о структуре и функциях клеточных мембран, об антигенах и рецепторах клеточных поверхностей. Весьма подробно рассмотрены также вопросы фотосинтеза, зрения и ряда других биологических процессов, связанных с поглощением света при этом охарактеризована природа некоторых физических явлений, наблюдаемых при взаимодействии света и вещества. [c.5]

Современная биология широко использует физическую химию. Все процессы в живом организме связаны с превращением вещества и энергии, а именно эти превращения изучает физическая химия. Основоположник отечественной физиологии И. М. Сеченов писал Физиолог — это физико-химик, имеющий дело с явлениями в животных организмах . Ту же мысль высказал позднее другой выдающийся физиолог — И. П. Павлов ...клетка в некотором отношении похожа на физико-химичес-кую лабораторию. Понятно, что там надо ждать и всех тех явлений, которые бывают при физико-химических процессах . Для иллюстрации справедливости этих высказываний достаточно перечислить некоторые актуальные проблемы современной биологии, решение которых основано на применении законов физической химии термодинамика и энергетика биопроцессов, осмотические явления и мембранные равновесия, окислительно-восстановительные процессы и редокс-потенциалы в физиологических средах, кинетика биологических процессов, ферментативный катализ и т. д. [c.8]

Ленного биологического процесса Л1од<ет ли предполагаемая схема реакций дагь достаточное количество энергии для поддержания жизии клегки Для ответа па такпе вопросы необходимо, как мы увпчпм позднее, учитывать ие только теплоту данной реакции однако термохимия дает первые указания об энергетических ресурсах, содержащихся в данном источнике. [c.118]

Аденозинтрифосфат. Сложное соединение, встречающееся в клетках живого организма, которое наряду с выполнением прочих функций переносит фосфатные группы ( фосфорилирование ). Сокращенное название — АТФ. В живых системах экзергониче-скнй гидролиз АТФ нередко сопряжен со второй эндергонической реакцие . Энергпя, которая освобождается при гидролизе АТФ, запускает эндергонический процесс. Вот почему АТФ относят к макроэргическим соединениям, которые запасают химическую энергию, необходимую для протекания многих биологических процессов. [c.194]

МАКГОЭРГИЧЕСКАЯ ФОСФАТНАЯ СВЯЗЬ. Когда физикохимики говорят о связях, обладающих высокой энергией, они обычпо имеют в виду довольно устойчивые связи. Биохимики же нередко называют макроэргиче-ской связь, которая пе отличается высокой прочностью и легко освобождает энергию в процессе реакции с другими соединениями. Многие биологические молекулы обладают такими макроэргическими фосфатными связями, т. е. большой отрицательной величиной АС гидролиза (см. табл. 24-3). [c.371]

Из табл. 24-3 становится ясно, почему аденозинтрифосфат (АТФ) играет столь важную роль в снабжении биологических процессов энергией . Соединения с высокими отрицательными значениями АО подвергаются полному гидролизу в условиях равновесия, в то время как соедипения с низкими отрицательными величинами Дб гидролизуются лить частично. Иными словами, соединение с высоким отрицательным значением ДС легко теряет фосфатную группу. Так как АТФ характеризуется прожжуточной величиной АО, он может без труда отщеплять фосфат-ион с образованием аденозиндифосфата (АДФ), который столь же легко способен присоединять фосфатную группу, давая опять АТФ. [c.372]

Обратимые молекулярные перегруппировки представляют большой интерес вследствие их фундаментальной значимости для изучения многих химических и биологических процессов, находящих применение в современных технологиях. В частности, фотохромные органические молекулы, являющиеся предметом интенсивных исследований в последнее время, могут быть использованы в таких областях, как оптические системы регистрации и отображения информации, сенсоры, опто- и оптобиоэлектроника, транспортные системы, аккумуляция солнечной энергии, катализ. Многообразие возможных применений органических фотохромных соединений предъявляет широкое разнообразие требований к их характеристикам. В связи с этим направленный синтез, основанный на результатах фундаментальных исследований, связанных с выявлением общих закономерностей, обуславливающих связь между молекулярной структурой и спектрально-кинетическими свойствами фотохромного соединения, приобретает большое значение. [c.325]

Суть явления заключается в том, что в условиях постоянного притока солнечной радиации благодаря биоте происходит непрерывное движение биофильных элементов (С, М, Н, О, 8, Р, Са, Ге) через состояния с высоким химическим потенциалом, когда эти элементы входят в состав живых тканей, к состояниям с низкими уровнями энергии - по мере разложения тканей. Таким образом, возникает своеобразный, интерактивный по своей природе планетарный метаболизм - совокупность взаимосвязанных физических, химических и биологических процессов. Именно такая совокупность процессов определяет химический состав атмосферы, гидросферы и земной поверхности и, в конечном счете, все характеристики окружающей природной среды, делающие ее пригодной для существования современных нам форм жизни на планете. К числу таких характеристик относятся прежде всего радиационный режим и климат Земли. [c.8]

Специфичность достигается комплементарностью профилей контактных поверхностей, а также структурным соответствием доноров и акцепторов водородных связей и остатков, образующих солевые мостики. Для биологических процессов важна не только эффективность взаимодействия, но и его специфичность. Каким образом достигается специфичность во взаимодействиях белок — белок Как отмечалось выше, для получения большого значения величины АОпереиос контактирующие поверхности должны быть комплементарны. Кроме того, должны быть пространственно сближены и соответствующим образом ориентированы доноры и акцепторы водородных связей в противном случае энергия ассоциации резко ослабляется. В еще большей мере это относится к скрытым солевым [c.125]

По современным представлениям фотосинтез в зеленом листе — это сложнейший физический, химический и биологический процесс окислитель-но-восстановительного превращения Н2О и СО2 в углеводы и другие органические соединения, инициируемый хлорофиллом (а) в фотосинтетическом аппарате. Фотосинтетический аппарат — это самонастраивающаяся, саморе-гулируемая биологическая структура, возникающая в белково-липидных мембранах зеленого листа в результате идеальной пространственной подгонки (подстройки друг к другу) всех участников фотосинтеза MgXл (а), СО2, Н2О, молекул акцепторов (окислителей) и доноров (восстановителей) электрона, а также ферментов, витаминов, источников энергии (АТФ) и других молекул и ионов за счет универсального и специфического взаимодействия, а также за счет экранирования тех или иных реакционных центров. [c.735]

Решающее значение в истории образования биосферы имело появление на Земле так называемых автотрофных растений, способных улааяивать солнечную энергию и синтезировать органическое вещество из минерального. Фотосинтез до В.И. Вернадского рассматривался как собственно биологический процесс, как процесс самоподдержания жизни путем улавливания лучистой энергии Солнца. Он показал, что благодаря фотосинтезу меняется весь облик Земли. Замкнутое движение указанных веществ - их круговорот через процесс фотосинтеза -показано на рис. 4.1. [c.311]

Представления о миграции энергии, возникшие в результате изучения люминесценции, легли в основу ноныток объяснения ряда биологических процессов. Многие из этих процессов протекают быстро, по принципу все или ничего . Истинное объясне- [c.147]