Освобождение и превращение химической энергии

Бета-окисление ( 3-окисление) — распад жирных кислот на двууглеродные остатки уксусной кислоты — ацетил-КоА, которые далее окисляются в цикле лимонной кислоты. Биологическая химия — раздел биологии, изучающий химический состав, свойства молекул живых организмов и превращения веществ в процессе жизнедеятельности. Биологическое окисление — процесс ферментативного переноса водорода (электронов и протонов) от окисляемого вещества (акцептора) на другое вещество (донор), который сопровождается освобождением свободной энергии. [c.487]

Освобождение и превращение химической энергии [c.52]

Так обстоит дело лишь с суммарной свободной энергией системы. Однако, как мы знаем (см. ч. I), процессы, самопроизвольно протекаюш,ие в неравновесной системе в направлении уменьшения свободной энергии, могут индуцировать те или иные процессы в той же системе, идущие с повышением свободной энергии, аким образом, мы будем иметь энергетическое сопряжение или химическую индукцию в самом общем смысле этого слова. Так, например, процессы конденсации материи, протекающие на Солнце (в частности, образование ядер гелия из протонов и нейтронов), ведут к освобождению огромного количества лучистой энергии, которая, попадая на Землю и другие планеты, может вызывать химические превращения, сопровождающиеся увеличением свободной энергии соответствующих молекулярных систем, т. е. процессы, в результате которых возникают продукты, обладающие свободной энергией, большей, чем исходные. [c.293]

Ферменты являются специфическими белками, которые входят в состав всех клеток и тканей живых организмов. Они обусловливают способность живых организмов осуществлять самые разнообразные и в то же время совершенно необходимые для жизнедеятельности превращения веществ. Сюда могут быть отнесены процессы пищеварения белков, жиров и углеводов использование всасывающих питательных веществ клетками организма освобождение химической энергии, необходимой для всех проявлений жизнедеятельности поглощение кислорода тканями и ряд других процессов. Ферменты не только расщепляют вещества, но также синтезируют все то многообразие органических соединений, которое мы встречаем в организме. [c.99]

Развитие электрохимии в настоящее время вышло за рамки приведенного определения. При изучении явлений превращения энергии химической в электрическую и обратно было найдено столько новых фактов и сделано столько обобщений, что определение это стало недостаточным. Можно привести ряд примеров, когда явления бесспорно электрохимического характера не сопровождаются взаимным переходом химической и электрической энергии. Например, при окислении цинка в разбавленной серной или соляной кислоте не наблюдается возникновения электрической энергии химическая энергия просто превращается в теплоту, хотя явление подчиняется электрохимическим закономерностям и изучается электрохимией. При изменении состава раствора, в котором находится капля ртути, наблю- дается изменение ее поверхностного натяжения. Это явление никак не связано с превращением химической энергии в электрическую или наоборот, но объяснить его можно только при помощи электрохимических представлений. Добавкой к коллоидному раствору раствора электролита, содержаще о свободные ионы, можно вызвать коагуляцию коллоида. Наоборот, некоторыми другими добавками можно стабилизировать коллоид, значительно затруднив коагуляцию. Эти явления, не связанные с освобождением электрической энергии или с превращением ее в энергию химическую, тоже относятся к области электрохимии. Число подобных примеров можно было бы значительно увеличить. [c.9]

Каждую форму движения он связывает с определенным материальным носителем. Так, химическую форму движения он объясняет перемещением атомов, сложным взаимодействием их. Освобождение химической энергии всегда связано с превращением ее в другие формы в теплоту, свет электричество. При соединении кислорода с водородом часть химической энергии превращается в тепловую, а при окислении фосфора без заметного повышения температуры происходит превращение химической энергии в световую и т. п. [c.134]

Взрыв — быстропротекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением значительного количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная привести к возникновению техногенной чрезвычайной ситуации. [c.207]

Детальное исследование химии моносахаридов необходимо и с другой точки зрения. Моносахариды и их производные участвуют во многих жизненно важных биохимических процессах. Являясь первичными продуктами фотосинтеза, они могут претерпевать далее распад с освобождением химической энергии или служить исходными веществами при разнообразных биосинтетических превращениях. Детальное описание механизма этих процессов в терминах химии невозможна без получения исчерпывающих данных о реакционной способности моносахаридов. [c.626]

Зная изменение свободной энергии при химических превращениях элементов и соединений (см. гл. II, 7), мы можем установить, какие процессы могут начаться без искусственного и длительного подведения энергии из внешнего источника и какова будет величина энергии, освободившейся в ходе этих процессов. Но начнется ли на самом деле этот процесс и если да, то с какой скоростью он будет протекать, — на эти вопросы мы не в состоянии ответить, зная только химическую энергию веществ, участвующих в процессах. Как правило, для начала химического процесса нужна энергия активации, причем даже тогда, когда конечным результатом процесса является большое количество освобожденной энергии. Благодаря энергии активации разрываются химические связи, существующие между атомами в исходном веществе, и атомы могут перегруппироваться в соответствии с химическими превращениями. Освобожденные атомы в результате столкновений могут соединиться друг с другом и образовать структуру, соответствующую продукту реакции. [c.64]

Регенерация органической материи может происходить циклически те же самые двуокись углерода, вода и азот, которые освободились при распаде, могут опять использоваться для синтеза. Освободившаяся энергия потеряна безвозвратно. Живые организмы, в той же мере, как и неорганический мир, подчинены законам термодинамики. Эти законы приводят к тому, что освобожденная при окислении энергия рассеивается в океане атмосферы и гидро-, сферы, становясь тем самым практически недоступной для обратного превращения в химическую энергию живого вещества. [c.16]

Растение или животное в общем случае способно усваивать определенные вещества (пищу), подвергать их химическим превращениям,, которые обычно сопровождаются освобождением энергии, и выделять некоторые продукты реакций. Этот процесс использования организмом пищи, усваиваемой при переваривании в ходе химических превращений, называется обменом веществ или метаболизмом. [c.382]

КОНЦОМ растущей цепи, который в результате занимает участок отбора мономера. Кроме того, при правильном протекании процесса каждый кодирующий элемент должен участвовать в одном акте роста цепи и затем уступить свою роль непосредственно следующему за ним кодирующему элементу. Поэтому после присоединения мономера в участке связывания кодирующего элемента оказывается уже прочитанный фрагмент матрицы. Иными словами, система оказывается не готовой для следующего акта элонгации. Чтобы сделать его возможным, необходимо перемещение растущей цепи с освобождением участка отбора мономера и одновременно перемещение матрицы на один кодирующий элемент. Такое перемещение матрицы и продукта называется транслокацией. Таким образом, каждый акт элонгации складывается из трех основных элементов отбора мономера, химического превращения и транслокации. Фактически, по крайней мере в случае биосинтеза белков, элонгация является еще более сложным событием, требующим участия специальных белковых факторов и расходования энергии. Несколько подробнее этот вопрос рассмотрен в 5.6. [c.176]

Растение или животное в общем случае способно усваивать некоторые вещества (пищу), подвергать их химическим реакциям, которые обычно протекают с освобождением энергии, и выделять некоторые продукты реакции. Процесс, благодаря которому организм усваивает пищу, претерпевающую химическое превращение, называется обменом веществ или метаболизмом. [c.478]

Одной из основных проблем современной биохимии является выяснение механизма превращения энергии, выделяющейся в результате взаимодействия связей С — Н с кислородом с образованием двуокиси углерода и воды в энергию фосфоангидридной связи АТФ — единой платежной единицы в процессах переноса химической энергии, используемой для большого числа синтетических и метаболических функций. Если энергетическое сопряжение имеет химический механизм (хотя это еще не очевидно [185]), то оно может происходить либо непосредственно через окисление некоторых легко образующихся низкоэнергетических фосфатных производных до высокоэнергетических форм, которые могут затем переносить фосфат на АДФ, давая АТФ, либо через окисление некоторых других низкоэнергетических молекул до высокоэнергетических форм, которые могут дать макроэргический фосфат через серию реакций переноса. В последнее время стало известно несколько примеров такого активационного процесса, в котором происходит образование высокоэнергетического тиолового эфира при окислении альдегида. Тиоловый эфир может реагировать дальше, давая ацилфосфат и при известных обстоятельствах АТФ. Этот тип активации является ответственным за образование макроэргических фосфатных связей на субстратном уровне фосфорилирования, в котором метаболит, подвергающийся окислению, превращается в активированный продукт. В настоящее время, однако,еще нет уверенности, что аналогичный процесс происходит при многоступенчатом переносе электронов между субстратом и кислородом, который является ответственным за освобождение большей части энергии в аэробном метаболизме. Интерес к этой проблеме стимулировал поиски реакций, в которых фосфатная группа превращается в энергетически богатую форму посредством окислительного процесса, что может служить моделью реакций с природным коферментом. Хотя в настоящее время еще нет доказательств, что какой-либо процесс такого рода ответствен за окислительное фосфорилирование, эти исследования интересны с химической точки зрения и в качестве источника некоторых потенциально полезных синтетических методов. [c.132]

Так, из сотен тысяч а-частиц, бомбардирующих азот, вызывают ядерное превращение лишь единицы. Указанным недостатком — положительным зарядом — не обладают нейтроны. Подобно тому как использование потенциальной энергии природных горючих стало возможным с открытием реакции горения — цепной химической реакции, решение проблемы освобождения внутриядерной энергии сделалось возможным лишь с открытием цепных ядерных превращений, ведущую роль в которых играют именно нейтроны. [c.187]

На этой схеме основные питательные вещества для высокоорганизованных живых организмов представлены углеводами, липидами и белками они превращаются через многие другие более простые соединения в углекислый газ, воду и соединения азота. Эти превращения осуществляются посредством реакций, катализируемых ферментами. Основная роль ферментов — катализ реакций обмена, за счет которых осуществляется сохранение, рост и репродукция живых организмов. Обмен (метаболизм) включает два точно сбалансированных процесса, а именно анаболизм, или использование энергии и материалов для химических синтезов, и катаболизм, или расщепление субстратов с освобождением энергии. Каждая ступень в сложной [c.112]

Продукты переваривания являются поступающим из внешней среды исходным материалом для обмена веществ. Под последним термином подразумеваются все превращения, в том числе и химические, происходящие в клетках и тканях живого организма. Эти изменения могут выражаться или в химическом упрощении исходного вещества (катаболизм), или в увеличении его сложности (анаболизм) синтетическим путем. Первые связаны -с освобождением энергии, вторые—с поглощением свободной энергии. [c.362]

Все жизненные процессы требуют для своего осуществления определенного расходования энергии. Всякий организм как растительный, так и животный, при превращении веществ, сопряженном с расходованием энергии, черпает последнюю из биологических процессов, происходящих в нем. Из них гю распространенности и значению на первом месте стоит так называемое кислородное дыхание. Во время дыхания освобождается накопленная в органическом веществе в процессе фотосинтеза энергия. Процесс дыхания происходит непрерывно в течение всей жизни организма и связан с расходом органического вещества. Углеводы, главным образом крахмал, гликоген и глюкоза, являются основными источниками энергии для животных и растений, а также для бесчисленного количества микроорганизмов. Распад углеводов сопровождается освобождением большей или меньшей части энергии, заключающейся в их молекуле. Степень использования освобождающейся энергии для биологических нужд организма зависит от природы тех химических превращений, которые данный организм в состоянии осуществлять, [c.374]

Наиболее универсальным средством химической сенсибилизации являются примесные центры. С термодинамической точки зрения, они образуют твердый раствор серебра в виде квазиравновесной системы частиц из малого числа атомов. При достижении определенного пересыщения происходит фазовое превращение, т. е. возникают зародыши металлического серебра критических размеров, способные самопроизвольно расти с освобождением энергии,— они и составляют скрытое изображение. С квантовомеханической точки зрения, примесные центры служат в дополнение к ионам брома донорами электронов, повышая тем самым выход последних в зону проводимости они выполняют далее, функцию акцепторов положительных дырок и, наконец, они могут быть акцепторами фотоэлектронов и участвовать в формировании центров скрытого изображения. Описанные превращения совершаются в околоповерхностном слое, толщина которого колеблется в пределах [c.337]

Работа в кинетической сфере по образованию промежуточных и вспомогательных веществ имеет своим конечным назначением проведение базисной реакции, освобождение химической энергаи этой реакции с переводом ее в формы, удобные для совершения полезной работы в конституционной сфере. Смысл стационарного существования сложной открытой каталитической системы во времени как раз и состоит в проведении базисной реакций и в ассимиляции энергии этой реакции. Время ассимиляции энергии на полезную работу по осуществлению базисной реакции неизбежно должно быть небольшим, иначе скорость такой реакции, непосредственно связанная с основным параметром развития (абсолютной каталитической активностью), будет мала и развитие станет невозможным. В этом случае время ассимиляции энергии базисной реакции, очевидно, соизмеримо с длительностью полного цикла превращений в сложном каталитическом акте. Время же ассимиляции энергии на полезную работу п образованию вспомогательных веществ и аккумуляторов энергии, обеспечивающих эволюционные превращения конституционной сферы, должно быть большим. [c.158]

Сокращение основано на превращении химической энергии в ме-7 зническую. Если мышца активирована, расход ее химической энергии в форме АТР увеличивается на один-два порядка. Один из предложенных механизмов состоит в следующем. В расслабленном состоянии мышцы актин и миозин не взаимодействуют и головка миозина характеризуется слабой АТРазной активностью, которая лимитируется стадией освобождения продуктов, главным образом Mg-ADP. В работающей мышце актин усиливает АТРазную активность миозина примерно в 100 раз путем вытеснения Mg-ADP. До снх пор не ясно, является ли действие актина на ADP-связываю-щий центр миозина прямым или зллостерическим. [c.287]

Мембраны играют также важную роль в механизме освобождения и потребления энергии в живых организмах. Различные виды живых клеток получают энергию из окружающей среды в разных формах, однако накопление и использование ее происходит в виде аденозинтри-фосфата (АТФ). При передаче энергии АТФ переходит в аденозин-дифоефат (АДФ), который в свою очередь за счет разных видов энергии присоединяет фосфатную группу и превращается в АТФ. Процесс образования АТФ называется фосфорилированием. Этот процесс в организмах животных и человека сопряжен с процессом дыхания. Аистом генерирования АТФ в животных клетках являются особые компоненты клеток — митохондрии, которые служат своеобразными силовыми станциями , поставляющими энергию, необходимую для функционирования клеток. Митохондрия окружена двумя мембранами внешней и внутренней. На внутренней мембране, содержащей ферментные комплексы, происходит превращение энергии химических связей в мембранный потенциал. При этом важную роль играют проницаемость и электронная проводимость мембран. [c.140]

Научные работы посвящены изучению механизма превращения энергии в биологических мембранах. Исследовал трансформацию химической энергии в электрическую на мембранах митохондрий, роль мембранного потенциала как фактора, сопрягающего освобождение и аккумуляцию энергии в клетке. Открыл терморегуляторное разобщение процессов дыхания и фосфорилирования и сделал вывод о том, что вещества-разобщители являются переносчиками ионов через биологические мембраны. Провел самосборку протеолииосом, генерирующих электрический ток, что явилось доказательством суще- [c.466]

При действии раздражителя на нервное или мышечное волокно мембранный потенциал Е в месте раздражения нарушается. Нерв воспламеняется , и поляризация мембраны меняется на обратную (рис. 55, б). Поток ионов Ма+ устремляется внутрь клетки (заса сывается), а затем (рис. 55, в) ионы К+направляются во внешнюю среду. Возвращение к исходному положению (рис. 55, г) происходит спустя одну-две миллисекунды. Нервный импульс пиковый потенциал (потенциал действия) передается по нервному волокну дальше. Мембраны играют важную роль в процессах освобождения и запасания энергии в живых организмах. Ее накопление происходит в виде аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), а при необходимости энергия освобождается за счет разрыва одной из трех богатых энергией связей Р—О—Р. На мембране митохондрии — одного из компонентов клетки — происходит превращение энергии химических связей в мембранный потенциал. При этом важную роль играют проницаемость и электронная проводимость мембран. [c.159]

Поддержание жизни обусловлено химическими процессами двух типов 1) фотохимическим превращением солнечной энергии в электрохимическую, необходимую для ассимиляции двуокиси углерода и воды с образованием восстановленных органических веществ и кислорода, и 2) процессом, обратным первому, т. е. окислением органических веществ с образованием двуокиси углерода и воды и с освобождением энергии. Ионы металлов участвуют в процессах обоих этих типов. Энергия солнечного излучения усваивается биосферой при участии магнийпорфириновых комплексов — хлорофиллов. Затем может происходить перенос электрона через ряд промежуточных переносчиков, таких, как цитохромы (Ре +/Ре +), ферредоксин (Ре Ре +) и пластоцианин (Си+/Си ) молекулярный кислород образуется при участии комплекса марганца. В процессах типа 2 участвуют ферменты, которые регулируют биосинтез и распад органических веществ. Поскольку биологические системы термодинамически неустойчивы, регулируемое освобождение энергии, происходящее во многих случаях при участии металло-ферментов, является основным условием существования жизни. [c.7]

Для осуществления этого процесса требуется затрата большого количества энергии, поставляемой солнечными лучами. В растениях световая энергия трансформируется в труднорассеиваемую химическую энергию, которая накапливается в растительной массе, т. е. в образующихся высокомолекулярных соединениях. Аккумулированная солнечная энергия используется по-разному в процессе усвоения питательных материалов живыми организмами, при сжигании растительной массы или продуктов ее геологического изменения (торф, каменные угли), в процессе дальнейших химических превращений и т. д. В результате освобождения аккумулированной растениями энергии вновь образуется двуокись углерода. Таким образом, замыкается цикл обращения углерода в природе [c.13]

Как отмечалось выше, гальванические элементы являются источниками электричества, которое получается в результате освобождения энергии при протекании самопроизвольной химической реакции. В противоположность этому сушествуют электролитические ячейки, в которых в результате затраты электрической энергии происходят химические превращения. Эти превращения, представляю-ш ие собой реакции между ионами и электронами, приводят к разложению электролитов, находящихся в растворе или в виде расплава. Например, при пропускаиии постоянного тока через раствор СиСЬ на электроде, к которому подводятся электроны (катод), происходит реакция u +-f 2е = Си (т), т. е. выделяется металлическая медь. На электроде, с которого электроны отводятся (анод), разряжаются ионы хлора С1-, т.е. идет реакция 2С1- = СЬ(г)+2е, и выделяются пузырьки газообразного хлора. Таким образом, на катоде происходят реакции восстановления, а на аноде — окисления. Подобные процессы называются электролизом. Электролиз имеет важное практическое значение. С его помощью получают из водных растворов многие металлы, например медь, никель и др. Такие металлы, как алюминий, магний, кальций, получают электролизом расплавленных солей или их смесей. Разрабатываются способы получения железа электролизом из его руд (.4. Б. Сучков). При помощи электролиза наносят защитные покрытия более благородных металлов на менее благородные (хромирование и никелирование железа). В отличие от работы гальванического элемента реакции, протекающие при электролизе, происходят в условиях, да- [c.133]

Детонация (от лат. detono — гремлю) — процесс химического превращения взрывчатого вещества, сопровождающийся освобождением энергии и распространяющийся по веществу в виде волны от одного слоя к другому со сверхзвуковой скоростью. Дефолианты (от лат. de и folium — лист) — вещества, вызывающие опадение листьев растений. В качестве Д. применяют цианамид кальция, хлорат магния и др. Д. имеют большое значение для обезлиствления хлопчатника. [c.46]

Эта энергия может освобождаться при столкновении с другими молекулами либо проявляться в виде флуоресцентного излзгчения. Если освобожденная энергия передается другим молекулам, то частично или целиком она может быть затрачена для химических превращений. Так, атом ртути, поглотивший волну 2537,5 А, способен вызвать изменения в молекулах, с которыми он сталкивается, при условии, если для возникновения таких изменений не требуется более 112 620 кал моль. Молекулы водорода, которые для диссоциации на атомы требуют только 103 ООО кал/молъ, могут диссоциировать при столкновении с атомами ртути (поглотившими любую из указанных волн), с атомами кадмия (поглотившими волну 2288,7 А), с атомами цинка (поглотившими волну 2139,3 А) и с атомами ксенона (поглотившими любую из двух указанных волн). В некоторых случаях, однако, могут быть пригодны другие волны. Например, атом кадмия, поглотивший волну 3261,9д А, может подвергаться следующей реакции [c.14]

Перенос энергии посредством миграции экситонов может происходить только в изолирующих или полупроводниковых кристаллических телах. К таким телам относятся. молекулярные и ионные кристаллы, керамика, большая часть полимеров, полупроводники и пр. Экситонами называют возбужденные электронные состояния в кристаллах. В принципе экситон представляет собой пару электрон — дырка. Эта связанная пара — электрон в полосе проводимости и дырка в валентной полосе — как одно целое может двигаться через кристалл. Движение экситона через кристалл можпо представить себе как ряд рекомбинаций электронов и дырок с последующим поглощением освобожденной энергии. Возбужденная молекула окружена другими молекулами, которые способны воспринимать и переизлучать энергию возбуждения. Экситон мигрирует сквозь кристалл до тех пор, пока не произойдет взаимодействие с фонопами (рассеяние на фопонах) или атомами примесей, с дислокациями или точечными дефектами, которое приведет к потере энергии возбуждения. После этого экситон может быть локализован и захвачен ловушкой. Энергия экситона растрачивается на флуоресценцию или иногда на химические превращения молекул ловушки. Роль экситонов в процессах, происходящих в неорга- [c.311]