Электронные переходы в биологически важных молекулах

Квантовая биофизика изучает электронную структуру биологически важных молекул, электронные переходы в этих молекулах и пути превращения энергии возбужденного состояния молекул в энергию их продуктов. [c.30]

При переходе от молекулярных систем к надмолекулярным структурам живых клеток и организмов мы встречаемся со специфическими проблемами физики конденсированных сред. Биологические мембраны, сократительные системы, любые клеточные структуры имеют высоко специализированное гетерогенное строение. Во всех функциональных надмолекулярных структурах определяющую роль играют белки, взаимодействующие с другими органическими молекулами (например, с липидами в мембранах) и с различными ионами, начиная с малых ионов щелочных и щелочноземельных металлов. В гетерогенных надмолекулярных системах реализуется специальное динамическое поведение, ответственное в конечном счете за важнейшие явления жизнедеятельности. Это поведение определяется особым состоянием биологических надмолекулярных систем. Мембраны имеют жидкое или жидкокристаллическое строение, белки плавают в липидном море . Сократительные белковые системы, ответственные за превращение химической энергии (запасенной преимущественно в АТФ) в механическую работу, т. е. системы механохимические, построены из различных фибриллярных белков, взаимодействующих друг с другом. Естественно, что внутримолекулярная и молекулярная подвижность, т. е. конформацион-ные движения, играют главную роль в динамике надмолекулярных структур. В конечном счете электронно-конформационные или ионно-конформационные взаимодействия лежат в основе всей клеточной динамики. [c.611]

Существуют не только внутримолекулярные, но и межмолекулярные водородные связи с л-электронным взаимодействием. Они образуются в димерах карбоновых кислот (в), между пептидными группами белков и других соединений (г, д), между амидинными группировками (е) [297], между молекулами изатина (ж), молекулами индиго (з) и др. Так, например, при переходе изатина или индиго из кристаллического состояния в парообразное (от ассоциата к отдельным молекулам) происходит сильное изменение окраски. Пары индиго имеют красно-фиолетовую окраску длинноволновый максимум поглощения сдвинут на 100 ммк в сторону коротких волн по сравнению с кристаллами [292, 287]. В системах тн-мин +аденин, цитозин + гуанин также, по-видимому, образуются водородные связи с я-электронным взаимодействием. Эти системы входят в определенном отношении в состав ДНК клеток и играют большую роль в жизненно-важных биологических процессах [124]. [c.199]

Представление о п-л переходах было распространено также на молекулы, отличные от кетонов [10]. Так как ато.мы, обладающие неспаренными электронами (например, N, О, Р, 5), играют важную роль в биологических реакциях, то не приходится сомневаться в большом значении п-п переходов при биохимических превращениях. Ниже мы укажем несколько молекул, для которых были установлены такие переходы. Точная идентификация п-я переходов довольно трудна и возможно, что некоторые из них идентифицированы неправильно [c.76]

В биологических процессах, в которых свет сам служит стимулирующим фактором, т. е. в процессах, включающих в себя ту или иную фотохимическую реакцию (фотосинтез, зрение и т. п.), роль электронных возбужденных состояний совершенно очевидна. А. Н. Теренин выявил и особенно подчеркнул важное значение, которое имеет в этих процессах переход молекул, возбужденных до синглетного уровня, на метастабильный (триплетный) уровень (см. Теренин А. Н., Фотохимия красителей , Госхимиздат, М., 1948). Чрезвычайно вероятно и хорошо обоснованно, в частности, участие триплетных возбужденных состояний в процессе фотосинтеза. [c.116]

Порфирины образуют важный класс природных соединений, в который входят хлорофилл, витамин Bi2 и родственные соединения. Тетрапиррольные ядра, находящиеся в больщинстве этих соединений, обусловливают сложные УФ-спектры с многочисленными электронными переходами. Измерены ДОВ и КД различных биологически активных металлопорфиринов [576, 577] и хлорофилла [578]. Подробное изучение хлоринов, являющихся оптически активными 7,8-дигидропорфиринами, позволило установить эмпирическую корреляцию между строением молекул и их хироптическими свойствами [579]. Детальное исследование КД-свойств производных кобала-мина, и особенно цианокобаламина (витамина В ), помогло идентифицировать различные переходы, принадлежащие этим металлоорганическим системам [18, 580, 581]. [c.90]

В последние годы стабильные радикалы нашли широкое применение для решения многих актуальных проблем структурной и теоретической химии, химической кинетики, физики, молекулярной биологии, биофизики и физической химии полимеров Бурный прогресс в этой области во многом обусловлен появлением нового класса стабильных радикалов — азотокисных (иминоксиль-ных) и детальным исследованием их электронной структуры. Значительный вклад в развитие этого направления внесли работы проф. М. Б. Неймана, проведенные в Институте химической физики АН СССР. Одним из важных и перспективных направлений использования стабильных радикалов является исследование молекулярных движений и структуры жидкостей, полимеров и биополимеров. Впервые такие радикалы были применены для изучения структуры и конформационных переходов в биологических системах. При этом радикал химически присоединялся к молекулам биополимеров. Этот метод получил название метода спиновых меток [c.31]

Знание уровней энергии делокализации электронов (разность между наблюдаемой энергаей молекулы и энергией, рассчитанной на основании канонической структурной формулы) необходимо для более глубокого понимания механизма действия коферментов и других биологически активных соединений, обладающих системой сопряженных двойных связей значения энергии делокализации электронов важны, кроме того, для оценки устойчивости водородных связей между комплементарными пуриновыми и пиримидиновыми основаниями, а также существенны при рассмотрении вопроса об установлении равновесия в разнообразных таутомерных превращениях моносахаридов, кетокислот, азотистых оснований и т. п. Данные об энергии высшей заполненной и низшей незаполненной орбиталей прямо взаимосвязаны с электрон-донорными и электрон-акцепторными свойствами молекул соответственно и используются для характеристики оксидоредуктазньк систем клетки. Сведения об энергии возбуждения, т. е. разности энергии электрона до и после перехода на новую орбиту, неоднократно обсуждались в связи с вопросом о полупроводниковых свойствах белков и нуклеиновых кислот. [c.483]