Супрамолекулярные системы

Взаимодействие биомолекул в растворах сопряжено не только со слабыми (нековалентными) взаимодействиями. Значительна роль молекулярного комплексообразования в биологических процессах. Сильные взаимодействия в многокомпонентных системах биомолекул приводят к возникновению так называемых супрамолекулярных комплексов. Образование соединений, имеющих весьма сложное строение, присуще многим фундаментальным биохимическим реакциям. Молекулярные комплексы биомолекул являются действующим началом многих современных лекарственных препаратов. Большое значение в этих процессах имеет комплементарность взаимодействующих молекул, их так называемое "молекулярное узнавание". Термодинамические аспекты этого экстраординарного явления рассмотрены в четвертой главе монографии, в которой развит подход к комплексному изучению сильных и слабых взаимодействий в растворах таких модельных биологических соединений, как аминокислоты, пептиды, краун-эфиры, криптанды, циклодекстрин, основания нуклеиновых кислот. Значительное место отведено анализу роли растворителя в молекулярном узнавании биомолекул. [c.6]

Любая высшая О ) иерархическая структура возникает в результате самосборки - термодинамической самоорганизации структур низшей (j -l) иерархии. Например, в качестве низшей иерархии (у-1)-ой структуры можно выбрать молекулярную (химическую) структуру, т i h) биообъекта либо его части. В этом случае высшей структурой следует считать супрамолекулярную (надмолекулярную), /-ую структуру, т. е. ш-структуру системы. При этом следует иметь в виду, что в качестве гт-структуры можно выбрать совокупность всех составляющих im -структур организма, либо отдельные составляющие общей ш-структуры. Такими составляющими г/й-структурами являются супрамолекулярные структуры организмов, гт-структуры различных тканей, клеточных образований, сенсорных структур и т. д. [c.9]

В 60-х годах XX столетия на стыке химии, физики и биологии сформировался мощный фундамент, создавший условия для развития новой науки — супрамолекулярной химии. Супрамолекулярную химию можно определить как химию молекулярных ансамблей и межмолекулярных связей. Одними из наиболее широко изучаемых объектов супрамолекулярной химии являются природные и синтетические Н2Р, МР и их разнообразные производные. Так, модельные синтетические порфирины позволяют ученым справиться с глобальной задачей биохимии — выяснением физико-химической природы процессов, благодаря которым осуществляется самосборка молекулярных ансамблей в биологических системах (мультиферментные ансамбли, органеллы клеток и др.). С другой стороны, благодаря имеющимся в настоящее время теоретическим разработкам стало возможным проводить целенаправленный синтез порфиринов с заданными практическими свойствами. [c.202]

Рис. 6.12. Строение супрамолекулярной системы М0зб М0 48 в полиэдрическом представлении (обозначения рис. 6.11) [17]

Нефтяные системы можно отнести к объектам нового направления в физике конденсированных сред, получившем условное название физики мягкого состояния и объединяющем физику полимеров, жидких кристаллов, критических явлений, коллоидно-дисперсного состояния [4]. Существует значительная корреляция между свойствами на микро-, мезо- и макроуровнях их супрамолекулярной организации (рис. 1.) В соответствии с обобщенными принципами химической кибернетики [5] технологический процесс рассматривается как передача и закрепление в материале определенной информации, которая и определяет комплекс его свойств. Носителем информации является структура исходного материала. В замкнутом технологическом цикле 1Е=соп81, где I — уровень информации, заложенный в исходном сырье, а Е — энергетические затраты на технологической стадии. Чем больше информации заложено в исходном сырье, тем меньше необходимо за[тратить энергии для достижения необходимого уровня конечных свойств. Технологические режимы должны быть такими, чтобы уровень исходной структурной организации сырья не только не уменьшался в ходе превращений (такое возможно в силу неопределенности структурных перестроек в ходе технологического процесса), а возрастал, достигая максимальной степени в конечном продукте. Рис. 1 иллюстрирует возможности управления процессами на макроуровне влиянием на микроструктуру нефтяных систем. [c.174]

Однако супрамолекулярная химия при всех своих волнующих перспективах и животрепещущей увлекательности лежит за пределами темы нашей книги. Адресуем читателя к более специализированной литературе по этому предмету [Ъ2%, 33а, 38а,о]. Тем не менее, поскольку уж мы затронули базовые концепции и синтетическую стратегию этой области, перечислим в заключение основные проблемы, с которыми она сейчас имеет дело [38о]. Это устройства молекулярной фотоники, способные оперировать в режиме поглощение световой энергии/перенос энергии/излучение, свет/электрон или свет/ион устройства молекулярной электроники, сконструированные как молекулярные провода и переключатели, чувствительные к окислительновосстановительным или световым сигналам молекулярно-ионные устройства, способные образовывать трубки, монослои или грозди трубок, каналы для ионного транспорта программируемые молекулярные системы, способные к самосборке и, в конечном счете, к самоорганизации в форме, определяемой элементами молекулярного узнавания создание супрамолекулярных систем селективного узнавания субстратов, способных проводить требуемые химические трансформации с эффективностью и селективностью, свойственными ферментативному катализу. Как указывал Лен [38о], общей нитью всех областей супрамолекулярной химии является информация, запи- [c.509]

С позиции супрамолекулярной термодинамики возникает вопрос достаточно ли, казалось бы, незначительных изменений в микрообъемах биомассы при зародышевом развитии, чтобы влиять на термодинамическую направленность процессов дифференцировки и развития Ответ однозначен вполне достаточно. Известны многочисленные примеры, описанные в учебной и монографической литературе, подтверждающие это зпгверждение. Так, незначительные колебания температуры могут привести к заметному изменению морфологической структуры ткани, поскольку кинетически независимыми частицами (наравне с низкомолекулярными частицами) здесь являются огромные супрамолекулярные образования. Их перестройка или перераспределение в системе легко вьшвля-ются визуально. Ясно, что малое изменение температуры (порядка сотых долей градуса) может заметно влиять на процессы функционирования (трансформации) структуры генов. Более того, изменение температуры может существенно изменять скорость отдельных ферментативных процессов вследствие высокой их энергии активации. [c.24]

В такой супрамолекулярной нанокластерной системе М0зб М0 48 хозяин и гость связаны за счет 16 водородных связей и четырех катионов На+, располагающихся в промежутке между хозяином и гостем. [c.233]

Уникальная способность к самоорганизации в сложные надмолекулярные системы была обнаружена недавно для химических многоатомных макроциклов (Lehn, 1997). Наблюдалось спонтанное образование в растворах супрамолекулярных систем, обладающих разными типами симметрии и архитектоники, объединение их в новые молекулярные ансамбли. Это говорит о том, что способность к структурной самоорганизации возникает на добиологическом уровне эволюции. Вслед за абиогенным синтезом элементарных единиц (аминокислот, нуклеотидов, сахаров) это могло быть основой для появления сложных структурных элементов живой материи и дальнейшего развития процессов жизнедеятельности. [c.217]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология