Молекула высокоэнергетическая

Принимая во внимание отрицательный итог всех попыток найти высокоэнергетические промежуточные соединения, а также очевидную необходимость интактной мембраны, Митчелл в 1961 г. предложил химио-осмотическую теорию окислительного фосфорилирования [97, 98]. В этой теории также принимается в расчет наличие энергозависимых процессов, таких, как накопление митохондриями катионов. Принципиальные положения теории Митчелла проиллюстрированы на рис. 10-12. Предполагается, что во внутренней мембране митохондрии имеется протонный насос, приводимый в действие потоком электронов этот насос выкачивает протоны из матрикса через мембрану. Идея о выкачивании протонов путем переноса электронов сама по себе не нова еще ранее высказывалось предположение, что этот механизм лежит в основе накопления в желудке соляной кислоты. Как указано на рис. 10-12, окисленный переносчик В при восстановлении в форму ВН приобретает два протона. Эти протоны не обязательно должиы поступать от восстановленного переносчика АНг, и Митчелл предположил, что они захватываются из раствора на внутренней стороне мембраны, т. е. со стороны матрикса. Затем, когда ВНг вновь окисляется под действием переносчика С, протоны освобождаются, но уже с наружной стороны мембраны. Митчелл привел данные, свидетельствующие о наличии требуемой стехиометрии процесса на каждые два протона, прошедшие через мембрану, синтезируется одна молекула АТР. Отсюда следует, что в цепь переноса электронов должно быть встроено три разных протонных насоса, соответствующих трем участкам фосфорилирования. [c.419]

Представление о резонансе часто используют для качественного описания строения молекул, но по мере усложнения структуры (скажем, при переходе от бензола к нафталину, пиридину и т. п.) количественные расчеты валентных схем становятся все более затруднительны. Поэтому для решения волновых уравнений чаще применяют другой метод, метод молекулярных орбиталей. Если с точки зрения этого метода качественно рассмотреть молекулу бензола, то можно видеть, что каждый атом углерода, связанный с тремя другими атомами, использует 5р -орбитали для образования а-связей, так что все 12 атомов лежат в одной плоскости. Кроме того, каждый атом углерода имеет еще р-орбиталь, которая может в равной мере перекрываться с двумя соседними р-орбиталями. Перекрывание шести таких орбиталей (рис. 2.1) дает шесть новых орбиталей, три из которых, связывающие (они показаны на рис. 2.1), называются я-орбиталями. Все три я-орбитали занимают примерно одинаковое пространство, одна из них имеет самую низкую энергию, а две другие являются вырожденными. Каждая орбиталь имеет узловую область, которая является плоскостью кольца, и разделяется иа две части, расположенные над плоскостью и под ней. Две высокоэнергетические орбитали (рис. 1, б и е) имеют еще другую узловую область. Шесть электронов, образующих тороидальное облако, называют ароматическим секстетом. Порядок связи углерод — углерод, вычисленный по методу молекулярных орбиталей, составляет [c.48]

Особую роль в организме играет циклический аденозин-3, 5 -монофосфат (цАМФ, 303), который образуется ферментативно внутри клетки из АТФ после воздействия соответствующего гормона на клеточные рецепторы (см разд. 2 5 1). Например, повышение содержания гормона адреналина (первичного сигнала) в крови приводит к синтезу внутриклеточного цАМФ (вторичного сигнала, регулятора и усилителя гормонального сигнала), который вызывает ингибирование синтеза запасного топлива - гликогена и готовит клетку к выработке энергии Так, скелетные мышцы, печень и другие ткаии в условиях стресса мобилизуются адреналином и цАМФ к массированной переработке энергетических резервов для синтеза высокоэнергетических молекул АТФ. Полагают, что алкалоиды чая и кофе (см разд. 5.4.9) связывают фермент, который гидролизует цАМФ после передачи сигнапа. Это обстоятельство приводит к увеличению концентрации цАМФ в клетке и активированию ею фосфорилазы, стимулирующей сердечную деятельность и глико-генолиз в печени, т.е. к появлению тонизирующего эффекта [c.167]

Земля купается в свете Солнца, и этот свет приносит не только тепло, но и энергию, необходимую всем живым организмам. Из З-Ю" кДж-м 2 световой энергии, ежедневно падающей на Землю. [1, 2], 30 кДж улавливается в процессах фотосинтеза [3]. В верхних слоях стратосферы свет высокоэнергетической части спектра взаимодействует с кислородом, в результате чего образуется защитная оболочка озона. Свет, проникающий сквозь атмосферу, позволяет нам видеть все, что нас окружает, придает предметам разный цвет. Свет управляет цветением растений и прорастанием семян и спор. В биохимических лабораториях свет и другие виды электромагнитного излучения, охватывающие широкий диапазон энергий, используются в экспериментальных целях. Рентгеновские, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, а также ультракороткие волны помогают исследовать молекулы, из которых мы состоим. Свет буквальна пронизывает все стороны жизни человека, при этом исключительно важным является его взаимодействие с биомолекулами. Данная глава написана как краткое введение в предмет в ней, в частности, приведен список источников для дальнейшего чтения. [c.5]

В области высокоэнергетических взаимодействий на первый план выступают индивидуальные свойства атомов, молекул, ядер [32, 33]. Свойства атомов характеризуют величиной заряда ядра Ze (е - элементарный заряд, Z - атомный номер). Размеры атома определяются его электронной оболочкой. Порядок величин линейных размеров атома 10 см, поперечного сечения 10 1 см и объема Ю см . Масса атома равна произведению его массового числа на атомную единицу массы = М1,66 10 кг. Энергия связи электронов в атоме [c.41]

Еще одной особенностью биохимической термодинамики является участие в биохимических процессах специальных групп молекул, которые способны накапливать и передавать энергию в ходе реакций. Эти молекулы назьшаются высокоэнергетическими, или макроэргами, так как при их гидролизе высвобождается более 20 кДж/моль. По химическому строению макроэрги - чаще всего ангидриды фосфорной и карбоновых кислот, а также слабых кислот, какими являются тиолы и енолы. Эту макроэргическую связь не надо смешивать с понятием энергия связи, под которым в физической химии понимают энергию, необходимую для разрыва связи в молекуле. [c.75]

По мере прохождения стратосферы высокоэнергетические фотоны ультрафиолетового света реагируют с молекулами кислорода, расщепляя их на атомы. Атомарный кислород имеет очень высокую реакционную способность. Он сразу реагирует далее, большей частью с молекулами кислорода, образуя озон. Третья молекула (обычно О2 или N2, обозначенная буквой М в уравнении) отводит избыток энергии, но не изменяется. [c.407]

При бомбардировке молекул высокоэнергетическими электронами положительно заряженных нонов обычно больше, чем отрицательно заряженных, и поэтому в большинстве случаев масс-спектральный анализ имеет дело только с положительными ионами. Если необходимо изучать и отрицательно заряженные ионы, следует изменить знак потенциала ускорения. [c.451]

Неравновесные реакции (слабая неравновесность). Макроскопическая скорость реакции много меньше макроскопической скорости всех релаксационных процессов. Однако макроскопический коэффициент скорости (см. (2.57)) есть среднее из всех микроскопических коэффициентов скорости молекул, находящихся на разных уровнях, и может случиться так, что микроскопические скорости реакций для некоторых квантовых состояний окажутся больше микроскопических скоростей релаксации. В этом случае Макроскопическое уравнение для скорости реакции, содержащее концентрации, построить все же можно, однако оно не будет иметь обычной Аррениусовой формы (1.77). Объясняется это тем, что макроскопическая скорость определяется лишь скоростью активации, а поскольку вблизи порога активации имеет место обеднение высокоэнергетической части распределения, то средняя энергия активных молекул (т. е. молекул, имеющих запас энергии выше энергии активации Е > Ед и в принципе способных к реакции) меньше средней энергии активных молекул для случая равновесного распределения Е < Е . Это вызывает повышение эффективной энергии активации, причем величина повышения определяется механизмом активации (сильные столкновения либо многоступенчатая активация — дезактивация). [c.97]

ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ МОЛЕКУЛЫ С ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОНАМИ [c.317]

Растворение щелочных металлов и электрохимическое генерирование позволяют получить сольватированные электроны в равновесии с окружающей средой. Сольватированные электроны в неравновесном состоянии образуются при отрыве электронов от молекул, ионов или атомов под действием высокоэнергетического рентгеновского или у-из-лучения или потока быстрых электронов (радиационно-химический метод) или под действием света (фотохимический метод). Этими методами можно генерировать сольватированные электроны в самых разнообразных растворителях, в том числе и в воде. Сольватированные электроны — чрезвычайно реакционноспособные частицы и реагируют с молекулами растворителя со значительными скоростями. Поэтому, например, в воде время жизни сольватированного электрона менее [c.79]

Растворение щелочных металлов и электрохимическое генерирование позволяет получить сольватированные электроны в равновесии с окружающей средой. Сольватированные электроны в неравновесном состоянии образуются при отрыве электронов от молекул, ионов или атомов под действием высокоэнергетического рентгеновского или -у-излучения или потока быстрых электронов [c.87]

В газовых лазерах для получения инверсии заселенности обычно используется электрическое возбуждение. Молекулы и атомы при столкновениях с высокоэнергетическими электронами возбуждаются и ионизируются. При этом, ввиду того что правила оптического отбора здесь неприменимы, можно осуществить заселение запрещенных метастабильных состояний. Действие лазера становится возможным за счет переходов в нижние состояния. Два важных примера — это азотный лазер, который является импульсным, и аргоновый ионный лазер, работающий в основном в непрерывном режиме. Характерные процессы описываются реакциями (5.50) + (5.51) и (5.52) + + (5.53) [c.144]

Органические поверхностно-активные вещества, вследствие их уникальной дифильности, оказываются поверхностно-активными на большинстве межфазных границ, разумеется, в области термической устойчивости молекул ПАВ вызываемые ими понижения поверхностного натяжения по абсолютной величине, как правило, не превышают 30—50 мН/м. Очень большие эффекты снижения поверхностного натяжения высокоэнергетических поверхностей тугоплавких соединений, оксидов и металлов дают вещества близкой им молекулярной природы это относится не только к поверхности раздела жидкость — пар, но и к поверхностям твердое тело — пар и твердое тело — жидкость (см. 4 гл. XI). [c.51]

Высокоэнергетические молекулы и связи [c.225]

Можно сказать, что для максимальной устойчивости каждая связь фосфор — кислород должна иметь прочность IV4 соответственно полному резонансу и что прочность связи с атомом кислорода должна быть дополнена до двух, чтобы удовлетворять валентности кислорода. Для Р—О—Р эта сумма составляет 2 /2 и отклонение от 2 придает высокоэнергетический характер молекулам с таким строением. [c.228]

Образец растворяют в летучем растворителе и помещают на подложку с покрытием из нитроцеллюлозы. Молекулы вещества адсорбируются на подложке, а растворитель и различные водорастворимые примеси можно удалить промыванием. После вакуумирования образец подвергают облучению высокоэнергетическими продуктами распада калифорния-252 (с энергиями порядка мегаэлектронвольт). В результате образуются ионы, которые можно разделить и проанализировать. Обычно для этой цели используют времяпролетные масс-спектрометры (см. ниже разд. Разделение ионов и рис. 9.4-7,5). При помощи этого способа определяют вещества с молекулярными массами вплоть до 20000. [c.271]

Следует подчеркнуть, что последовательность расположения переносчиков такова, что значения потенциала ставновятся все более положительными. Каждый предыдущий, более восстановленный переносчик, находится в более высокоэнергетическом состоянии, чем каждый последующий. Другими словами, электроны переходят на все более низкий энергетический уровень. Компоненты дыхательной цепи расположены во внутренней митохондриальной мембране в виде высокоупорядоченных надмолекулярных ансамблей. Показано, что перенос электронов от НАДН к ФМН (1-й участок), от цит.Ь к ЦИТ.С) (2-й участок) и от цит. а, к О2 (3-й участок) сопряжены с фосфорилированием АДФ, т.е. происходит образование АТФ. Данные три участка называют участками окислительного фосфорилирования. Выяснено, что перенос пары электронов от НАДН к О2 сопровождается синтезом трех молекул АТФ. Это было показано отношением Р/О, т.е. числом молей Р, превращаемых на 1 грамм-атом израсходованного кислорода. [c.86]

Этот метод является радиационно-химическим аналогом импульсного фотолиза. Для идентификации детектирования частиц используют скоростную спектрофотометрию. Кинетическую информацию обрабатывают с помощью ЭВМ. Активные частицы генерируют путем электронного удара коротким импульсом высокоэнергетических электронов, которые вызывают ионизацию и электронное возбуждение молекул, а возбужденные молекулы диссоциируют с образованием радикалов и атомов. [c.204]

Второй особенностью поведения органических соединений в условиях радиации является то. что ароматические С0едине чия (соединения, и.меющие в своей структуре бензольные кольца) обычно более стабильны, чем алифатические соединения (соединения с открытыми углеродными цепочками). Беюольное кольцо состоит из шести атомов углерода с тремя парами электро1Юв сверх минимально необходимых для образования связей. Эти электроны сообщают. молекуле высокоэнергетическое состояние, так что возбуждение молекулы не приводит к ее диссоциации. Поэтому такая молекула мол<ет поглощать дополнительную энергию без разрушения ее связей. Таким образом, при действии данной дозы облучения ароматические соединения разлагаются в значительно меньшей степени, чем алифатические, хотя термические свойства их достаточно близки. [c.400]

Превращение 3-фосфоглицерата в пируват начинается с переноса фосфорильной группы от кислорода при С-3 на кислород при С-2 (реакция 5) с последующим дегидратированием путем обычного а,Р-элими-нирования, катализируемого енолазой (реакция 9). Образовавшийся продукт фосфоенолпируват (РЕР гл. 7, разд. К, 3, г) является высокоэнергетическим соединением, фосфорильная группа которого может быть легко перенесена на ADP (под действием фермента пируватки-назы) остающийся при этом енол пировиноградиой кислоты (на рис. 9-7 он помещен в квадратные скобки) самопроизвольно превращается в значительно более устойчивый пируват-ион (сравните с уравнением 7-59). Поскольку на каждую молекулу глюкозы образуются две молекулы РЕР, этот процесс восполняет затрату двух молекул АТР, происходящую на начальных стадиях образования фруктозо-1,6-дифосфата из глюкозы. [c.338]

В конечном счете окисление ацетата в цикле трикарбоновых кислот дает 2 молекулы СОз и 8 [Н] (из них 6 [Н] на уровне пиридиннуклео-тидов и 2 [Н] на уровне флавопротеинов). Кроме того, образуется молекула высокоэнергетического соединения. [c.234]

Регистрация масс-спектра заключается в определении отношения т/е для всех фрагментов, образующихся в процессе бомбардировки молекулы пучком высокоэнергетических электронов. Для того чтобы осуществить это, можно двигать щель детектора и измерять величину г для всех частиц, непрерывно генерируемых при электронной бомбарбировке в ионном источнике. Экспериментально такой вариант неосуществим. Значительно проще непрерывно варьировать Н или V [см. уравнение [c.314]

В то же время аналитическое решение задач химической кинетики при рассмотрении ее совместно с другими релаксационными процессами (мак-свеллизация, колебательная релаксация и т. д.) в настоящее время невозможно [149]. Поэтому большой интерес представляет разработка численных методов, пригодных для решения широкого класса таких задач. В [55] изложены результаты расчетов на ЭВМ для задачи о максвеллизации бинарной смеси метана и аргона с разными начальными температурами (соответственно 300 и 40 ООО К). Оказалось, что процесс релаксации по поступательным степеням свободы протекает в два этапа. На первом, неадиабатическом этапе функции распределения молекул обоих газов существенно отличаются от максвелловских, причем высокоэнергетическое крыло функции распределения метана образуется практически мгновенно. Наличие этого крыла должно оказать существенное влияние на кинетику других релаксационных процессов (в частности, химических реакций), особенно в начальные моменты времени. [c.205]

Если обратиться теперь к зависимости выхода радикалов СНз от времени (рис. 8.5), то видно, что скорость их образования особенно велика в начальные моменты времени, а после г 3 10 с заметно падает (особенно для кривой /). Этот факт можно объяснить возникновением в начальные моменты времени высокоэнергетического крыла у функции распределения молекул метана. Ввиду того что при тсн, практически все молекулы, имеющие энергию выше или равную энергии активации, распадаются по схеме (8.55), функция распределения обращается в нуль для скоростей больших, чем скорости, соответствующие энергии активации (см. рис. 8.4). Однако вплоть до Г =3 10 с обеднение высокоэнергетического крыла из-за утечки горячих молекул по координате реакции немедленно компенсируется активирующими столкновениями молекул метана с молекулами аргона. Такой характер процесс носит до тех пор, пока начальный пик функции распределвц №молекул аргона (а значит, и начальный пик функции распределениямолекул метана) будет достаточно интенсивным. Последнее же условие означает сильную неравновесность функций распределения и неадиабатичность процесса, едовательно, относительно большая скорость протекания реакции (8.55) — реакции 2-го порядка — [c.207]

В биологических системах универсальным донором метильных групп является сульфониевое соединение S-аденозилметионин (SAM). В свою очередь SAM синтезируется из аминокислоты метионина и другого биологически важного соединения — адеио-зинтрифосфата (АТР), высокоэнергетического соединения (форма хранения биологической энергии). Как и вообще все химические реакции, протекающие в организме, эта реакция также катализируется ферментом. Реакция термодинамически выгодна и в отсутствие белкового катализатора, однако фермент катализирует ее определенное направление. Без катализатора возможны и другие реакции, например разрыв трифосфатной цепи катализатор же связывает и ориентирует нуклеофильный атом серы таким образом, что становится возможной атака только по метиленовому атому углерода. Позже подробно обсуждается важность такого связывания и эффектов сближения сейчас следует отметить, что, хотя аденозин в составе АТР и не участвует в химическом преврап енин, он служит для узнавания АТР ферментом Фермент узнает молекулу АТР и затем связывается с ней. [c.46]

Нестабильное промежуточное соединение может претерпевать либо перегруппировку с образованием мочевины, либо атаку второй молекулы кислоты и образование ангидрида кислоты. Таким образом, реакция карбодиимида с кислотой представляет собой способ синтеза биологических высокоэнергетических ангидридов кислот. Это дает также потенциальную возможность использовать карбоди-имид для синтеза пептидной связи. Например, ранее уже указывалось, что амины реагируют с ангидридами кислот с образованием пептидной связи. Кроме того, в мягких условиях, при которых карбодиимиды реагируют с карбоновыми кислотами (т. е, комнатная температура), не протекают побочные реакции. Например, [c.83]

О молекулах АТФ и других молекулах, которые могут участвовать в реакциях, сопровождающихся выделением значительного количества энергии (свободной энергии), принято говорить как о маеку-лах, богатых энергией (высокоэнергетических, макроэнергетических). Часто удается установить, что особенности строения такой молекулы (химическая связь или две и несколько связей находятся в особой зависимости между собой) являются наиболее важным фактором, определяющим высокое содержание энергии, свойственное данной молекуле. Подобного рода связи называют высокоэнергетическими или связями с высокой энергией. В случае АТФ такими связями являются связи каждых двух атомов фосфора с одним атомом кислорода [c.226]

Высокоэнергетическая полоса молекулы О2, однако, разрешается на два пика с отношением интенсивностей примерно 2 1, Это расщепление ( 1 эВ) слишком велико, чтобы быть обусловленным разностью энергий 1а - и 1аи-уровней. Оно объясняется тем, что не все валентные электроны О2 спарены по спинам (более подробно это будет объяснено в гл. б), и поэтому в состоянии, возникающем после ионизации, имеется взаимодействие между неспаренными электронами валентной оболочки и неспаренным электроном на 1а 0рбитали. Аналогичная спиновая связь возникает и в молекуле N0, так как она имеет нечетное число валентных электронов (следовательно, спин одного из них не спарен). Отметим, однако, что расщеплена лишь высокоэнергетическая полоса при 410 эВ. Это позволяет предположить, что неспаренный электрон в валентной оболочке молекулы локализован в основном на атоме азота. [c.84]

Начало второго этапа - очень сложная реакция, катализируемая ферментом дегидрогеназой фосфоглицеринового альдегида. Сначала альдегидная группа окисляется до карбоксильной, а затем происходит субстратное фосфорилирование, т.е. образуется 1-фосфороил-З-глице-рофосфат - макроэргическое соединение, которое содержит большой запас энергии. Стоит подчеркнуть, что в этом случае высокоэнергетическая молекула возникает не за счет участия АТФ, а только благодаря специфическому действию фермента. Вспомним, что и получение энергии, и ее запасание, и превращение в другие виды - реакции, осуществляемые ферментами. [c.80]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология