Биологические ритмы как способ существования живой материи — страница 4

  • Просмотров 3465
  • Скачиваний 46
  • Размер файла 65
    Кб

того, каким образом живыми системами обеспечивается состояние устойчивого неравновесия, проведем анализ термодинамических процессов, происходящих в живых организмах. Как извесно из биологии, получение свободной энергии из продуктов питания и ее потребление для обеспечения жизнедеятельности живыми организмами осуществляется с помощью метаболизма – циклов обмена веществ, непрерывно происходящих в их клетках, и

представляющих собой комплексы разнообразных биохимических реакций расщепления и синтеза веществ различными метаболическими путями. Поскольку обмен веществ происходит циклами, то в клетках в соответствии с этими циклами происходят непрерывные периодические изменения концентраций веществ, участвующих в многочисленных биохимических реакциях. На рис.1. в качестве примера представлен график внутриклеточных колебаний

концентрации кальция. Рис.1. График внутриклеточных колебаний кальция.. Как видно из рис.1, внутриклеточные колебания кальция представляют собой непрерывный периодический процесс. Среди всех биохимических реакций особую роль играют реакции синтеза из молекул углеводов и жиров, содержащихся в питательных веществах, аденозинтрифосфата (АТФ), и его последующего расщепления, в результате чего выделяется энергия. Структура АТФ

показана на рис.2. Рис.2. Структура АТФ Как видно из рис.2, АТФ состоит из трех фосфатных групп, остатков азотистого основания аденина) и остатка сахара (рибозы). При разрыве фосфоангидридных и фосфоэфирной связей выделяется энергия. Фосфатные группы могут быть постадийно отщеплены путем растворения в воде гидролиза) и образования ортофосфата или неорганического фосфата и аденозиндифосфата АДФ, а затем, после расщепления АДФ, и

аденозинмонофосфата с выделением энергии на каждой стадии: АТФ + Н2О→ АДФ + Фн + H+ + ΔG = -30 кДж/моль АДФ + Н2О→АМФ + Фн + H+ + ΔG = -30 кДж/моль АМФ + Н2О→аденозин + Фн + H+ + ΔG = -13 кДж/моль Здесь: Фн - неорганический фосфат; H+ - положительный ион водорода; ΔG - изменение свободной энергии, выделяемой при отрыве концевой фосфатной группы. Обычно клетки извлекают энергию из АТФ во время клеточного дыхания, отщепляя от его молекулы только одну

фосфатную группу. На рис.3 приведен пример упрощенного графика циклов синтеза-расщепления АТФ. Рис.3. Упрощенный график синтеза-расщепления АТФ. U - количество АТФ в клетке; I – процесс синтеза; П – процесс расщепления. Как видно из графика на рис.3, изображенные на нем процессы синтеза АТФ (кривая I), и расщепления АТФ (кривая II) по своей форме близки к экспонентам. Верхние и нижние границы концентрации биохимических веществ Umax и Umin