Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.5: Реакції зчеплення

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    2755

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Існує велика кількість різних типів реакцій, які відбуваються всередині клітин. Як правило, реакція, яка виробляє менші молекули з більших, буде термодинамічно сприяти, тоді як реакції, що виробляють більші молекули з менших, будуть несприятливими. Аналогічно буде сприяти реакції, яка призводить до того, що молекула рухається з області більш високої концентрації в область меншої концентрації. Отже, як саме ми можемо побудувати великі молекули, такі як ДНК і білки, і градієнти концентрації, від яких залежить життя?

    Як ми зазначали раніше реакції можуть бути розміщені на дві групи, ті, які термодинамічно сприятливі (негативний ΔG, постійна рівноваги більше, зазвичай набагато більше, ніж 1) і ті, які є несприятливими (позитивний\(ΔG\), рівновага постійна менше, часто набагато менше 1). Термодинамічно сприятливі реакції, як правило, пов'язані з вивільненням енергії з та розпадом різних форм їжі (загально відомих як катаболізм), тоді як реакції, що накопичують біомолекули (відомі загально як анаболізм), як правило, термодинамічно несприятливі. Метаболізм організму - це сума всіх цих різних реакцій.

    Несприятливі реакції виникають при їх з'єднанні з термодинамічно сприятливими реакціями. Це вимагає, щоб дві реакції поділяли загальний проміжний проміжок. У цьому прикладі дві реакції поділяють компонент «D». Припустимо, що верхня реакція несприятлива, тоді як нижня - сприятлива. Що відбувається? Припустимо, що обидві реакції відбуваються з вимірними швидкостями, можливо, через посередництво відповідних каталізаторів, які діють на зниження енергії активації реакції, і що Е присутній всередині системи. На початку нашого аналізу концентрації А і В високі. Потім ми можемо використовувати принцип Ле Шательє, щоб зробити наші прогнози 152.

    Проілюструємо, як працює принцип Ле Шательє. Припустимо на той момент, що реакція

    \[A + B \rightleftharpoons C + D\]

    досягла рівноваги. Тепер розглянемо, що відбувається з реакцією, якщо, наприклад, ми видалили (якось, не турбуйтеся про те, як) все\(C\) з системи. Крім того, розглянемо, що станеться, якщо ми додамо більше B до системи. Відповідь полягає в тому, що реакція рухається вправо, хоча ця реакція термодинамічно несприятлива, щоб відновити стан рівноваги. Якби всі C були видалені, реакція C + D до A + B не могла відбутися; реакція A + B тривала б незбалансовано, поки рівень C (і D) не збільшився, а реакція C + D до A + B врівноважувала б реакцію A + B до C + D. У другому випадку додавання B призвело б до збільшення виробництва C + D до тих пір, поки їх концентрація не досягне точки, коли реакція C + D до A + B врівноважувала реакцію A + B до C + D. Цей тип поведінки виникає безпосередньо з того, що при рівноважній реакції системи не статичні, а динамічні (на молекулярному рівні) — все ще відбувається, вони просто збалансовані так, що не відбувається чистих змін. Коли ви додаєте або забираєте щось від системи, вона стає неврівноваженою, тобто вже не знаходиться в рівновазі. Оскільки реакції відбуваються з вимірною швидкістю, система з часом повернеться до рівноваги.

    Отже, повернемося до нашої реакційної системи. Оскільки несприятлива реакція A + B відбувається і наближається до рівноваги, вона буде виробляти невелику кількість C + D. Однак реакція D + сприятлива; вона буде виробляти F, одночасно видаляючи D з системи. Коли D видаляється, це впливає на реакцію A+B (оскільки це робить «зворотну реакцію» C + D менш ймовірною, навіть якщо «пряма реакція» A+B триває.) Результатом є те, що буде вироблено більше С і D. Якщо припустити, що є достатня кількість Е, буде видалено більше D. Кінцевим результатом є те, що, незважаючи на те, що це енергетично несприятливо, все більше і більше C і D буде вироблятися, тоді як D буде використовуватися для створення F. Це наявність загального компонента D та його використання як реагенту в реакції D + E, що керує синтезом C з A і B, що б як правило, не слід очікувати, що відбудеться в будь-якій великій мірі. Уявіть собі тоді, що станеться, якщо С також є реагентом у деяких інших сприятливих реакціях? Таким чином системи реакцій пов'язані між собою, і біологічна система переходить до використання енергії та речовини з зовнішнього світу для виробництва складних молекул, необхідних для її підтримки, росту та відтворення 153.

    Питання, на які потрібно відповісти та обміркувати

    • Які загальні складові нерівноважної системи і як висушений тардиград відповідає цим вимогам?
    • Ви використовуєте тертя, щоб розпалити вогонь. Звідки береться енергія, що виділяється вогнем?
    • Реакція знаходиться в рівновазі, і ми збільшуємо кількість реагенту. Що відбувається з точки зору кількості реагенту та продукту?
    • Реакція знаходиться в рівновазі і ми збільшуємо кількість продукту. Що відбувається з точки зору кількості реагенту та продукту?
    • Що робить додавання каталізатора до системи, яка вже знаходиться в рівновазі?
    • Що робить додавання каталізатора в систему, далеку від рівноваги?
    • Звідки береться енергія, щоб досягти стану активації/реакції проміжної?
    • Чому каталізатор не змінює рівноважний стан системи?
    • Навіщо потрібні каталізатори для життя?

    Посилання

    1. http://en.wikipe Створити посилання dia.org/wiki/le_chatelier's_principle
    2. haha.nu/наука/дивовижно-людське тіло/

    Автори та атрибуція