Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Кеньон Д. -> "Биохимическое предопределение " -> 46

Биохимическое предопределение - Кеньон Д.

Кеньон Д., Стейнман Г. Биохимическое предопределение — М.: Мир, 1972. — 355 c.
Скачать (прямая ссылка): biohimicheskiepredopredeleniya1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 40 41 42 43 44 45 < 46 > 47 48 49 50 51 52 .. 153 >> Следующая

общей рабочей гипотезы, мы утверждаем, что сложность углеродсодержащих
соединений, входящих в состав поверхности первобытной Земли, постепенно
возрастала в ходедобиологической химической эволюции. Следовательно,
самым подходящим исходным материалом для соответствующих модельных
экспериментов будут простейшие химические соединения четырех названных
элементов. Но наиболее простые молекулярные комбинации этих элементов
представляют собой газы при умеренных температурах.
Если в закрытом стеклянном сосуде мы приготовим простую смесь газов,
состоящих из элементов С, О, N и Н, и просто оставим стоять эту смесь при
комнатной температуре, то даже через много лет в ее составе не удастся
обнаружить никаких изменений. Причина этого заключается в том, что при
комнатной темпера-
ВОССОЗДАНИЕ УСЛОВИИ, СУЩЕСТВОВАВШИХ НА ДРЕВНЕЙ ЗЕМЛЕ ЮЗ
туре простые газы в таких смесях не обладают достаточной для преодоления
активационного барьера свободной энергией; таким образом, если эти
соединения и вступают друг с другом в химические реакции, то их скорости
столь малы, что не поддаются определению. Итак, можно утверждать, что в
простых смесях, состоящих, например, из С02, Na и паров Н20 или из СН4,
NH3 и паров Н20, не может быть достигнуто состояние термодинамического
равновесия (в отношении возможных стабильных газообразных соединений,
содержащих указанные элементы) за период времени, сравнимый с
продолжительностью жизни человека. Однако в присутствии подходящих
катализаторов или при нагревании (что нарушает равновесные концентрации
возможных молекулярных форм), достаточном для того, чтобы средняя
тепловая энергия молекул была сравнима с активационными барьерами
реакций, равновесие может быть достигнуто за промежутки времени,
приемлемые для лабораторных экспериментов. Энергии активации для реакций
между молекулами названных выше простых газов лежат обычно в пределах от
20 до 50 ккал/моль [2, 31; если сравнить эти значения со средней тепловой
энергией молекул, составляющей приблизительно 0,1—0,2 ккал/моль при 300
К, то становится ясно, что приемлемые скорости соответствующих реакций
могут быть достигнуты при температуре порядка 1000 К. Но даже если бы при
таких высоких температурах и достигалось термодинамическое равновесие,
соединения, важные с биохимической точки зрения, не могли бы существовать
в реакционной смеси из-за неустойчивости в этих условиях. Мы еще вернемся
к этому существенному пункту в гл. V.
Учитывая все сказанное, мы можем сформулировать два конкретных условия,
которые необходимо соблюдать в экспериментах, моделирующих примитивную
атмосферу. Эти условия состоят в следующем:
1) наличие смесей' простых газообразных соединений С, N, О и Н;
2) постоянный приток свободной энергии, способствующей протеканию
химических реакций.
Свободная энергия используется не только для того, чтобы реагирующие
молекулы могли преодолеть активационный барьер; она может также
запасаться в стабильных продуктах реакций, в которых содержание энергии
выше, чем в исходных газообразных реагентах. Это особенно существенно в
связи с возможным образованием биологически важных соединений, поскольку
даже самые простые из них, например а-аминокислоты, имеют значительно
более высокие стандартные свободные энергии образования (в расчете на
атом), чем исходные газообразные реагенты (табл. 3). Необходимо также,
чтобы в реакционном сосуде имелись участки ?с более низкой температурой,
где могли бы сохраняться образую-
104
ГЛЛВЛ III
щиеся в системе биологически важные соединения. Если единственным
источником свободной энергии служит тепло, то должно быть предусмотрено
специальное устройство, позволяющее временно нагревать реагирующие газы
до высокой температуры, вслед за чем необходимо обеспечить охлаждение
системы до таких температур, при которых реакционноспособные фрагменты
могли бы рекомбинировать с образованием стабильных сложных продуктов.
Таблица 3
Стандартная свободная энергия образования некоторых простых газов и
биологических соединений
Газ Биологическое соединение Д F°, кк л л/моль
сн4 —12,14
КНз — —3,98
со — —32,81
с„нв — —7,86
— D-глюкоза —219,22
— L-аспарагиновая кислота —172,31
— Янтарная кислота —178,39
— Глицин —89,26
Конечно, такая открытая система никогда не достигнет термодинамического
равновесия. Самое большее, чего можно добиться в данном случае, — это
условия стационарного состояния, но и то они достигаются далеко не
всегда. Зато можно надеяться, что с увеличением времени реакции будут
возрастать общее содержание свободной энергии в системе и химическая
сложность молекул в реакционной смеси. Такой результат будет, конечно,
находиться в полном соответствии с гипотезой Опарина — Холдейна. В этом
смысле мы можем считать, что одним из важнейших «достижений»
добкологического периода было накопление свободной энергии различными
видами молекул.
Однако, прежде чем проводить модельные лабораторные эксперименты,
Предыдущая << 1 .. 40 41 42 43 44 45 < 46 > 47 48 49 50 51 52 .. 153 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed