Биохимические механизмы превращения энергии

Из приведенного рассуждения следует, что при осуществлении эволюции в других условиях (если это возможно), при другом ионном составе среды вполне могут возникнуть организмы с другим набором сигнальных ионов внутри и вне клетки.
В земных организмах происходят биохимические процессы, в которых роли ионов натрия и калия противоположны. Так, существуют ферменты, активность которых увеличивается в присутствии ионов калия и угнетается в присутствии ионов натрия (см. табл. 6). Однако в соответствии с приведенным логическим построением специфическое, сигнальное значение должны иметь биохимические процессы синтеза компонент мембраны, включаемые поступающим в клетку натрием (при раздражении мембраны). Число известных нам ферментных систем, включая активируемых натрием, очень невелико.
В этой связи необходимо сказать, что, как следует из ряда работ, влияние натрия на биохимические системы опосредовано ионами кальция. Ионы натрия, проникая внутрь клетки, вызывают изменение состояния ионов кальция — их переход из связанного в свободное состояние. Действительным исполнителем сигнальных функций в клетке, звеном, связывающим изменение состояния мембран с внутриклеточной
Рост кристаллов, образование полимерных молекул и аналогичные процессы завершаются при исчерпании термодинамического потенциала системы, например, тогда, когда раствор перестает быть насыщенным. Представим себе, что некоторые виды кристаллов (полимеров) могут возникать при меньших концентрациях предшественников, чем другие менее совершенные виды. Ясно, что такие более совершенные кристаллы, полимеры и победят в естественном отборе.
Кристаллизация и полимеризация, происходящие вопреки термодинамическому, концентрационному градиенту из истощенного раствора, в принципе осуществимы при сопряженном протекании экзэргонической реакции, в которой равновесие кристаллизации или полимеризации может сместиться в противогради-ентном направлении. То же справедливо и для синтезов.
Однако необходимость сверхравновесного синтеза —не единственная причина вовлечения под давлением естественного отбора источников энергии для конвариантного воспроизведения.
Совершенный процесс соединения мономеров в полимерную матричную цепь должен быть термодинамически невыгодным, требовать для своего осуществления подвода свободной энергии, быть эндэргоническим. Здесь под «должен быть» подразумевается «в результате эволюции» или «чтобы была возможной прогрессивная эволюция». В самом деле, если бы полимеризация была экзэргонической, термодинамически выгодной и полимерные цепи возникали бы самопроизвольно, то сколько появилось бы ошибок в последовательности мономеров в полимерных нитях. Ведь нужно помнить, что любые последовательности мономеров в полимерных полинуклеотидной или полипептидной цепях термодинамически равновероятны1: необходим барьер, препятствующий соединению мономеров. Полимеризация должна быть термодинамически невыгодной, должна осуществляться лишь при контролируемом подводе энергии '.
В ходе эволюции возникает еще одна энергетическая статья расходов, составляющая в дальнейшем значительную долю от общих потребностей. Чем совершеннее катализатор, тем он сложнее, тем вероятнее его разрушение в ходе функционирования, а также в результате термической денатурации. Становится необходимым восстановительный синтез, необходимы траты энергии для компенсации износа макромолекулярных механизмов.
Наконец, в процессе эволюции все время возрастают траты энергии на активное добывание пищи, активное создание необходимых внутренних и внешних условий существования.
Итак, энергия необходима для самого процесса полимеризации мономеров, для проведения этого процесса против концентрационного градиента, для компенсации износа и для обеспечения активной жизнедеятельности.







Материалы

Яндекс.Метрика