2.   Модель переноса зарядов по ССИВС

    Предположим, что мы имеем ССИВС, состоящую только из резонансных групп, с одной стороны которой присоединен донор заряда (HD1-), а с другой стороны – акцептор заряда (HA1):

 

а) начальное состояние 1

 

HD1- ---> HQ1R=X1...HQ2R=X2...  ...HQnR=Xn...HA1 + H+

 

 

     На этой стадии донор заряда, имеющий повышенный электрохимический потенциал (HD1-) притягивает к себе протон от группы HQ1–R=X1, вследствие чего она переходит в состояние Q1-R=X1. Затем группа Q1-R=X1 переходит в состояние Q1=R-X1 и притягивает протон от группы  HQ2-R=X2 и т.д. Далее такой процесс повторяется вплоть до HA1, в результате чего система принимает вид:

 

б) конечное состояние 1

 

H+ + D1 H...Q1=RX1H...Q2=RX2H...  ...Qn=RXnH ---> A1H

 

 

В результате происходит перенос отрицательного заряда от донора к акцептору, сопровождаемый встречным кооперативным сдвигом протонов в ССИВС, выбросом собственного протона донором в среду и, для сохранения электронейтральности, захватом протона акцептором из среды. Двойные связи в резонансных группах перемещаются при этом в левую сторону, от протонов.

Особенностью данного механизма, связанного с перемещением отрицательного заряда в одну сторону (от донора к акцептору) и кооперативным сдвигом протонов в противоположную сторону, является то, что повторно такой процесс в том же направлении идти не может (протоны уже все переместились). Однако после замены  HD1 на молекулу акцептора  HA2 и HA1 на молекулу нового донора HD2 перенос зарядов может осуществляться в обратном направлении, справа налево:

 

в) начальное состояние 2

 

H+ + A2H...Q1=RX1H...Q2=RX2H...    Qn=RXnH <--- D2H

 

 

г) конечное состояние 2

 

HA2 <--- HQ1–R=X1...HQ2–R=X2...  ...HQnR=Xn...HD2 + H+

 

 

После достижения конечного состояния 2 возможна замена донора HD2 на акцептор HA1 и акцептора HA2 на донор HD1, в результате чего система приходит к начальному состоянию 1 и цикл повторяется. Ниже сформулированы и наглядно представлены условия реализации данной модели в биоструктурах.

 

Условия реализации модели в биоструктурах

(рис.1)

Условия

Комментарий

1.    Асимметрия расположения протонов в ССИВС

На рисунке 1 атомы водорода расположены в ССИВС асимметрично

2.    Наличие изолирующей среды для функционирования ССИВС

Эти системы погружены в изолирующую от внешней среды структуру

3.    Возможность эффективной смены доноров и  акцепторов зарядов

Входы и выходы ССИВС доступны для сменяющихся доноров и акцепторов.

4.    Термодинамическая обратимость процесса переноса зарядов по ССИВС

Обратимость процесса обеспечивается симметрией дуплицированных структур и симметрией начальных (а, в) и конечных (б, г) состояний

Следствием данного механизма является поочередность работы субструктур, содержащих ССИВС.

 

Рис.1. Условия реализации модели переноса зарядов в надмолекулярных биоструктурах.

а, в – начальные состояния, б, г – конечные состояния.

 

Из всех условий мы остановимся лишь на первом и четвертом, которые могут служить основой для объяснения природы и происхождения жизни.

Переход в раздел 3. О сущности жизни

 

На главную страницу

 

 

Сайт создан в системе uCoz