"МИС-РТ" - 2011. Сборник №50-1-10-9.15. |
КЛЮЧЕВАЯ РОЛЬ УСТОЙЧИВО НЕРАВНОВЕСНОГО СОСТОЯНИЯ
ВОДНЫХ СИСТЕМ В БИОЭНЕРГЕТИКЕ
Воейков В.Л.
|
МГУ им. М.В. им. М.В.Ломоносова, Биологический
факультет
Кафедра Биоорганической Химии |
В 1930-е годы Эрвин Бауэр сформулировал основные
принципы (постулаты) теоретической биологии, позволяющие раскрыть
сущность живого состояния материи. Согласно первому принципу Бауэра,
Принципу устойчивого неравновесия: "Все и только живые системы
никогда не бывают в равновесии и постоянно выполняют за счет своей
свободной энергии работу против равновесия, требуемого законами физики
и химии при существующих внешних условиях". Другими словами,
живые системы обеспечивают как самосохранение, так и увеличение способности
выполнять работу на всех уровнях своей организации, начиная с надмолекулярного,
за счет собственной активности, а не за счет действия на них внешних
сил. Энергия, которая может быть использована для выполнения полезной
работы, освобождается при переходе живой материи из неравновесного
(возбужденного) в основное состояние. Поэтому для пребывания живых
систем в устойчиво неравновесном состоянии необходимо постоянно возобновлять
возбужденное состояние их структур. Согласно Бауэру, "…химическая
энергия пищи употребляется в организме для создания свободной энергии
структуры (структурной энергии), для построения, возобновления, сохранения
этой структуры, а не непосредственно превращается в работу".
Устойчиво неравновесная, живая материя сходна с рабочим телом лазера,
находящегося в активном состоянии, но в отличие от лазера живая система
должна затрачивать собственные энергетические ресурсы для извлечения
из среды энергии и вещества. Из принципов Бауэра следуют все проявления
жизнедеятельности - обмен веществ, размножение, адаптивность, возбудимость,
индивидуальное и эволюционное развитие. Но что представляет собой
та живая материя, которая, согласно принципу устойчивого равновесия
Бауэра, "никогда не бывает в равновесии", и которая способна
самостоятельно переходить в неравновесное состояние после того, как
она освободит структурную энергию для выполнения того или иного вида
полезной работы?
"Горение" воды, как и горение любого
другого топлива, сопровождается выделением энергии, хотя уникальной
особенностью такой реакции, казалось бы, является идентичность исходных
реагентов и продуктов реакции. В действительности, вода в левой и
в правой частях уравнения обладает совершенно разными свойствами.
Донором электронов служит организованная водная фаза (левая часть
уравнения), разрушающаяся при окислении принадлежащих ей молекул воды.
Появляющаяся при этом вода (правая часть уравнения) принадлежит менее
организованной фазе. Таким образом, энергия, в этом процессе - структурная
энергия в точном понимании этого термина Э.Бауэром. |