Биохимия - царица наук.

[Bond]

Катализаторы не смещают равновесие реакции, а лишь ускоряют их достижение.
(За исключением случаев, когда катализатор является и реагентом. Например, щёлочь в реакции гидролиза сложного эфира)
Ферменты в этом плане не исключение. Поэтому говорить, что они "сдвигают" реакцию куда-то - не правильно.

Катализаторы - да, а вот с ферментами не всё так просто - они позволяют реакциям протекать в термодинамически не выгодном направлении благодаря узкой специфичности действия, то есть как бы подталкивают молекулы к определённым реакциям, жизненно необходимым организму.

[Silver Star]

они позволяют реакциям протекать в термодинамически не выгодном направлении благодаря узкой специфичности действия

приведите, пожалуйста, пример.

[visor]

Bond, скорее всего, Вы прочитали какой-то некорректный текст, если таким образом формулируете отличия ферментов от других катализаторов.

1. Ферменты не смещают равновесие реакций.
Хотя в организме некоторые реакции могут идти в обоих направлениях.
Например, распад и синтез углевода. Это катаболические и анаболические пути.
Представляют они собой длинные цепочки ферментативных реакций, с участием множества ферментов. Цепочки, которые регулируются независимо.
"Смещение" в сторону синтеза или распада осуществляется на нескольких уровнях. В том числе, с помощью т.н. регуляторных ферментов. Но каждый конкретный фермент не смещает равновесие отдельной реакции. Он может лишь менять свою активность в зависимости от разных факторов и концентраций других веществ.

2. Не все ферменты имеют узкую специфичность.
Например, химотрипсин гидролизует не только белки, но даже синтетические волокна "полиамиды", амиды и даже сложные эфиры.

3. Под термодинамически невыгодным направлением, Вы, наверное, подразумеваете реакции, в которых образуется продукт с большей энергией.
Или синтез с усложнением веществ. Такой синтез идёт с затратой энергии.
Биохимические реакции с выделением и потреблением энергии связаны друг с другом с помощью сопряжённого синтеза или распада АТФ или других высокоэнергетических веществ.
Фундаментальные законы не нарушаются. Уравнение ΔG = ΔH - TΔS работает точно рак же, как и для не биохимических реакций.
То же самое усложнение вещества можно было бы осуществить в лаборатории. При этом точно также надо было бы затратить энергию.
Разница ферментов в том, что их реакции протекают многократно более селективно, в мягких условиях и с эффективным расходованием энергии.
Одна из причин такой эффективности, действительно - точная "подгонка" активного центра фермента к структуре субстрата, точнее - к определённым фрагментам этого субстрата.

Bond, я понятно объяснил, или Вы имели в виду что-то другое?

[Falcon]

Bond, Вы очень рискуете выкладывать такое на форуме с нашими админами.

[Bond]

они позволяют реакциям протекать в термодинамически не выгодном направлении благодаря узкой специфичности действия

приведите, пожалуйста, пример.

Да все реакции в живом организме термодинамически невыгодны, термодинамически выгодна только смерть, когда ферменты перестают действовать, тогда и формула ΔG = ΔH - TΔS становится применимой.

Добавлено спустя 1 минуту 57 секунд:

Фундаментальные законы не нарушаются. Уравнение ΔG = ΔH - TΔS работает точно рак же, как и для не биохимических реакций.

Ну не факт, в биологических системах зависимость более сложная.

[Н. Светлов]

Да все реакции в живом организме термодинамически невыгодны

Ну и что? Реакция синтеза озона под влиянием ультрафиолета тоже термодинамически не выгодна… в отсутствие ультрафиолета. Точно так же и реакции в живом организме невыгодны в отсутствие АТФ.

Фишка в том, что живые системы открытые. Дефицит энергии, возникающий при биохимических реакциях, без проблем покрывается за счёт внешней среды. Если подходящей внешней среды нет - каюк тогда живому организму и протекающим в нём биохимическим реакциям. И никаких чудес

Вообще загадочным может представляться отсутствие промежуточного звена сложности между реакциями, осуществляемыми при посредстве ферментов, и "обычными" реакциями. Но, похоже, Земля - не самое подходящее место, чтобы искать эту промежуточную сложность. Здесь живые организмы давно пожрали всё то, что могло бы эту промежуточную сложность демонстрировать, переформатировав его под свою, высокую, сложность. В этом смысле спутники планет-гигантов очень интересны, да и пояс астероидов тоже.

К тому же реакции промежуточной сложности, вообще говоря, не должны быть самоподдерживающимися, они ещё не обладают (в комплексе) гомеостатическими свойствами, поэтому концентрация их продуктов в геологических оболочках должна быть исчезающе низкой - только лишь в меру случайного стечения обстоятельств, благоприятствующих их протеканию. Можно, например, предположить, что никакая ДНК с числом нуклеотидов менее седьмого порядка не гомеостатична; вместе с тем вероятность возникновения условий среды, при которых возможен гомеостаз, с ростом числа нуклеотидов в спирали ДНК растёт (верней всего) по закону, близкому к логистическому.

[Подросший Вжик]

Здесь живые организмы давно пожрали всё то, что могло бы эту промежуточную сложность демонстрировать, переформатировав его под свою, высокую, сложность. В этом смысле спутники планет-гигантов очень интересны, да и пояс астероидов тоже.

Уже пытаются моделировать примитивные жизненные формы. Представляют объект поисков заблаговременно:

Новый тип жизненных форм, базирующихся на метане и не использующих в своей жизнедеятельности кислорода, однако имеющих обмен веществ и способность к самовоспроизводству, был смоделирован исследовательской группой из Корнелльского университета, США.

В новом исследовании инженеры-химики и астрономы предложили концепцию клеточной мембраны, состоящей из небольших молекул органических азотсодержащих соединений и способную функционировать при температурах жидкого метана, которые могут достигать -180 градусов Цельсия.

Жизнь на Земле базируется на двуслойной фосфолипидной мембране, образующей прочный, проницаемый для воды и многих растворенных в ней веществ пузырек, в котором заключено органическое вещество каждой клетки. Такой пузырек из клеточной мембраны называется липосомой. Поэтому многие астрономы ищут внеземную жизнь в так называемой «обитаемой зоне» вокруг Солнца, где вода может существовать в жидкой форме. Но что если жизнедеятельность клетки основана не на воде, а на метане, который имеет намного более низкую температуру замерзания?

Инженеры-химики назвали свою концепцию клеточной мембраны «азотосомой». «Азотосома» состоит из азота, углерода и кислорода, которые, как известно, присутствуют в морях Титана. Эта клеточная оболочка показала в ходе сеанса компьютерного моделирования такие же стабильность и гибкость, как у липосом земных жизненных форм. В качестве основного химического соединения вещества «азотосомы», учеными был выбран акрилонитрил, молекулы которого в метановой среде способны соединяться в мембраноподобные структуры. Наличие акрилонитрила — бесцветного ядовитого органического соединения — в атмосфере Титана было ранее надежно установлено.

Следующим этапом своего исследования его авторы видят подробное изучение поведения клеток с азотистой мембраной в среде жидкого метана.

С Астроньюс.

Но это не привычная нам кислородная жизнь. Жизнеобразование на основе воды, кислорода и углерода на спутниках планет-гигантов требует редкого сочетания горячих звёзд с высокой светимостью с одной стороны, и мощного магнитного поля материнской планеты закрывающего обитаемый спутник - с другой. Вероятность возникновения таких благоприятных условий ещё ниже, чем формирование пригодного для жизнеобразования привычного землеподобного мира.

[visor]

Bond, меня беспокоит то, с какой уверенностью Вы это говорите.
Что Вы понимаете под термодинамической невыгодностью реакций?
Уравнение ΔG = ΔH - TΔS всеобщее для всех систем с постоянной температурой и давлением.
Да, для расчётов в конкретных системах используют стандартные потенциалы и реальные концентрации. Но никакие законы термодинамики не нарушаются.
Любую биохимическую реакцию теоретически можно провести в лаборатории.
Принципиально, с точки зрения термодинамики, лаборатория и клетка почти одинаковы.
Разница будет только в том, сколько на это придётся потратить энергии химикам: газ, свет, обеды, завтраки химикам, да и собаку надо выгуливать дома...
В результате получится жуткое увеличение энтропии.
Живая клетка делает то же самое многократно более экономно, но тоже увеличивает энтропию окружающей среды.

Вообще загадочным может представляться отсутствие промежуточного звена сложности между реакциями, осуществляемыми при посредстве ферментов, и "обычными" реакциями. Но, похоже, Земля - не самое подходящее место, чтобы искать эту промежуточную сложность.

Конечно, так и есть. Жизнь зарождалась в восстановительной среде. Как минимум, в отсутствии кислорода. Те системы были устойчивыми без кислорода.
А затем они уничтожились другими организмами и окислились кислородом.
Возможно, существовал период до строматолитов, когда вся Земля была густо "заселена" теми промежуточными формами.
Причём, надо допускать, что эти формы зарождающейся жизни не обязательно должны были иметь аминокислотную или нуклеиновую природу.
Я очень сомневаюсь, что это были какие-то длинные последовательности мономеров.
Возможно, был просто комплекс каких-то примитивных реакций, которые "воспроизводили" сами себя.
Роль мутаций выполняла неселективность протекания процесса и побочные реакции. Возможно, эта цепная реакция заполнила продуктами обширные территории, а потом постепенно, за счёт случайных отклонений стало формироваться подобие обратной связи.
Самое интересное - как эти реакции трансформировались в известную биохимическую конституцию. Эта загадочная шахматная партия теперь уже никогда не будет разгадана.
Может быть, эти саморазмножающиеся системы зародились и не на Земле. Там, где большее давление, бОльшая концентрация нужных веществ и т.п.

... акрилонитрил, молекулы которого в метановой среде способны соединяться в мембраноподобные структуры...
Жизнеобразование на основе воды, кислорода и углерода на спутниках планет-гигантов требует редкого сочетания ... благоприятных условий...

Не верю я, господа, в жизнь, принципиально отличную от органической в водной среде.
Дело не в том, что какие-то там мембраны легко возникают. То, что на Земле легко возникают липосомы - в этом тоже ничего особенного нет.
Правильно, что клетки используют структуры, близкие к устойчивым. Иначе бы пришлось затрачивать дополнительные усилия на поддержание нужной формы.
Главное - содержание. Кукла никогда не станет живой - у неё иное наполнение.

Для жизни нужна обязательно органическая химия. Только она может обеспечить необходимое разнообразие молекул, стабильность при наличии самых разных функциональных групп и гибкость системы на молекулярном уровне.
Так что, разные фантастически рассказы о монстрах, состоящих из кремния, питающихся всем подряд, которые в огне не горят и вообще им ничего не делается - это лишь фантастические рассказы.

[Bond]

Bond, меня беспокоит то, с какой уверенностью Вы это говорите.
Что Вы понимаете под термодинамической невыгодностью реакций?

Я как раз таки ни в чём не уверен - в отличие от простых химических реакций в биохимии точно ничего измерить нельзя - как там с термодинамикой на промежуточных стадиях. Берут начальную и конечную стадии - в среднем законы физики соблюдаются, а в деталях никто не проверял.

Так что, разные фантастически рассказы о монстрах, состоящих из кремния, питающихся всем подряд, которые в огне не горят и вообще им ничего не делается - это лишь фантастические рассказы.

Ну как бы кремниевые монстры у нас у всех сейчас на рабочих столах стоят Хотя да, из кремния или ещё чего-то там отличного от углерода биохимии не построишь...