Набросал небольшую статью по сабжу: http://www.scorcher.ru/theory_publisher/show_art.php?id=300
Всех, у кого будут вопросы, замечания, или просто желание её обсудить, приглашаю в данную тему.
Первый вопрос: как в Фаерфоксе там сделать заворот строк,а то уползает за экран?
Цитата: crdigger от февраля 09, 2012, 19:27:38
Первый вопрос: как в Фаерфоксе там сделать заворот строк,а то уползает за экран?
Вопрос всё же не совсем по адресу, я его не разрабатывал.
А что, стандартная полоса прокрутки увидеть окончание строки не помогает?
хорошая статья, я правда в этом мало что понимаю, но чувствуется, что один из главных коньков крецов и тут теряет почву :D
Цитата: КомбинаторВозможно именно это, вкупе с постепенно ослабевающим потоком органики из вулканических и геотермальных источников и заставило биоту искать новые способы добычи столь необходимых для неё свободных электронов и водорода. И здесь сразу по крайней мере по двум пунктам вода оказалась вне конкуренции. Во-первых, она является едва ли не самым доступным вблизи поверхности Земли веществом, запас которого огромен. Во-вторых, кроме того, что она "всегда под рукой", строение её молекул в геометрическом плане очень сильно напоминает строение молекул сероводорода, что, по-видимому, существенно облегчило перенастройку предыдущих систем фотосинтеза, основанных на сероводороде, на воду. Однако, что бы освоить столь привлекальный ресурс, природе пришлось решить и ряд проблем. Одна из них заключалась в том, что для того, что бы растащить на составляющие молекулу воды, нужно затратить примерно в 7 раз больше энергии, чем на разложение сероводорода. При этом, по физико-химическим причинам такую операцию принципиально невозможно реализовать в одном и том же центре хлорофилльного фотосинтеза, нужны минимум два разных центра с разными характеристиками и возможностью передачи энергии между ними. Данную проблему природа решила, объединив в одной клетке две разные фотосистемы, и наладив взаимодействие между ними. Другая проблема заключается в том, что побочным продуктом данной реакции является кислород, являющийся сильнейшим окислителем, вследствие чего он активно разрушает многие важнейшие компоненты клетки, включая ДНК.
1. Я бы был очень осторожен сравнивая воду и сероводород, они различны как небо и земля, о сходстве их молекул нужно говорить с огромными оговорками, для химика это как красная тряпка.
2. Второй момент о первичности сероводородного фотосинтеза - не знаю как сейчас, но недавно не было однозначного мнения на этот счет.
3. Если это не просто перевод а обзор данных я бы включил в рассмотрение дохлорофильные системы усвоения света, это даст много идей.
Цитата: Oleg_Dm от февраля 16, 2012, 14:41:18
1. Я бы был очень осторожен сравнивая воду и сероводород, они различны как небо и земля, о сходстве их молекул нужно говорить с огромными оговорками, для химика это как красная тряпка.
Ну почему же, сера во многом аналогична кислороду, а значит и сероводород в чём то аналогичен воде. Ну ядро чуть тяжелее и дополнительный слой s и p орбиталей, зато верхний слой, который и определяет в основном хим. свойства идентичен. Говорят же химики о кремневодородах как аналогах углеводородов, а здесь чем хуже. Тут я думаю главное отличие в том, что у серы ниже электроотрицательность из за большего радиуса, а значит и слабее водородные связи, но при определённых условиях, если его превратить в жидкость...
Цитата: Oleg_Dm от февраля 16, 2012, 14:41:18
1. Я бы был очень осторожен сравнивая воду и сероводород, они различны как небо и земля, о сходстве их молекул нужно говорить с огромными оговорками, для химика это как красная тряпка.
Как указано в цитируемом отрывке, я ориентировался, в основном, на геометрическое сходство строения их молекул, что может означать и геометическое сходство активных центров, катализирующих реакцию отьёма у них электрона.
Цитата: Oleg_Dm от февраля 16, 2012, 14:41:18
2. Второй момент о первичности сероводородного фотосинтеза - не знаю как сейчас, но недавно не было однозначного мнения на этот счет.
Естественно, ни о какой однозначности говорить не приходится. Это лишь моя гипотеза, основанная на его универсальности (большинство фотосинтетиков способны работать, используя его в качестве "горючего").
Цитата: Oleg_Dm от февраля 16, 2012, 14:41:18
3. Если это не просто перевод а обзор данных я бы включил в рассмотрение дохлорофильные системы усвоения света, это даст много идей.
Это не обзор и не перевод, а, так сказать, "мысли вслух". Под "дохлорофильными системами усвоения света" имеется в виду только родопсиновый фотосинтез, или что-то ещё?
Цитата: Комбинатор от февраля 17, 2012, 23:52:18
Как указано в цитируемом отрывке, я ориентировался, в основном, на геометрическое сходство строения их молекул, что может означать и геометическое сходство активных центров, катализирующих реакцию отьёма у них электрона.
вот здесь как раз огромная ошибка, геометрическое сходство этих молекул связано с общностью орбиталей внешнего слоя серы и кислорода и только, но энергия Гиббса и энтальпия при участии сероводорода будет различаться пожалуй даже сильнее, чем со многими другими, казалось бы совсем не похожими реагентами, а поскольку избирательность ферментов дискретная а не континуальная, тут важнее при переходе на другой субстрат не качество а термодинамика
Цитата: Дж. Тайсаев от февраля 18, 2012, 16:34:01
вот здесь как раз огромная ошибка, геометрическое сходство этих молекул связано с общностью орбиталей внешнего слоя серы и кислорода и только, но энергия Гиббса и энтальпия при участии сероводорода будет различаться пожалуй даже сильнее, чем со многими другими, казалось бы совсем не похожими реагентами, а поскольку избирательность ферментов дискретная а не континуальная, тут важнее при переходе на другой субстрат не качество а термодинамика
Естественно, энергия Гиббса будет различаться, но почему это запрещает возможную гомологичность ферментов, ускоряющих соответствующие реакции? Ведь, насколько я понимаю, многие ферменты работают по принципу "замок - ключ", то есть обеспечивают оптимальное взаимное расположение и ориентацию реагирующих молекул. Если "ключи" в геометрическом плане не очень сильно различаются, может быть, и "замки" для них могут быть устроены в чём то схожим образом?
Коллеги если вас интересует мнение к.х.н. скажу что молекулы Н2S и Н2О совершенно разные. По размеру, строению, энергии связей, химическим реакциям, физическим свойствам, свойствам жидкостей и свойствам растворов. Мне трудно представить что какие то белковые комплексы, как известно отличающиеся большой специфичностью могли использовать такие разные молекулы в качестве замены друг другу.
Поэтому если говорить о сходстве надо указать какое именно сходство и в чем оно проявляется конкретно применимо в данных условиях. Иначе получится что мы говорим о сходстве непохожих на 99% веществ, это вызывает большие сомнения.
Дохлорофильные системы это и родопсины и молекулы запасающие энергию света или использующие ее. Так понимаю что некоторые растения используют свет не только для фотосинтеза.
Наверно любые пигменты ведут себя на свету приблизительно одинаково.
Вот например меланин:
http://precedings.nature.com/documents/1312/version/1/files/npre20071312-1.pdf
вроде на его основе уже есть солнечные элементы:
http://hackaday.com/2009/09/08/diy-solar-panels/
Цитата: Влад от февраля 23, 2012, 15:35:59
Наверно любые пигменты ведут себя на свету приблизительно одинаково.
Вот например меланин:
http://precedings.nature.com/documents/1312/version/1/files/npre20071312-1.pdf
вроде на его основе уже есть солнечные элементы:
http://hackaday.com/2009/09/08/diy-solar-panels/
об чем и речь, и в растениях далеко не только хлорофилл использует энергию солнца. Значит надо идти от самых простых систем к более сложным и скорее всего окажется что хлорофилл лишь одна из ветвей возможного фотосинтеза.
Цитата: Oleg_Dm от февраля 23, 2012, 14:24:31
Поэтому если говорить о сходстве надо указать какое именно сходство и в чем оно проявляется конкретно применимо в данных условиях. Иначе получится что мы говорим о сходстве непохожих на 99% веществ, это вызывает большие сомнения.
Дохлорофильные системы это и родопсины и молекулы запасающие энергию света или использующие ее. Так понимаю что некоторые растения используют свет не только для фотосинтеза.
Сходство в пространственном строении молекул. В обоих случаях к центральному атому (кислорода или, соответственно, серы) с боков присоединены по два атома водорода. Расстояние от центрального атома до атомов водорода в случае воды на 40% меньше, а угол на 12 градусов больше. Я не химик и не берусь судить, насколько существенны указанные различия для белков, которые должны фиксировать указанные молекулы в определённом положении.
Я не знаю более древних, чем хлорофилл, молекул, используемых для запасения энергии света кроме родописина. Если вы знаете, уточните, плиз, что имеетcя в виду. АДФ/АТФ, или нечто иное?
АДФ и АТФ могут конечно претендовать на роль перпетум мобиле фототрофов, но для этого им как минимум нужен приёмник света (пигмент) и посредник для её перевода в тепловую энергию.
а по поводу специфичности ферментов не стоит заморачиваться, есть общая эволюционная тенденция сужения этой самой специфичности, так что я думаю, что могло быть и такое чудо, когда фермент не различал сероводорд от воды
Начнем с того что молекулы Н2S и H2O рассматривать в свободном состоянии мало смысла, по простой причине что одно газ другое нетипичная жидкость при интересуемых нас условиях. Значит смотрим водные растворы. Где при максимальной концентрации Н2S (25 град) на 550 тыс. молекул воды приходится 998 молекул Н2S и 2 молекулы в виде H30+ и HS-, в свою очередь окруженных кластерами воды в 18-30 молекул. Т.е. раствор Н2S это вода, вода и еще раз вода. Об этом надо помнить если мы говорим про замену H2S на H2O. Встает вопрос если вода есть и всегда зачем искать H2S которой очень мало и не всегда найдешь? Выглядит усложнением сущности.
Я допускаю что H2S имеет какой то особый смысл, но тогда надо выяснять какой именно.
Теперь с водой она уникальна сама по себе потому что состоит из двух фаз одновременно, каждая из которой структурирована в различные кластеры из разного числа молекул. Кластеры состоят из связанных водородными связями молекул. В отличии от этого H2S не образует водородных связей, кластеров но склонно к образованию серных полимеров с размазанными валентностями например ион S32(-). Также сероводород имеет большую склонность к реакциям с органикой, что не добавляет ему привлекательности на начальных стадиях становления источников энергии. Попросту он является клеточным ядом.
Все это вызывает целый пласт вопросов и необходимость копаться в истоках процесса.
Ну начальная система видимо все таки АДФ+РО4 + уф-квант = АТФ
первоначально она не требовала никаких пигментов т.к. ничего её не закрывало от света. В дальнейшем должны были развиться какие то примитивные системы в том числе примитивная "родопсиновая" и примитивная "хлорофильная".
Усваивают свет также каротиноиды и фикобилины, меланин и т.п. Все это говорит о сложном происхождении фотосинтеза. Я не знаю какие последние исследования на сей счет.
меня Вы пожалуй убедили
Цитата: Дж. Тайсаев от февраля 24, 2012, 01:14:32
АДФ и АТФ могут конечно претендовать на роль перпетум мобиле фототрофов, но для этого им как минимум нужен приёмник света (пигмент) и посредник для её перевода в тепловую энергию.
Вроде бы, проводились опыты, подтверждающие, что АТФ может синтезироваться из АДФ под действием ультрафиолета и напрямую. Вот, например, отрывок из статьи Скулачёва "ЭВОЛЮЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ЗАПАСАНИЯ ЭНЕРГИИ":
======================================
"УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ ФОТОСИНТЕЗ" С АДЕНИНОМ В КАЧЕСТВЕ АНТЕННЫ, УЛАВЛИВАЮЩЕЙ СВЕТ
Синтез АТФ из АДФ под действием ультрафиолетового света. Путь от смеси органических и неорганических молекул к первой живой клетке был, по-видимому, столь долог, что требовался некий постоянный источник энергии, доступный в течение всего периода возникновения жизни. Среди возможных кандидатов на роль такого источника, пожалуй, предпочтительнее всего ультрафиолетовый свет. Он поглощается любыми химическими веществами, резко повышая их реакционную способность благодаря большому запасу энергии ультрафиолетового кванта. Есть основания считать, что на заре биологической эволюции ультрафиолетовые кванты свободно достигали поверхности Земли, лишенной в те времена современной кислородсодержащей атмосферы с ее поглощающим ультрафиолетовый свет озоновым слоем.
Моделируя атмосферу древнейшей Земли, К. Саган пришел к выводу о существовании в ней "окна" в области 240-290 нм, прозрачного для ультрафиолетового света, поскольку основные простые компоненты этой атмосферы (Н2О, СН4 , NН3 , СО2 , СО и HCN) поглощают свет короче 240 нм, а формальдегид, также входивший, как полагают, в ее состав, имеет максимум поглощения длиннее 290 нм. Именно в этом "окне" располагаются спектральные максимумы пуринов и пиримидинов.
Еще в 60-е годы С. Понамперума и сотрудники экспериментально показали, что облучение ультрафиолетовым светом синильной кислоты ведет к химическому синтезу аденина и гуанина. Обнаружено также, что облучение смеси метана, аммиака, водорода и воды вызывает образование как пуринов, так и пиримидинов, причем с наибольшим выходом для аденина. Ультрафиолетовый свет можно использовать также для синтеза аденозина из аденина и рибозы и далее аденозинмоно- и дифосфатов из аденозина и этилметафосфата. Но, пожалуй, наиболее важный опыт был поставлен теми же авторами с АДФ. Оказалось, что облучение смеси АДФ и этилметафосфата ультрафиолетовым светом дает АТФ с достаточно хорошим выходом, причем этот процесс демонстрируется в строго стерильных условиях и в отсутствие каких-либо белков.
К. Саган и С. Понамперума приводят следующие доводы в пользу заключения о том, что в качестве антенны для ультрафиолетового света аденин имеет преимущества по сравнению с другими пуринами и пиримидинами: 1) наибольшее поглощение света в спектральном "окне", о котором шла речь выше; 2) наибольшая стабильность к разрушительному действию ультрафиолетового света и 3) большее время жизни возбужденного состояния, возникающего в ответ на поглощение ультрафиолетового кванта.
Расчеты Л.А. Блюменфельда и М.И. Темкина привлекли наше внимание к тому факту, что величины изменения свободной энергии при нарушении ароматической структуры аденина близки к энергии реакции синтеза АТФ из АДФ и неорганического фосфата.
любопытно, спасибо. Выходит что фототрофность не такой уж и беспосадочный перелёт, как пытаются показать креационисты
Цитата: Oleg_Dm от февраля 24, 2012, 10:48:10
Начнем с того что молекулы Н2S и H2O рассматривать в свободном состоянии мало смысла, по простой причине что одно газ другое нетипичная жидкость при интересуемых нас условиях. Значит смотрим водные растворы. Где при максимальной концентрации Н2S (25 град) на 550 тыс. молекул воды приходится 998 молекул Н2S и 2 молекулы в виде H30+ и HS-, в свою очередь окруженных кластерами воды в 18-30 молекул. Т.е. раствор Н2S это вода, вода и еще раз вода. Об этом надо помнить если мы говорим про замену H2S на H2O. Встает вопрос если вода есть и всегда зачем искать H2S которой очень мало и не всегда найдешь? Выглядит усложнением сущности.
Просто потому, что отнять электрон у H2S примерно в семь (!) раз проще, чем у H2O, причём, в последнем случае обязательно нужно иметь сразу два реакционных центра, с одним ничего не получится. Понятно, что вероятность появления в результате случайных мутаций сразу двух реакционных центров пренебрежительно мала. Кроме того, исследования остатков наиболее древних цианобактериальных матов показывают, что они, по видимому, не имели в своём составе оксигенных фотосинтетиков. Я собираюсь по этому поводу написать ещё отдельную статью.
Цитата: Oleg_Dm от февраля 24, 2012, 10:48:10
Я допускаю что H2S имеет какой то особый смысл, но тогда надо выяснять какой именно.
Смысл именно в гораздо более низком (практически на порядок!) пороге энергии для активации реакции.
Цитата: Oleg_Dm от февраля 24, 2012, 10:48:10
Также сероводород имеет большую склонность к реакциям с органикой, что не добавляет ему привлекательности на начальных стадиях становления источников энергии. Попросту он является клеточным ядом.
Сероводород используется вовне цитоплазмы, за плазматической мембраной. Кроме того, переоксид водорода, являющийся промежуточным продуктом в реакции разложения воды, является вообще одним из самых агрессивных оксидатов, активно атакующих любые органические молекулы. Не забываем так же, что и собственно свободный кислород является клеточным ядом, особенно, для анаэробов.
Цитата: Oleg_Dm от февраля 24, 2012, 10:48:10
Ну начальная система видимо все таки АДФ+РО4 + уф-квант = АТФ
первоначально она не требовала никаких пигментов т.к. ничего её не закрывало от света. В дальнейшем должны были развиться какие то примитивные системы в том числе примитивная "родопсиновая" и примитивная "хлорофильная".
Да, есть такая теория, и я считаю её вполне логичной и даже красивой (см. так же мой предыдущий пост), но всё же пока, насколько я понимаю, у неё маловато доказательств и она отнюдь не считается общепринятой. Кроме того, статья всё же конкретно про эволюцию хлорофилльного фотосинтеза, а не про эволюцию фотосинтеза вообще...
Цитата: Oleg_Dm от февраля 24, 2012, 10:48:10
Усваивают свет также каротиноиды и фикобилины, меланин и т.п. Все это говорит о сложном происхождении фотосинтеза. Я не знаю какие последние исследования на сей счет.
У наиболее примитивно устроенных хлорофилльных фотосинтетиков нет ни пигментов ни специальных органелл для фотосинтеза. Естественно, что всё это появлялось постепенно, в результате долгой эволюйции.
В том что Н2S в отличии от воды сильный восстановитель я не сомневаюсь, о чем я и писал говоря о гигантских отличиях этих веществ. То что первый фотосинтез не был оксигенным я тоже уверен. Вопрос то не в том что почему не вода, а сероводород. Вопрос почему сероводород? И этот вопрос на самом деле очень интересен. Судя потому что необходимые для биосинтеза вещества возникли в восстановительных условиях, там мог быть Н2S. Гипотеза о восстановительной атмосфере у планет земного класса пока никто не доказал, так что скорее всего она была нейтральной. А источники серных газов дают SO2 или H2S. Мало того H2S необходим был для формирования липидов. Вполне возможно что использование серы в данном случае вообще случайное, будучи молекулой реакционно-способной она вошла в состав первых протобелков, будучи сильным востановителем могла заменять где то функции НАДН или еще чего. Отсюда можно предполагать его использование уже в частности в фотосинтезе. Сравнить имеющиеся в наличии молекулы в тех же условиях. Сравнить их потенциалы в эв, сравнить размеры, сравнить химизм, посмотреть на участие в других процессах и сказать почему Н2S. Это будет стройно и понятно.
И вопрос перехода на воду уже не будет стоять в принципе, не нужно говорить о несуществующем сходстве веществ, просто за неимением нужного вещества было использовано то чего больше всего в клетке - и имеет протоны - вода.
Цитата: Oleg_Dm от февраля 24, 2012, 14:25:34
Вполне возможно что использование серы в данном случае вообще случайное, будучи молекулой реакционно-способной она вошла в состав первых протобелков, будучи сильным востановителем могла заменять где то функции НАДН или еще чего. Отсюда можно предполагать его использование уже в частности в фотосинтезе. Сравнить имеющиеся в наличии молекулы в тех же условиях. Сравнить их потенциалы в эв, сравнить размеры, сравнить химизм, посмотреть на участие в других процессах и сказать почему Н2S. Это будет стройно и понятно.
Наверно, но для этого нужно проводить другое, совершенно отдельное исследование. У меня лично для него явно не хватает квалификации. Но если есть желаюшие всерьёз этим заняться, я только за.
Если будет время, может попробую набросать общие штрихи этого процесса. А в вашем обзоре, я убрал бы про сходство молекул, замените на просто доступность воды как донора протонов и высокий процент её в клетке и снаружи. Чтобы не вызывать кривотолков.
Цитата: Oleg_Dm от февраля 24, 2012, 18:14:20
Если будет время, может попробую набросать общие штрихи этого процесса. А в вашем обзоре, я убрал бы про сходство молекул, замените на просто доступность воды как донора протонов и высокий процент её в клетке и снаружи. Чтобы не вызывать кривотолков.
Хорошо, подумаю на эту тему.