Новости
Библиотека
Таблица эл-тов
Биографии
Карта сайтов
Ссылки
О сайте


Пользовательского поиска




предыдущая главасодержаниеследующая глава

Нормальный закон надежности при инактивации ферментов и полиферментных систем

Применимость экспоненциального закона надежности зависит от характера отказов элемента. Как показано выше, внезапные случайные отказы, приводящие к полной потере биокаталитической функции по принципу "все или ничего", довольно хорошо описываются экспоненциальным законом. В этом случае элементарный акт инактивации связан с внезапной и полной потерей молекулой фермента каталитической активности.

В ряде случаев кинетические закономерности инактивации биологических катализаторов и биосистем достаточно сложны и не описываются простым экспоненциальным законом надежности. Это относится, прежде всего, к сложным объектам, включающим различные ферменты, белки и биомембраны. В комплексной молекулярной организации биологических структур могут протекать необратимые физико-химические изменения, которые не проявляются сразу в изменении активности. Только постепенные накопления такого рода "скрытых" дефектов способны привести к необратимым последствиям с потерей биологической функции. По-видимому, в биологических системах такой механизм "старения" весьма распространен.

В теории надежности отказы, возникающие в результате необратимых физико-химических изменений структуры, которые не приводят к потере функции, а носят характер "скрытых ошибок", называют постепенными отказами. Анализ показывает, что процесс "старения" биологических объектов нередко имеет характер постепенных отказов и весьма хорошо может быть описан в терминах теории надежности с использованием нормального закона.

Для нормального закона функция надежности (при σ << Т0) имеет вид [506]

(3.90)

На рис. 48 приведен вид функций P(t), вычисленных с использованием уравнения (3.90). Параметр Т0 определяет период времени, в течение которого вероятность безотказной работы элемента (или системы) уменьшается в два раза. Как следует из уравнения (3.90), при t = T0 величина Р(Т0) равна 0,5.

Рис. 48. Нормальный закон надежности. А - о = 1; 1 - Т0 = 5 усл. ед; 2 - Т0 = 10 усл. ед.; Б - Т0 = 10 усл. ед. о: 1 - 3,0; 2 - 2,0; 3 - 1,0; 4 - 0,5; 5 - 5,0; 6 - 10,0
Рис. 48. Нормальный закон надежности. А - σ = 1; 1 - Т0 = 5 усл. ед; 2 - Т0 = 10 усл. ед.; Б - Т0 = 10 усл. ед. σ: 1 - 3,0; 2 - 2,0; 3 - 1,0; 4 - 0,5; 5 - 5,0; 6 - 10,0

Параметр σ связан с дисперсией времени жизни элементов и различны параметрами σ в условиях σ << Т0. В условиях σ << T0 кривые симметричны относительно прямых t = T0 и Р = 0,5.

Таким образом, кинетические кривые инактивации с большими периодами индукции могут быть отражением двух механизмов: 1) сменой лимитирующей стадии в процессе инактивации системы (см. выше); 2) постепенным накоплением скрытых дефектов, происходящим по нормальному закону, приводящему к необратимому "старению" системы. Экспериментальные критерии, которые позволили бы различить эти два механизма инактивации, отсутствуют. Можно считать, что система инактивируется по нормальному закону, если показано, что в процессе инактивации не происходит смена лимитирующей стадии в реакции, по которой определяется активность системы.

При анализе стабильности биологических структур достаточно часто встречаются системы, инактивирующиеся по нормальному закону.

Возможно, что инактивация гидрогенезы Al. eutrophus на воздухе (см. рис. 45) протекает по механизму накопления скрытых дефектов.

Из общих соображений можно предположить, что постепенные отказы должны иметь место в комплексных структурированных системах, включающих биомембраны. Это относится, прежде всего, к целым клеткам или органеллам. На рис. 44 приведены данные по изменению во времени фотосинтетической активности клеток синезеленых водорослей An. variabilis. Фотосинтетическую активность популяции клеток измеряли по скорости фотохимического восстановления феррицианида при постоянной концентрации клеток, и данные, приведенные на рис. 44, фактически представляют собой изменение скорости фотосинтеза в расчете на одну клетку водоросли. Кривая рассчитана теоретически по уравнению (3.90) при использовании соответствующих параметров Т0. Видно, что экспериментальные данные достаточно хорошо описываются этим уравнением. Важно подчеркнуть, что весьма сложный процесс "старения" фотосинтезирующих клеток хорошо объясняется простыми физическими представлениями о случайном характере появления ошибок и постепенности отказов в сложной биологической системе.

Таким образом, развитая на основе представлений надежности кинетическая теория инактивации ферментов в биологических системах описывает и объясняет все типы кинетических кривых инактивации, наблюдаемых в системах биофотолиза воды.

предыдущая главасодержаниеследующая глава



ИНТЕРЕСНО:

Ученые научились наблюдать за сверхбыстрыми химическими процессами

Почему на Западе периодическую таблицу никак не связывают с именем Менделеева

Люминесцентные наночастицы открыли новый этап в истории дактилоскопии

Нобелевская премия по химии присуждена за развитие криоэлектронной микроскопии

Новый метод анализа белков работает в 50 раз быстрее

Создана первая «химическая память» объемом в 1 бит

193 года назад впервые получено органическое соединение из неорганических

Ученые разработали программу, которая высчитывает свойства молекул сложных химических соединений

Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов

Учёные создали нанореактор для производства водорода

Ученые из Швеции создали «деревянное стекло»

Разработан новый метод создания молекул

Японские ученые создали жидкий квазиметалл, застывающий на свету

Нобелевскую премию по химии присудили за синтез молекулярных машин

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Получены цветные изображения на электронном микроскопе

В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл

10 невероятно опасных химических веществ

Создатель «суперклея» Гарри Кувер – химик и изобретатель, автор 460 патентов, самый известный из которых так и не помог ему разбогатеть




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'ChemLib.ru: Библиотека по химии'