Супрамолекулярная химия - 9.1. Самосборка. Самоорганизация - 128 - читать

Супрамолекулярная химия(Страница: 128)

Страница: 
128

Супрамолекулярная химия читать 9.1. Самосборка. Самоорганизация 128

Самоорганизация проявляет положительную кооперативность, т. е. каждый шаг в общей последовательности ассоциативных стадий создает предпосылки для следующей стадии и облегчает ее протекание, например за счет аллостерических конформационных изменений; это самосборка, доведенная до завершения.

Положительная кооперативность является основной характеристикоймолекулярных усилительных устройств, поскольку, будучи однажды инициированной, самосборка продолжается с возрастающей легкостью. Она представляет собой нелинейный процесс и обладает свойствами фильтраошибок—толькоправильный ввод информации приведет к кооперативной генерации структуры.

Самосборка может происходить с самораспознаванием, так что смеси компонентов дают совершенно определенные суперструктуры без интерференции или кроссовера (см. разд.9.5).Особым частным случаем являетсясаморазрешение, которое приводит к образованию гомохиральных супрамолекулярных частиц из рацемических смесей компонентов (см. разд.9.4.2, 9.4.4и9.7).

Кинетическая лабильность придает самособирающимся за счет молекулярного распознавания системам способность котжигуисамозалечиванию (самоуправлению)дефектов. Напротив, ковалентно связанные, нелабильные частицы неспособны к спонтанному самозалечиванию, и дефекты в них постоянны. В системах с равновесно-контролируемыми самопроцессами существуют больцмановские дефекты, т. е. дефекты, подчиняющиеся больцмановскому распределению. Вообще, самоорганизующиеся супрамолекулярные системы способны к самоподдерживанию [9.8а], контролю за ошибками и их исправлению путем замены неверных компонентов правильными. Они также проявляют способность кадаптации, будучи в состоянии реагировать на изменения в окружающей среде и приспосабливаться к новым условиям.

Самосборка и самоорганизация могут приводить к возникновению коллективных свойств. Помимо уже упоминавшихся фазовых переходов можно привести в качестве примеров направленное распространение света, электронную проводимость, магнетизм, коррелированные протонные движения и т. д.

Особый интерес представляет возникновение ближнего порядка в молекулярных жидкостях, вызванное определенной степенью организации и ориентации, как выявлено при помощи динамических ЯМР-исследований для жидкого хинолина [9.16а], или же прямым спиновым обменом в жидкостях, помещенных в сильные магнитные поля [9.16Ь]. Гидрофобные эффекты[4.30]ведут к формированию структуры в водном растворе [9.16с] согласно замечательному свойству образования водных клатратов четвертичных ионов аммония[9.16d,e].Самоорганизация в жидкостях представляет собой особенно захватывающую область исследований для понимания пространственного и временного поведения конденсированных сред.

В результате самоассоциации возникают многочисленные биологические супрамолекулярные структуры, и живые организмы дают пример вершины самоорганизации[9.4—9.8].Они служат образцом и источником вдохновения для развития исследований самопроцессов в супрамолекулярной химии. Типичными примерами являются формирование вторичной структуры белков, спонтанное образование двойной спирали нуклеиновых кислот или белковых оболочек вирусов[9.5, 9.17],а также многочисленных четвертичных архитектур белков (филаментов, микротрубок, рибосом, бактериофага Т4[9.5],субъединичных ферментов). Построение очень сложных биологических супрамолекулярных структур может происходить не спонтанно из разрозненных компонентов, но с участием вспомогательных белков (шаперонов[9.18])и через последовательностьинициирование—рост—остановка(см., например,[9.5]).Так мы приходим к более высоким уровням генерации структур (и функций) черезпоследовательнуюирегулируемую эффекторамисамосборку, характеризуемую временными параметрами, обратной связью и иерархией событий.

Медиа

See video
Видео
Химический элемент - это вид атомов, характеризующийся определенными зарядами ядер и строением электронных оболочек. В настоящее время известно 110 элементов:...
02.04.2013 | 6:58
3,063
See video
Видео
Сервис Нигма-Химия и многие функции Нигма-математики не имеют аналогов ни в России, ни в мире.Начиная с 2009 года, Нигма разрабатывает интеллектуальную...
02.04.2013 | 6:58
3,686
See video
Видео
Основным источником этанола является нефтехимический синтез, использующий реакцию, гидратации этилена в присутствии различных катализаторов. Известны также...
02.04.2013 | 6:58
3,218