VII Съезд биофизиков России
Краснодар, Россия
17-23 апреля 2023 г.
Главная
О Съезде
Организаторы
Программный комитет
Программа Съезда
Место проведения Съезда
Проживание
Оргвзносы
Основные даты
Регистрация
Публикации материалов Съезда
Молодежный конкурс
Контакты
Тезисы
English version
Партнеры Съезда
Правила оформления докладов

Программа Съезда

Секции и тезисы:

Механизмы трансформации энергии. Биоэнергетика. Молекулярные моторы

Иррациональные числа как значения важнейших энергетических процессов организмов

С.К. Панюшин1*

1.ООО ЛАБРЕРА;

* panushin(at)mail.ru

Принято выделять два основных первичных способа извлечения живыми организмами энергии из окружающей среды:

- фототрофный с использованием энергии фотонов света через фотосинтез и другие фотобиологические процессы у растений, водорослей и др.;

- хемотрофный с использованием энергий неорганических веществ за счет энергии окислительно-восстановительных реакций (ОВР) у микроорганизмов.

Анализ данных показывает, что количество энергии (выраженной в эВ), получаемой организмами в ходе первичных фототрофных процессов (экстремумы поглощения пигментов фотосинтеза) и хемотрофных ОВР в пересчете на одну молекулу/атом донора энергии, соответствует (пропорциональна) значениям иррациональных чисел (ИЧ). Вот некоторые примеры:

В ходе реакции окисления железоокисляющими бактериями двухвалентного железа в трехвалентное образуется энергия 0,84 эВ в пересчете на один атом железа, что соответствует произведению постоянной Апери и натурального логарифма 2 ~0,83.

Для водородных бактерий энергетический выход в реакции окисления молекулярного водорода до воды в пересчете на одну молекулы воды составляет около 1,21 эВ, что близко к значению Постоянной Апери ~1,2.

Серобактерии окисляют сероводород и накапливают в своих клетках серу. При этом в пересчете на один атом серы образуется 1,41 эВ, что близко к значению ИЧ √2 ~1,41.

При недостатке сероводорода бактерии производят дальнейшее окисление серы до серной кислоты. Полный выход энергии в реакции окисления от сероводорода до серной кислоты составляет около 4,70 эВ.

Эта величина очень близка значению ИЧ первая константа Фейгенбаума ~4,67. Также для реакций нитрифицирующих бактерий и карбоксидобактерий характерна энергия пропорциональная значениям ИЧ.

Углеводный обмен характерен для животных, растений, грибов, микроорганизмов. При этом катаболизм глюкозы часто рассматривается как типовой процесс. Выход энергии реакции окисления глюкозы в пересчете на один атом кислорода составляет 2,49 эВ (соответствует ИЧ вторая константа Фейгенбаума ~2,5). В форме АТФ запасается около 1 эВ. Энергетическая «потеря» этой реакции составляет около 1,48 эВ (соответствует ИЧ Сверхзолотое сечение ~ 1,47), что достаточно для отрыва электрона от атома кислорода и образования активных форм кислорода (энергия сродства атома кислорода к электрону ~ 1,47 эВ). Аналогичная «потеря» энергии 1,47 эВ (в расчете на один атом использованного кислорода) происходит при окислении жирных кислот (на примере пальмитиновой кислоты). «Потеря» энергии в цепи переноса электронов на атом кислорода составляет (~1,33 эВ), что соответствует ИЧ Пластическое число ρ ~ 1,32.

При сравнительной оценке величин энергий гидролиза связей важнейших макроэргических соединений (выраженных в эВ на одну связь/молекулу) была установлена следующая закономерность - значения энергий этих соединений близки (аппроксимируется) к обратным значениям некоторых иррациональных чисел:

Энергия фосфоангидридной связи в молекуле АТФ (30,6-31,8 кДж/моль) составляет 0,32-0,33 эВ, что соответствует значению обратного числа Пи 1/π ~0,32

Энергия тиоэфирной связи в молекуле сукцинил-КоА (31,5-37,6 кДж/моль) составляет 0,33-0,39 эВ, что соответствует значению обратного числа основания натурального логарифма 1/e ~0,37.

Энергия гуанидинфосфатной связи в молекуле креатинфосфата (42 кДж/моль) составляет 0,44 эВ, что соответствует значению обратного числа серебряного сечения ~0,41.

Энергия ацилфосфатной связи в молекуле 1,3-бисфосфоглицерата (46 кДж/моль) составляет 0,47 эВ, что соответствует значению обратного числа 1/√5 ~0,45

Энергия енолфосфатной связи в молекуле фосфоенолпирувата ( 54-61,9 кДж/моль) составляет 0,56-0,64 эВ, что соответствует значению обратного числа 1/√3 ~0,58.

Первичная энергия электромагнитных излучений (ЭМИ) у фототрофов и ОВР у хемотрофов посредством каскада фотохимических и биохимических трансформаций преобразуется и запасается в виде вторичной энергии химических связей макроэргических соединений. Однако, при участии этих молекул уже не могут осуществляться те варианты первичного прямого поглощения и переноса энергии, которые характерны для ОВР и ЭМИ. Следует отметить определенную аналогию в изменениях на биофизическом и математическом уровне: если преобразуется форма энергии, то преобразуются и математические величины для выражения этих форм энергии. Первичные энергии фотонных процессов выражаются математически с использованием прямых значений ИЧ, а преобразованная (обращенная) вторичная энергия химических связей макроэргических соединений отображается в виде обратных величин ИЧ.

Irrational numbers as the values of the most important energetic processes of organisms

S.K. Panyushin1*

1.LABRERA LLC.;

* panushin(at)mail.ru

It is common to highlight two main primary ways of extraction of energy from the natural environment by living organisms:

- Phototrophic with the usage of the energy of light photons during the photosynthesis and other photobiological processes of plants, seaweed, etc.

- Chemotrophic with the usage of the energy of inorganic substances at the cost of the oxidation-reduction reactions (ORR) energy of the microorganisms.

The analysis of the data shows that the quantity of the energy (expressed in eV), received by organisms in the course of the primary phototrophic processes (extremums of the absorption of photosynthetic pigments) and chemotrophic ORR in recalculation on one molecule/atom of the energy donor, equals (proportional) to values of irrational numbers. There are some examples:

During the oxidation reaction by the iron-oxidizing bacteria of divalent iron to trivalent the energy 0,84 eV (converted to one iron atom) is formed, that corresponds to the product of the Apery’s constant and natural logarithm 2 ~0,83.

For hydrogen bacteria the energy output in the oxidation reaction of molecular hydrogen to water (converted to one molecule of water) is about 1,21eV, that is close to the Apery’s constant ~1,2.

Serobacteria oxidize hydrogen sulfide and accumulate sulfur in their cells. At the same time, converted in one atom of sulfur 1,41 eV is forms, that is close to the value of IN √2 ~1,41.

When there is not enough hydrogen sulfide bacteria produce the further oxidation of sulfur to sulfuric acid. The whole energy output in the oxidation reaction from hydrogen sulfide to sulfuric acid is about 4,70 eV. This value is very close to the value of IN (the first The first Feigenbaum constant ~ 4,67). For the reactions of nitrifying bacteria and carboxydobacteria the energy proportional to the values of IN is typical.

Carbohydrate metabolism is characteristic of animals, plants, fungi, microorganisms. At the same time, glucose catabolism is often considered as a typical process. The yield of the energy of the glucose oxidation reaction in terms of one oxygen atom is 2.49 eV (corresponds to the IN the second Feigenbaum constant ~ 2.5). In the form of ATP, about 1 eV is stored. The energy "loss" of this reaction is about 1.48 eV (corresponds to an IN Supergolden ratio ~ 1.47), which is sufficient for the separation of an electron from an oxygen atom and the formation of reactive oxygen species (the affinity energy of an oxygen atom to an electron is ~ 1.47 eV).A similar "loss" of energy of 1.47 eV (per atom of oxygen used) occurs during the oxidation of fatty acids (for example palmitic acid). The "loss" of energy in the electron transfer chain to the oxygen atom is (~1.33 eV), which corresponds to the IN Plastic number p ~ 1.32.

During the comparative evaluation of the values of the hydrolysis energies of bonds of the most important macroenergetic bonds (expressed in eV to one bond/molecule) the following pattern was established – the energy values of these bonds are close (approximate) to the reverse values of some irrational numbers:

The energy of the phosphoanhydride bond in АТP molecule (30,6-31,8 kJ/mol) is 0,32-0,33 eV, that corresponds to the value of the Inverse value of Pi 1/π ~0,32.

The energy of the thioester bond in Succinyl - CoA molecule (31,5-37,6 kJ/mol) is 0,33 – 0,39 eV, that corresponds to value of the Inverse number of the base of natural logarithm 1/e ~0,37.

The energy of the guanidine phosphate bond in creatine phosphat molecule (42 kJ/mol) is 0,44 eV, that corresponds to the value of Inverse number of the Silver ratio ~0,41.

The energy of the acyl phosphate bond in 1,3-bisphosphoglycerate molecule (46 kJ/mol) is 0,47 eV, that corresponds to the value of Inverse number √5 ~0,45.

The energy of the enol phosphate bond in phosphoenolpyruvate molecule (54-61,9 kJ/mol) is 0,56-0,64 eV, that corresponds to the value of Inverse number 1/√3 ~0,58.

The primary energy of the electromagnetic radiation (EMR) of phototrophs and ORR of chemotrophs by means of the cascade of the photochemical and biochemical transformations converts and stocks up in the form of secondary energy of the chemical bonds of the macroergic compounds. However, with the participation of these molecules those variants of the primary straight absorption and transmission of energy, which are typical for ORR and EMR, cannot be carried out. It should be noted there is the defined analogy in the changes on the biophysical and mathematic levels: if the form of energy transforms, the mathematic values for expressing these forms transform too. The primary energies of the photon processes express mathematically with the use of the straight values of irrational numbers, the transformed (converted) secondary energy of the chemical bonds of the macroergic compounds is displayed in the form of the inverse values of irrational numbers.



Докладчик: Панюшин С.К.
319
2023-02-05

Национальный комитет Российских биофизиков © 2022
National committee of Russian Biophysicists