The Thermodynamic Machinery of Life

ارگانیسم‌های زنده سیستم‌های ترمودینامیکی باز هستند که ساختار عملکردی آنها در طول فرآیند تاریخی تکامل بیولوژیکی توسعه یافته و به صورت جنبشی منجمد شده است. یک ترمودینامیک از هر دو سیستم غیر تعادلی و پیچیده برای توصیف آنها مورد نیاز است. در این کتاب، مبانی چنین ترمودینامیکی ارائه شده است. فرآیندهای بیولوژیکی در سطح سلولی به عنوان واکنش های شیمیایی جفت شده و فرآیندهای انتقال در سراسر غشای داخلی و سیتوپلاسمی در نظر گرفته می شوند. همه این فرآیندها توسط آنزیم های خاص کاتالیز می شوند، از این رو سینتیک کاتالیز آنزیمی و کنترل آن در اینجا به تفصیل شرح داده شده است. جفت شدن چندین فرآیند از طریق یک آنزیم مشترک در زمینه انرژی آزاد یا انتقال سیگنال در نظر گرفته می شود. توجه ویژه ای به شواهدی برای دینامیک داخلی تصادفی غنی پروتئین های بومی و نقش احتمالی آن در کنترل فعالیت آنزیم و در عملکرد ماشین های مولکولی بیولوژیکی می شود.

Living organisms are open thermodynamic systems whose functional structure has developed and been kinetically frozen during the historical process of biological evolution. A thermodynamics of both nonequilibrium and complex systems is needed for their description. In this book, the foundations of such a thermodynamics are presented. Biological processes at the cellular level are considered as coupled chemical reactions and transport processes across internal and the cytoplasmic membrane. All these processes are catalyzed by specific enzymes hence the kinetics of enzymatic catalysis and its control are described here in detail. The coupling of several processes through a common enzyme is considered in the context of free energy or signal transduction. Special attention is paid to evidence for a rich stochastic internal dynamics of native proteins and its possible role in the control of enzyme activity and in the action of biological molecular machines.