123456789
Funkcje molekuł

Za pomocą wielopiętrowych konstrukcji supramolekularnych można będzie tworzyć nowe materiały o niezwykłych właściwościach - na przykład reagujące w zaplanowany przez twórcę sposób na zmiany środowiska („materiały inteligentne”). Takie materiały pełnią pewne funkcje, na przykład wiążą ligand lub powodują jego dysocjację, transportują ligand, elektron, foton16 przez molekułę, zmieniają konformację pod wpływem ligandu itp.17 Funkcja oznacza gotowość do ponownej akcji po wykonaniu zadania, a to oznacza, że układ pełniący jakąś funkcję powinien wchodzić w skład cyklu katalitycznego jako katalizator, najlepiej z zainstalowanym chemicznym sprzężeniem zwrotnym.

Z tego powodu za „jednostkę funkcji” powinniśmy uznać skompletowany cykl działań (cykl regulacyjny) wykazujący sprzężenie zwrotne ujemne.

Kilka funkcji może ze sobą współdziałać („wyższy stopień inteligencji”). Współdziałanie jest najciekawsze, gdy układ jest mocno wychylony ze stanu równowagi. Mamy wtedy do czynienia z dynamiką całego układu. Równowaga jest najciekawsza, gdy jest skomplikowana. Wtedy przepływ przez układ strumieni energii i materii powoduje powstanie struktur dyssypatywnych o najbardziej fascynujących cechach, niezwykle czułych na zmianę warunków zewnętrznych.

Przykład z dziedziny biologii uczy nas, że jest możliwa rzecz trudna do uwierzenia: molekuły mogą tworzyć wielkie agregaty po to, aby dążyć do jakiegoś celu. Ich produkt jest wykorzystywany dalej jako budulec albo jako przekaźnik sygnału - wyzwalacz kaskady następnych procesów, albo jako regulator czegoś (tych funkcji jest bardzo wiele), a wszystko to nie zatrzymuje się na jakimś banalnym stadium, ale służy do osiągania energii i wysokoenergetycznych substancji, aby napędzać cały ten mechanizm18.

Funkcje molekuł są ze sobą zsynchronizowane, a ponieważ są wykonywane przez wyspecjalizowane molekuły, jest to złożona organizacja czasowo-przestrzenna zachodząca w ogromnym (względem molekuł) obszarze naszego ciała, ale także wielopoziomowa, bo na najwyższym piętrze mamy do czynienia z funkcjami organów wewnętrznych (serca, wątroby itd.), które muszą precyzyjnie współdziałać.

Chemicy-teoretycy przyszłości będą zajmować się funkcjami molekuł i ich współdziałaniem. Osiągnięcia chwili obecnej, takie jak przełączniki molekularne, to tylko małe trybiki w układach planowanych przez chemika w przyszłości.

Chemia przetwarzania informacji
Miara ilości informacji

Wiadomości TV przedstawiają nam ciąg najnowszych informacji. Czym się kierują w ich doborze? Ekipa TV dąży do tego, aby przekazać maksimum informacji w krótkim czasie. Kiedy wiadomość zawiera dużo informacji? Wtedy, gdy nie jest oczywistą prawdą. Ralph Hartley19 zdefiniował ilość informacji w wiadomości jako

I = -log2p,   (1)

gdzie p jest prawdopodobieństwem wystąpienia zdarzenia, o którym mówi informacja. Jeśli więc zapytamy, ile informacji zawiera wiadomość, że przy rzucie monetą otrzymaliśmy reszkę, to jest to I = -log21/2 = 1 bit. A zatem wiadomość: „w Warszawie jest powietrze” nie nadaje się do telewizji,20 bo dla niej I = -log21 = 0.

Claude Shannon21 wprowadził pojęcie średniej informacji związane z wszystkimi N możliwymi wynikami zdarzenia w zwykły sposób jako

     (2)

przy czym H nazwano entropią informacji, ponieważ wzór na entropię w termodynamice jest identyczny.

Wielkość H (miara naszej niewiedzy) jest największa, gdy wszystkie pi są równe.

W pewnej chwili mamy ocenę prawdopodobieństwa wszystkich wyników zdarzenia (obliczamy Hp), potem dopływa do nas wiarygodna dodatkowa informacja i ocena wyników tego zdarzenia ulega zmianie (obliczamy Hk). Wtedy miarą otrzymanej informacji według Shannona jest

I = Hp - Hk.  (3)
123456789
powrót na górę strony
Wykład
Czas, rytmy chemiczne i przyszłość chemii
Strona
7/9
Autor
Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego
Kliknij nazwisko autora, aby zobaczyć notkę biograficzną w serwisie Nauka Polska