CC BY
6Гасангаджиева У.Г., Магомедбеков У.Г., Гасанова Х.М., Гаджибапаева З.М., Магомедо-ва P.A. Образование диссипативных структур при гомогенном окислении цистеина
ХИМИЯ
УДК 544.431.8
Образование диссипативных структур при гомогенном окислении цистеина
У.Г. Гасангаджиева, У.Г. Магомедбеков, K.M. Гасанова, З.М. Гаджибалаева, P.A. Магомедова
Окислительно-восстановительные процессы в системе цистеин-цистин протекают по сложному механизму с реализацией различных типов прямых и обратных связей, а также автокаталитических стадий [1]. Это указывает на вероятность возникновения в рассматриваемой системе химических не-устойчивостей, в том числе в виде образования диссипативных структур.
В настоящем сообщении приведены результаты, которые иллюстрируют возникновение диссипативных структур при гомогенном окислении цистеина (Cys) в присутствии оксигенированных комплексов железа (II) с диметилглиоксимом (ДМГ) и гистидином (His) ([Fe(II):ДМГ: His: О).
Экспериментальная часть. При проведении эксперимента в непере-мешиваемый стеклянный реактор, состоящий из ячейки цилиндрической формы диаметром 37 мм и высотой 55 мм, помещенного в термостат ТЖ-16 (точность термостатирования ± 0,01 °С), вводили растворы реагента (Cys) и катализатора ([Fe(II);ДМГ:His:02]) в таких количествах, чтобы их кон-цешрации соответствовали 6,25-10 и 2,5*10 моль/л, объем раствора доводили трис-буфером до 20 мл.
Изменение потенциала в системе во времени регистрировали с помощью иономер-милливольтметра ИПЛ-111-3, соединенного с компьютером двумя точечными платиновыми электродами относительно хлорсеребряно-го. Расстояние между двумя измерительными электродами составляло 17 мм, высота расположения электродов относительно дна реакционной ячейки - 7 мм. Через реакционную смесь в начале опыта барботировали ~ 10 см3 воздуха для насыщения раствора кислородом. Измерения потенциала проводили при температуре 50 °С, а pH реакционной смеси соответствовал 7,4.
Результаты эксперимента и их обсуждение. Экспериментально полученные временные ряды данных, представлены на рисунке.
Данные рисунка показывают, что в исследуемой системе изменение потенциалов на обоих электродах носит флуктуационный характер. При этом важно, что значения потенциалов в каждой фиксированной временной точке обеих зависимостей не совпадают. Эти результаты свидетельствуют о реализации химических осцилляций пространственного характера, т. е. указывают на формирование диссипативных структур в исследуемой системе.
Вестник Дагестанского государственного университета. 2008, Вып. 6.
Гасангаджиева У.Г., Магомедбеков У.Г., Гасанова Х.М., Гаджибалаева З.М., Ыагомедо-ва Р,А. Образование диссипативных структур при гомогенном окислении цистеина_
-200 г---------- -
-220
-240 [ -----
-260 - - -!.■':
РИ Р\2
-280 гт
-зоо |Ц~
-320 -340 р
-360!-;
I
-380 Г -400' ' -420 Ь— -440 г--460 }— -480 1—
УФ:
---------1
1»
^ .Г
---Ц
1
I» |1
гА ч-м ^ ■'
1 !;
. ,г -..г-,:-,--------Ц-НЬ-
и V
"Т
-500
0
2000
4000
6000
8000
—,----- ^ с
I {
10000 12000
Рис. 1. Зависимость изменения потенциала (ДЕ, мВ) от времени (I, с): Ссу* ~ 6,25-10* моль/л, Скэт =2,5-10"э моль/л, Т = 50 °С и рН 7,40; РН и РИ ~ первый и второй электроды
Для установления динамических характеристик процессов, протекающих в исследуемой системе, проведен анализ временных последовательностей при использовании таких методов, как Фурье спектроскопия, реконструкция динамики на основе корреляционной функции аттрактора, вычисление спектра показателей Ляпунова и определение энтропии Колмогорова - Синая.
При анализе временных рядов методом дискретного преобразования Фурье не удалось выделить характерные частоты, что указывает на реализацию в изучаемой системе динамического хаоса.
Результаты обработки временных последовательностей на основе других указанных подходов приведены в таблице. (Процедура использования этих подходов для описания динамики приведена нами в работах [2, 3]).
Таблица Характеристики динамики процесса гомогенного окисления
цистеина
Электрод. АЕ, мВ п ё >ч Х2 Хз И Тип динамики
РП 90±4 1,33 5 0,09 0 -0,20 0,09 хаотический
РХ2 85±4 1,33 5 0,08 0 -0,19 0,08 хаотический
94
Вестник Дагестанского государственного университета. 2008. Вып. 6.
Гасангаджиева У.Г., Магомедбеков У.Г., ГасановаХ.М., Гаджибалаева З.М., Магомедо-ва P.A. Образование диссипативных структур при гомогенном окислений цистеина
Здесь ЛЕ- максимальная амплитуда колебаний, мВ, clnn- размерности аттрактора и фазового пространства, соответственно, А/, Х2 и Х3 - показатели Ляпунова, h - энтропия Колмогорова - Синая.
Данные, приведенные в таблице, подтверждают заключение, сделанное ранее на основе Фурье-анализа о реализации детерминированного хаоса при протекании исследуемых процессов. На это указывает дробное значение размерности аттрактора, а также наличие в спектре положительного показателя Ляпунова > 0).
Таким образом, анализ результатов проведенного исследования показывает, что в изучаемой нами системе наблюдаемые концентрационные колебания носят не только временной, но и пространственный характер, т. е. обнаружена новая система, в которой возможно возникновение диссипативных структур.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 06-03-96621 р_юг_а).
Литература
1. Магомедбеков У.Г., Гасангаджиева У.Г., Гасанова Х.М., Магомедова P.A. Анализ математической модели гомогенного окисления цистеина в колебательном режиме /У Вестник ДГУ. Ест. науки. 2007. Вып. 4. - С. 91 - 93,
2. Магомедбеков У.Г. Автоколебания в системе аскорбиновая кислота - де-гидроаскорбиновая кислота в присутствии оксигенированных комплексов кобальта (И) // Вестник Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2001. Т. 42. № 2. -С. 75 - 88.
3. Магомедбеков У.Г., Гасанова Х.М., Гасангаджиева У.Г, Абдулхами-довК.А., Муцалова С.Ш. Химические неустойчивости при окислении 1,4-нафтодиола в гомогенной среДе. I. Детерминированный характер процесса окисления 1,4-нафтодиола и его количественные параметры // Вестник Моск. ун-та. Сер.. Химия. 2007,Т. 48. № 3. - С. 212 - 216.
