Los polímeros vivos están bien descritos por la física estadística de equilibrio. Ahora me gustaría considerar un caso en el que los polímeros vivos sufren fragmentación debido a las chaperonas. Puedo pensar en una descripción cinética, pero ¿puedo seguir usando la mecánica estadística de equilibrio?
Editar: me gustaría hacer la pregunta un poco más general. Aquí están mis interrogatorios:
Cuando no hay actividad chaperona, es decir, los polímeros polimerizan y despolimerizan libremente, me siento cómodo con la mecánica estadística de equilibrio porque puedo definir una energía libre, teniendo en cuenta la energía de unión del polímero y la entropía. Véase, por ejemplo, la teoría de Flory-Huggins. Cuando se trata de actividad chaperona, me parece obvio que la física sin equilibrio se adapta a este caso: parece un sistema dinámico, y no veo cómo definir una energía en el contexto de equilibrio stat mech.
Por otro lado, para el primer caso (sin acompañante), también puedo pensar en un modelo cinético, con tasas de asociación y disociación, que lleva, en equilibrio, al mismo resultado que la física del equilibrio.
Entonces, ¿qué es fundamentalmente diferente entre los dos casos? Por qué uno puede ser descrito por la física del equilibrio, mientras que el otro no puede (suponiendo que no pueda, esa fue en realidad mi primera pregunta). En el caso de la actividad de las chaperonas, veo que se gasta energía para romper cada polímero. En la descripción dinámica, esto no es un problema, siempre que podamos definir las velocidades de reacción, pero si uno quiere usar la descripción de equilibrio, creo que el punto crucial (y difícil) es considerar esta energía utilizada por las chaperonas.
Gracias por cualquier comentario que pueda hacerme entender un poco más los límites entre los sistemas de equilibrio y los de no equilibrio.
Editar 2
Después de algunas reflexiones, creo que entendí lo que marca la diferencia. Con actividades de chaperonas, en el tiempo +infinito, espera un estado de equilibrio, con una distribución de tamaño de polímero. Pero este equilibrio es intrínsecamente dinámico: las chaperonas proporcionan energía continuamente, rompiendo los polímeros. Esta entrada de energía claramente no está descrita por equilibrio stat mech (ver conjuntos micro-canónicos, canónicos, gran canónicos)
Cualquier comentario, sugerencia de lectura es más que bienvenido.
La vida es inherentemente un fenómeno de no equilibrio , caracterizado por un aumento constante de entropía en el mundo exterior, mientras que disminuye dentro del organismo vivo, por ejemplo, a través de la síntesis de polímeros.
En particular, a nivel molecular, la vida es una cadena de reacciones químicas, donde la composición química inicialmente inestable se relaja hacia el equilibrio a lo largo de una cadena de reacciones químicas. Las chaperonas se encuentran entre las moléculas que dirigen estas reacciones químicas a lo largo de un camino determinado, que no se tomaría en condiciones de equilibrio.
La polimerización en los sistemas vivos también es un proceso de no equilibrio (ver aquí y aquí ), que está siendo catalizado por varios polimerazes. Sin embargo, no es así como se hace en un laboratorio, donde los reactivos esencialmente tienen tiempo para llegar a un estado de equilibrio, donde la velocidad a la que se sintetizan las moléculas es igual a la velocidad a la que se desintegran las moléculas ya existentes. Parece que esto es a lo que se refiere el OP en la Edición 2: la reacción química de equilibrio no significa que no esté sucediendo nada, sino que el sistema ha llegado a un estado caracterizado por el equilibrio detallado , donde la tasa de los procesos directos es igual a la velocidad de los procesos inversos.
No estoy seguro de haber entendido bien tu pregunta real. Pero en mi opinión, los chaperones, en el contexto de la mecánica estadística, pueden actuar de dos formas. 1) Actúan como un catalizador, es decir, simplemente aseguran que el mínimo de energía libre se encuentre lo suficientemente rápido.
2) Pueden mantener el polímero en un estado estable. El sistema polimérico sin las chaperonas no está cerrado. La interacción con el sistema de chaperonas puede favorecer uno de los posibles estados del polímero. Si esta interacción es lo suficientemente fuerte, puede mantener el polímero en este estado o cerca de él, incluso si este no es el estado de equilibrio.
No sé mucho sobre chaperones, pero esperaría que la mayor parte de su acción fuera del primer tipo.
JD
N. Virgo
qmecanico