химический каталог




Биохимия. Химические реакции в живой клетке. Том 1

Автор Д.Мецлер

oberts J. D., PNAS, 72, 4696—4700 (1975).

Глава 3

Энергетика биохимических

реакций

Все мы знаем из собственного опыта, насколько важна для жизни энергия. Известно, что нельзя жить без еды, что после тяжелой работы мы испытываем не только усталость, но и чувство голода. Наше тело вырабатывает тепло —уже одно это наблюдение привело Лавуазье примерно в 1780 г. к заключению, что дыхание представляет собой медленное сгорание питательных веществ в организме. Позднее, после открытия первого и второго законов термодинамики, было установлено точное количественное соотношение между теплотой, энергией и работой. Современная биохимическая литература пестрит ссылками на термодинамические величины — энергию Е, энтальпию И, энтропию S и свободную энергию Гиббса G.

Эта глава ставит перед собой три задачи: 1) привести и конспективно изложить смысл термодинамических уравнений; 2) дать таблицы значений термодинамических величин для различных биохимических соединений и объяснить, как использовать эти данные применительно к равновесным состояниям биохимических систем; 3) описать аденилат-ную систему (включающую в себя аденозинтрифосфат, аденозиндифос-фат, аденозинмонофосфат и неорганический фосфат) и указать на центральную роль этой системы в процессах энергообмена.

По термодинамике имеется множество книг, которые можно использовать для более глубокого изучения этого предмета. Некоторые из них указаны в библиографии [1—5].

А. Термодинамика

Термодинамика [1—5] занимается количественным описанием изменений энергии и теплоты системы, связанных, в частности, с достижением химического равновесия. Зная изменение термодинамических величин, таких, как Н и S, можно предсказать, пойдет ли в данных условиях реакция или нет, и описать состояние равновесия. Более того, анализ значений термодинамических величин иногда может раскрыть природу сил, связывающих молекулы друг с другом.

Наиболее серьезное ограничение при использовании положений классической термодинамики определяется тем, что эта наука всегда имеет дело с равновесным состоянием и ничего не говорит о кинетике процессов. Отсюда иногда делают вывод, что термодинамика не имеет отношения к биохимии. Это, безусловно, не так; нам важно знать энергетические соотношения для биохимических реакций. Вместе с тем очень опасно впасть в другую крайность и считать, что термодинамические расчеты, выполненные для состояния равновесия, можно прямо перенести на случай стационарного состояния, которое характерно для живой клетки (гл. 1).

1. Система и ее окружение

Применяя термодинамические уравнения, необходимо точно определить, какую систему мы рассматриваем. Такой системой может быть раствор в колбе, помещенной в термостатированную баню. Колба, баня и все остальное будут представлять собой внешнее окружение. Систему плюс ее окружение в термодинамике иногда называют вселенной.

2. Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики—это закон о сохранении энергии и об эквивалентности работы и теплоты. Работа и теплота представляют собой разные формы энергии и переходят одна в другую. Система может поглощать тепло из внешней среды или выделять его. В процессе взаимодействия с окружением система может совершать работу. Первый закон постулирует, что существует функция Е (иногда ее обозначают как U), называемая внутренней энергией, которая определяется только состоянием системы в данный момент и не зависит от ее предыстории. Согласно первому закону, Е может измениться только в процессе передачи энергии в виде теплоты или при совершении работы. Другими словами, этот закон утверждает, что энергию нельзя ни создать, ни уничтожить.

Таблица 3-1

Джоуль, единица энергии в системе СИ 1 Дж=1 кг-м2-с_1 =

= 1 Н-м (ньютон-метр) = = 1 Вт-с (ватт-секунда) — = 1 Кл-В (кулон-вольт)

Термохимическая калория 1 кал = 4,184 Дж

Большая калория

1 Кал = 1 ккал = 4,184 кДж

Работа, которую необходимо совершить, чтобы поднять груз весом 1 кг на высоту 1 м (над уровнем моря) =9,807 Дж

Свободная энергия гидролиза 1 моля АТР при рН 7 и миллимолярных концеитра-циях =—12,48 ккал=—52,2 кДж

Работа, которую необходимо совершить для повышения концентрации вещества в 1000 раз (например, от 10_6 до Ю-3 М) =4,09 ккал = 17,1 кДж

Число Авогадро — число частиц в одном моле вещества N = 6,0220-1023

Число Фарадея 1F=96 485 Кл-моль-1

Кулои 1 Кл=1 А-с (ампер-секунда) =6,241-1018 (элементарных зарядов)

Постоянная Больцмана

k= 1,38 07-10-23 Дж-град-i

Газовая постоянная R = N-k

# = 8,3144 Дж-град-1-моль-1 = = 1,9872 кал -град^1- моль-1 = = 0,08206 л-атм-град^-моль-1; при 25° RT=2,479 кДж-моль-1

Единица измерения температуры, градус Кельвина, К; 0°С = 273,16 К lg х = 2,3026 In х

Единицы энергии и работы и значения некоторых физических постоянных

Математически первый закон записывается так:

Д?=Е (продуктов)—? (реагентов) = Q — W, (3-1)

где Q — теплота, полученная системой из внешней среды, a W — работа, совершенная системой над ее окружением. Энергия, теплота и работа измеряются в од

страница 84
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176

Скачать книгу "Биохимия. Химические реакции в живой клетке. Том 1" (5.5Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
80TL0032RK
моби денежные
выбор системы 7.1
http://www.prokatmedia.ru/sound.html

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2017)