химический каталог




Общая биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

твенно поток вещества (диффузия) есть вектор.

Перенос вещества и биохимические реакции взаимосвязаны в процессах метаболизма. Эта взаимосвязь определяет, в частности, активный транспорт сквозь мембраны, рассматриваемый в следующей главе. Здесь нас интересует феноменологическое описание взаимосвязи, т. е. сопряжения химических реакций и транспорта вещества (диффузии).

Как уже сказано выше (см. стр. 57), прямое сопряжение скалярного и векторного процессов невозможно в изотропной системе в силу принципа Кюри. Невозможно оно и в анизотропных центросимметричных системах. Однако биологические системы, в которых сопрягаются диффузия и химические реакции, а именно, мембраны, построены из хиральных молекул, лишенных центра и плоскости симметрии. В таких системах в принципе возможно прямое сопряжение, и векторные коэффициенты Lsv = Lvs не обязаны равняться нулю (см. стр. 57). Теория прямого сопряжения диффузионных и химических процессов в мембранах, непосредственно учитывающая хиральность среды, пока не развита. Можно представить себе, например, транспорт неких участников реакции вдоль винтового канала, в котором расположены симметричные реакционные центры. Тогда течение реакции будет различным для веществ, поступающих с разных сюрон канала. К тому же результату приводит рассмотрение модели, состоящей из симметричных каналов, в которых находятся асимметричные реакционные центры. Однако пока нет оснований утверждать, что эти эффекты значительны. Взаимосвязь химических реакций и транспорта веществ может определяться не прямым, но косвенным сопряжением, возникающим в условиях стационарности. В целом проблема требует дальнейших исследований.

В стационарном состоянии возникает связь между необратимыми процессами, которые не сопряжены непосредственно феноменологическими коэффициентами. Вернемся к примеру, рассмотренному на стр. 63. Наряду с веществами, участвующими в реакции

А -> F

(2.68)

будем вводить в систему инертное вещество Q, в реакции не участвующее [2]. Его транспорт сопряжен, однако, с транспортом вещества А. Тогда

т dexnA

1 dt

т dexnQ

L dt

т dexnF

л dt

« J

Последнее уравнение относится к химической реакции A—*F Из условий стационарности находим

dnA _ dexnA _ Л _ rfex"F , _ л j^Q _ ^ex^Q __ л

V — U> At At "T" U» At — At —U

dt dt dt dt 1 ' d* d*

(2.69)

ИЛИ

_ dexnA _ dexnF dexnQ _ fi

df ~~ df ' d/ ~u<

Следовательно,

Ln~{Lb/L22) t LF LU — (^12/^22)

(2.70)

Сродство инертной компоненты отлично от нуля и пропорционально скорости химической реакции, в которой вещество не участвует. Вследствие этой реакции возникает разность концентраций Q внутри и вне системы

*8 W = К ехР (" *о/Щ (2-71)

Тем самым реализуется косвенное сопряжение транспорта инертного вещества и химической реакции.

Напишем функцию диссипации для системы, в которой имеется транспорт и химическая реакция (для транспорта обобщенная сила выражается через градиент химического

потенциала :

gT = I JtV (- ii,) - v S vf (2.72)

и рассмотрим косвенное сопряжение в общем виде [11]. Условие непрерывности для /-й компоненты есть

^ = - V/, + vЈu. (2.73)

Условие стационарности, т. е. постоянство концентрации си выразится как

V/, = v,t>. (2.74)

Подставляя в (2.72) это выражение, находим

aT=~V^Ji\ii. (2.75)

Проинтегрируем о* для случая одномерного потока вдоль оси х. Получаем полную диссипацию на единицу площади

Ах

<г*°* = [ a dx = у- ? (У, (0) ц, (0) - У, (Д*) (Д*)). (2.76)

о i

Аналогичное интегрирование УУг дает (ср. (2.74))

Ах

\-^-dx=Jt (Ах) - Jt (0) = v, \ vdx = vtJ^L (2.77)

Из двух последних уравнений следует, что

То = I У,(0) (0) - |i, (Ах)] + У™ I [- vtvn (Ах)],

i i

ИЛИ

(2.78)

Тоы = I Jt (Ах) [\it (0) - vt (Ах)] + /?i I [- v,M0)].

Суммы в последних членах правых частей (2.78) выражают значения сродства реакции при х = Ах и х = 0 для проникающих в систему (в мембрану) компонентов. Переходя к феноменологическим уравнениям, напишем

rtot

хим

(2.79)

или

/. (Ах) = ? L?/ Ац& + 1^х„м^°,

Ухим — S Lxmu i "Т" ^хим«^°.

(2.80)

В макроскопических (проинтегрированных) выражениях появились перекрестные макроскопические коэффициенты ??, хим или ?^хим. Симметричны ли они? В локальных (неиитегрирован-ных) выражениях перекрестных коэффициентов нет, так как наша система изотропна и принцип Кюри справедлив. Иными словами,

л=I j«v (- ii*),;

(2.81)

где Ifk — локальные феноменологические коэффициенты. То же относится к обратным выражениям

V(-jxi) = E^4, ]

! \ (2.82)

Ж = rXH„f = т— v. J

'хим

Установим связь между локальными и макроскопическими коэффициентами. Применяя к первому уравнению (2.82) оператор V, получим

k

Подставляя условие стационарности (2.74), находим

V2 (- Цг) = (Т vArrt) v = (/хим ? vferi&) ^. (2.83)

Умножим обе части этого уравнения на v,- и просуммируем no I.

Так как = — Zv^b получаем

i

Е (- = V2^ =

страница 24
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

Скачать книгу "Общая биофизика" (4.77Mb)


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

 

 

Реклама
обучение установки сплит систем
заказать линзы для глаз цветные по почте
орбакайте бессоница билеты
лофт мебель

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
(05.12.2016)