ТЕРМОДИНАМІЧНІ ОСНОВИ БІОХІМІЇ

Процеси життєдіяльності в біосфері в значній мірі обумовлені накопиченням сонячної енергії в біогенних речовинах - білках, жирах, вуглеводах і подальшими перетвореннями цих речовин з виділенням енергії в живих організмах.

Особливо чітко розуміння взаємозв'язку хімічних перетворень і енергетичних процесів в організмі прийшло після роботи А. Лавуазьє і П. Лапласа, які прямими калориметричних вимірів показали, що енергія, що виділяється в процесі життєдіяльності, визначається окисленням продуктів харчування киснем повітря, вдихуваним тваринами. З розвитком в XIX-XX ст. термодинаміки - науки про взаимопревращениях теплоти і енергії - стало можливо кількісно розраховувати перетворення енергії в біохімічних реакціях і передбачати їх напрямок.

Термодинамічний підхід заснований на ряді строгих понять, таких як «термодинамічна система», «стан системи», «внутрішня енергія системи», «функція стану системи».

Термодинамічної системою називається будь-який об'єкт природи, що складається з досить великого числа молекул (структурних одиниць) і відокремлений від інших об'єктів природи (навколишнього середовища) реальної чи уявної кордоном розділу.

Під станом системи розуміють сукупність властивостей системи, що дозволяють визначити систему з точки зору термодинаміки. Стан системи називається рівноважним , якщо всі її властивості залишаються незмінними протягом як завгодно великого проміжку часу і в системі відсутні потоки речовини і енергії. Якщо властивості системи постійні в часі, але є потоки речовини і енергії, стан називається стаціонарним. Якщо властивості системи змінюються в часі, то стан називається перехідним.

Кількісно стану розрізняють за допомогою термодинамічних параметрів системи. Найважливішими термодинамічними параметрами (змінними) є тиск ), температура (7), обсяг системи (V) або загальна маса системи ( т ), маси хімічних речовин (компонентів) т до , з яких складається система, або концентрація цих речовин (С до ).

Аналогічні параметри використовуються в медицині для визначення стану здоров'я людини: артеріальний тиск, температура, маса, склад біологічних рідин.

Перехід системи з одного стану в інший називається процесом. В результаті процесу стан системи і її термодинамічні параметри змінюються, що кількісно характеризується різницею термодинамічних параметрів в початковому і кінцевому станах, між якими здійснюється перехід в даному процесі.

У термодинаміки для визначення зміни енергії системи в тих чи інших умовах застосовують різні енергетичні характеристики, що залежать тільки від термодинамічних параметрів і відображають стан системи. Такі характеристики називають термодинамічними функціями стану. Важливою особливістю функцій стану є їх незалежність від способу досягнення даного стану.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >