20. Динаміка ліпідів у мембрані.
Найважливішою фізичною властивістю дволанцюгових амфіфільних амфіпатичних молекул є їх схильність утворювати подвіцні шари і водному оточенні. Шари мають вигляд окрумих везикул або пластинчатих (ламелярних) структур. Амфіфільні молекули в них обєднуються так, що полярні головки контактують з водною фазою, а вуглеводневі хвости збираються разом, утворюючи бузводну фазу. Бішар відіграє роль мембрани, відмежовуючи вміст везикули від навколишнього середовища. Одноланцюгові амфіфільні молекули утворюють в воді глобілярні міцели, а не бішарові структури. Властивості ліпідних молекул залежать від температури. При низьких значеннях температури ліпідний шар схожий на тверде кристалоподібне тіло. В цьому випадку ліпідні молекули майже не переміщуються в площині мембрани.при збільшенні температури спостережується різка зміна властивостей бішарів. Зміни відбуваються в дуже візькому температурному інтепвалі, що нагадує фазові переходи, які можна спостерігати при плавленні твердого тіла. При температурах, які є вищими за температуру переходу, бішар схожий на рідину. Ліпідні молекули в цьому випадку здатні швидко переміщуватись в площині мембрани. Тепмератури, при яких відбувається переходи, залежать від ліпідного складу бішару. При високій концентрації насичених жирних кислот переходи відбуваються при більш низьких температурах.
21.Дифузія макромолекул
При
русі макромолекул в рохчиннику виникає
сила тертя
Де
-
швидкысть руху,
-
коефіцієнт внутрішнього тертя(фрикційний
коефіцієнт)
Фрикційний
коефіцієнт взаємоповязаний із формою
макромолекул. Вимірюючи
ми модемо оцінити розмір макромолекул.
Для випадку сферичних макромолекул за
формулою Стокса
На поведінку макромолекул в розчині основний вплив здійснють зіткнення з молекулами розчинника, обумовленні тепловими рухами. Ци визначає статистичну поведінку макромолекул – хаотичність руху (броунівський рух)
Згідно
з законами статистичної фізики, хаотичний
рух макромолекул можна схарактеризувати
за допомогою середньоквадратичного
переміщення
де
- час спостереження за хаотичним рухом
макромолекул.
22. Дифузія незаряджених речовин через ліпідний бішар.
Дифузія незаряджених частинок через
бішар відбувається лише згідно за
хімічним градієнтом. Дифузія здійснюється
протеїнами мембрани, які мають здатність
«впізнавати» деякі речовини і
транспортувати їх через мембрану. Для
полегшеної дифузії характерна
стереоспецифічність – транспортується
лише один з двох можливих стереоізомерів.
Через біологічні мембрани проникають
лише D-ізомери L-ізомерів.
Крім специфічності для механізму
полегшеної дифузії характерний феномен
насичення. Він проявляється тому, що
швидкість транспотру збфльшується з
ростом концентрації транспортної
речовини тільки до деякої величини
Vmax.
Потім вона стає незалежною від
концентрації. Субстрат, який проникає
в клітину(
)
утворює на зовнішній стороні мембрани
комплекс субстрат – переносник
,
який проникає через мембрану. На
веутрішній поверхні мембрани виникає
розпад комплексу і звільнення S.
індекси
0 і і позначають зовнішню і внутрішню
поверхню мембрани. Однонапрямлений
потік речовини в випадку полегшеної
дифузії описується наступним рівнянням:
,
де
- потік речовини,
- лімітуючий потік переносу речовини.
[S] – концентрація
транспортної речовини. Кт – константа.
23.Другий закон термодинаміки
ІІ закон термодинаміки був відкритий одночасно і незалежно декількома вченими.
Р. Клаузіус (1850): теплота не може самовільно передаватися від більш холодного до більш нагрітого тіла;
2. У. Томпсон (1851): неможливо створити періодично працюючий пристрій, який би виконував роботу за рахунок тепла резервуару, що має всюди однакову тепмературу
Тобто не існує вічно працюючого двигуна!
Виявилося, що для зворотних процесів відношення теплоти δQ до температури Т є величина постійна і це співвідношення не залежить від того, яким чином проходить сам процес:
В ізольованій термодинамічній системі δQ=0 і зміна ентропії dS≥0, де відповідно знак (=) відповідає ідеальним зворотнім процесам, а знак (>) – реальним самовільним незворотним процесам.
Для незворотних процесів в закритих системах нерівність можна представити як
де δQі – теплота, що виникає в системі за рахунок незворотності процесу.
Отже
це математичний запис ІІ закону термодинаміки
Згідно ІІ закону термодинаміки в ізольованій системі ентропія зберігає постійне значення для зворотних процесів (S=const), зростає при незворотних процесах і досягає максимального значення при термодинамічній рівновазі (S → max).
ІІ закон термодинаміки для незворотних процесів вказує напрямок процесу:
незворотні процеси протікають в напрямку зростання ентропії.
Таким чином, ентропія є кількісним показником здатності системи до самовільних процесів.
В СІ системі ентропія вимірюється в
Дж×К-1 або ентропійних одиницях (е.од.).
Ентропія – це міра невпорядкованості, міра молекулярного хаосу. Больцману вдалося це доказати, припустивши, що S кожного макроскопічного стану пов'язана із ймовірністю реалізації цих станів. Один макростан реалізується безліччю мікростанів.
Кількість мікростанів називається термодинамічною ймовірністю (ω). На відміну від математичної ймовірності, термодинамічна ймовірність дуже велика за значенням величина. Для термодинамічної ймовірності справедливе співвідношення
де N=N1+N2+N3+……+Ni – загальна кількість молекул в системі;
Ni – число молекул і фазовому об'ємі.
Термодинамічна ймовірність (ω) – це число способів , якими N молекул можна розмістити в і комірках системи.
Л. Больцман зв'язав ентропію з термодинамічною ймовірністю
де k0 – стала Больцмана (k0=1,38×10-23 Дж×К-1).
Згідно трактування Больцмана ентропія – це міра невпорядкованості системи.