Билет № 15

1. Равновесная термодинамика. Первое и второе начала термодинамики.

_{Предметом термодинамики является рассмотрение общих закономерностей превращения энергии при ее переносе в форме теплоты и работы между телами.}

_{В зависимости от характера обмена энергии и массы с окружающей средой через границы системы различают три группы систем. Изолированные системы не обмениваются с внешней средой ни энергией, ни массой, они полностью изолированы от влияния окружающей среды. Системы, которые через свои границы обмениваются энергией с окружающей средой, но не могут обмениваться массой (веществом), относятся к закрытым системам. Открытые системы обмениваются с окружающей средой и энергией, и массой}

_{Первый закон термодинамики}

_{Этот закон является законом сохранения энергии в применении к процессам преобразования теплоты.}

_{Обычная запись первого закона термодинамики имеет вид}

_(1.1)

_{и означает, что теплота , поглощенная системой из внешней среды, идет па увеличение внутренней энергии системы и совершение работы против внешних сил..}

_{Работа - любая макрофизическая форма передачи энергии}

_{В общем случае включает работу против сил внешнего давления и максимальную полезную работу , сопровождающую химические превращения:}

_{-означает, что теплота и работа не являются функциями состояния системы и не могут быть полными дифференциалами. U- функция состояния системы , зависящая от термодинамических параметров}

_{Первое начало термодинамики представляет собой закон сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам.}

_{Второй закон термодинамики}

_{Этот закон устанавливает критерий, отражающий одностороннюю направленность необратимых процессов независимо от их конкретной природы.}

_{Согласно второму закону, состояние системы может быть описано особой функцией состояния - энтропией S. Изменение энтропии dS определяется суммарным значением поглощенных системой приведенных теплот . При бесконечно малом изменении состояния системы изменение энтропии dS равно или больше значения поглощенной системой элементарной приведенной теплоты (если процесс носил соответственно равновесный или неравновесный характер):}

_{Для системы не совершающей теплообмена с внешней средой, и уравнение принимает вид:}

_{В изолированных системах энтропия остается неизменной в равновесных и возрастает в неравновесных процессах. Это и является критерием направленности превращений в изолированной системе. Таким образом, протекающий в изолированной системе самопроизвольный неравновесный процесс всегда вызывает увеличение энтропии до ее максимальных значений при окончании процесса и установлении термодинамического равновесия.}

Билет № 15

2. Виды пассивного транспорта веществ через биологические мембраны.

Переносчики разделяют на подвижные и переносчики, связанные с мембраной.

Т ранспортные белки, связанные с мембраной, можно разделить на три группы.

1. АТФ-азные (АТР-азные) системы. Они осуществляют АТФ-зависимый активный транспорт через мембраны против концентрационного градиента. Имеется множество различных АТФ-аз, способных транспортировать различные вещества от неорганических катионов (ионные насосы) до пептидов (пептидные насосы) и неполярных соединений (например, переносчики лекарственных веществ или белки, обеспечивающие множественную лекарственную устойчивость). Во всех клетках имеются ионные насосы (ионтранспортирующие АТФ-азы), осуществляющие постоянный перенос таких катионов, как Н⁺ и Na⁺, K⁺ и Са²⁺, что существенно важно для поддержания электрохимического градиента.

2 . Канальные белки образуют в биомембранах заполненные водой поры, проницаемые для определенных ионов. Например, имеются специфические ионные каналы для ионов Na⁺, К⁺, Са²⁺ и Cl^-. Некоторые из каналов открыты большую часть времени. Например, для обеспечения процесса переноса у бактерий имеются трансмембранные каналообразующие белки, так называемые порины. Эти белки - тримеры образуют поры, заполненные водой и проницаемые для молекул с молекулярной массой до 600 Да. В высших организмах пориноподобные белки найдены в мембранах митохондрий и хлоропластов. Однако, большинство каналов для ионов открываются только в ответ на воздействие определенного химического вещества или электрического сигнала.

3 . Транспортные белки-переносчики. В отличие от ионных каналов транспортные белки избирательно связывают молекулы субстрата и за счет конформационных изменений переносят их через мембрану. В этом отношении транспортные белки (белки-переносчики, пермеазы) похожи на ферменты. Единственное различие состоит в том, что они «катализируют» направленный транспорт, а не ферментативную реакцию. Они проявляют специфичность - иногда групповую - к субстратам, подлежащим переносу. Кроме того, для них характерны определенное сродство, выражаемое в виде константы диссоциации K_s, K_m и максимальная транспортная способность V_max.