- •Введение. Термодинамические процессы
- •Термодинамика биологических процессов
- •Параметры (2 основн-х типа):
- •8.Первый закон тд в биологии; доказательства его применимости к живым системам. Своеобразие проявления первого закона тд в биосистемах.
- •9.Характеристика энтальпии системы как функция состояния. Тепловой эффект процесса.
- •Практич. Применение:
- •Следствия из закона Гесса:
- •Осн. Положения:
- •Применимость 2 закона т/д для характеристики свойств биосистем
- •Применимость второго закона тд к биосистемам:
- •15.Теория Онзагера. Гетерогенность энтропии в биосистемах. Уравнение второго закона термодинамики для открытых систем.
- •Механизмы саморегуляции систем
- •18. Организм и клетка как химическая машина. Химический потенциал живой системы.
- •19.Критерии спонтанности, самопроизвольности протекания процессов в тд системах.
- •20.Применение тд в биологии: методы расчёта стандартной и реальной свободной энергии биохимических процессов. Свободная энергия Гиббса и Гельмгольца.
- •Расчёт тд параметров для тд систем:
- •21. Потенциал переноса атомных группировок в различных трансферазных реакциях.
- •21.Понятие макроэргической связи. Характеристика атф как универсального аккумулятора энергии в биосистемах.
- •23.Причины высоких значений потенциала переноса при гидролизе ди- и полифосфатов. Разнообразие макроэргических соединений в биосистемах.
- •24.Типы энергетического обмена в биосистемах
- •26. Термодинамическая характеристика анаэробного распада глюкозы. Расчет кпд.
- •Баланс атф при анаэробном гликолизе
- •Анаэробная фаза дыхания (гликолиз)
- •27. Термодинамическая характеристика окисления пвк в цикле Кребса. Ресчет кпд.
- •Значение окислительного декарбоксилирования пирувата
- •Регуляция общего пути катаболизма
- •28. Термодинамика полного окисления глюкозы. Расчет биологического окисления глюкозы.
- •Реакции подготовительного этапа:
- •Общее уравнение декарбоксилирования и окисления пвк:
- •29. Этапы унификации энергетических субстратов в процессах катаболизма.
- •Суть гипотезы Митчела можно выразить следующей схемой
- •33. Разнообразие механизмов образование атф и их вклад в энергетику клетки.
- •В упрощенном виде ресинтез атф аэробным путем может быть представлен схемой:
- •Гликолитический путь ресинтеза атф
- •Итоговое уравнение анаэробного расщепления гликогена имеет следующий вид:
- •34. Различные типы электрон-транспортных путей в живых организмах. Их роль в биоэнергетике клетки.
- •Электронтранспортные цепи митохондрий эукариот
- •Электронтранспортные цепи бактерий
- •35. Биофизика фотосинтеза
- •Квантовый расход фотосинтеза для одноклеточных водорослей в лабораторных условиях составляет 8-12 квантов на молекулу co2.
Практич. Применение:
1) можно рассчитать тепловые эффекты процессов, которые не могут протекать физически.
2) возможно рассчитать тепл. эффект р-ций и образование продуктов, кот мы не м. опр-ть на практике (обр-ие СО из С). Ств. + О2 = СО2 + 97 ккал/моль; СО + 1/2 О2 = СО2 + 68 ккал/моль; Ств. + 1/2 О2 = СО + 29 ккал/ моль.
3) расчёт калорийности продукта.
Т.е. закон Гесса дает возможность рассч. тепл. эф. пр-сов в тех случаях, когда их трудно измерить в определён. усл-ях или когда в этих усл-ях нельзя осуществить этот пр-с. Тепловой эффект р-ции – мах кол-во теплоты, выд-ся в необратимом процессе при p = const или V = const, если все в-ва имеют одинаковую t и отсутствуют другие виды работ, кроме работы расширения. Стандартным состоянием – сост. системы, выбираемое как точка отсчета при оценке ТД величин, т.к. не м.б. рассчитаны абсолютные значения энергий Гиббса, энтальпий и других ТД функций для данного в-ва. Ст. сост. хар-ся станд. усл. – t= 25С (298.15 К) и давление 1 атм. Тепловые эффекты, отнесённые к этим условиям - это станд. тепловые эффектами. Ст. сост. для простых в-в - это устойчивое фазовое и хим. сост. элемента при данной t. Для расчета теплового эффекта хим. р-ций исп. термохим. уравнения, в которых обязательно указывается агрегатное сост. реагирующих в-в и продуктов р-ции; для тв. в-в указывается их полиморфная модификация: С-графит, С-алмаз. Указывается тепловой эффект р-ции или изменение энтальпии хим. р-ции, рассчитанное для стандартных условий. Основу всех термохим. расчетов составляет закон Гесса, который можно представить в виде:
QV = ∆U, V = const,
QP = ∆H, p = const.
Следствия из закона Гесса:
1). Тепловой эффект р-ции = разности сумм теплот обр-ния продуктов р-ции и сумм теплот обр-ния исходних в-в при станд. усл., умноженных на соответствующие стехиометрические коэффициенты.
∆ rH0298 = ∑ vi∆f H0298 (продукты) - ∑ vi∆f H0298 (исходные)
знак «o» означает станд. усл., f – “formation” (образование).
Станд. теплота обр-ния в-ва – это теплота р-ции обр-ния в-ва из простых веществ, устойчивых при данных условиях.
2). Тепловой эффект р-ции при станд. усл. = разности м/у суммой теплот сгорания исх. в-в и суммой теплот сгорания продуктов р-ции, умноженных на соответствующие стехиометрические коэффициенты.
∆ rH0298 = ∑ vi∆с H0298 (исходные) - ∑ vi∆с H0298 (продукты)
Станд. теплота сгорания – теплота, выд-ся при сгорании в атмосфере О2 1 моля в-ва при станд. усл. до высших оксидов. Все участники р-ции д.б. в устойчивых агрегатных сост.
В хим. ТД чаще всего рассматриваются изобарные процессы (p = const), для кот. QP = ∆H. => термин «тепловой эффект р-ции» заменяют термином «энтальпия р-ции». Энтальпия р-ции – это изменение энтальпии системы при протекании химической реакции. Она может быть больше нуля или меньше нуля.
Если ∆H > 0, то Q > 0 (эндотермические реакции).
Если ∆H < 0, то Q < 0 (экзотермические реакции).
11. Формулировка второго закона ТД. Своеобразие его проявления в биосистемах
II закон т\д - Устанавливает зависимости перехода Е в работу\другие виды Е.