Пример решения задачи

Задача: Вычислите рН раствора, содержащего положительные ионы Н в концентрации 0,001М

Решение:

Задачи

1. Вычислите pH растворов, содержащих ионы Н⁺ в концентрации 10^-9 М; 1,4∙ или ионы ОН^- в концентрации

2. Определите концентрацию ионов Н⁺ в плазме крови (рН 7,4); во внутриклеточной жидкости мышц (рН = 6,1); в желудочном соке (рН = 1,4); в коровьем молоке (рН = 6,6); в соке томата, грейпфрута и лимона (рН соответственно 4,3; 3,2 и 2,3).

3. Максимальной каталитической активности ферментов соответствует строго определенная концентрация ионов Н⁺: пепсин - пируваткарбоксилаза - щелочная фосфатаза - фумараза - ; каталаза - Определите значение рН, соответствующее максимальной активности указанных биокатализаторов.

4. Величина рН плазмы у позвоночных отличается исключительным постоянством (у человека рН = 7,4). При некоторых болезнях рН плазмы снижается до 6,9 либо повышается до 7,9, что может приводить к необратимым повреждениям. Какова концентрация ионов Н⁺ в плазме больных людей?

5. Как показывают измерения проводимости, 0,1М раствор пропионовой кислоты ионизирован при 25⁰С на 1,16%. Вычислите константу диссоциации и величину рК пропионовой кислоты.

6. Трехосновная фосфорная кислота Н₃РО₄ диссоциирует ступенчато:

I ступень

II ступень

III ступень

Константа диссоциации для I, II, III ступени равна Определите значения рК для каждой ступени.

7. Величина рН в клетке печени составляет 6,4. Вычислите отношение концентраций ионов Н₂РО₄^- и НРО₄^2- в клетке при условии, что К для второй ступени диссоциации фосфорной кислоты составляет

8. Водород существует в виде трех изотопов: протий (₁Н¹), дейтерий (₁Н² или ₁Д²) и тритий (₁Н³ или ₁Т³, радиоактивен). Кислород также существует в виде трех изотопов: ₈О¹⁶; ₈О¹⁷; ₈О¹⁸. Сколько изотопных разновидностей воды известно на Земле? В каких пределах может варьировать их относительная молекулярная масса?

Резюме

Основное водохранилище нашей планеты – мировой океан – это колыбель жизни на Земле, гигантский геохимический реактор и аккумулятор тепловой энергии.

Вода – самое распространенное соединение и в живых организмах. Высокая удельная теплоемкость воды полезна для биологических систем, потому что клеточная вода действует как тепловой буфер, позволяя сохранять относительное постоянство температуры при заметных ее колебаниях в окружающей среде. Многие важнейшие биохимические свойства клеточных макромолекул обусловлены взаимодействием с окружающими их молекулами воды.

Контрольные вопросы

1. Сколько молей в 1л воды?

2. Сколько молекул в 1л воды?

3. Какая жидкость, кроме воды, состоит из водорода и кислорода?

4. В виде каких ионов водород может входить в состав химических соединений?

Литература

1. Ленинджер А. Биохимия. – М., 1976.

2. Петрянов И.В. Самое небыкновенное вещество в мире. – М., 1981.

3. Потев М.И. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов. – СПб., 1999.

Практическая работа 26 Биоэнергетика Вводная часть

Химические реакции, протекающие в живых организмах, сопровождаются, как и в неживой природе, энергетическими эффектами. В одних случаях имеет место поглощение (реакции биосинтеза), в других – выделение энергии (усвоение пищевых продуктов). Для живых организмов наиболее характерны процессы, в результате которых упорядоченность системы возрастает (полимеризация, уменьшение числа частиц и т. д.), что сопровождается уменьшением энтропии. Для поддержания энтропии на низком уровне живые организмы отдают тепловую энергию в окружающую среду за счет теплопередачи, излучения и испарения воды.

В живых организмах высвобождение и запасание энергии происходит посредством клеточного дыхания, т.е. процесса разложения богатых энергией органических молекул (преимущественно глюкозы) в присутствии молекулярного кислорода. Общее суммарное уравнение процесса имеет вид:

органическая молекула + О₂ → СО₂ + Н₂О + энергия.

Аналогичным уравнением описывается и процесс горения, что позволяет с целью измерения теплоты, выделяемой определенным количеством топлива, использовать специальный прибор для сжигания образца в чистом кислороде. Образующаяся теплота передается воде и количественно оценивается. Так, например, при сжигании нефти, сахара и масла выделяется 1000, 4000, 8000 ккал/кг. Таким образом, химическая энергия питания передает достаточно много тепловой энергии, которая в процессе обмена веществ может быть превращена в работу, в т.ч. на поддержание постоянной температуры тела и обеспечение нормальной жизнедеятельности.

Кроме глюкозы окислению могут подвергаться и другие углеводы, все 20 аминокислот, а также все жирные кислоты и спирты липидов. Освобождаемая энергия запасается в форме аденозинтрифосфата (АТФ) и в дальнейшем используется для выполнения различной работы в клетке. В общем виде структуру АТФ можно представить следующим образом:

А – Р_Н~Р_Н~Р_Н,

где А – аденин и рибоза, Р_Н – неорганический фосфат, ~ -макроэнергетическая связь. При разрыве первой и второй макроэнергетической связи выделяется по 40 кДж/моль энергии. Таким образом, АТФ способен к двухступенчатому гидролизу с выделением 80 кДж/моль энергии:

АТФ → АДФ + Р_Н → АМФ + Р_Н.

АДФ – аденозиндифосфат, 40 кДж/моль, АМФ – аденозинмонофосфат, 40 кДж/моль.

Таким образом, АТФ занимает центральное положение в энергетике живого.