Виды работ, совершаемых в организме. Электрохимический потенциал. Основные виды работы, совершаемой в живых организмах

Основные виды работы, совершаемой в живых организмах

1. Мышечная работа.

2. Синтез сложных молекул, в первую очередь – белков. В организме человека каждый час распадается и синтезируется около 100 граммов белков, то есть белковый состав организма обновляется примерно в течение 3 суток. На это затрачивается значительная энергия (от 25 000 кДж/моль до 200 000 кДж/моль для разных белков). Эту энергию можно подсчитать по формуле: Gсинт = ν·Δμ (5), где ν – число синтезированных молей, Δμ – изменение химического потенциала при синтезе данного белка.

3. Поддержание разницы концентраций многих веществ (в первую очередь ионов) в цитоплазме и в межклеточной среде. Во всех клетках концентрация большинства веществ внутри клетки заметно (часто во много раз) отличается от концентрации снаружи. Такая разница концентраций необходима для жизнедеятельности клеток. Ионы (и прочие вещества) под действием разности концентраций достаточно быстро проникают через мембрану (это называют „пассивным транспортом“). Для того, чтобы концентрации внутри и снаружи не выровнялись (что несовместимо с жизнью клетки), в мембранах клеток существуют особые механизмы (их часто называют насосами), которые переносят вещества против разности концентраций. На работу таких насосов тратится заметное количество свободной энергии где ν – число молей перенесенного вещества; С1 и С2 - концентрации по одну и другую стороны мембраны

4. Поддержание разности потенциалов на мембранах клеток. Цитоплазма всех клеток заряжена отрицательно по отношению к межклеточной жидкости. Другими словами, на мембранах всех клеток существует постоянная разность потенциалов, называемая потенциалом покоя (ПП). Кроме того, во многих клетках в ответ на раздражение возникает кратковременная разноcть потенциалов (потенциал действия, ПД). На создание ПП и ПД нужна свободная энергия, которая в данном случае тратится на перенос ионов через мембрану против разности потенциалов U. Эта энергия рассчитывается по известной формуле Gпот = q.U (7), где q – заряд перенесенных ионов, равный: q = ν.z.U, где ν – число молей ионов, перенесенных через мембрану, z – валентность иона, F = число Фарадея, то есть заряд одного моля одновалентных ионов (F = 96 500 Кл /моль). Отсюда получаем Gпот = ν.z.F.U

Величина ΔμЭХ = изменение электрохимического потенциала

Электрохимический потенциал, термодинамическая функция, характеризующая состояние к.-л. заряженного компонента системы в некоторой фазе при определенных внеш. Условиях