Третий закон биоэнергетики

Энергетические формы могут превращаться одна в другую. Поэтому получение хотя бы одной из них за счет внешних ресурсов достаточно для поддержания жизнедеятельности. Взаимопревращения АТФ, Δ μNa+ , Δ μН+ осуществляются специальными ферментами. Взаимопереход АТФ ↔ Δ μNa+  обеспечивается Na+ -АТФ-синтазой, превращение АТФ ↔ Δ μH+  катализируется Н+ -АТФ-синтазой, а равновесие Δ μH+  ↔ Δ μNa+  осуществляется Н+ /Na+ -антипортом.

Термодинамика изучает законы взаимного превращения различных видов энергии при химических и физических процессах, связанных с переходом энергии между телами в форме теплоты и работы.

Теплота - неупорядоченная форма передачи энергии в результате контакта непрерывно движущихся микрочастиц. Условием передачи энергии в форме теплоты является наличие температурного градиента, тогда теплота переходит из более горячей области в более холодную.

Работа - упорядоченная форма передачи энергии, связанная с преодолением внешнего сопротивления.

Термодинамика рассматривает поведение и свойства тел, т.е. макроскопических систем, состоящих из большого числа молекул. Предметом изучения термодинамики являются энергия и законы взаимных превращений форм энергии в равновесных системах.

Первый закон термодинамики утверждает, что общий запас внутренней энергии остается постоянным, если отсутствует обмен с окружающей средой, доказывает эквивалентность различных форм энергии.

Энергия (от гр. energeia - деятельность) - одно из основных свойств материи, мера ее движения и взаимодействия; мера перехода одной формы движения в другую; степень изменчивости системы; способность производить работу.

Химическая термодинамика применяет законы термодинамики к изучению состава, свойств и поведения веществ в химических процессах. Она является теоретической основой биоэнергетики. В термодинамике часто используют понятие "термодинамическая система".

Термодинамика - единственная физическая теория, относительно которой я уверен, что... она никогда не будет опровергнута.

А. Эйнштейн

1.1. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА КАК ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА БИОЭНЕРГЕТИКИ. ЗАКОНЫ БИОЭНЕРГЕТИКИ. ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ

В основе жизни лежит обмен веществ, который сопровождается процессами превращения энергии. Для понимания этих процессов необходимы знания основ биоэнергетики и термодинамики.

Науку, изучающую трансформацию энергии в живых системах, называют биоэнергетикой. Теоретической базой биоэнергетики является химическая термодинамика.

Первый закон биоэнергетики

Живая клетка избегает прямого использования энергии внешних ресурсов для совершения полезной работы. Она сначала превращает ее в одну из трех конвертируемых форм энергии. А именно в аденозинтрифос-форную кислоту (АТФ) , натриевый потенциал (Δ μNa+ ) , протонный потенциал (Δ μН+ ) , две формы которого представлены на рис. 1.1.