Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов - Кеплен С.Р.
Скачать (прямая ссылка):
Глава 9
1. Одним из раииих примеров полезного применения радиоизотопиых методов было исследование проницаемости мембран для иатрия. В течение ряда лет считали, что заметная разница в иониом составе внутри и вне типичных животных клеток, в которых концентрация иатрия существенно
ниже, чем во внеклеточной среде, может быть связана с непроницаемостью клеточных мембран для этого иоиа. Однако демонстрация высокой проницаемости клеточных мембран для 24Na потребовала серьезного пересмотра представлений, касающихся регуляции ионного состава клеток.
2. Шварц [15] отметил, что однородность вдоль плоскости мембран не является необходимой в отсутствие переносчиков и сопряжения потоков.
3. Для трехпотоковой системы величина I/R22, появляющаяся в уравнении (3.46), совпадает с csw в уравнении (3.50). Хотя уравнение (9.18) формально аналогично соотношению для случая п потоков, следует подчеркнуть, что природа сопряженных сил и потоков в этих двух случаях различна. В последнем случае мы имеем дело только с потоками вещества.
4. Хотя, как отмечено выше, было вполне естественно использовать коэффициенты сопротивления при выводе общих уравнений, прн использовании этого формализма часто удобнее рассматривать коэффициенты проницаемости. Эквивалентность обеих форм очевидна. В дальнейшем мы обычно будем пользоваться коэффициентами проницаемости, за исключением тех случаев, когда целесообразно также, а может быть, и предпочтительно, рассматривать коэффициенты сопротивления.
5. Доусон [2] представил остроумную комбинацию термодинамического и кинетического выводов, которая приводит к уравнению, связывающему отношение потоков с силами, индуцирующими транспорт, аналогично уравнению (9.38). Поскольку сопряжение потоков включает сопряжение между потоками преобладающего вещества и его изотопно-мечеиной формы, уравнения должны учитывать влияние изотопного взаимодействия, однако без явного определения отношения R*IR. Поучительно, что эквивалентность сопряжения (изотопного взаимодействия) н расхождение между коэффициентами проницаемости для метки и суммарного вещества можно продемонстрировать просто для систем вблизи равновесия, где линейность по X ( и Ас) и оизагеровская взаимность заведомо могут выполняться [5]. Для потока изотопной метки запишем
J* = A6c* + B6c (1)
где В Ф 0 означает изотопное взаимодействие. Для суммарного потока
/ = Сбс. Чтобы рассмотреть подходящие сопряженные потоки и силы, подставим J* + /' вместо / н с* + с' вместо с, где надстрочный индекс «штрих» относится к преобладающей нзотопиой форме. Тогда
Г = (А + В) 6с* + В б с' (2)
У = (С - А - В) 6с* + (С-В) 6с' (3)
Для систем вблизи равновесия в отсутствие градиента гидростатического
давления X* ~ RT8 1п с* ~ RT8c*/c* и RT&c /с', так что
,* [А ~Ь В) *„.* I В с'Х'
1 ~~ RT + RT СХ
„ (С-А-В) (С — В) _,v/
7 --------ЦТ------** RT
Оизагеровская взаимность дает затем Вс'= (С — А — В)с*. Заменяя с' на с — с*, после некоторых преобразований получаем
А _ ._____С_В_
С ~ с* С
Одиако А/С = со*/со, с/с* = 1/р и В/С = (У*/У)бс*=0, поэтому
(0*/(й=1-(тбс.=0 (4)
Таким образом, мы видим, что здесь to* отличается от со в том и только в том случае, когда имеется сопряжение между суммарным потоком и потоком
изотопной метки, и что величина этого расхождения определяется степенью Изотопного взаимодействия. Отметим также, что, хотя приведенное доказательство требует, чтобы и суммарное вещество и его изотоп были вблизи равновесия, на самом деле неважно, будет ли 6с* С с*, так как проницаемость для метки J*/RT8c* нечувствительна к величине с*.
Глава 10
1. Строго говоря, нормальное отношение потоков равно f = ехр (X/RT) = ехр [in (с!/сп) — 1Л, b.plRT] = (с1/си) ехр (— Vs Дp/RT) 'Однако, вводя уравнение (10.30), можно показать, что
ехр (- Vs Дp/RT) ^ 1 - ^ ДСЛ Е °iLpi!LP)
Поскольку 0<аг<1, ^CT,Lpj<Lp и 1Л,Дс<,<1, величина exp(XfRT) существенно не отличается от с'/с".
Глава 11
1. Уравнения (11.19) и (11.20) эквивалентны соотношениям, выведенным впервые Ченом н Уолсером [1] [см. уравнения (12) — (15) в этой работе]. Уравнения (11.16), (11.24) и (11.27) соответствуют их уравнениям (7), (22) и (30), а уравнения (11.53) и (11.54) эквивалентны (19) и (18). Следует отметить, что нх выбор правила полярностей состоит в том, что ток / и суммарный поток I имеют знаки, противоположные нашим, тогда как отношение потоков такое же, как у нас.
Глава 12
1. Наиболее важной энергодоиорной реакцией в поперечных мышцах in vivo является расщепление фосфокреатина. Концентрация АТФ остается постоянной в результате его быстрого ресинтеза [11, 15]. Одиако АТФ — единственный источник энергии в мышцах, предварительно обработанных 2,4-ди-нитрофторбеизолом, который подавляет активность креатннфосфотрансфера-зы. Эффективность, основанная на использовании АТФ в таких мышцах, непосредственно измерена в работе [50].
