Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Кеплен С.Р. -> "Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов" -> 25

Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов - Кеплен С.Р.

Кеплен С.Р., Эссиг Э. Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов — М.: Мир, 1986. — 384 c.
Скачать (прямая ссылка): bioenergetika1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 155 >> Следующая

тельствах не совершается работа, эти два состояния имеют большое физиологическое и общее значение и заслуживают особого внимания [9].
4.6. Затрата энергии без совершения работы
4.6.1. Состояние статического напора
Если Х2, входная или движущая сила, поддерживается постоянной, а на Х\ ограничений не накладывается, то поток /1 будет продолжаться до тех пор, пока Xi не достигнет величины, достаточной для его прекращения. После этого h будет оставаться равным нулю и, таким образом, Xi будет постоянной до тех пор, пока Х2 и феноменологические коэффициенты сохраняют свои исходные значения. Мы будем называть такой режим состоянием с фиксированной силой, или состоянием статического напора (static head). Примерами систем в состоянии статического напора являются топливный элемент при разомкнутой цепи, мембраны растительных или животных клеток, поддерживающие постоянные градиенты концентраций с помощью активного транспорта, и мышцы при изотермическом сокращении. В неполностью сопряженных системах для поддержания состояния статического напора должна затрачиваться энергия, даже если выходной поток равен нулю.
4.6.2. Состояние установившегося потока
В случае внешних резервуаров конечной емкости ^ может поддерживаться постоянной, только если J\ стремится к нулю или компенсируется равным потоком с внешней .стороны. Путем соответствующей регулировки этого внешнего потока можно поддерживать ^ на любом заданном уровне, как, например, в случае измерения тока короткого замыкания в биологических системах. Вместо электрического тока при нулевой разности потенциалов на нулевом уровне может поддерживаться любая другая сила (например, высота гидростатического напора). Хотя часто Х\ поддерживается на нулевом уровне с помощью компенсирующего устройства, это в общем случае не обязательно. Стационарные состояния, в которых Х\ — 0, мы будем называть состоянием с фиксированным потоком, или состоянием установившегося потока (level flow).
Примерами систем в этом состоянии являются топливный элемент при коротком замыкании, проксимальные извитые канальцы почки, транспортирующие соль и воду между изотоническими физиологическими растворами, мышца при ненагру-женном сокращении. Ясно, что для поддержания состояния установившегося потока должна затрачиваться энергия, даже если выходная сила равна нулю.
4.6.3. Продуктивность использования энергии
При анализе как живых, так и неживых систем основное внимание уделяется продуктивности использования энергии. Примеры, рассмотренные выше, наглядно показывают, что энергия может полезно расходоваться и в случаях, когда скорость совершения работы и эффективность равны нулю. Поэтому очевидно, что функция эффективности не может рассматриваться как универсальный критерий продуктивности использования энергии. Действительно, по-видимому, не существует единого критерия, подходящего для этой цели; вернее, условия функционирования системы определяют соответствующий критерий.
Ясно, 4го эффективность представляет интерес, когда система превращает одну форму энергии в другую, например когда мышца поднимает груз. Другой важный пример — петля Хенле, где хлор переносится против большой разности электрохимических потенциалов со скоростью, которая позволяет воде вытекать из собирательной трубочки для концентрирования мочи. Однако вблизи состояний с фиксированной силой или потоком, где степень превращения энергии становится малой, преобразование энергии не является функцией системы и поэтому эффективность не имеет значения. Тем не менее необходимо оценить продуктивность использования энергии и в таких случаях. При исследованиях мышечного сокращения, например, предполагалось, что сравнение различных тканей или различных состояний может успешно проводиться с помощью понятия «изометрической эффективности», определяемой как напряжение, развитое на единицу скоросТи потребления макро-эргического фосфата [1]. Однако изменение свободной энергии на единицу скорости реакции может значительно отличаться в различных тканях. Поэтому мы предположили, что правильнее относить выходную силу (или поток) к скорости затраты энергии [4].
4.6.4. Эффективность силы и потока
Очевидно, что вблизи состояния статического напора функция системы состоит в том, чтобы поддерживать разность электрических потенциалов, напряжение или какую-нибудь другую подходящую силу. В этом случае параметром, представляющим интерес, является сила, развиваемая при данной скорости затраты метаболической энергии. Эта величина — эффективность силы — обозначается е*,:
eXl = -XjJ2X2 (4.26)
При фиксированной Х2 эффективность силы увеличивается монотонно, по мере того как — Х\ возрастает, и достигает своей максимальной величины в состоянии статического напора.
5 Кеплен, Эссвг
Вблизи состояния установившегося потока функцией системы, очевидно, является быстрый транспорт вещества. Здесь следует рассмотреть скорость транспорта при данной скорости затраты метаболической энергии. Эта величина — эффективность потока — обозначается е/,:
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 155 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed