Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов - Кеплен С.Р.
Скачать (прямая ссылка):
Другое молчаливо принимаемое предположение при оценке сродства по гидролизу АТФ из данных рассматриваемого типа состоит в том, что альдостерон и АДГ не влияют на отношение Р/О. Так как имеются данные, свидетельствующие о неполноте сопряжения окислительного фосфорилирования (см. гл. 13), то нельзя исключить изменения Jp/Jq при варьировании физиологических условий. Этот важный вопрос требует дальнейших исследований.
Наконец, мы еще раз хотим подчеркнуть, что изменения сродства и феноменологических коэффициентов в различных
условиях нельзя рассматривать как данные, позволяющие однозначно интерпретировать механизм процессов в отсутствие гораздо более детальной физиологической и биохимической информации, чем та, которой мы располагаем в настоящее время.
8.2.4. Оценка феноменологических коэффициентов L
Если уравнения (8.3) и (8.4) применимы при постоянном значении А, то коэффициенты L можно определить непосредственно, как это показано в разд. 7.3.4.
Lnа = — (-jr) ( ^ ) (Дс = О, А постоянно) (8.7)
?nа. г= — (j-) ( dd(l^y) (Ac = О, Л постоянно) (8.8)
ЬГ = Щ- (Дс = 0) (8.9)
Легко видеть, что величина (F^Lne представляет собой про-
водимость, а Ьыл, г отражает связь между транспортом и метаболизмом; Lr можно рассматривать как обобщенную константу
Таблица 8.1. Неравиовесио-термодииамические параметры активного транспорта иатрия в мочевом пузыре жабы (средине значения параметров по 11 препаратам) [24]
Параметр Значение
/о 25,6 ± 2,2 mkA/cm2
>ЬГ 24,3 ± 2,9 пмоль/(см2 • с)
jsb 18,1 ± 2,3 пмольДсм2 ¦ с)
Jr0
=0 117 ± 8 мВ
Na
^Na 103,9 ± 12,5 мкмоль2/(см2 • с • ккал)
^Na, r 5,41 ± 0,83 мкмоль2/(см2 • с • ккал)
Lr 0,369 ± 0,073 мкмоль2/(см2 • с • ккал)
A\ 56,0 ± 5,8 ккал/моль 02
At 58,2 ± 6,5 ккал/моль 02
0,87 ± 0,05
Qt 0,85 ± 0,05
(jsb\ 4,4 ±1,9 пмольДсм2 • с)
КГ Na” **
dJ^/dlf 21,5 ±2,0 моль Иа+/моль Ог
^Na oArO 14,8 ±0,9 моль Иа+/моль 02
скорости для метаболической реакции, служащей движущей силой. Хотя для исчерпывающего понимания природы феноменологических коэффициентов необходимо развить детальную модель системы активного транспорта, может оказаться, что количественное определение коэффициентов L или R, а также величины А позволит различать факторы, влияющие на кинетические и энергетические параметры. В табл. 8.1 приведены типичные значения коэффициентов L для мочевого пузыря жабы.
В табл. 8.2 дана сводка качественных эффектов различных реагентов в опытах на коже лягушки. Как видно из этих данных, в ряде случаев и ингибиторы, и стимуляторы транспорта влияют на феноменологические коэффициенты и А. Возможно, в некоторых случаях такие комбинированные эффекты отражают механизмы, модифицирующие трансэпителиальный перенос, в условиях примерного постоянства внутриклеточной концентрации электролитов. Например, после введения альдосте-рона возрастание А и Lnа, г, которое должно было бы снизить концентрацию натрия в клетках, может компенсироваться усилением апикальной проводимости (что проявляется как возрастание LNa) с повышением внутриклеточного уровня натрия. Чтобы выяснить, в каких условиях параллельные эффекты, затрагивающие А и коэффициенты L, представляют собой дискретные процессы, в противоположность взаимодействиям между кинетическими и энергетическими факторами, модулирующими транспорт, необходимы дальнейшие исследования. При этом формализм неравновесной термодинамики позволяет дать систематическое описание функций системы активного транспорта в разнообразных условиях.
8.2.5. Оценка степени сопряжения: стехиометрия
Из разд. 7.3.5 можно видеть, что если известны феноменологические коэффициенты, то можно рассчитать степень сопряжения q непосредственно по уравнению (7.6). В других ситуациях удобнее оценить q, не определяя заранее все феноменологические коэффициенты, по методу, основанному на использовании уравнений (7.39) или (7.40), которые мы здесь представим в виде
В табл. 8.1 сопоставлены значения q\ и q2, измеренные в опытах с мочевым пузырем жабы [23]. Как и следует ожидать для линейной системы, получено хорошее согласие между результатами двух методов. Среднее значение 0,86 весьма существенно отличается от 1,00, что указывает на неполноту сопря-
(8.10, 8.11)
Таблица 8*2. Влияние различных реагентов на параметры в уравнениях неравновесной термодинамики для кожи лягушки
Реагент Концентрация Время yNa 0 jsb LNa ^Na. r L A n Литература
г и r
