Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Кеплен С.Р. -> "Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов" -> 76

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 .. 70 71 72 73 74 75 < 76 > 77 78 79 80 81 82 .. 155 >> Следующая

Рис. 9.2. Сравнение теоретических и наблюдаемых отношений потоков для хлорида в коже лягушки. Теоретические отношения потоков рассчитаны с помощью уравнения Уссинга
(9.5) [9].
оценку силы, влияющей на транспорт. С другой стороны, в механизмах, связанных с «обменной диффузией», отношение потоков приводит к заниженным оценкам [10]. Поскольку ясно, что при таких обстоятельствах измерение отношения потоков не позволяет оценивать силы, индуцирующие суммарный поток, приходится с недоверием отнестись и к общему случаю использования отношения потоков для этих целей, если нам детально неизвестны механизмы проницаемости.
Непригодность отношения потоков для надежной оценки сил, движущих транспорт, а также трудности при оценке проницаемости мембран приводят к необходимости систематического анализа кинетики изотопных потоков. Такой анализ должен дать основу для исследования проницаемости и энергетических факторов, влияющих на транспорт, как в теоретическом, так и в экспериментальном аспекте.
Рис. 9.3. Влияние разности электрических потенциалов на отношение потоков калня в волокнах гигантского аксона Sepia, обработанного диинтрофенолом.
и — /от/?пЬ /потенциалоа на мембране (внешний потенциал минус внутренний).
m (ск, int/cK. ext)' так что Е—Яц равно отрицательной разности электро-химических потенциалов калия (б].
9.2. Термодинамический анализ
9.2.1. Основные уравнения
Термодинамический анализ, к которому мы приступаем, базируется на работе Кедем и Эссига [7]. В соответствии с нашими основными целями он будет развит на основе линейных уравнений неравновесной термодинамики. Читателей, интересующихся более фундаментальным подходом к проблеме, мы отсылаем к работе Зауера [13]. Как отмечено выше, наша цель состоит в том, чтобы объяснить две аномалии: расхождения между коэффициентами проницаемости, полученными изотопными и неизотопными методами, и «аномалию» отношения потоков в отсутствие несущего эффекта растворителя и активного транспорта. Формальные соотношения показывают, что эти так называемые аномалии можно объяснить исходя из сопряжения между потоками различных изотопных форм исследуемого вещества. Это явление было названо «изотопным взаимодействием».
Поскольку процессы, к рассмотрению которых мы приступаем, зависят большей частью от сопряжения консервативных потоков, естественно использовать уравнения с коэффициентами сопротивления. Позже мы дадим их соотношение с коэффициентами проницаемости. Рассмотрим сначала транспорт, который осуществляется только по одному способу, игнорируя пока влияние утечек2. Для достаточно медленных процессов обычно предполагается, что электрохимический потенциал определен в любой точке, а силы и потоки линейно связаны также в любой точке мембраны. (Предположение о локальной линейности— это мягкое предположение. При этом не обязательно, чтобы потоки были линейно связаны с интегральной силой Ар на мембране.) При выводе соотношений с коэффициентами сопротивления мы начинаем с соотношений, выражающих движущие силы как функции стационарных потоков в мембране. Пусть ось х перпендикулярна плоскости мембраны. Тогда уравнения для локальных потоков запишем в форме
d\li dx
dy. 2 dx
d\i з
dx
¦ ib---r°°J+Yj r°iJi (9.7)
/ = 4
n (9.8)
12/2 + r 13/3 + ^ r 1;/j
/=4
n
r2J1 + ^22^2 + r2ih + У r2jJj (9.9)
/=4
n
*b\h + r32^2 + rz&h + ^ rzjJj (9.10)
1=4
Здесь индекс 0, опущенный удобства ради в обозначениях суммарного потока /, указывает на то, что соответствующая величина относится ко всему рассматриваемому веществу, которое может быть ионным или незаряженным. Индекс 1 относится к преобладающему изотопу, а индексы 2 и 3 — к изотопным меткам исследуемого вещества. Множители щ — локальные коэффициенты сопротивления. Потоки 7/ (принятые положительными, если они направлены вдоль оси л') включают не только потоки всех веществ, проходящих через мембрану, например воды, но и движения подвижных компонент мембраны. Сумма может также содержать члены nrJr, представляющие прямой вклад метаболической реакции в ориентированный поток растворенного вещества.
Уравнения (9.7) — (9.10) взаимосвязаны, поскольку изотопы предполагаются неразличимыми по всем своим термодинамическим и кинетическим свойствам. Следовательно, для рассматриваемого вещества в целом
Ж = rt^S + rt1^1 + zFM + sj!jl (SU1)
а для одной из изотопных меток
Поскольку мы приняли идентичность термодинамических свойств различных изотопов, можно утверждать, что 7 = 72, z=z2 и v = v2. Таким образом, обозначая удельную активность с2/с как р2, имеем
= (9.13)
Такое же соотношение можно написать для веществ 1 и 3. Поскольку и кинетические свойства изотопов считаются идентичными, мы вправе утверждать, что сопряженные процессы не могут привести к разделению изотопов. Если удельные активности постоянны по всей мембране, то отношения потоков изотопов должны совпадать с отношениями их концентраций, каковы бы ни были другие потоки.
Предыдущая << 1 .. 70 71 72 73 74 75 < 76 > 77 78 79 80 81 82 .. 155 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed