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.
&hide_Cookie=yes)
Рис. 1.1: а - градиент кислотности; б - градиент электрического поля
Полученная в организме энергия расходуется на осуществление различных энергоемких процессов и играет роль посредника между процессами запасания и ее транспорта. Простейшим примером конвертации энергии в запас может быть гликолиз или расщепление углеводов до молочной кислоты: углевод + АДФ → молочная кислота + АТФ.
Если АТФ используется для совершения механической работы (у животных для мышечного сокращения), то цепь процессов завершается расщеплением АТФ до АДФ и Н3РО4 сократительным белком актомиозином: АТФ + НОН → АДФ + Н3РО4 + механическая работа. Δ G0 = -29,2 кДж/моль.
Второй закон биоэнергетики
Любая живая клетка всегда располагает как минимум двумя формами энергии: энергией макроэргических связей АТФ и энергией, связанной с мембраной (Δ μН+ либо Δ μNa+). Клетки растений располагают АТФ и Δ μН+. Δ μNa+ может образоваться на плазмолемме и играет подчиненную роль. Животная клетка обладает всеми тремя формами энергии. Для плазмолеммы характерен Δ μNa+, а для внутриклеточных мембран - Δ μН+.