Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов - Кеплен С.Р.
Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов
Автор: Кеплен С.Р.Другие авторы: Эссиг Э.
Издательство: М.: Мир
Год издания: 1986
Страницы: 384
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155
Скачать:
Bioenergetics and linear nonequilibrium thermodynamics
the steady state
S. Roy Caplan and Alvin Essig
Harvard University Press Cambridge, Massachusetts, and London, England 1983
С. Р. Кеплен, Э. Эссиг
БИОЭНЕРГЕТИКА И ЛИНЕЙНАЯ ТЕРМОДИНАМИКА НЕОБРАТИМЫХ ПРОЦЕССОВ
(стационарное состояние)
Перевод с английского
д-ра хим. наук М. Г. Гольдфельда
МОСКВА „МИР“ 1986
ББК 28.071 К35
УДК 536.7 + 577.3
Кеплен С. Р., Эссиг Э.
К35 Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов (стационарное состояние): Пер. с англ. — М.: Мир, 1986. — 384 с., ил.
В книге содержится глубокое и последовательное изложение основ термодинамики необратимых процессов и даиа практически исчерпывающая характеристика всех важнейших биохимических и транспортных процессов в организме. Авторы представили оригинальный труд монографического характера, основанный на собственных исследованиях и тщательно отобранной библиографии, включающей основополагающие работы в данной области.
Для исследователей в области биохимии, физико-химической биологии, термодинамики н кинетики; для преподавателей и студентов вузов, специализирующихся в области биохимии, биофизики.
„ 1805000000-352 ,
К 041(01)-8б" ' 101‘86’ Ч’ 1 ББК 28 071
Редакция литературы по химии
© 1983 by the President and Fellows of Harvard College
© перевод на русский язык, «Мир», 1986
Предисловие к русскому изданию
Как известно, в основе метаболизма лежат биохимические превращения веществ, сопровождающиеся превращением одной формы энергии в другую. Естественно, что применение методов термодинамики для анализа этих процессов давно стало предметом серьезных исследований. Уже на первых этапах методами классической термодинамики были получены важные результаты по изменению свободной энергии в отдельных биохимических процессах. В биохимических работах этот подход и сейчас с успехом применяется для того, чтобы выявить принципиальную возможность энергетического сопряжения различных метаболических реакций (например, гидролиз АТФ и потребляющие энергию реакции).
Однако в классической термодинамике расчеты энергетических эффектов основаны на сравнении значений характеристических функций в начальном (неравновесном) и конечном (равновесном) состояниях системы. При этом из рассмотрения выпадают фактор времени и характер переходных процессов, что делает невозможным непосредственный термодинамический анализ кинетических особенностей переходных процессов в открытых биологических системах. Классическая термодинамика не могла объяснить и свойства биологических систем, в которых самопроизвольно протекающие процессы ведут к уменьшению их энтропии, что, как казалось, противоречит второму закону термодинамики.
С позиций основного постулата термодинамики необратимых процессов о разделении приращения энтропии открытой системы на две независимые части удалось объяснить общие закономерности изменения энтропии в биологических системах. Было показано, что в стационарном состоянии скорость производства энтропии в ходе внутренних необратимых процессов в открытых системах достигает минимального положительного значения (теорема Пригожина). Эти результаты, однако, справедливы только вблизи равновесия в области «линейной термодинамики». Именно здесь выполняются линейные соотношения между скоростями и движущими силами процессов, а также соотношения взаимности Онзагера.
Применение методов термодинамики в области, далекой от равновесия, показало, что здесь уже не удается найти общих термодинамических критериев, характеризующих стремление системы к стационарному состоянию. Вдали от равновесия основную роль играют кинетические закономерности, которые и определяют общие свойства системы.
В настоящее время в нелинейной термодинамике главным образом проводятся теоретические исследования, касающиеся процессов самоорганизации в биологических системах. В то же время применение термодинамического подхода для нахождения условий и способов регуляции энергетического сопряжения конкретных биологических процессов ограничено линейной термодинамикой. Однако в последние годы был получен ряд важных результатов, позволивших распространить область применимости линейных соотношений на биохимические процессы, далекие от равновесия. Это дало возможность провести термодинамический анализ свойств ряда молекулярно-биологических преобразователей энергии и выявить свойства внутренних регуляторных связей, механизм которых остается пока неясным. В этом проявилась сила термодинамического подхода, для применения которого не требуется знания молекулярных механизмов рассматриваемых процессов.
Систематическое изложение основ линейной и нелинейной термодинамики необратимых биологических процессов можно найти в современной отечественной литературе *.
Ценность настоящей книги состоит в том, что в ней проводится конкретный анализ важнейших биохимических и транспортных процессов в организме. Это оригинальный труд, авторами которого являются крупные специалисты, принадлежащие к школе А. Качальского. Несмотря на относительную простоту математического аппарата, понимание основного материала потребует от читателя известного напряжения. Книга будет несомненно полезна биологам различных специальностей и поможет им в проведении сравнительного анализа молекулярных преобразователей энергии в биологических системах.
