Респираторниот синџир е збир на реакции на црвено-окс како резултат на кои H2 и електроните се пренесуваат во O2 со ослободување на H2O и енергија. Како резултат на тоа оксидативни реакцииВо Кребсовиот циклус, катализирани од дехидрогеназите, протоните и електроните се пренесуваат од органските супстрати до кофакторите NAD и FAD, намалувајќи ги на NADH и FADH2. Овие супстанции имаат висок енергетски потенцијал. Електроните од нив се пренесуваат во О2 преку серија реакции на црвениот вол. Оксидација органска материјаво клетките, придружено со потрошувачка на O2 и формирање на H2O, се нарекува ткивно дишење, а синџирот за транспорт на електрони се нарекува респираторен синџир.
Молекулите NADH и FADH2, формирани во реакциите на оксидација на јаглени хидрати, масни киселини, алкохоли и АА, потоа влегуваат во митохондриите, каде што процесот на оксидативна фосфорилација го спроведуваат ензимите на респираторниот синџир.
Респираторниот синџир е дел од процесот на оксидативна фосфорилација. Компонентите на респираторниот синџир го катализираат трансферот на електрони од NADH + H+ или редуцираниот убиквинон (QH2) до молекуларниот кислород. Поради големата разлика во редокс потенцијалите на донаторот (NADH + H+ и соодветно на (QH2) и акцепторот (O2), реакцијата е многу егзергонична.Поголемиот дел од енергијата ослободена во овој случај се користи за создавање на градиент на протон и, конечно, да се формира АТП со користење на АТП синтаза.
Принципот на работа на респираторниот синџир:
1) NADH и FADH2 формирани во катаболички реакции пренесуваат атоми на водород (т.е. водородни протони и електрони) до ензимите на респираторниот синџир.
2) Електроните се движат низ ензимите на респираторниот синџир и губат енергија.
3) Оваа енергија се користи за пумпање на протоните H+ од матрицата во меѓумембранскиот простор.
4) На крајот на респираторниот синџир, електроните удираат со кислород и го намалуваат во вода.
5) H+ протоните брзаат назад во матрицата и минуваат низ ATP синтаза.
6) Во исто време, тие губат енергија, која се користи за синтеза на АТП.
Така, редуцираните форми на NAD и FAD се оксидираат со ензими на респираторниот синџир, поради што се додава фосфат во ADP, т.е. фосфорилација. Затоа, целиот процес се нарекува оксидативна фосфорилација.
Севкупно, синџирот за транспорт на електрони вклучува околу 40 различни протеини, кои се организирани во 4 големи мултиензимски комплекси поврзани со мембраната. Исто така, постои уште еден комплекс кој не е вклучен во пренос на електрони, но синтетизира АТП.
Во респираторниот синџир има 2 влеза: 1. Протоните влегуваат во синџирот преку NADH; 2. Како дел од FADN2
Карактеристики на компонентите на респираторниот синџир (ензимски комплекси):
1) NADH дехидрогеназата (NADH-CoQ оксидоредуктаза) е вградена во внатрешната мембрана на митохондриите. Ова е ензим зависен од флавин, кој вклучува витамин Б2. Комплекс, има 2 протетски групи: FMN (флавин мононуклеотид активна формавитамин Б2) и железо-сулфурни протеини (FeS протеини). Атомите на Fe вклучени во центрите на FeS се не-хем (не дел од хемот). Активниот центар на NADHDH се соочува со митохондријалната матрица. NADH го дехидрира NADH (се разделува H2) и ги пренесува протоните и електроните прво во FMN, а потоа преку FeS центрите до CoQ (редуциран и претворен во CoQH2 или убиквинол).
Функција: а) Ги прима електроните од NADH и ги пренесува во коензимот Q (убикинон).
б) Пренесува 4 H+ јони на надворешната површина на внатрешната митохондријална мембрана.
2) CoQ (убикинон) непротеински носач, е во растворена состојба, бидејќи е растворлив во масти (се раствора во липидниот слој на мембраните). Затоа, може да се движи и по и преку мембраната (не наполнета). Затоа, тој прифаќа електрони и протони од FADH2, т.е. h/z 2-ри влез во респираторниот синџир. Се нарекува колектор на електрони.
3) Цитохроми (b, c1, c, a, a3) комплексни протеини (хемепротеини), чиј непротеински дел е хем кој содржи Fe3+ (оксидирана форма). Фе хем може реверзибилно да прифати и да донира електрони.
4) UbiquinolDH (CoQ-цитохром c-oxidoreductase) е ензимски комплекс кој се состои од цитохроми b и c1, кој исто така вклучува FeS центри. Функција:
а) Прима електрони од коензимот Q и ги пренесува во цитохром c (во овој случај Fe е намален на 2x валентност); б) Пренесува 2 H+ јони на надворешната површина на внатрешната митохондријална мембрана.
5) Цитохром c-кислород оксидоредуктаза - Овој комплекс содржи цитохроми a и a3, уште се нарекува и цитохром оксидаза, содржи вкупно 6 полипептидни синџири. Комплексот содржи и 2 бакарни јони. Функција: а) Прима електрони од цитохром c и ги пренесува во кислород за да формира вода. б) Пренесува 4 H+ јони на надворешната површина на внатрешната митохондријална мембрана.
6) АТП синтаза комплекс кој се состои од многу протеински синџири, поделени во две големи групи: едната група ја формира подединицата Fo (се изговара со звукот „о“ а не „нула“ затоа што е чувствителна на олигомицин) неговата функција е канал-формирање , по неа, водородните протони испумпани брзаат во матрицата. Другата група ја формира подединицата F1, нејзината функција е каталитичка;
„Хемиозматичка теорија на конјугација, оксидација и фосфорилација“ Мичел:
„Пренесувањето на електроните долж респираторниот синџир од NADH до O2 е придружено со пумпање на протони од митохондријалната матрица преку внатрешната мембрана во меѓумембранскиот простор. Трансферот на протоните се врши поради слободната енергија ослободена за време на преносот на електроните долж градиентот на редокс потенцијалот.
Протоните не можат да се вратат во матрицата, бидејќи Внатрешната мембрана на митохондриите е непропустлива за нив и за другите наелектризирани честички. Како резултат на тоа, полнењата „+“ се концентрирани на надворешната страна на внатрешната мембрана, а „-“ на внатрешната страна. Електрична потенцијална разлика (ΔΨ, „делта psi“) се јавува низ мембраната. Протоните се акумулираат во меѓумембранскиот простор, рН се намалува, т.е. околината ќе биде кисела. И во матрицата има помалку протони, се појавува градиент на хемиски потенцијал (ΔpH). ΔμH+ = ΔΨ + ΔрН (Електрохемиски потенцијал на Мичел).
Најактивниот транспорт на протони во меѓумембранскиот простор се случува во точките на конјугација, оксидација и фосфорилација. CoQ игра важна улога во процесот на транспорт на протон. За секој пар електрони пренесени по должината на респираторниот синџир од NADH до O2, се произведуваат 3 пара протони. Ако електроните се пренесат од FADH2, тогаш 2 пара протони. Протоните можат да се вратат во матрицата само преку јонските канали на ензимот АТП синтаза.
ΔμH+ генериран од протоните во секоја од точките на конјугација се користи за синтеза на првата ATP молекула. Синтетизираниот АТП поминува во митохондријалната матрица.
Ја имаме најголемата информативна база на податоци во RuNet, така што секогаш можете да најдете слични прашања
Овој материјал вклучува делови:
Примарна структура на протеините. Специфичност на видовите на протеините. Наследни промени во примарната структура. Протеински полиморфизам. Наследни протеинопатии: српеста анемија, други примери.
Конформација на протеинските молекули (секундарни и терциерни структури). Видови интрамолекуларни врски во протеините. Улогата на просторната организација на пептидниот синџир во формирањето на активни центри. Конформациски промени за време на функционирањето на протеините.
Квартарна структура на протеините. Кооперативни промени во конформацијата на протомерот. Примери за структурата и функционирањето на олигомерните протеини: хемоглобин (во споредба со миоглобинот), алостерични ензими.
Концепт на ензими. Специфичност на ензимското дејство. Ензимски кофактори. Зависност на брзината на ензимските реакции од концентрацијата на супстратот, ензимот, температурата и рН. Принципи на квантификација на ензимите. Единици за активност.
Концептот на активниот центар на ензимот. Механизам на дејство на ензимите. Ензимски инхибитори: реверзибилни и неповратни, конкурентни. Употреба на инхибитори како лекови.
Регулирање на ензимското дејство: алостерични механизми, хемиска (ковалентна) модификација. Протеин-протеински интеракции. Примери на метаболички патишта регулирани со овие механизми. Физиолошко значење на регулирање на ензимското дејство.
Улогата на ензимите во метаболизмот. Разновидност на ензими. Концептот на класификација. Наследни примарни ензимопатии: фенилкетонурија, алкаптонурија. Други примери на наследни ензимопатии. Секундарни ензимопатии. Важноста на ензимите во медицината.
Концептот на катаболизам и анаболизам и нивната врска. Ендергонични и егзергонични реакции во метаболизмот. Методи на пренос на електрони. Карактеристики на текот на оксидативните реакции во телото. Фази на разградување на супстанции и ослободување на енергија (фази на ка
Оксидоредуктази. Класификација. Карактеристики на подкласите. NAD-зависни дехидрогенази. Структура на оксидирани и редуцирани форми. Најважните супстрати на NAD-зависните дехидрогенази. Дехидрогенази зависни од FAD: сукцинат дехидрогеназа и ацилCoA дехидрогеназа
Оксидативна декарбоксилација на пируватот и Кребсовиот циклус: редослед на реакции, врска со респираторниот синџир, регулација, значење.
Респираторен синџир, компоненти, структурна организација. Електрохемиски потенцијал, неговото значење.
Оксидативна фосфорилација на ADP. Механизам. Спојување и раздвојување на оксидација и фосфорилација во респираторниот синџир. Сооднос P/0. Регулирање на респираторниот синџир.
Фосфорилација на подлогата на ADP. Разлики од оксидативна фосфорилација. Главните начини на користење на АТП. ADP-ATP циклус. Концептот на слободна оксидација и неговото значење. Карактеристики на ткиво на редокс процеси.
Функции на јаглени хидрати. Потребата на телото за јаглехидрати. Варење на јаглехидрати. Нарушувања во варењето и апсорпцијата на јаглени хидрати. Унификација на моносахариди. Улогата на црниот дроб во метаболизмот на јаглени хидрати.
Биосинтеза и мобилизација на гликоген: редослед на реакции, физиолошко значење. Регулирање на метаболизмот на гликоген. Гликогенози и агликогенози.
Анаеробно разградување на гликозата: редослед на реакции, физиолошко значење. Улогата на анаеробното разградување на гликозата во мускулите. Понатамошната судбина на млечна киселина.
Аеробно разградување на гликозата: редослед на реакции, физиолошко значење. Улогата на аеробното разградување на гликозата во мускулите за време на мускулната работа. Улогата на аеробното разградување на гликозата во мозокот.
Биосинтеза на гликоза (глуконеогенеза): можни прекурсори, секвенца на реакции. Циклус на гликоза-лактат (циклус Cori) и гликоза-аланин циклус: физиолошко значење. Значењето и регулирањето на глуконеогенезата од амино киселините.
Пентоза фосфатна патека за конверзија на гликоза. Оксидативен пат за формирање на пентози. Идеја за неоксидативниот пат за формирање на хексози. Дистрибуција, улога, регулација.
Функции на липиди. Масти за јадење; дневна стапка на внес, варење, апсорпција на производи за варење. Ресинтеза на масти во клетките на цревата. Хиломикрони, структура, значење, метаболизам. Граници на промени во концентрацијата на масти во крвта.
Оксидација на глицерол и повисоки масни киселини. Редоследот на реакции. Врска помеѓу β-оксидацијата и Кребсовиот циклус и респираторниот синџир. Физиолошкото значење на оксидацијата на масни киселини во зависност од ритамот на исхрана и мускулната активност.
Липолиза и липогенеза. Значење. Зависност на липогенезата од ритамот на исхрана и составот на храната. Регулирање на липолизата и липогенезата. Транспорт и употреба на масни киселини формирани при мобилизација на маснотии.
Биосинтеза на масни киселини: редослед на реакции, физиолошко значење, регулација.
Патишта на формирање и употреба на ацетил-CoA. Биосинтеза и значење на кетонските тела. Границите на промените во концентрацијата на кетонските тела во крвта се нормални, за време на пост и дијабетес.
Синтеза на холестерол, регулација. Биолошкото значење на холестеролот. Атеросклероза. Фактори на ризик за развој на атеросклероза.
Транспортни липопротеини во крвта: карактеристики на структурата, составот и функциите на различни липопротеини. Улога во метаболизмот на мастите и холестеролот. Граници на промени во концентрацијата на масти и холестерол во крвта. Патологија на липидниот метаболизам.
Функции на пептиди и протеини. Дневна потреба од протеини. Варење на протеини. Регулирање на варењето на протеините. Патологија на варење и апсорпција на протеини.
Декарбоксилација на амино киселини. Неговата суштина. Декарбоксилација на хистидин, серин, цистеин, орнитин, лизин и глутамат. Улогата на биогените амини во регулирањето на метаболизмот и функциите.
Трансаминација на амино киселини. Специфичност на аминотрансферазите. Значењето на реакциите на трансаминација. Индиректна деаминација на амино киселините: низа реакции, ензими, биолошко значење.
Формирање и употреба на амонијак. Биосинтеза на уреа: редослед на реакции, регулација. Хиперамонемија.
Метаболизам на фенилаланин и тирозин. Наследни нарушувања на метаболизмот на фенилаланин и тирозин. Значењето на серин, глицин и метионин.
Синтеза на креатин: редослед на реакции, значење на креатин фосфат. Физиолошка креатинурија. Важноста на креатин киназата и креатининот во дијагнозата.
Нуклеозиди, нуклеотиди и нуклеински киселини, структура, значење. Разлики помеѓу ДНК и РНК. Нуклеопротеини. Варење на нуклеопротеини.
Катаболизам на пурински и пиримидински бази. Хиперурикемија. Гихт.
Биосинтеза на пурински и пиримидински нуклеотиди. Биосинтеза на деоксирибонуклеотиди. Регулирање на овие процеси.
Репликација на ДНК: механизам и биолошко значење. Оштетување на ДНК, поправка на оштетување и грешки во репликацијата на ДНК.
Видови РНК: структурни карактеристики, големина и разновидност на молекулите, локализација во клетката, функции. Биосинтеза на РНК (транскрипција). Структура на рибозомите и полирибозомите. Синтеза на аминоацил-тРНК. Специфичност на супстратот на аминоацил-tRNA синтетазите.
Биолошки код. Главните компоненти на системот за синтеза на протеини. Биосинтеза на протеини. Механизам. Функција на адаптер на tRNA и улогата на mRNA во овој процес.
Регулирање на биосинтезата на протеините. Индукција и репресија на синтезата на протеините користејќи го примерот на функционирањето на лактозниот оперон на Escherichia coli. Инхибитори на биосинтезата на матриксот: лекови, вирусни и бактериски токсини.
Хемоглобин. Структура. Синтеза и распаѓање на хемоглобинот. Форми на билирубин. Начини на екскреција на билирубин и други жолчни пигменти. Жолтица.
Протеински фракции на крвната плазма. Функции на протеините во крвната плазма. Хипо- и хиперпротеинемија, причините за овие состојби. Индивидуални протеини на крвната плазма: транспортни протеини, протеини во акутна фаза.
Резидуален азот во крвта. Хиперазотемија, нејзините причини. Уремија.
Основни биохемиски функции и карактеристики на црниот дроб.
Односот помеѓу метаболизмот на мастите, јаглехидратите и протеините.
Биохемија на регулација. Основни принципи и значење. Хиерархија на регулаторни системи. Класификација на меѓуклеточни регулатори. Централна регулација на ендокриниот систем: улогата на либерини, статини и тропини.
Концепт на рецептори. Механизмот на дејство на хормоните преку интрацелуларни рецептори и плазма мембрански рецептори и втори гласници (општи карактеристики).
Инсулин. Структура, формирање од проинсулин, метаболизам, регулирање на секрецијата. Ефект врз метаболизмот.
Дијабетес мелитус. Патогенеза. Метаболички нарушувања кај дијабетес мелитус. Одредување на толеранција на гликоза во дијагнозата на дијабетес мелитус.
Хормон за раст, глукагон и други пептидни хормони. Биолошко значење.
Хормони на надбубрежниот кортекс. Синтеза, метаболизам, регулирање на секрецијата. Глукокортикостероиди, ефекти врз метаболизмот. Хипо- и хиперкортизолизам
Структура, синтеза и метаболизам на јодотиронини. Ефект врз метаболизмот. Хипо- и хипертироидизам: механизам на појава и последици
Катехоламини. Синтеза, таложење и метаболизам на катехоламини. Механизам на дејство. Ефект врз метаболизмот
Функции на водата во телото. Регулирање на метаболизмот на водата со антидиуретичен хормон
Функции на минерали. Регулирање на метаболизмот на сол со алдостерон и атријални хормони. Биохемиски механизми на развој на бубрежна хипертензија
Регулирање на метаболизмот на калциум и фосфор. Улогата на паратироиден хормон и тирокалцитонин. Витамин Д. Улогата на 1,25-дихидроксикалциферол во регулацијата на калциум и фосфат. Рахитис
Витамини Е. К и убиквинон, нивното учество во метаболизмот
Партиципи и глаголски придавки
Буквите N и НН кај глаголските придавки и партиципи. Знаци со кои може да се определи дел од говорот (глаголска придавка или партицип). Разлика помеѓу партицип и придавка.
Структура на обука. Процес на обука
Процесот на долгогодишно тренирање на спортистите. Примена на терапевтска физичка култура. Адаптивни физичка култураи спорт за инвалиди. Општи основитерапевтска физичка култура.
Животна средина. Ефект врз телото. Одговори на прашања за тестирање
Егзема. Етиологија. Класификација
Егземата е болест на површните слоеви на кожата, придружена со полиморфизам на осип. Етиологија. Причините за егзема можат да бидат надворешни или внатрешни.
Карактеристики на матирана опрема
Диплома за работа. Досега, системските администратори беа ограничени во изборот на опции за креирање на централните автопати на нивните мрежи. Со доаѓањето на новите технологии и инсталирањето на винил, друг проблем е што да се избере?
Живите системи на сите нивоа на организација се отворени системи. Затоа транспортот на материите низ биолошките мембрани е неопходен условживотот. Клеточните метаболички процеси, биоенергетските процеси, формирањето на биопотенцијали, генерирањето на нервниот импулс итн., се поврзани со пренос на супстанции преку мембраните. Третманот често вклучува пенетрација на лекот преку клеточните мембрани. Ефективноста на лекот во голема мера зависи од пропустливоста на мембраната. Голема вредностда се опише транспортот на супстанции има концепт на електрохемиски потенцијал.
Хемиски потенцијална оваа супстанца m дое количина нумерички еднаква на Гибсовата енергија по мол од оваа супстанца. Математички, хемискиот потенцијал е дефиниран како делумен дериват на енергијата на Гибс, G, во однос на количината на kth супстанција, при константна температура T, притисок P и количествата на сите други супстанции m l (l¹k).
m k = (¶G/¶m k) P, T, m
За разреден раствор од концентрацијата на супстанцијата C:
m = m 0 + RTlnC
каде m 0 е стандарден хемиски потенцијал, нумерички еднаков на хемискиот потенцијал на дадена супстанција при нејзината концентрација од 1 mol/l во раствор.
Електрохемиски потенцијал m-вредност нумерички еднаква на Гибсовата енергија G на еден мол на дадена супстанција сместена во електрично поле.
За разредени раствори
m = m o + RTlnC + ZFj (1)
каде што F = 96500 C/mol е Фарадејскиот број, Z е полнењето на електролитниот јон (во елементарни единици за полнење), j е потенцијалот електрично поле, T [K] – температура.
Транспортот на супстанции низ биолошките мембрани може да се подели на два главни типа: пасивен и активен.
Што ќе правиме со добиениот материјал:
Ако овој материјал ви беше корисен, можете да го зачувате на вашата страница на социјалните мрежи:
| Твитнете |
Сите теми во овој дел:
Витебск
ЕЕ „ВСУ именуван по. P. M. Masherova" UDC 577 (075) BBK 28.071ya73 B 63 Објавено со одлука на научно-методолошки совет
Биофизиката како наука. Предмет биофизика
Теоретски прашања: 1. Предмет и задачи на биофизиката. Нивоа на биофизички истражувања; методи на истражување и барања за нив.
2. Исто
Предмети на задачата на биофизиката. Историја на развојот на биофизиката
Биофизиката е наука која ги проучува физичките и физичко-хемиските процеси кои се случуваат во биосистемите на различни нивоа на организација и се основа на физиолошките акти. Нејзината појава се должи на
Методологија на биофизика Да ја воведеме дефиницијата на следните поими: објект на биофизичко истражување, биолошки систем, техника, метод, методологија.- збир на меѓусебно поврзани одредени обрасци
Термодинамика на биолошки процеси
Теоретски прашања: 1. Предмет и методи на термодинамика. Основни концепти на термодинамиката.
2. Наведете параметри (интензивни и екстензивни) Функција со
Теорема на I. Пригожин. Onsager равенки I. Постулат на Пригожин е дека вкупната промена на ентропијата dSотворен систем
може да се појави независно или поради процесите на размена со надворешната средина (deS
Врска помеѓу ентропијата и информацијата. Количината на биолошки информации, нејзината вредност
Според формулата на Болцман, ентропијата се дефинира како логаритам на бројот на можни микросостојби во даден макроскопски систем: S = kB ln W
Биомембранологија. Структура и својства на биолошките мембрани
Теоретски прашања: 1. Структура на клеточните мембрани.
2. Видови биолошки мембрани. 3. Протеини во структурата на клеточните мембрани, нивната структураОсновни функции на биолошките мембрани Основножив систем
способен за самостојно постоење, развој и репродукција е
жива клетка
- основата на структурата на сите животни и растенија. Најважните услови за постоење
Структура на биолошки мембрани
Првиот модел на структурата на биолошките мембрани е предложен во 1902 година. Забележано е дека супстанците кои се многу растворливи во липиди најдобро продираат низ мембраните и врз основа на тоа е направен
Фазни транзиции на липидите во мембраните Супстанцијата на различни температури, притисоци и концентрации на хемиски компоненти може да биде во различни физички состојби, на пример, гасовита, течна, цврста, плазма. КристаленФизика на процесите на транспорт на супстанции преку биолошки мембрани
Теоретски прашања: 1. Патеки на пенетрација на супстанции низ клеточните мембрани.
2. Движечки силимембрански транспорт.
3. Видови транспорт
Пасивен транспорт на супстанции преку мембрана
Пасивен транспорт е пренос на материјата од места со
голема вредност електрохемиски потенцијал на места со негова помала вредност.Активен транспорт на супстанции. Искуството на користењето
Активен транспорт е пренос на супстанција од места со помал електрохемиски потенцијал на места со поголема вредност.
Една од најважните функции на биолошката мембрана е создавање и пренос на биопотенцијали. Овој феномен лежи во основата на ексцитабилноста на клетките, регулирањето на интрацелуларните процеси, функционирањето на нервниот систем,
Пропагирање на нервен импулс по возбудливо влакно
Ако акционен потенцијал е формиран во кој било дел од возбудливата мембрана, мембраната е деполаризирана, а возбудата се шири на други делови од мембраната. Да го разгледаме ширењето на возбудувањата
Својства на јонските канали на клеточните мембрани
Моделот на возбудлива мембрана според теоријата на Хочкин-Хаксли претпоставува контролиран транспорт на јони низ мембраната. Сепак, директното минување на јоните низ липидниот двослој е многу тешко. Затоа тој водеше
Видови контролирани канали и пумпи
1) „Портата“ на каналот е поврзана со систем на „лостови“ со дипол, кој може да се ротира
Учество на мембраните во преносот на меѓуклеточните информации
Важна особина на сите живи суштества е способноста за перцепција, обработка и пренос на информации користејќи биолошки мембрани. И покрај огромната разновидност на различни системи за добивање
Г протеини и втори гласници
Од првата врска, рецепторот (R), сигналот се пренесува до таканаречените N- или G-протеини - мембрански протеини кои се активираат со врзување на гванозин трифосфат (GTP). Г-протеините се способни да пренесуваат информации
Молекуларна основа на спроведување на нервните импулси во нервните влакна и синапсите
Природата фундаментално создаде две различни начинимеѓуклеточна сигнализација. Еден од нив е дека пораките се пренесуваат со помош на електрична струја; вториот користи молекули, n
Специјални механизми за транспорт на супстанции преку биомембраната (ендо- и егзоцитоза)
Транспортните протеини обезбедуваат пенетрација на многу мали поларни молекули низ клеточните мембрани, но тие не се способни да транспортираат макромолекули, на пример, протеини, полинуклеотиди
Биофизиката како наука
1. Ремизов А.Н. Медицинска и биолошка физика: учебник. за универзитети / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Ја. Потапенко. – М., 2003. – стр. 14–17.
2. Биофизика: учебник. за универзитети / V. F. Antonov [и
Биофизика на мембраните. Структура и функции на биолошките мембрани. Динамика на биомембраните. Модел на липидни мембрани
1. Ремизов А.Н. Медицинска и биолошка физика: учебник. за универзитети / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Ја. Потапенко. – М., 2003. – стр. 184–190.
1. Ремизов А.Н. Медицинска и биолошка физика: учебник. за универзитети / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Ја. Потапенко. – М., 2003. – стр. 191–213.
2. Биофизика: учебник. за универзитети / В.Ф. Антонов [
Предавање 15 1. Поим за електрохемија . Атомите се состојат од наелектризирани честички - јадра (+) и електрони (-), но генерално тие се електрично неутрални. Присуството на електрични полнежи можеби не е забележливо. Но, понекогаш наидуваме на електрификација. Ја чешламе косата, но влакната на главата ни одлетуваат. Облеката се лепи за телото, а можете дури и да го слушнете звукот на крцкање од електричните празнења. Ова открива еден универзален феномен - појавата на електрични полнежи на фазните граници. Површините што допираат понекогаш спонтано, понекогаш со трошење на работа (случај на електрификација со триење) добиваат спротивноелектрични полнежи . Покрај очигледните примери, површинските полнежи се причина за електрична струја во батериите; работа на термоелементи; полнења на мембранитенервните клетки
обезбеди спроведување на нервните импулси; полнењата на наночестичките ги стабилизираат дисперзираните системи итн. Самото име електрична енергија произлезе од способноста на килибарот да се електрифицира (на грчки hlektro - килибар.) Поглавјефизичка хемија , кој ја проучува врската помеѓу хемиските и електричните појави, се нарекуваелектрохемија . Главни проблеми на електрохемијата се појавата на електрични појави при хемиски реакции и текот нахемиски реакции
кога се изложени на електрична енергија. За основачи на електрохемијата се сметаат двајца италијански лекари, Луиџи Галвани (1737–1798, Болоња) и Алесандро Волта (1745–1827). До коренотгалвано
има 15 статии во BME.
Галванокаустика
Галванизација
Галванотропизам итн.
Името галванска ќелија доаѓа од презимето Галвани. Електрохемиски систем е хетероген систем во којелектрична струја
поради спонтана реакција (галванска ќелија) или неспонтана реакција се јавува поради трошење на електрична работа (електролизатор). Можно е двојно дејство на системот: во наполнета состојба делува како извор на струја, а за време на процесот на полнење како електролизатор. Овој уред се нарекува батерија. Сите љубопитни луѓе го знаат ова.
Електрохемиска реакција е реакција придружена со пренос на полнежи преку фазната граница. 2. Сорти на површински потенцијали
– Контактниот потенцијал се јавува на интерфејсот помеѓу два метали. Во случај на контакт помеѓу цинк и бакар, цинкот, кој полесно се откажува од електроните, се наплаќа позитивно, а бакарот негативно. Вишокот полнења се концентрирани долж металниот интерфејс, формирајќи електричен двоен слој.
Ако таков биметал е потопен во киселина, тогаш електроните што ги намалуваат јоните на H + ја напуштаат бакарната површина, а во исто време јоните на цинкот од металната површина влегуваат во раствор:
– Потенцијалот за дифузија се јавува на интерфејсот помеѓу два течни електролити. Овие можат да бидат раствори на иста супстанција со различни концентрации или раствори различни супстанцииили раствор и растворувач. Очигледно, таквата граница е нестабилна. Се јавува јонска дифузија, што доведува до појава на потенцијална разлика. Да претпоставиме дека системот се состои од раствори на калиум хлорид и водород хлорид со иста концентрација од 1 mol/l. Постои дифузија на K + јони во растворот на HCl и контра дифузија на H + јони во растворот на KCl. Дифузијата на водородните јони се јавува со поголема брзина (насоката е прикажана со подолга стрелка), како резултат на што има вишок позитивно полнење на страната на растворот на KCl, а негативен полнеж на страната на киселински раствор. Се јавува потенцијален скок φ диф.
– Мембранскиот потенцијал се јавува на мембрана која се карактеризира со селективна пропустливост на јони од различна природа. Дозволете ни да замислиме раствори на хлорид со различни концентрации, разделени со мембрана која дозволува јони на хлор да минуваат низ, но јони на натриум да не минуваат. Тогаш одредена количина Cl – јони ќе се премести од раствор со поголема концентрација во раствор со помала концентрација. Преостанатиот вишок Na + јони привлекува Cl – јони и го запира транспортот низ мембраната. Се воспоставува одреден потенцијален скок, што одговара на состојбата на рамнотежа.
– Потенцијалот на електродата се јавува на интерфејсот помеѓу металот (проводник од прв вид) и електролитот (проводник од втор вид). Потенцијалот на електродата има највисока вредноство електрохемијата, бидејќи работата на хемиските извори на струја се заснова на овој феномен. Систем кој се состои од метал и електролит се нарекува електрода. Следно ќе зборуваме за голем број видови електроди. Сега, како пример, земете ја металната јонска електрода (електрода од првиот вид) Cu / Cu 2+. Плоча од бакар метал се потопува во раствор од бакарна сол, на пример CuSO 4 . Електродата е конвенционално напишана со симболот Cu | Cu 2+, каде што вертикалната линија значи интерфејс помеѓу металот и електролитот.
Концентрацијата на бакарни јони во металот и, соодветно, нивниот хемиски потенцијал е поголема отколку во растворот. Затоа, одреден број Cu 2+ јони поминуваат од металната површина во електролитот. На металот останува вишок електрони. Од страната на електролитот, јоните со позитивни полнежи се привлекуваат кон металната површина. Се појавува електричен двоен слој (EDL). Како резултат на движењето на јоните во растворот, одреден број јони се отстрануваат од површината, наоѓајќи се во слојот на дифузија. Утврдена е рамнотежната вредност на потенцијалниот скок во електричниот двоен слој. Овој потенцијален скок j се нарекува потенцијал на електродата.
Ајде да размислиме од што зависи вредноста на потенцијалот на електродата. Раздвојувањето на полнежите во DEL значи трошење на електрична работа, а преносот на честичките од супстанцијата во форма на јони од металот во раствор е спонтан хемиски процес кој го надминува електричниот отпор. Во состојба на рамнотежа
W el = –W хемикалија
Ајде да ја трансформираме оваа равенка за еден мол метални јони Me z+ (во нашиот пример ова е Cu 2+):
Каде Ф– Фарадеј константа 96485.3383 C mol –1 (според најновите податоци). Од страна на физичко значењеова е полнење од 1 мол елементарни давачки. Активност на метални јони а(Јас z+) во случај на доволно разредени раствори може да се заменат со концентрација Со(Јас z+). Со делење на писмениот израз со zFја добиваме равенката за пресметување на потенцијалот на електродата:
На А(Me z +) = 1; j = j o = DG°/zF. Ја правиме замената:
Оваа равенка се нарекува Нернстова равенка. Според оваа равенка, потенцијалот на електродата зависи од активноста (концентрацијата) на електролитните јони а(Јас z+), температурата Е и природата на системот Me/Me z+ , што се подразбира во вредноста на стандардниот електроден потенцијал j o.
Да земеме за споредба друга електрода добиена со потопување цинкова плоча во раствор од цинк сулфат, означена со симболот Zn|Zn 2+:
Цинкот е поактивен метал од бакарот. Поголем број Zn 2+ јони поминуваат од металната површина до електролитот, а поголем вишок на електрони останува на металот (сите други работи се еднакви). Како резултат на тоа, излегува дека
j o (Zn 2+)< j о (Cu 2+)
Во серијата активности што ја знаете, металите се распоредени по редослед на зголемување на стандардните електродни потенцијали.
3. Галванска ќелија
Да разгледаме систем составен од две електроди - бакар и цинк. Електролитите се поврзани со заоблена цевка исполнета со раствор на калиум хлорид. Низ таков мост можат да се движат јони. Мобилноста на јоните на K + и Cl- се речиси идентични, а со тоа дифузиониот потенцијал е минимизиран. Металите се поврзани со бакарна жица. Доколку е потребно, контактот помеѓу металите може да се отвори. Во колото може да се постави и волтметар. Овој систем е пример за галванска ќелија, или хемиски изворструја Електродите во галванска ќелија се нарекуваат полуелементи.
Кога контактот помеѓу металите е отворен, вредностите на рамнотежата на потенцијалите на електродата се воспоставуваат на интерфејсите метал-електролит. Хемиски процесисе отсутни во системот, но постои потенцијална разлика помеѓу електродите
Δφ = jо (Cu 2+) – jо (Zn 2+)
Кога контактот е затворен, електроните почнуваат да се движат од цинковата плоча, каде што нивната површинска концентрација е поголема, а потенцијалот е помал, до бакарната плоча. Потенцијалот на бакарот се намалува, а на цинкот се зголемува. Рамнотежата е нарушена. На бакарната површина, електроните реагираат со јони во електричниот двоен слој за да формираат атоми:
Cu 2+ + 2e – = Cu
Бакарниот потенцијал повторно се приближува до рамнотежа. На површината на цинкот, недостатокот на електрони се компензира со преминот на јоните во електричниот двоен слој, а од него во електролитот:
Zn = Zn 2+ + 2e –
Потенцијалот на цинкот повторно се приближува до рамнотежа. Процесите на електродите одржуваат потенцијална разлика меѓу нив, а протокот на електрони не запира. Во колото тече електрична струја. Во бакарна полу-ќелија, бакарот се таложи на металната површина и концентрацијата на јоните Cu 2+ во растворот се намалува. Во полуклетката на цинкот се намалува масата на металот, а истовремено се зголемува и концентрацијата на јоните на Zn 2+ во растворот. Галванската ќелија работи се додека проводникот е затворен и додека не се потрошат почетните компоненти - цинк метал и бакарна сол. Со собирање на реакциите што се случуваат на електродите, ја добиваме вкупната равенка на реакцијата во галванската ќелија:
Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu, Δ r Х= -218,7 kJ; Δr Г= -212,6 kJ
Ако истата реакција се изведува во нормални услови помеѓу цинк и бакар сулфат, тогаш целата енергија се ослободува во форма на топлина еднаква на 218,7 kJ. Реакцијата во галванска ќелија дава електрична работа 212,6 kJ, а само 6,1 kJ останува како топлина.
Потенцијалната разлика помеѓу електродите во галванска ќелија е мерлива количина наречена електромоторна сила , ЕМП. Ова е позитивна вредност:
Потенцијалите на електродите и ЕМП на елементот не зависат од димензиите на системот, туку само од материјалите и условите. Затоа, тековните извори имаат различни големини во зависност од нивната намена, како што гледаме во комерцијално достапните батерии. Електродите за практични и научни мерења можат да бидат со микро големина, што ќе им овозможи да се вметнат во ќелија за мерење на мембранските потенцијали.
Разгледуваната галванска ќелија во стандардна состојба има EMF = 1,1 V.
EMF = |j o (Cu 2+ /Cu) - j o (Zn 2+ /Zn)| = 1,1 V.
Се користи следната конвенционална нотација за галванското коло:
|
|
Анодата е електрода во која се јавува оксидација.
Катодата е електрода во која се јавува редукција.
Потенцијалната разлика помеѓу електродите се мери со волтметар, но потенцијалот на електродата на поединечна електрода не може да се определи експериментално. Затоа, потенцијалот на конвенционално избраната електрода се зема како нула, а потенцијалите на сите други електроди се изразуваат во однос на него. Стандардна водородна електрода беше земена како нулта електрода. Се состои од платина плоча обложена со платина црна и потопена во киселински раствор, во која се пропушта водород под притисок од 101,3 kPa. Електродата е напишана на следниов начин:
Според конвенцијата, jº (Pt, H 2 | H+) = 0 V.
Ако водородната електрода во галванската ќелија што се проучува се испостави дека е катодата, тогаш втората електрода во овој елемент е анодата, а нејзиниот потенцијал е негативен. Во спротивен случај, кога ќе се покаже дека водородната електрода е анодата, втората електрода има позитивен потенцијал (катода). Во низата метални активности, водородот се наоѓа помеѓу метали со негативни и позитивни стандардни потенцијали. Стандардните потенцијали на електродата, изразени во однос на водородната електрода, се дадени во табелите. Можеме да ја користиме табелата за да ги најдеме потенцијалите и да го пресметаме емф на галванска ќелија од бакар-цинк:
j o (Cu 2+ /Cu) = +0,34 V; j o (Zn 2+ /Zn) = –0,76 V; EMF = 0,34 V – (–0,76 V) = 1,1 V.
Електрохемиски потенцијалили μ - физичката количина, поврзувајќи го хемискиот потенцијал (μ) и електричниот потенцијал (φ) на некој електрохемиски систем со врската:
A = μ + e·φ
За растворот:
μ = μ 0 + R*T*lnC + z*F*φ
μ 0 - Стандарден хемиски потенцијал, во зависност од природата на растворувачот.
В - концентрација на супстанцијата
R - константа на гас
Т - температура
z - јонска валентност
F - број на Фарадеј
φ - електричен потенцијал
| Ова е нацрт-напис за термодинамика и статистичка физика. Можете да му помогнете на проектот со додавање на него. |
Напишете преглед за написот „Електрохемиски потенцијал“
Извадок што го карактеризира електрохемискиот потенцијал
- Дали е во ред, Петров? - праша еден.„Брате, премногу е жешко“. Сега тие нема да се мешаат“, рече друг.
- Не гледам ништо. Како го пржеа во нивните! Не е на повидок; темнина, браќа. Дали би сакале да се опијаните?
француски последен патбеа одбиени. И повторно, во целосна темнина, пушките на Тушин, опкружени како со рамка од зуењето на пешадијата, се движеа некаде напред.
Во темнината како да течеше невидлива, мрачна река, сета во еден правец, брмчеше со шепоти, разговори и звуци на копита и тркала. Во општото тревожење, зад сите други звуци, стенкањето и гласовите на ранетите во темнината на ноќта беа најјасни од сите. Нивните офкања како да ја исполнија целата темнина што ги опкружуваше војниците. Нивните офкања и темнината на оваа ноќ беа едно исто. По некое време настана гужва во движечката толпа. Некој се качи со својата свита на бел коњ и рече нешто додека поминуваа. Што рече тој? До каде сега? Застанете, или што? Ви благодарам, или што? - од сите страни се слушаа алчни прашања, а целата подвижна маса почна да се турка на себе (очигледно предните застанаа), а се проширија гласини дека добиле наредба да запрат. Сите застанаа додека одеа, среде земјен пат.
Да го разгледаме подетално механизмот на појава на галвански потенцијали користејќи го примерот на водородна електрода. Водородната електрода припаѓа на електродите од првиот вид. Водородна електродае платинизирана платина потопена во киселински раствор, како што е HC1, и разнесена со струја на водороден гас. На електродата се јавува реакција
каде што H+ q го означува растворениот протон во воден раствор(т.е. јон на хидрониум H e O +), а e(Pt) е електронот што останува во платината. На таква електрода, молекула на водород се дисоцира и формира јон на хидрониум во раствор и спроводлив електрон во платина. Во овој случај, металната платина се наплаќа негативно, а растворот - позитивно. Како последица на тоа, се јавува разлика во електричен потенцијал помеѓу платината и растворот. Се појавува двоен слој, кој се состои од негативни и позитивни полнежи, што личи на рамно електричен кондензатор. Водородната електрода е реверзибилна во однос на катјонот.
Кога се разгледува рамнотежата за дадената реакција на дисоцијација, неопходно е да се земе предвид дека формираниот H + катјон, оставајќи ја платината, делува против електричните сили. Оваа работа се врши поради топлинската енергија на растворот. Тоа е еднакво на складираната електрична енергија. Затоа, хемискиот потенцијал на акватираните протони, p(H ^ q), нема да биде еднаков на простата сума p°(Hgq) + R71ntf(Hg q), бидејќи растворот има електричен потенцијал различен од платината. Земајќи ја предвид работата против силите на електричното поле во процесот на пренос на протон, за p(H* a) добиваме
каде што cp(Pt) е електричниот потенцијал на платинската електрода; (p) е електричниот потенцијал на растворот; d(HM - активност на водородни катјони во раствор; F-Број на Фарадеј (F= 96485 C/mol); вредност sr (стр)- f(P0 е галванскиот потенцијал на интерфејсот платина-раствор D^f. Фарадејскиот број настанал затоа што хемиските потенцијали обично се пресметуваат по мол, а не по електрон. Работа против силите на електричното поле P[f(/>) - - f(P0] се постигнува поради топлинската енергија на растворот. Токму оваа работа обезбедува полнење на електродите, чие празнење, кога надворешното коло е затворено, е придружено со производство на електрична енергија.
Се нарекува количина од типот p(H + q). електрохемиски потенцијал.Изедначувајќи ги хемиските потенцијали за супстанциите во левата и десната страна на реакцијата (16.1) во рамнотежа, добиваме
каде стр)
