Термодинамика фармакологии. Классическая термодинамика

Несмотря на большое разнообразие показателей, обеспечивающих понимание взаимодействия лекарственных средств с организмом, объединяющим моментом для них может быть термодинамический подход. Живые организмы динамичны по своей природе; они включают множество взаимосвязанных и взаимозависимых биохимических реакций, которые, как правило, находятся в состоянии равновесия, но довольно часто протекают в стационарном режиме. Если рассматривать отдельный организм или клетку как термодинамическую систему, то сразу становится ясным, что такая система в терминах термодинамики является открытой, так как она обменивается веществом, в том числе и лекарством, и энергией со своим окружением.

Классическая термодинамика изучает превращения энергии одного вида в энергию другого вида и соотношения между экспериментально определяемыми величинами, которые характеризуют систему в равновесии. Термодинамика образует основу для количественного описания влияния температуры, давления и концентрации на положение химического равновесия. В термодинамике не рассматриваются скорости, с которыми происходят те или иные процессы. В классической термодинамике время отсутствует; оно вводится, однако, в так называемой неравновесной термодинамике, или термодинамике необратимых процессов. Далее, термодинамические соотношения не зависят от предположений о молекулярной природе вещества и, строго говоря, не дают никакой информации о механизме химических или биохимических реакций. Они характеризуют только изменения при переходе из начального в конечное состояние.

Тем не менее в руках физикохимиков понятия гиббсовской свободной энергии, энтальпии и энтропии, относимые к отдельным видам атомов и молекул в строго определенных стандартных состояниях, сыграли и продолжают играть ключевую роль при рассмотрении различных физико-химических процессов, происходящих в организме.

Термодинамика использует обозначения, необходимые для записи уравнений, в которых имеет место понятие теплота и другие формы энергии. Приведенные ниже символы отражают следующие термодинамические понятия: Е — внутренняя энергия, Н — энтальпия (теплосодержание), S — энтропия, G — свободная энергия Гиббса, со — работа, q — теплота.

фармакология

Термодинамические понятия связаны следующими фундаментальными уравнениями, которые могут быть представлены в самой простой форме в таком виде:
1. H = E + PV;
2. G = H-TS\
3. dE=TdS-PdV\
4. dH=TdS+VdP\
5. dG=VdF-SdT.

Функции Я, E, G, со, q имеют размерность энергии и чаще всего выражаются в калориях. Функция S выражается в калориях, деленных на градусы; член TS — в единицах энергии.

Четыре функции (H, E, G, S) отличаются от со и q коренным образом, поскольку они представляют собой функции состояния в том смысле, что их значения зависят только от состояния системы, т. е. изменение этих величин обусловлено лишь начальным и конечным состояниями системы, но не путем между ними. Что же касается величин со и q, то они зависят от пути, и для их вычисления необходимо знать, по какому пути система переходит из одного состояния в другое. Однако если мы зададим путь, поддерживая систему при постоянном объеме или при постоянном давлении, так что она при этом не будет испытывать никакой другой работы, тогда q становится функцией состояния.

- Читать далее "Термохимия. Второй закон термодинамики в фармации"

Оглавление темы "Структура белков в организме":
1. Термодинамика фармакологии. Классическая термодинамика
2. Термохимия. Второй закон термодинамики в фармации
3. Термодинамическое равновесие. Критерии равновесия в фармации
4. Строение воды. Водородные связи воды
5. Комплементарность связывания лекарств. Связывание лекарств в организме
6. Гидрофобность лекарств. Мембранные белки и лекарства
7. Вторичная структура белков. Организация полипептидной цепи
8. Третичная и четвертичная структура белков. Ион-индуцированный диполь и диполь-индуцированный диполь
9. Стереоспецифичность связывания лигандов. Пространственная конфигурация заместителей
10. Конформация белков в организме. Конформация лиганд в фармакологии

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: