Термохимия. Второй закон термодинамики в фармации

Энергии связей классифицируют как энергию разрыва связей (Д) и как саму энергию связей (ЭС). В первом случае это энергия, требуемая для разрыва некоторой связи с образованием нейтральных частиц (гомологичный разрыв). Эта величина соответствует разности энтальпии между исходной молекулой и двумя образующимися фрагментами. Во втором случае — это характеристика прочности некоторой связи в молекуле. Существуют примеры (двухатомные молекулы) когда Д и ЭС совпадают. Однако для многих реакций такая закономерность отсутствует.

Первый закон термодинамики помогает нам при расчетах энергетического баланса. В сущности он утверждает, что энергия может превращаться из одной формы в другую, но не может создаваться или уничтожаться. Этот закон, однако, ничего не говорит о том, будет ли происходить то или иное событие и в каком направлении могут идти изменения в системе. Для этой цели рассмотрение энергетического баланса само по себе недостаточно. Необходимо ввести еще несколько показателей, позволяющих прогнозировать возможность и направленность процессов: градиент, энтропия, свободная энергия.

Основное положение второго закона термодинамики сводится к тому, что: невозможно перевести тело от более холодной системы к более горячей при отсутствии одновременных изменений в обоих системах или в окружающей среде. Следствием этого положения является утверждение, что самопроизвольно могут протекать лишь процессы, связанные с переносом энергии от более высокого уровня к более низкому, т. е. по градиенту.

термодинамика в фармации

Градиент какого-либо параметра системы определяется как разность величин этого параметра в двух точках, отнесенная к расстоянию между ними. Математически, градиент — это вектор, т. е. функция, характеризующаяся не только величиной, но и направлением.

Когда сравнивается живая клетка с неживой системой, то первое отличие, которое бросается в глаза — это наличие в живой клетке многочисленных градиентов. В качестве примера можно привести осмотический градиент, присущий всем живым клеткам и играющий особенно значительную роль в жизнедеятельности растительных клеток (тургор); концентрационный градиент, обусловленный неравномерным распределением различных веществ между клеткой и наружной средой. Далее, известно, например, что в большинстве клеток содержание ионов калия внутри клетки значительно превышает содержание ионов калия в омывающей среде, в то время как распределение ионов натрия подчиняется обратному соотношению. С неравномерным распределением ионов связано возникновение электрического градиента через мембрану клеток.
Наличие градиентов открывает принципиальную возможность совершения работы в живой клетке.

Нарпример, генерация нервного импульса связана с реализацией неравномерного распределения ионов и электрического градиента. Набухание клеток связано с наличием осмотического градиента и т. д. Характерно, что в мертвых клетках вышеуказанные градиенты отсутствуют. Энтропия S — функция состояния системы. Это значит, что, как и внутренняя энергия ?, энтропия имеет конкретное системное значение, когда система находится в определенном состоянии.

- Читать далее "Термодинамическое равновесие. Критерии равновесия 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: