Свободная энергия живого организма и виды работ, совершаемых им. Биологическое окисление питательных веществ. Энергия АТФ и виды ее изменения

Работа A – мера превращения энергии из одной формы в другую. Численно работа равна энергии, превращенной из одной формы в другую в процессе совершения работы.

Свободная и связанная энергия.

Внутренняя энергия любой системы состоит из двух разных частей:

1. Свободная энергия G – это та часть внутренней энергии, которую в принципе можно полностью использовать для совершения работы.

2. Связанная энергия W_СВЯЗ, которую в данных условиях вообще нельзя превратить в работу.

U = G + W_СВЯЗ

В живых организмах свободная энергия, получаемая при усвоении пищи, почти целиком выделяется в ходе биологического окисления, происходящего на внутренних мембранах митохондрий.

Примерно 50% этой энергии выделяется в виде тепла, которое целиком уходит в окружающую среду.

Остальные 50% тратятся на синтез так называемых макроэргов (важнейщий АТФ) – веществ, обеспечивающих энергией все клетки организма.

АТФ-аза

А-Ф-Ф~Ф + Н2О → А-Ф-Ф + Н3 РО4 + энергия

(АТФ) (АДФ) (около30 кДж/моль)

Работа в живом организме производится за счёт энергии, выделяющейся
при отщеплении от АТФ концевой фосфатной группы НРО₃ и переносе этой группы на какое-то другое вещество, чаще всего – на воду:

На совершение работы используется около 40% энергии АТФ, или 20% от исходной энергии пищи.

Остальная энергия опять-таки превращается в тепло и уходит из организма.

Таким образом, КПД организма составляет около 20%.

Синтез макроэргов происходит, и основном, за счёт окисления мономеров, на которые расщепляются в кишечнике пищевые продукты.

Важнейшим из этих мономеров является глюкоза.

За счёт энергии, выделяющейся при окислении 1 моля глюкозы, может синтезироваться 36 молей АТФ. Это так называемый аэробный синтез; он требует расхода кислорода.

Кроме того, 2 моля АТФ могут синтезироваться без участия кислорода при других реакциях (анаэробный синтез).

Таким образом, за счёт энергии 1 моля глюкозы всего может синтезироваться 38 молей АТФ.

Основные виды работы, совершаемой в живых организмах:

1. Механическая работа;

2. Химический синтез (особенно сложных биомолекул);

3. Поддержание физико-химических градиентов на мембранах;

4. Перенос электрических зарядов.

Теплоотдача человека. Виды обмена тепла с окружающей средой и их доля в теплообмене.

Количество теплоты Q – мера передачи энергии в процессе теплообмена.