سرفصل های درس بیوترمودینامیک

نام بسته درسی : بیوترمودینامیک

——————————————————————–

فهرست:

بیوترمودینامیک

سیستم ها و قوانین ترمودینامیک

قانون اول

قانون دوم

آنتروپی

فرآیند برگشت پذیر

فرآیند برگشت ناپذیر

انرژی آزاد

تعیین پارامتر های ترمودینامیکی

تا خوردگي پروتئين

آزمون خودسنجی با پاسخ

منابع و ماخذ

بخش هایی از بسته درسی بیوترمودینامیک

بیوترمودینامیک

 توصیف سیستم های ماکروسکوپی حاوی مولکولهای متعدد درغالب خاص مولکولی یکی از اهداف دربیوشیمی و بیوفیزیک است . توصیف کامل این سیستم های پیچیده میسر نیست. در واقع مطالعه روابط انرژی درسیستم های ماکروسکوپی به توصیف مولکولی این سیستم ها کمک چندانی نکرده است . ترمودینامیک به محاسبه دقیق و توانمند این سیستم ها کمک شایانی کرده است . قوانین ترمودینامیک برای سیستم هایی که دارای تعداد زیادی ازمولکول ها هستند  کاملاً دقیق بوده و سرنخ هایی درمورد منشأ مولکول ها به ما ارائه می دهد.

این قوانین درواقع قوانین آماری هستند.روابط ترمودینامیک درحوزه شیمی وفیزیک به سادگی مورد استفاده قرار می گیرند چرا که دراین زمینه ها با تعداد زیادی ازمولکول ها و اتم ها سرو کارداریم . درحوزه زیست شناسی باید به هنگام استفاده ازاین روابط باید دقت کرد چرا که به طور مثال یک سلول باکتری حاوی تعداد کمتری ازمولکولها است وبه راحتی نمی توان از روابط ترمودینامیک آماری در مورد آنها استفاده کرد. شيمي فيزيك آلي در تجزيه و تحليل و پيش بيني پديده هاي زيستي نقش هاي مهمي را ايفا كرده است. روش هاي بيوترموديناميكي مسير متفاوتي را براي بررسي رابطه بين ساختار وعملكرد ايجاد كرده است

بیوترمودینامیک درواقع ازقوانین ترمودینامیک جهت مطالعه رفتار سیستم های زیستی استفاده می کند. سیستم بخشی ازجهانی است که برای مطالعه انتخاب شده است . یک سیستم می تواند باز ،بسته و یا منزوی باشد .

 سیستم باز :در این سیستم ماده وانرژی بین محیط وسیستم مبادله می شود. یک موجود زنده سیستم باز است .

سیستم بسته : دراین سیستم  فقط انرژی بین محیط و سیستم مبادله می شود . فلاکس در بسته چای همانند یک سیستم بسته است .

 سیستم منزوی : دراین سیستم نه ماده و نه انرژی بین سیستم و محیط مبادله نمی شود.به این سیستم ،سیستم آدیابا تیک هم گویند.

 سیستم های ترمودینامیکی یا در حالت تعادل هستند و یا اینکه غیرتعادلی می باشند . حالت ترمودینامیکی یک سیستم نسبت به زمان تغییر نمی کند .دو  شرط برای تعادلی بودن یک سیستم غیر منزوی لازم است:الف )خواص ماکروسکوپی سیستم نسبت به زمان تغییرنکند .ب ) با قطع ارتباط سیستم  بامحیط تغییری در خواص آن ایجاد نشود. درحالت الف سیستم درحالت پایا (steady state ) قرار دارد . درحالت تعادل مشخص کردن متغیرهایی مثل دما، فشارو حجم به همراه جرم مواد تشکیل دهنده سیستم می تواند به تعیین حالت سیستم کمک کند. با مشخص شدن حالت سیستم می تواند به تعیین حالت سیستم کمک کند با مشخص شدن حالت سیستم می توان خواص آن را هم توصیف کرد . خواص سیستم به دو نوع است .خواص شدنی یا INTENSIVE مثل چگالی و یا ویسکوزیته که به مقدار ماده بستگی ندارند و درتمام قسمتهای سیستم یکسان هستند .خواص شدنی ازتقسیم درخاصیت extensive به دست می آیند. مثلp=f/a .چگالی یک نمونه nacl  یک مولار مستقل از اندازه نمونه ووابسته به دما، فشارو غلظت Nacl است . خواص extensive مثل حجم و انرژی به مقدارماده  وابسته اند  وبرای توصیف و تعیین ترمودینامیکی ضروری هستند.

بين واكنش هاي مشاهده شده در سيستم هاي آلي و سيستم هاي زيستي اختلاف اساسي وجود دارد. زيست شناسي بيشتر در ارتباط با پيوندهاي غيركووالان وميانكنش هاي ضعيف است در حاليكه شيمي آلي با پيوندهاي كووالان سروكار دارد. يكي از مشكلات عمده در مرز مشترك شيمي و زيست شناسي موضوع بررسي و تعيين ساختار پروتئين و تاخوردن آن از روي توالي آن است. 

 ترمودینامیک بیشتربه بررسی تغیرات بین حالت های تعادل می پردازد. این تغییرات می تواند برگشت پذیر و یا برگشت ناپذیرباشند. برگشت پذیربودن یک فرآیند به این معنی است که این فرآیند درست درنزدیکی حالت تعادل درحال انجام است .درنتیجه جهت انجام واکنش با ایجاد کوچکترین تغییری ممکن است برگردد.

برای مشاوره اینجا بزنید