Bài giảng lý sinh: Chương 1. Nhiệt sinh học

Một số khái niệm: 1.1. Hệ nhiệt động: - Khái niệm: Là tập hợp các vật thể , các phântử,… giớihạn trong một không gian nhất định.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng lý sinh: Chương 1. Nhiệt sinh học BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC§1. Một số khái niệm:1.1. Hệ nhiệt động:- Khái niệm: Là tập hợp các vật thể , các phântử,… giớihạn trong một không gian nhất định.- Ví dụ: Một thể tích nước trong bình, một khối khí trong xy lanh, một cơ thể sinh vật, một tế bào sống,... BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC• 1.1. Hệ nhiệt động:• - Phân loại: 3 loại:• + Hệ nhiệt động cô lập: Không trao đổi vật chất và năng lượng với bên ngoài (nước trong một phích kín, cách nhiệt tốt)• + Hệ nhiệt động kín (hệ đóng): Chỉ trao đổi năng lượng mà không trao đổi vật chất với bên ngoài (nước trong phích kín nhưng cách nhiệt kém).• + Hệ nhiệt động mở: Trao đổi cả vật chất và năng lượng với bên ngoài (nước trong phích hở, cơ thể sống của sinh vật,... BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC• 1.2. Thông số trạng thái:• - Khái niệm: Là các đại lượng đặc trưng cho trạng thái của một hệ nhiệt động• + Với hệ nhiệt động vật lý (như hệ khí,…) thì các thông số trạng thái của hệ có thể là N (số phân tử), V (thể tích), P (áp suất), T (nhiệt độ), U (nội năng), S (entropy),…• + Với hệ nhiệt động là tế bào sống thì thông số trạng thái có thể là nồng độ chất, nồng độ ion, độ pH , áp suất thẩm thấu,… BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC• 1.2. Thông số trạng thái:• Khi hệ thay đổi trạng thái thì các thông số của hệ cũng thay đổi theo những quy luật nhất định (quy luật nhiệt động). BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC• 1.2. Thông số trạng thái:- Trạng thái của hệ mà các thông số trạng thái không thay đổi theo thời gian là trạng thái cân bằng; Khi đó đạo hàm các thông số trạng thái của hệ theo thời gian sẽ bằng không.- Một quá trình biến đổi của hệ gồm một chuỗi liên tiếp các trạng thái cân bằng gọi là quá trình cân bằng. Một quá trình cân bằng là quá trình thuận nghịch• Ví dụ: Các quá trình lý tưởng như dãn nở khí đẳng áp, đẳng nhiệt, … BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC• 1.2. Thông số trạng thái:• Một quá trình biến đổi mà quá trình ngược lại không thể tự sảy ra hoặc nếu sảy ra thì làm môi trường xung quanh có thay đổi, được gọi là quá trình bất thuận nghịch hay không cân bằng.• Ví dụ: Quá trình truyền nhiệt, biến đổi công thành nhiệt,….• Các quá trình xảy ra trong tự nhiên thường là bất thuân nghịch. BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC• 1.3. Gradien (grad):• - Khái niệm: Gradien của một đại lượng vật lý là đại lượng có trị số bằng độ biến thiên của đại lượng đó trên một đơn vị dài: dU• gradU = dx dU Dạng véc tơ: grad U = dx n với n là véc tơ đơn vị theo chiều U tăng. BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC• 1.3. Gradien (grad):• Ví dụ: dC• + Gradien của nồng độ: gradC = dx dV• + Gradien của điện thế: gradV = dx• - Trong tế bào sống luôn tồn tại nhiều loại gradien, nó là một đặc trưng cho tế bào sống:• + Gradien nồng độ hình thành do sự phân bố không đồng đều của các chất hữu cơ và vô cơ giữa các phần của tế bào hoặc trong và ngoài tế bào BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC• 1.3. Gradien (grad):• + Gradien thẩm thấu hình thành do chênh lệch áp suất thẩm thấu, đặc biệt là áp suất thẩm thấu keo giữa bên trong và ngoài tế bào.• + Gradien màng tạo ra do phân bố không đồng đều các chất có phân tử lượng khác nhau ở hai phía màng tế bào mà nguyên nhân là do màng tế bào có tính bán thấm, chúng cho các phân tử nhỏ đi qua dễ dàng, nhưng các phân tử có phân tử lượng lớn thì rất khó thấm vào hoặc giải phóng ra khỏi tế bào. BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC• 1.3. Gradien (grad):• + Gradien độ hòa tan xuất hiện ở hai pha không trộn lẫn, do sự hòa tan các chất của hai pha khác nhau (như pha lipit và protein trong tế bào,…)• + Gradien điện thế xuất hiện do sự chênh lệch về điện thế ở hai phía màng tế bào, khi có phân bố không đều các ion như Na+, K+,…• + Gradien điện hóa gồm tổng gradien nồng độ và gradien điện thế, xuất hiện khi có sự phân bố không đều các hạt mang điện ở trong và ngoài tế bào.• Nói chung, khi tế bào chết thì gradien mất đi. BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC• §2. Nguyên lý I nhiệt động học với hệ sinh vật:• 2.1. Nội năng, công, nhiệt lượng:• 2.1.1. Nội năng:• Nội năng (U) của một hệ nhiệt động là toàn bộ năng lượng chứa trong hệ. Năng lượng chứa trong hệ gồm năng lượng chuyển động nhiệt, năng lượng dao động của các phân tử, nguyên tử, năng ...