Учреждение образования

”ПОЛЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ“

Факультет биотехнологический

Кафедра биохимии и биоинформатики

Управляемая самостоятельная работа № 3

на тему:

Основные понятия биохимической термодинамики. Принципы организации дыхательной цепи митохондрий

Студент 1 курса, гр.23БХ-1				Голуб Сергей Владимирович
Биохимия		(подпись) __________________2024

Проверил		Аль Меселмани Моханад Али
Доцент кафедры биохимии и биоинформатики	(подпись) ___________________2024

ПИНСК 2024

Оглавление

Введение …………………………………………………………………………. 3

Глава 1. Биологическая термодинамика как наука. Краткая история развития биологической термодинамики ………………………………………………… 4

Глава 2. Введение в обмен веществ и энергии …………………………..……. 5

Глава 3. Основные положения и понятия теории термодинамики….………. 7

Глава 4. Дыхательная цепь митохондрий и комплексы с переносом заряда .. 9

Глава 5Структура и функции конкретных компонентов дыхательной цепи 11

Заключение …………………………………………………………………….. 12

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ……………………………... 13

Введение

Биохимическая термодинамика и принципы организации дыхательной цепи митохондрий являются ключевыми аспектами изучения процессов, происходящих в живых организмах. Биохимическая термодинамика определяет основные законы, регулирующие химические процессы в клетках, такие как энергетический и термодинамический баланс, а также эффективность использования энергии в организме.

Дыхательная цепь митохондрий, в свою очередь, является одним из ключевых механизмов, обеспечивающих клеткам необходимую энергию в виде АТФ. Она представляет собой сложную структуру белков и молекул, участвующих в электронном транспорте и фосфорилировании окислительного фосфорилирования.

В данной работе будут рассмотрены основные принципы биохимической термодинамики, такие как свободная энергия Гиббса, энтропия, энтальпия и их роль в клеточных процессах. Также будет проанализирована организация дыхательной цепи митохондрий, рассмотрены ключевые компоненты и механизмы ее функционирования. Данное исследование не только проложит путь к более глубокому пониманию важных биохимических процессов, но и может иметь значительное значение для развития новых методов лечения и профилактики различных заболеваний, связанных с нарушениями энергетического обмена в организме.

Глава 1. Биологическая термодинамика как наука. Краткая история развития

 Биологическая термодинамика - это наука, объясняющая природу и общие законы термодинамических процессов, происходящих в живых организмах как неравновесных термодинамических системах, которые преобразуют энергию Солнца и пищи в другие виды энергии. Неравновесное термодинамическое состояние живых организмов обеспечивается непрерывным чередованием циклов контролируемых биохимических реакций, сопровождающихся выделением и поглощением энергии, что придает им свойства фенотипической адаптации и ряд других.

В развитии термодинамики в XIX–ХХ веках можно выделить несколько периодов:

• В 1935 году была опубликована первая научная работа, посвященная термодинамике биологических систем - книга венгерско-российского биолога-теоретика Эрвина С. Бауэра (1890-1938) "Теоретическая биология". Э. Бауэр сформулировал "Универсальный закон биологии" в следующей редакции: "Все и только живые системы никогда не находятся в равновесии и выполняют постоянную работу за счет своей свободной энергии вопреки равновесию, требуемому законами физики и химии при существующих внешних условиях". Этот закон можно считать первым законом термодинамики биологических систем.

• В 1957 году немецко-британский врач и биохимик Ханс Кребс и британо-американский биохимик Ханс Корнберг в книге "Преобразования энергии в живой материи" впервые описали термодинамику биохимических реакций. В своих работах Х. Кребс и Ханс Корнберг показали, как в живых клетках в результате биохимических реакций из пищи синтезируется аденозинтрифосфат (АТФ), который является основным источником энергии живых организмов (цикл Кребса–Корнберга).

• В 2006 году израильско-российский ученый Борис Доброборский (1945) опубликовал книгу "Термодинамика биологических систем", в которой впервые были сформулированы общие принципы функционирования живых организмов с точки зрения неравновесной термодинамики и объяснены природа и свойства их основных физиологических функций.