Энергетические запасы человека

Обозначения

а.о. – аминокислотный остаток; п.н. – пара нуклеотидов

ЭТЦ – электрон-транспортная цепь;

С₂, С₃, С₄ и т.д.– 2-х, 3-х, 4-х углеродные соединения,

1. Молекулярные массы (1 Да = 1.661 10^-24 г.):

АТФ – 507 Да

«средний» белок – 30 000 Да; «средний» а.о. -– 110 Да; п.н. – 660 Да;

гемоглобин (Hb) – 68 000 Да; миоглобин (Mb) – 17 000 Да

РДФК (рибулезодифосфаткарбоксилаза) – 550 000 Да

2. Характеристики вторичной структуры макромолекул:

белковая a-спираль: правая; на 1 виток приходится 3.6 а.о.; на 1 а.о. приходится 0.15 нм; шаг спирали составляет 0.54 нм; диаметр спирали без учета боковых групп - 0.6 нм;

b-конформация - максимально вытянутая полипептидная цепь: на 1 а.о. приходится 0.347 нм;

коллагеновая спираль: на 1 виток приходится 3 а.о.; на 1 а.о. приходится 0.29 нм;

двойная спираль ДНК (В-конформация): на 1 виток приходится 10 п.н.; вклад каждой п.н. в общую длину молекулы ДНК - 0.34 нм

Размер статистического сегмента: белок – 10 нм; ДНК – 100 нм

3. Универсальные постоянные:

Число Авогадро: N_A = 6.02 10²³ молекул/моль

Элементарный заряд: e = 1.6 10^-19Кл

Число Фарадея: F = eN_A = 23062 кал/(В моль) = 96485 Кл/моль

Постоянная Планка: h = 6.626 10^-34Дж с

Универсальная газовая постоянная: R = 8.314 Дж/(моль К)

Постоянная Больцмана: k = R/N_A = 1.38 10^-23Дж/К

Объем моля идеального газа при Т = 273.15 К и p = 1 атм:

V = RT/p = 22.414 л/моль.

Коэффициенты пересчета:

1 Кюри (Ci) = 3.7 10¹⁰Бк = 3.7 10¹⁰распадов/с;

1 кал = 4.184 Дж. 1 эВ = 1.6 77 010 5-19 0Дж.

K =⁰C + 273; 1 атм = 760 мм рт. ст. = 760 торр= 101325 Па.

Количество растворенных в воде газов пропорционально их <парциальному> давлению. При Р = 1 атм, Т = 15^оС

Кислород 34,1 мл О₂(г)/л воды

Азот 16,9 мл N₂(г)/л воды

Углекислый газ 1019,0 мл СО₂(г)/л воды

температура (^оС)
давление паров Н20 (% от 1 атм)	0,6	1,2	2,3	4,2	6,4	7,3	12,2

Вода: вязкость h = 0,01 г/(см с), теплоемкость – 75,5 Дж/моль К = 1 кал/г К; теплота испарения (40^оС) – 10,3 ккал/моль вязкость воздуха h = 0,00018 г/(см с)

теплопроводность жира 0,15 Вт м^–1град^–1;

шерсть (шелковая) теплопроводность 80 10^–6 кал см^–1с^–1град^–1; плотность – 0,058 г/см³

объем жидкости, прокачиваемый через щель высотой h, длиной l и шириной a (a << h):

Q = 1/12 a ³ h D p /(h l)

<для цилиндра радиуса r: Q = p/8 r ⁴ D p /(h l) (формула Пуазейля)>

Интенсивность полного солнечного света – 500 Вт/м²

4. Количественные характеристики энергетических процессов:

Энергия АТФ (гидролиз до АДФ и Ф_н) – 45–50 кДж/моль при условиях в животной клетке

35 кДж/моль при условиях в растительной клетке

(30,2 кДж/моль при [АТФ] = [АДФ] = [Ф_н] = 1М)

Энергия НАДФН – 219 кДж/моль ® 3 АТФ (в ЭТЦ митохондрий)

(230 кДж/моль в животной клетке при [НАДФН]/[НАДФ] = 10²)

НАДН – 219 кДж/моль ® 3 АТФ (в ЭТЦ митохондрий)

(202 кДж/моль в животной клетке при [НАДН]/[НАД] = 10^–3)

ФАДН® 2 АТФ (в ЭТЦ митохондрий)

Цикл Кребса

ацетил (С₂) ® ГТФ + ФАДН + 2 НАДН + НАДФН ® 12 АТФ (в ЭТЦ митохондрий)

Гликолиз

глюкоза C₆H₁₂O₆ ® 2 АТФ

гликоген (C₆H₁₂O₆)_n ® 3n АТФ

Дыхание (гликолиз + цикл Кребса)

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ ® 6CO₂ + 6H₂O + 2900 кДж ® 38 АТФ (в ЭТЦ митохондрий)

в печени – до 500 г гликогена,

в скелетных мышцах - до 200 г,

в сердечной мышце и в мозгу - около 90 г гликогена.

резервный жир – 67 г на 1 кг массы тела

резервные белки– 67 г на 1 кг массы тела

Продукция тепла, потребление кислорода и образование воды при метаболизме

питательное вещество	ккал/г	л О2/г	ккал/ л О2	ДК= СО2/О2	гН2О/г	гН2О/ ккал
Углевод	4,2	0,84	5,0	1,00	0,56	0,13
Жир	9,4	2,0	4,7	0,71	1,07	0,11
Белок (® мочевина)	4,3	0,96	4,5	0,81	0,39	0,09
белок (® мочевая к-та)	4,25	0,97	4,4	0,74	0,50	0,11

Þ пересчет 4,8 ккал = 20 кДж = л О₂

< аллометрические соотношения >

-потребление О₂, m - масса в кг

для теплокровных (39^оС) I₀ = 0,7 m ^3/4 л О₂/ч

у холоднокровных (20^оС) I₀ = 0,04 m ^3/4 л О₂/ч

Размеры тела и соотношения параметров у млекопитающих (с.282)

потребление О₂ (л/ч) 0,696 m ^3/4 (I)

потребление О₂ (л О₂/кг • ч) 0,696 m ^-1/4 (i)

вентиляция легких (л/ч) 20,0 m ^3/4

объем легких (л) 0,063 m ^1,02

дыхательный объем (л) 0,0062 m ^1,01

объем крови (л) 0,055 m ^0,99

вес сердца (кг) 0,0058 m ^0,99 = 0,006 m

частота дыхания (/мин) 53,5 m ^-0,26

частота сокращений сердца (/мин) 241 m ^-0,25

масса почек (кг) 0,021 m ^0,85

масса печени (кг) 0,082 m ^0,87

Þ площадь поверхности тела (м²) S (m) = 0,1 m ^2/3

обмен О₂ для млекопитающих: g = 0,33 л О₂ • м^–2 <поверхности альвеол> ч^–1

< затраты на движение в зависимости от размера, m – масса в кг>

бег 2,7 m ^-7/18 ккал • кг^–1 • км^–1

полет 0,9 m ^-5/18 ккал • кг^–1 • км^–1

плавание 0,4 m ^-5/18

<за пределами диапазона 10^-3 – 10 кг значения, рассчитанные по приведенной зависимости затрат на плавание можно рассматривать как ориентировочные, непосредственного подтверждения для этой зависимости нет>

КПД превращения химической энергии в механическую в мышце – 20–25% (или менее)

Максимальная сила сокращения мышц – 40–50 Н/см²

6. Содержание в крови у человека (в норме): глюкоза – 3,5–5,5 мМ; кислород – 200 мл О₂(г)/л крови; углекислый газ (все формы)

артериальная кровь – 500 мл СО₂(г)/л крови

венозная кровь – 550 мл СО₂(г)/л крови

Дата добавления: 2015-05-26