Продукування ентропії в модельній біологічній системі в процесі полегшеної дифузії
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe66.8.714Ключові слова:
продукування ентропiї, полегшена дифузiя, бiологiчна система, iдеальний розчин, осмотичнi граничнi умовиАнотація
Отримано вирази для визначення потоку речовини, що дифундує, та продукування ентропiї в модельнiй бiологiчнiй системi – плоскопаралельному шарi з осмотичними граничними умовами за наявностi процесiв дифузiї для бiнарного iдеального розчину в рамках лiнiйної термодинамiки незворотних процесiв. Показано, що послiдовне врахування залежностi коефiцiєнта дифузiї вiд польових змiнних призводить до суттєвої вiдмiнностi залежностi потоку речовини та продукування ентропiї в бiологiчнiй системi вiд значень, отриманих в рамках загальновживаного пiдходу зi сталим коефiцiєнтом дифузiї.
Посилання
S.R. de Groot, P. Mazur. Non-Equilibrium Thermodynamics (North-Holland, 1962).
S.R. de Groot. Thermodynamics of Irreversible Processes (North-Holland, 1952) [ISBN: 978-1114297821].
M.E. Schimpf, S.N. Semenov. Symmetric diffusion equations, barodiffusion, and cross-diffusion in concentrated liquid mixtures. Phys. Rev. E 70, 031202 (2004).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.70.031202
A.W.E. Janet, H.Y. Elmoazzen, L.E. McGann. A method whereby Onsager coefficients may be evaluated. J. Chem. Phys. 113, 6573 (2000).
https://doi.org/10.1063/1.1289464
D. Zubarev, V. Morozov, G. R'opke. Statistical Mechanics of Nonequilibrium Processes: Basic Concepts, Kinetic Theory (Akademie, 1996), Vol. 1 [ISBN: 3055017080].
C.A. Ward. Effect of concentration on the rate of chemical reactions. J. Chem. Phys. 79, 5605 (1983).
https://doi.org/10.1063/1.445681
N. Atamas, M. Bakumenko. Dynamics of nonpolar molecules in dimethyl-imidazolium chloride. J. Mol. Liq. 322, 114547 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114547
R. Kyunil, C.E. Byung. Relation of shear viscosity and self-diffusion coefficient for simple liquids. Phys. Rev. E 60, 4105 (1999).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.60.4105
N.A. Atamas. Structural and dynamic properties of infinitely dilute ionic liquid-nonpolar substance systems. Zh. Neorg. Khim. 62, 461 (2017) (in Russian).
https://doi.org/10.1134/S0036023617040039
W.G. Hoover. Computational Statistical Mechanics (Elsevier, 1991).
N.A. Atamas. Mechanisms of the diffusion of nonpolar substances in a hydrophilic ionic liquid. Russ. J. Phys. Chem. 92, 37 (2018).
https://doi.org/10.1134/S0036024417120020
V.I. Vasilyeva, V.A. Shaposhnik, I.A. Zemlyanukhina, O.V. Grigorchuk. Facilitated diffusion of aminoacids in anion-exchange membranes. Zh. Fiz. Khim. 77, 1129 (2003) (in Russian).
V.I. Vasilyeva, V.A. Shaposhnik, O.V. Grigorchuk, M. Metaye, E.O. Ovcharenko. Distribution of aminoacid concentration at diffusion through a cation-exchange membrane. Zh. Fiz. Khim. 74, 937 (2000) (in Russian).
S.T. Hwang, K. Kammermayer. Membranes in Separations (Wiley, 1975).
J.B. Wittenberg. The molecular mechanism of hemoglobinfascilated oxygen diffusion. J. Biol. Chem. 241, 104 (1966).
https://doi.org/10.1016/S0021-9258(18)96964-4
B.A. Wittenberg, J.B. Wittenberg, P.R.B. Caldwell. Role of myoglobin in the oxygen supply to red skeletal muscle. Biol. Chem. 250, 9038 (1975).
https://doi.org/10.1016/S0021-9258(19)40690-X
B.A. Wittenberg, J.B. Wittenberg. Myoglobin function reassessed. J. Exp. Biol. 206, 2011 (2003).
https://doi.org/10.1242/jeb.00243
I.A. Jelicks, B.A. Wittenberg. Nuclear magnetic resonance studies of sarcoplasmic oxygenation in the red cell-perfused rat heart. Biophys. J. 68, 2129 (1995).
https://doi.org/10.1016/S0006-3495(95)80395-4
J.D. Murray. On the molecular mechanism of facilitated oxygen diffusion by haemoglobin and myoglobin. Proc. R. Soc. Lond. B 178, 95 (1971). https://doi.org/10.1098/rspb.1971.0054
J.D. Murray. Lectures on Nonlinear-Differential Equations: Models in Biology (Clarendon Press, 1977) [ISBN: 978-0198533504].
I. Prigogine. The Molecular Theory of Solutions (NorthHolland, 1957).
V.A. Durov, E.P. Ageev, Thermodynamic Theory of Solutions (Moscow State University, 1987) (in Russian).
B.A. Wittenberg, J.B. Wittenberg. Faciliated oxygen diffusion by oxygen carriers. In: Oxygen and Living Processes. Edited by D.L. Gilbert (Springer, 1981), p. 177. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-5890-2_9
K.V. Cherevko, D.A. Gavryushenko, V.M. Sysoev. The influence of the chemical reactions on the diffusion phenomena in the cylincrical systems bounded with the membranes. J. Mol. Liq. 127, 71 (2006).
https://doi.org/10.1016/j.molliq.2006.03.018
N. Sundaram, N.A. Peppas. Friction coefficient analysis of multicomponent solute transport through polymer membranes. J. Appl. Polym. Sc. 60, 95 (1996). https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4628(19960404)60:1<95::AID-APP11>3.0.CO;2-2
K.V. Cherevko, D.A. Gavryushenko, J.V. Kulyk, V.M. Sysoev. Stationary diffusion in the membrane systems with the ongoing reversible chemical reactions. J. Mol. Liq. 120, 71 (2005). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2004.07.038
M.I. Shakhparonov. Mechanisms of Fast Processes in Liquids (Vysshaya Shkola, 1985) (in Russian).
L.A. Gribov, I.V. Maslov. About a possible approach to modeling bimolecular chemical reactions. Zh. Fiz. Khim. 74, 441 (2000) (in Russian).
L.A. Gribov, V.I. Baranov, D.Yu. Zelentsov. ElectronicVibrational Spectra of Polyatomic Molecules. Theory and Calculation Methods (Nauka, 1997) (in Russian).
V.M. Sysoev, I.A. Fakhretdinov, S.G. Shpyrko. Thermodynamic perturbation theory and Gibbs potential of ternary solutions. Zh. Fiz. Khim. 71, 2142 (1997) (in Russian).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
