Энтропия как функция состояния системы. Связь энтропии с термодинамической вероятностью состояния системы.

Энтропия – это функция состояния, изменение которой равно в приведенной теплоте, сообщенной системе в обратимом процессе:

Энтропией называется функция состояния системы, дифференциал которой в бесконечно малом обратимом процессе равен отношению бесконечно малого количества тепла, сообщенного системе, к абсолютной температуре последней:

Единицей измерения энтропии в системе СИ является Дж/К.

Для изолированных систем (δ Q=0), можно записать, что dS≥ 0. Таким образом, энтропия изолированной системы либо возрастает (вне обратимых процессах), либо остается неизменной (в обратимых процессах).

Больцман показал, что энтропия термодинамической системы определяется статистическим весом или термодинамической вероятностью W, равной числу равновероятных микросостояний системы, с помощью которых может реализоваться данное макросостояние этой системы. Согласно Больцману, связь между термодинамической вероятностью W и энтропией S имеет вид:

S=klnW

гдеk—постояннаяБольцмана.

Наиболее вероятному макросостоянию отвечает наибольшее значение энтропии. В этом состоянии частицы распределены наиболее хаотично, то есть порядок в системе минимальный. Для изолированных систем с очень малым числом частиц (как в приведенном примере) вероятность отклонения от наиболее вероятного макросостояния не так уж мала, то есть возможно самопроизвольное уменьшение энтропии. Поэтому для систем с малым числом частиц второй закон термодинамики неприменим.С увеличением числа частиц вероятность случайного отклонения от наиболее вероятного макро состояния уменьшается и становится практически невозможной для числа частиц порядка числа Авогадро. Поэтому состояние с максимальной энтропией является равновесным, так как неспособно самопроизвольно изменяться во времени.

Таким образом, энтропия является мерой неупорядоченности системы, и ее возрастание в изолированной системе указывает на стремление системы перейти из упорядоченного в хаотическое состояние.

 

 

Биотехнология: сырьевая база, основные объекты и способы получения целевых продуктов.

 

Биотехнология – биологическая наука, изучающая возможность использования живых организмов или их компонентов, а также продуктов метаболизма живых организмов в производстве.

Сырьё – питательные среды, субстраты, которые могут быть превращены в экономически ценный продукт.

Основные требования к сырью:

1. Дешёвое

2. Доступное

Объекты:

1. Микроорганизмы (бактерии – E. coli, грибы – Streptomyces cerevisiae)

2. Клетки, культуры клеток, или целые организмы животных, растений, насекомых

3. Компоненты живых организмов (ферменты, нуклеиновые кислоты)

На завершающих стадиях продукт отделяется от среды, очищается, стабилизируется, упаковывается и на выходе имеем готовую к реализации форму продукта.

 

Клеточная инженерия. Моноклональные тела и технология гибридом.

Этапы получения моноклональных антител включают в себя:

1. Иммунизацию животных.

2. Подготовку миеломных клеток к слиянию.

3. Слияние.

4. Клонирование гибридомных клеток.

5. Выявление антител, синтезируемых гибридомными клетками.

6. Активное наращивание (культивирование) гибридомных клеток, синтезирующих моноклональные антитела.

Обычно вся процедура от момента начала иммунизации до выделения антител занимает 3-4 мес.

 

Иммунизация животных.

Обычно для иммунизации используют мышей и крыс. Это связано с тем, что их подходящие миеломные клетки широко распространены и, кроме того, не представляет сложностей выращивание полученных гибридом в организме этих животных. Назначение процесса иммунизации состоит в том, чтобы увеличить долю клеток, продуцирующих антитела заданной специфичности, и перевести эти клетки в функциональное состояние, при котором они способны сливаться и образовывать антителообразующие гибридные клетки. Для гибридизации необходимо выделять селезёночные клетки животных через 3-4 суток после последнего введения антигена, т. е. тогда, когда в лимфоидных органах много активно пролиферирующих клеток.

Антигены клеточной поверхности являются сильными иммуногенами, тогда как большинство растворимых белков – слабые иммуногены. В этом случае применяют различные адъюванты, усиливающие иммунный ответ.

Подготовка миеломных клеток к слиянию.

При их культивировании необходимо руководствоваться следующими требованиями:

способностью образовывать гибридомы, необходимо размножить их и заморозить достаточное число ампул.

Следует использовать клетки в течение не более одного месяца после разморозки, так как у них постепенно падает способность образовывать гибридомы.

Клетки для слияния берут при логарифмической фазе роста. До момента слияния клетки должны находиться в этой фазе не менее одной недели.

Клетки обычно адаптируются к одному виду среды и плохо переносят её замену. Поэтому при получении клеток из другой лаборатории необходимо культивировать их в той же среде, которая использовалась в этой лаборатории. При отсутствии такой возможности клетки надо постепенно адаптировать к новой среде, для чего на промежуточном этапе используют смесь двух сред.

Слияние.

Методика слияния предусматривает определённую последовательность проведения мероприятий. При этом важно, чтобы вместо клеток питающего слоя была использована кондиционированная среда. Среду, кондиционированную перитонеальными макрофагами, добавляют к среде культивирования в соотношении 1: 1.

Рекомендуется добавлять систему ГАТ сразу же после слияния, а культуры после слияния не трогать несколько дней (даже не открывать СО₂-инкубатор). Это объясняется тем, что клетки после слияния очень чувствительны к изменениям внешней температуры, проявляющимся в период извлечения планшетов из СО₂-инкубатора.

⇐ Предыдущая21222324252627282930Следующая ⇒

Поделиться: