5806256268

Część III: Termodynamika układów biologicznych

POMIARY KALORYMETRYCZNE

Wstęp

Pomiary kalorymetryczne to jedyna technika badawcza pozwalająca na bezpośrednie wyznaczenie wielkości termodynamicznych. Wszystkie inne techniki, np. spektroskopowe, są metodami pośrednimi: wyznaczanie wielkości termodynamicznych możliwe jest tylko dla układów spełniających określone, czasami bardzo trudne do spełnienia, warunki. Pomiary kalorymetryczne dokonywać można przy tym bezpośrednio w warunkach równowagi bez potrzeby izolacji substratów lub produktów.

Dzięki rozwojowi technik instrumentalnych i komputeryzacji aparatury współczesne kalorymetry są w stanie wyznaczyć ilość wydzielanego lub pobieranego ciepła z dokładnością do lpj.

Izotermiczne miareczkowanie kalorymetryczne

Z punktu widzenia biofizyki najważniejszą techniką kalorymetryczną jest izotermiczne miareczkowanie kalorymetryczne, ITC (ang. lsotermal Titration Calorymetry). Na podstawie wyników uzyskanych w trakcie pojedynczej serii pomiarów można wyznaczyć:

AH - zmianę entalpii molowej związanej z badanym oddziaływaniem K - stałą tworzenia kompleksu - n - współczynnik opisujący stechiometrię oddziaływania Pomiędzy wielkościami termodynamicznymi opisującymi badane oddziaływanie zachodzą przy tym następujące zależności:

AG = AH-TAS = -RTlnK

Ponieważ wielkości AH i K wyznaczane są niezależnie z danych doświadczalnych, więc można również obliczyć AG i AS.

Wykonując pomiary w dwóch różnych temperaturach można ponadto wyznaczyć pojemność cieplną (molowe ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu, AC_P):

_ AH₂-AH, as₂-as, t,-t, = _lnŁ

T,

Budowa aparatu

Układ pomiarowy składa się z dwóch naczynek umieszczonych we wspólnej osłonie cieplnej. Naczynka mają pojemność 0,54-1,5 ml. Osłona termiczna jest chłodzona do temperatury

18