Energie/Entropie beim Transport von Molekülen durch Zellmembranen

Ich stelle eine "Maxwell's Demon"-Frage. Ich habe Aussagen gelesen, dass das Sortieren von Molekülen und das Senden auf die eine oder andere Seite einer Barriere Arbeit erfordert, aber keine dieser Aussagen hat erklärt, welche Art von Arbeit. Angesichts der grundlegenden Definition von Arbeit als F D X , welche Kraft ist beteiligt?

Der biologische Kontext meiner Frage ist die Bewegung von Glukose durch eine Zellmembran gegen ihren Konzentrationsgradienten unter Verwendung von Energie aus dem Co-Transport von Natriumionen in die Zelle mit dem Na + -Konzentrationsgradienten (letzterer Prozess liefert Energie über ATP -> ADP). Danke im Voraus für die Aufklärung!

Eine Entsalzungsanlage erfordert viel Arbeit, um die Membranen zu drücken
Wenn ich mich nicht falsch erinnere (ich habe vergessen, meine Pille zu nehmen), muss ein Maxwell-Dämon die Position des Partikels aufzeichnen, und die dazu erforderliche Arbeit wurde als Wärme abgegeben, oder vielleicht umgekehrt. In jedem Fall können Maxwell-Dämonen, die den Gesetzen der Physik gehorchen, das zweite Gesetz nicht verletzen.
John Forkosh, ich bin mit deiner Mathematik nicht einverstanden. Beschleunigung ist dv/dt, nicht dp/dt. Kraft allein ist dp/dt. Sie haben keinen "dx"-Term eingefügt, wobei dW = Fdx ist, sodass sich die von Ihnen angegebenen Gleichungen nicht wirklich zur geleisteten Arbeit addieren. Zweifellos wird jedoch Arbeit geleistet, um ein Ion durch die Zellmembran zu bringen, da die zurückgelegte Strecke der Dicke der Membran entspricht. Die Natur der Kraft hängt mich jedoch auf. Ionen erfahren eindeutig eine elektrostatische Kraft. Aber angenommen, es handelt sich um eine nicht-polare, ungeladene Spezies?

Antworten (1)

Ich habe, wie ich denke, eine Antwort auf meine Frage an anderer Stelle im Stackexchange gefunden, in einer Diskussion über Entropie und Energie von Carl Brannen, hier < https://physics.stackexchange.com/users/1272/carl-brannen> An der Gleichung von innerer Energie, Entropie und Arbeit ist offenbar mehr dran als in Lehrbüchern üblich. Ich weiß nicht, wie man auf dieser Seite Gleichungen eingibt, also muss ich ein bisschen mit Worten fummeln, aber Brannen weist darauf hin, dass es neben den bekannten TdS- und -PdV-Begriffen für dU auch einen Begriff (mu) gibt. dM, wobei (mu) die chemische Aktivität und dM die inkrementelle Massenänderung ist. Wenn ich im Fall des Ionentransports durch eine Zellmembran das System nur als die Zelle, ihre Membran und die Ionen, die sich durch sie bewegen, definiere, gibt es eindeutig eine Massenänderung innerhalb des Systems. delta M > 0. Und die Ionen, die transportiert werden, sowie der Proteinkanal, durch den sie sich bewegen, da sie Chemikalien sind, haben eine chemische Aktivität. Jedenfalls,

Energie/Entropie beim Transport von Molekülen durch Zellmembranen
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