Caracteristici ale organismelor ca sisteme termodinamice - de referință chimist 21

Chimie și Inginerie Chimică

Consecințele sale sunt extrem de importante. Referindu-se la unele dintre ele, dar mai întâi să definească ceea ce se înțelege prin sistemul n ceea ce ar putea fi principalele sale caracteristici. Sistemele pot fi deschise, închise și izolate. Termenul închis înseamnă că sistemul are limitele sale, dincolo de care este mediul extern. Granița poate fi atât reală și imaginară. În cazul în care sistemul comunică cu mediul extern și energia și material, este numit (corpul celulei) deschis. Dacă materialul de schimb este imposibil, dar schimbul de energie - închise (încălzitoare sau răcitoare, procese chimice fără volatilizarea componentelor). Dacă excludeți un schimb de energie și materie, sistemul izolat (dar terminologia Prigogine). sistem termodinamic - un gaz, lichid, soluție, solidă. t. e., orice colecție de un număr foarte mare de particule. Termodinamica nu ia în considerare proprietățile particulelor în sine, și nu evaluează realitatea existenței lor în realitate. Prin urmare, cel mai adesea legile termodinamicii sunt studiate pe exemplul unui gaz ideal. Termodinamica examinează proprietățile macroscopice ale sistemului (presiunea, volumul, temperatura, forța electromotoare și așa mai departe. P.), dar ele pot fi descrise cunoscând caracteristicile microscopice ale materialului. t. e. anumite molecule individuale. De exemplu, rezultatul moleculelor de presiune de șoc pe peretele vasului. iar temperatura - o măsură a energiei cinetică medie a mișcării de translație a particulelor. Ecuația (T 16) se conectează sistemul cu cantități macroscopice molecule parametri microscopice (greutate moleculară. Viteza de deplasare și așa mai departe.). [C.24]

Prima problemă - baza termodinamică a vieții. Diferența dintre corpurile vii ale corpului neînsuflețit este extrem de mare organism, cum ar rânduială în acest sens cristal aperiodic. această capacitate de comanda de a se menține și de a produce fenomene comandate. Este vorba de autocontrol și autoreproducere a organismelor și a celulelor. Schrodinger a explicat această caracteristică, astfel încât corpul - un sistem deschis. existente în stare de echilibru, datorită fluxului de entropie la mediul extern. Organismele creează în mod continuu ordinea de ordine. extrage ordine din mediu sub forma unui stat bine ordonată a materiei în produsele alimentare. Schrodinger răspunde la întrebarea cu privire la motivul pentru macro-skopichnosti, polioli organism. Într-un sistem format dintr-un număr mic de atomi, fluctuațiile ar trebui să distrugă ordinea. Aceasta se datorează există organismului poliatomic, în conformitate cu legile termodinamicii. [C.16]

În 1945 Schroedinger a scris cartea Ce este viața din punctul de vedere al fizicii. au un impact semnificativ asupra dezvoltării Biofizica si biologie moleculara. În această carte analizate cu atenție mai multe aspecte importante. Primul dintre acestea - baza termodinamică a vieții. La prima vedere, există contradicție puternică între evoluția sistemului fizic izolat într-o stare de entropie maximă. t. e. tulburare (a doua lege a termodinamicii), și evoluția biologică. mergând de la simplu la complex. Schrodinger a spus că organismul se hrănește cu entropie negativă 1 și>. Acest lucru înseamnă că organismele și biosferă în ansamblul său nu este izolat, ci sisteme deschise. schimbul cu mediul și substanța și energia. stare de non-echilibru al unui sistem deschis este susținut de fluxul de entropie în mediu. A doua problemă - caracteristicile comune structurale ale autorităților din Memorandumul de înțelegere. Potrivit Schrodinger a spus că organismul are un cristal aperiodic. t. e. un sistem foarte ordonat ca un corp solid. dar lipsit de periodicitate în aranjamentul de celule, molecule, atomi Acest lucru este valabil și pentru structura organismelor. celule și macromolecule biologice (proteine, acizi nucleici). După cum vom vedea, conceptul de cristal aperiodic, este important să se revizuiască informațiile pe baza teoriei fenomenelor vieții. A treia problemă - fenomenele biologice relevante pentru legile mecanicii cuantice. Discutând rezultatele cercetărilor efectuate radiobiologic Timofeev-. Zimmer și Delbriick, Schrodinger note, natura cuantică a mutageneză radiații. În același timp, aplicarea mecanicii cuantice la biologie nu este trivială, deoarece corpul este în esență macroscopică. Schrödinger a întrebat de ce atomii sunt mici Evident, această întrebare este lipsită de sens, cu excepția cazului în care se indică altfel, în comparație cu ceea ce atomii sunt mici. Acestea sunt mici în comparație cu măsurile noastre de lungime - metru, centimetru. Dar aceste măsuri sunt determinate de mărimea corpului uman. Prin urmare, spune Schrodinger, întrebarea ar trebui să fie reformulată de ce atomii sunt organisme mult mai mici, cu alte cuvinte, de ce organisme sunt construite dintr-un număr mare de atomi de fapt, numărul de atomi în cea mai mică celulă bacteriană [C.12]

Dezvoltarea mecanismelor de autoreglementare, eliminându-se treptat Istemi din statele în care soarta lor probabil poate fi prezis de carduri termodinamice. evident mai ales în așa numitele transferuri de îmbunătățire activă. Acest termen se referă la procesele care au loc în organismele vii și de a efectua în acest mod. că transferul unui anumit magnitudine are loc în raport cu puterea de gradient care corespunde unei astfel de solut este transferat pe un gradient de concentrație. transport activ prin membranele impotriva unui gradient de concentrație se explică prin formarea, de obicei, pe de o parte a membranei unui compus cu o substanță purtătoare. care a difuzat de-a lungul gradientului de-a lungul membranei, se descompune sub influența unei enzime cum ar fi o hidrolitică. Acest proces necesită. în mod evident costurile energetice (livrate ATP) și structura corespunzătoare. Prin urmare, complicarea treptată a sistemelor rezultate în anumite condiții-1IYAH la faptul că sistemele emergente sunt stabilizate în conformitate cu alte legi decât cele care fac obiectul tranziției în starea cea mai stabilă a sistemelor de sursă - sisteme predecesorii. [C.195]

A se vedea pagina în care se menționează caracteristicile pe termen lung ale organismului ca un sistem termodinamic. [C.207] A se vedea capitolele: