Биожүйе жағдайының стационарлық тепе-теңдігін қалай түсінесіз? Мысалдар келтіріңіз

Термодинамика заң дарын биологиялық жү йелерге қ олданғ анда тірі организмнің ерекшеліктеріне аса кө ң іл бө лу керек: 1) заттар мен энергия ағ ынына биологиялық жү йелер ашық; 2)Тірі жү йелердегі процесстер қ айтымсыз; 3) тірі жү йелер тепе-тең діктен алыс; 4) биологиялық жү йелер гетерофазалы, қ ұ рылымдық жә не жеке фазалары аздағ ан молекулалар санынан тұ руы мү мкін. Биологиялық жү йелер қ асиеттерін нақ ты тү рде сипаттау ү шін қ айтымсыз процестер термодинамикасы теориясы қ олданылады. Оның негізіг салушылар Л.Онгазер мен И. Пригожин. Процестің уақ ытқ а тә уелділігіне мысал ретінде: иондарының концентрациясы клетканың ішіне қ арағ анда сыртында кө п. Бірақ концентрациясы градиенті мен потенциалодар айырмасының болуы индарының ішке еніп кетуіне ә келеді, сондық тан концентрациясы тұ рақ ты болып қ алады.

Стационарлық кү й сипаттамалары:

Жү йеге енген зат мен одан бө лініп шық қ ан заттың тұ рақ тылығ ы;

Еркін энергия шығ ынының тұ рақ тылығ ы, олар жү йедегі заттар концентрациясын тұ рақ ты етіп ұ стап тұ рады.

Стационар кү йдегі термодинамикалық параметрлердің тұ рақ тылығ ы.

Ашық жү йе стационар кү йде зат мен электр зарядтары ағ ыны есебінен ғ ана ө мір сү ре алады.

Системаның стационар кү йінде қ айтымсыз процестер жү ріп тұ ру ү шін оны сипаттайтын термодинамикалық шамалардың сан мә ндері ұ зақ уақ ыт ө згермеуі шарт. Мысалы, тірі организм ө зін қ оршағ ан ортамен зат жә не энергиямен алмасады. Демек, ауадан оттегін, қ оршағ ан ортадан коректік заттарды жә не бірнеше энергия тү рлерін қ абылдайды да, сол ортағ а метаболизм нә тижелерімен қ оса жылу бө ліп шығ арып, жұ мыс та атқ арады. Сонда организмнің жеке органдары мен тканьдарының температурасы жә не оның (ішкі қ ұ рылымындағ ы) тыныштық биопотенциалдары, осмос қ ысымдары, биологиялық сұ йық тардың тұ з қ ұ рамдары, қ ышқ ылдығ ы ұ зақ уақ ыт ө згеріссіз сақ талады. Сө йтіп, биологиялық системаның физикалық жә не химиялық қ асиеттерінің ұ зақ уақ ытта ө згеріссіз сақ талатын кү йін оның «стационар кү йі» дейді. Стационар кү йде системадағ ы физикалық жә не химиялық процестердің жү ру жылдамдық тары тұ рақ ты болады. Стационар кү йде жү ретін процестер термодинамикалық тепе-тең дік кү йге жақ ын немесе одан алыс та болуы мү мкін. Организмге келіп тү скен тамақ тан пайда болатын энергияның мө лшері организм жұ мыс істегенде кететін энергияның мө лшеріне тең. Шамамен алғ анда берілген энергия 7857 кДж денеден бө лінген энергияғ а 7771 кДж тең екен. Олай болса организм энергияның жаң а кө зі болып табылмайды. Осыдан, термодинамиканың бірінші бастамасы биологиялық жү йелерге де жарайды деген қ орытындығ а келеміз. Термодинамиканың екінші заң ы ө мірде болатын процестердің бағ ыты жө нінде мағ лұ мат береді. Бұ л заң ның негізін салушы Карно. Оны сипаттайтын бірнеше анық тама бар:

Клуазиус анық тамаасы: Жылу ешқ ашан да суық денеден ыстық денеге берілмейді.

Планк анық тамасы: Қ ыздырғ ышты суыту арқ асында алынғ ан жылу мө лшерін тү гелімен жұ мысқ а айналдыру мү мкін емес.