Механизмы саморегуляции систем

Функционируют по принципу обратной связи. Обратная связь – это понятие, обозначающее влияние выходного сигнала системы на ее рабочие параметры. Различают положительную и отрицательную. "–" чаще встречается в биосистемах, направлена на снижение влияния выходного сигнала на рабочие параметры системы. "+" усиливает влияние выходного сигнала, в результате чего система может выходить из данного состояния.

Гомеостаз – постоянство многих параметров.

18. Организм и клетка как химическая машина. Химический потенциал живой системы.

Метаболический цикл – это открытая система последовательных р-ций, в ходе которых поступающий субстрат перерабатывается таким и происходит регенерация исходного продукта. Такой цикл можно рассматривать как «химическую машину», совершающую работу по превращению одних видов веществ и Е в другие.

Увеличение энтропии, сопровождающее внутренние процессы в этой химической машине, определяется измерением суммарного потенциала системы и внешней среды, взятым с обратным знаком, и равно TdiS = -d(G + G*), где G — термодинамический потенциал системы, a G* — термодинамический потенциал внешней среды, за счет поступления продуктов из которой «работает» химический цикл.

После совершения одного оборота цикла через время t система вновь вернется в первоначальное состояние, а =>, через время t dG = 0. При этом для внешней среды dG* <> 0, так как именно за счет взаимодействия с внешней средой и совершился оборот цикла с произведенной им за это время работой.

Хим. потенциал  —  величина, определяющая ТД характеристику не системы в целом, а одной м-лы в этой системе. 

Если добавлять в систему м-лу за м-лой при постоянном давлении, то на добавление каждой новой частицы надо затратить в точности ту же работу, что на добавление любой предыдущей: объем системы будет расти, а плотность системы  —  и интенсивность взаимодействий в ней  —  меняться не будет.

Поэтому ТД состояние м-лы в системе удобно определять величиной свободной энергии Гиббса G, деленной на число молекул N, 

µ= G/N

Молекулы перетекают из той фазы, где их хим. потенциал выше, в ту, где их хим. потенциал ниже,  —  это понижает общую свободную энергию системы и приближает ее к равновесию. А в равновесии хим. потенциал мо-л в одной фазе равен хим. потенциалу тех же м-л в другой фазе.

19.Критерии спонтанности, самопроизвольности протекания процессов в тд системах.

Критерий устойчивости стационарного состояния – в виде положительного характера величины избыточной продукции энтропии при небольшом возмущении системы.

Отрицательный характер этой величины указывает на неуст. стац. (особой) точки. Вблизи равновесия критерий устойч. > 0 совпадает с теоремой о минимуме продуцирования энтропии в стационарном состоянии. Что касается ТД критериев эволюции открытых систем, то эта задача решена только для состояний, близких к равновесию. Именно в этой области монотонное уменьшение скорости продуцирования энтропии < 0 и служит критерием самопроизвольного стремления к устойчивому стационарному состоянию.

Обратимый ТД процесс - процесс перехода одного состояния системы в другое, если обратный переход не связан с некомпенсированным превращением E в А.

Процесс перехода одного состояния системы в другое называется необратимым, если обратный переход связан с необходимостью E из вне.

Биохим. р-ция обратима, если можно осуществить в прямом и обратном направлении (даже если Е из окружающей среды).

Любой ТД обратимый процесс стремится к состоянию ТД равновесия, т.е. к наиболее деградирующему состоянию. Б\х обратимый процесс - стремится к равновесию, но не достигает его. Скорость прямой реакции =скорости обратной реакции.

Формальный признак обратимости - время. Если для к-л процесса знак + можно заменить на знак - перед параметром времени (например, если t^2), то процесс обратим. Если t зависит от знака, то данный процесс является необратимым.

По знаку и величине ТД потенциала можно судить о направленности процесса, если в результате процесса величина ТД потенциалов уменьшается, такой процесс является самопроизвольным, идет с выделением энергии и называется экзергоническим, если т/д потенциалы увеличивается, то процесс идет не самопроизвольный, требует притока энергии извне и называется эндергоническим.