18.Ағзаның тұрақты стационар күйін сипаттаңыз және мысалдар келтіріңіз.

Термодинамикалық стационар күй. Термодинамика заңдарын биологиялық жүйелерге қолданғанда тірі организмнің ерекшеліктеріне аса көңіл бөлу керек: 1) заттар мен энергия ағынына биологиялық жүйелер ашық; 2)Тірі жүйелердегі процесстер қайтымсыз; 3) тірі жүйелер тепе-теңдіктен алыс; 4) биологиялық жүйелер гетерофазалы, құрылымдық және жеке фазалары аздаған молекулалар санынан тұруы мүмкін. Биологиялық жүйелер қасиеттерін нақты түрде сипаттау үшін қайтымсыз процестер термодинамикасы теориясы қолданылады. Оның негізіг салушылар Л.Онгазер мен И. Пригожин. Процестің уақытқа тәуелділігіне мысал ретінде: иондарының концентрациясы клетканың ішіне қарағанда сыртында көп. Бірақ концентрациясы градиенті мен потенциалодар айырмасының болуы индарының ішке еніп кетуіне әкеледі, сондықтан концентрациясы тұрақты болып қалады.

Стационарлық күй сипаттамалары:

Жүйеге енген зат мен одан бөлініп шыққан заттың тұрақтылығы;

Еркін энергия шығынының тұрақтылығы, олар жүйедегі заттар концентрациясын тұрақты етіп ұстап тұрады.

Стационар күйдегі термодинамикалық параметрлердің тұрақтылығы.

Ашық жүйе стационар күйде зат мен электр зарядтары ағыны есебінен ғана өмір сүре алады.

Сызықты тепе-тең емес термодинамика негізін қалаған Л.Онзагер мен И.Пригожин болды. Ол тепе-тең күйге жақын процестерді қарастырады, процестерден пайда болған жылдамдықтар мен күштердің арасында сызықтық байланыстар болған кездегі.

Биологиялық жүйелер градиент санының артықтығымен сипатталады (осмостық, электрлік, концентрлік және т.б.

Қандай да бір термодинамикалық параметрдің градинті ара қашықтыққа байланысты өзгереді.

– үлкен параметрден кіші параметрге дейінгі бағыт.

Биологиялық жүйе оның градиенті болса, онда оның жұмыс істей алу мүмкіндігі бар. Градиентті энергия қоймасы деп айтуға болады.

Еркін энергия

- термодинамикалық параметрлердің 1-ші және 2-ші нүктелердегі мәні.

Жүйенің жұмыс істеуі осы еркін энергияны жұмсауына байланысты. Егер жұмыс істелетін болса, онда градиент кемиді, себебі оның энергиясы есебінен жұмыс жасалады, бірақ параллель оған қарама-қарсы бағытта екінші градиент пайда болады. Қайтымсыз процестерде екінші градиенттің шамасы бірінші градиентке қарағанда аз болады.

2 Биологиялық процестердің п.Ә.К.

ПӘК- істелген жұмыстың осы жұмысты істеуге кеткен еркін энергия өзгерісіне қатынасы:

ПӘК

ПӘК абсолю бірлікпен немесе процентпен берілуі мүмкін. Термодинамиканың екінші бастамасына сәйкес қайтымды процестердің ПӘК бірге тең, ал қайтымсыз процестердікі бірден кіші. Ал нақты биологиялық процестердің ПӘК-і де бірден кіші. Нақты биологиялық процестердің ПӘК жуық шамамен мынаған тең:

Гликолиз – 36%

Ф/с –75%

Қышқылдандыратын фосфорлану – 55%

Бұлшық еттің жиырылуы – 40%

Стационар күй дегеніміз термодинамикалық жүйенің параметрлері уақытқа байланысты өзгермейді, бірақ зат алмасу мен энергия алмасу жүріп жататын күй. Ашық жүйелер термодинамикалық тепе-тең күйлерге өтуі мүмкін.

Стационар күй:

Қоршаған ортамен тұрақты түрде энергия алмасу

Күйді сақтап тұру үшін еркін энергия тұрақты түрде жұмсалып отырады

Термодинамикалық потенциал тұрақты.

энтропия тұрақты, бірақ максимал емес

градиенттер болмайды.