Biologinių sistemų termodinamika

Gyvybė yra aukščiausia materijos egzistavimo forma. Gyvi organizmai nuo negyvų skiriasi tuo, kad jie auga, vystosi, dauginasi, geba aktyviai reguliuoti savo funkcijas, prisitaikyti prie aplinkos. Biologiniai objektai sugeba įsisavinti, keisti bei kaupti energiją. Todėl bendrus energijos virsmus tiria būtent termodinamika, kuri apibūdinama kaip fenomenologinis mokslas, kurios dėsniai yra universalūs tiek gyvajai, tiek negyvajai gamtai.

Klasikinės termodinamikos pirmasis ir antrasis dėsniai buvo suformuluoti dar XIX a. viduryje, t.y 1850 m. Jie taikomi pusiausvyriniams procesams, t.y grįžtamiesiems, vykstantiems izoliuotose sistemose. Tačiau biologinėse sistemose vyksta negrįžtamieji procesai, tai yra difuzija, cheminės reakcijos, šilumos mainai, kuriuos nagrinėja nepusiausvyrinė/biologine termodinamika, kurios pagrindus sukūrė mokslininkai L.Onzageris ir I.Prigožinas.

Biologinė termodinamika tiria įvairius energijos virsmų biologinėse sistemose dėsningumus, kurie įgalina: nustatyti, ar organizme gali vykti tam tikras procesas, kokia kryptimi jis vystysis ir kiek ilgai jis tęsis; apskaičiuoti gyvų organizmų energijos pakitimus, jiems esant ramybės būsenoje ir atliekant darbą bei gyvuose organizmuose vykstančių procesų naudingo veikimo koeficientus.

Biologinės termodinaminės sistemos pavyzdžiais gali būti mitochondrija, ląstelė, širdis, organizmas ar biosfera. Paprastai gyvas organizmas visumoje yra atvira sistema, o visi gamtoje vykstantys savaimingi procesai yra negrįžtamieji, nes jų metu dalis energijos negrįžtamai išsisklaido šilumos pavidalu.

Darbo objektas – biologinių sistemų termodinamika.

Tikslas – išsiaiškinti biologinių sistemų termodinamiką.

Uždaviniai:

1. Nustatyti svarbiausius termodinamikos dėsnius ir juos aptarti
2. Išsiaiškinti Prigožino principą
3. Apibrėžti atvirų sistemų termodinamiką