Организм как открытая система. Теорема Пригожина.

Второе начало термодинамики.

Второе начало:

1.Формулировка Клаузиуса:теплота сама собой не может переходить от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой;

2.Формулировка Томсона:не возможен двигатель второго рода, т.е. такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы превращение теплоты в работу вследствие охлаждения одного тела.

 

47.10.Термодинамические потенциалы как функции состояния термодинамической системы.

Параметры:

1.интенсивные –не зависят от числа частиц и массы системы (давление, температура);

2.экстенсивные –зависят от числа частиц и массы системы (объем, масса);

3.энергия,характеризующая способность системы совершать работу.

 

Биологические объекты являются открытыми термодинамическими системами. Они обмениваются с окружающей средой энергией и веществом.

Живой организм – развивающаяся система, которая не находится в стационарном состоянии.

Основа функционирования живых систем – поддержание стационарного состояния при условии протекания диффузионных процессов, биохимических реакций, осмотических явлений. Если организм при изменении внешних условий не способен сохранить стационарное состояние, выходит из этого состояния, то это приводит к его гибели. Организм в этом случае не смог адаптироваться, т. е. не смог сравнительно быстро оказаться в стационарном состоянии, соответствующим условиям.

Принцип Пригожина:

В стационарном состоянии системы скорость возникновения энтропии вследствие необратимых процессов имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния.

 

 

49. 12. Значение биологических мембран в процессе жизнедеятельности клетки

Клеточная мембрана (КМ) – это оболочка клетки, выполняющая следующие три основные функции:

барьерную – КМ обеспечивает избирательный (селективный), регулируемый пассивный и активный обмен веществом с окружающей средой;

матричную – КМ отвечает за определенное взаимное расположение и ориентацию мембранных белков для обеспечения их оптимального взаимодействия;

механическую – КМ обеспечивает прочность и автономность клетки и внутриклеточных структур.

Кроме трех основных функций, перечисленных выше, КМ выполняет и другие функции:

энергетическая – синтез АТФ на внутренних мембранах митохондрий и фотосинтез на мембранах митохондрий;

генерация и проведение биоэлектрических потенциалов;

рецепторная – в основе механической, обонятельной, зрительной химической и тепловой рецепции лежат процессы, происходящие на КМ.

 

50. 13. Молекулярная организация и модели клеточных мембран

Первая модельстроения биологических мембран (БМ) предложена Э. Овертоном в 1902г. Он решил, что БМ состоит из тонкого слоя фосфолипидов. В 1925 Гортер и Грендер проводили опыты по экстрагированию липидов из мембран эритроцитов и установили, что S монослоя липидов примерно в 2раза больше S поверхности эритроцитов. Так появилась билипидная модель БМ. В 1935 Даниелли и Девсон предложили “бутербродную” или “сэндвичную” модель БМ -липидные слои располагаются между 2-мя слоями белковых молекул. Современная модель строениябыла выдвинута в 1972 Сигнером и Никольсоном–жидкостно-мозаичная модель (основа БМ –двойной фосфолипидный слой, вклю-щий белки.)

Современная модель строения БМ была выдвинута в 1972 году Сингером и Никольсоном и получила название жидкостно-мозаичной модели.

Согласно этой модели, структурную основу мембраны составляет двойной фосфолипидный слой, включающий в себя белки. Мембранные белки бывают двух видов – периферические (поверхностные) и интегральные (внедренные в липиды). Схематично данная модель представлена на рис. 19.2 и 19.3.