Добавил:
Студент ТМА 2-курс ЛечФак Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
8-занятие.docx
Скачиваний:
7
Добавлен:
04.02.2023
Размер:
130.88 Кб
Скачать

Термодинамика биологических систем

В биологических системах, с течением времени, уменьшается количество выполненной работы - организм человека сохраняет свою способность выполнять работу (жить) в течение всей своей жизни.

Любая система, которая находится в состоянии обмена веществом и энергией с окружающей средой, но которая не изменяется со временем, называется стационарной системой..

Организм является открытой термодинамической системой, которая стремится сохранить свое относительное постоянство внутренней среды.

Изменение энтропии в биосистемах возникает в следующих случаях:

1. Изменения энтропии, вызванные взаимодействием между системой и внешней средой - dSe. Например, проникновение питательных веществ в организм из окружающей среды или выброс веществ в окружающую среду организмом.

2. Изменения энтропии, вызванные биохимическими процессами в системе - dS. Например, энтропия изменяется из-за разложения высокомолекулярных питательных веществ.

В результате процессов, происходящих в организме человека, энтропия меняет свое значение за еденицу времени. Скорость энтропии в организме представляет собой алгебраическую сумму скорости энтропии, которая происходит в организме, и скорости отрицательной энтропии из окружающей среды в организм.

Поскольку dS / dt = 0 для стационарного организма, изменения энтропии внутренней среды равны отрицательным изменениям энтропии, происходящим из окружающей среды:

Данное уравнение называется уравнением стационарного состояния.

Если на какую-либо часть биосистемы влияет изменение ее стационарного состояния, один или несколько новых процессов могут быть вовлечены в этот процесс. Эта особенность стационарной системы называется самостабилизацией.

Распределение энергии Гиббса открытой системы в стационарном состоянии имеет минимальное значение. Следовательно, биосистемам нужна минимальная энергия для поддержания их гомеостаза.

Потребность организма в энергии зависит от пола, возраста, времени года, вида его деятельности и т.д. Энергетические потребности организма включают углеводы, жиры и белки. В процессе их усвоения организм выделяет разное количество энергии, и его ценность находится в пределах:

Белки и углеводы 16,5— 17,2 kJ/g или 4,0—4,1 kkal/g; жиры 37,7—39,8 kJ/g или 9,0—9,5 kkal/g.

В среднем потребление энергии организмом человека оценивается в 55–60% углеводов, 20–25% жиров и 15–20% белков. Для этого в организме человека подвергаются диссимиляции 320-500 г углеводов, 60-70 г жиров и 80-100 г белков в течение 24 часов.

Питательные вещества имеют структуру высокомолекулярных соединений, а их химические связи нестабильны (разрыв связей не требует большого расхода энергии). Эти вещества имеют малую энтропию и большие значения G и энтальпии. Их усвоение продолжается с образованием относительно простых веществ (CO2, H2O, NH3, CO(NH2)2, C2H5OH и т.д.), которые имеют небольшие размеры.

Рисунок- 8.1. Колориметрическая установка

1- Внешний стакан, 2- внутренний стакан, 3 –специальная пробка, 4- термометр, 5- воронка, 6- мешалка