A termodinamika törvényei a biológiai rendszerekben

A termodinamika törvényei a biológiai tudomány fontos egységes alapelvei. Ezek az elvek szabályozzák a kémiai folyamatokat (metabolizmus) minden biológiai szervezetben.

A termodinamika első törvénye, más néven az energia megőrzésének törvénye, azt állítja, hogy az energia nem jelenik meg sehol és eltűnik. Képes az egyik formából a másikra mozogni, de a zárt rendszeren lévő energia állandó marad.

A termodinamika második törvénye azt állítja, hogy az átadási folyamat végén az energia továbbítása kevesebb energiává válik, mint az elején. Az entrópia miatt, amely zárt rendszerben a rendellenesség mértéke, az összes rendelkezésre álló energia nem lesz hasznos a test számára. Az entrópia energiatranszferekként nő.

A termodinamika törvényei mellett a sejtek elmélete, a gének elmélete, az evolúció és a homeosztázis elmélete az élet tanulmányozásának alapelveinek alapelvei.

A termodinamika első törvénye biológiai rendszerekben

Minden biológiai szervezetnek energiára van szüksége a túléléshez. Zárt rendszerben, például az univerzumban, ezt az energiát nem fogyasztják, hanem az egyik formából a másikra átalakítják. Például a test sejtjei számos fontos folyamatot végeznek. Ezek a folyamatok energiát igényelnek. A fotoszintézis segítségével az energiát a nap szolgálja. A könnyű energiát a növények levelei sejtjei felszívják, és kémiai energiává válnak.

A kémiai energiát glükózként tárolják, amelyet a növényi tömeg létrehozásához szükséges komplex szénhidrátok kialakításához használnak. A glükózban tárolt energia is felszabadulhat a sejtes légzésen keresztül. Ez a folyamat lehetővé teszi a növényi és állati szervezetek számára, hogy hozzáférjenek a szénhidrátokban, lipidekben és más makromolekulákban tárolt energiát.

Ez az energia szükséges a sejtfunkciók, például a DNS-replikáció, a mitózis, a meyosis, a sejtmozgás, az endocitózis, az exocytózis és az apoptózis teljesítményéhez.

A termodinamika második törvénye biológiai rendszerekben

Mint más biológiai folyamatok esetében az energiaátvitel 100% nem hatékony. A fotoszintézis például nem minden fény energiáját a növény felszívja. Annak része, hogy tükröződik, és a másik rész a hőbe alakul. A környezetben lévő energiaveszteség a rendellenesség vagy entrópia növekedéséhez vezet.

A növényekkel és más fotoszintetikus organizmusokkal ellentétben az állatok nem tudnak közvetlenül energiát termelni a napfénytől. A növényeket vagy más állatorganizmusokat energiára kell fogyasztaniuk. Minél magasabb a test az élelmiszerláncban, a kevésbé elérhető energia, amelyet az élelmiszerforrásaiból kap.

Az energia nagy része az anyagcsere folyamatok során elveszett. Ezért sokkal kevesebb energia áll rendelkezésre a magasabb trofikus szintű organizmusok számára. A kevésbé energia, annál kevésbé támogatható a szervezetek száma. Ezért van több gyártó az ökoszisztémában, mint a fogyasztók. Az élő rendszerek folyamatosan szükségük van energiára, hogy fenntartsák a rendezett állapotukat.

A sejteket például súlyosan elrendelik és alacsony entrópiával rendelkeznek. A megrendelés fenntartása során valamilyen energia elvész a környezetben, vagy átalakul. Így, míg a sejtek megrendelésére kerül sor, az elvégzett folyamatok a sorrend fenntartása érdekében a sejtek / organizmus által körülvett entrópia növekedéséhez vezetnek. Az energiaátvitel az entrópia növekedéséhez vezet az univerzumban.