Биолошка термодинамика

С Википедије, слободне енциклопедије

Биолошка термодинамика је квантитативно изучавање енергије трандукција које се одвијају у или између живих организама, структура и живих ћелија. Ово поље се бави природом и функцијом хемијских процеса који су у основи тих трансдукција. Биолошка термодинамика се може да разматра питања као што је: да ли је корист везана за било које дато фенотипско својство вредна неопходне енергетске инвестиције.

Историја[уреди | уреди извор]

Немачко-Британски медицински доктор и биохемичар Ханс Кребс је 1957. године објавио књигу Енергетске трансформације у живој материји (коју је написао са Хансом Кронбергом).[1] То је била прва значајна публикација о термодинамици биохемијских реакција. Осим тога, апендикс је садржао прве икад објављене термодинамичке табеле, чији је аутор Кенет Бертон, које су садржале равнотежне константе и Гибсове слободне енергије формирања за хемијске врсте, из којих су се могу вршти прорачуни за биохемијске реакције које још нису изведене.

Неравнотежна термодинамика је кориштена за објашњавање начина на који биолошки организми могу да се развију из нереда. Иља Пригогин је развио методе за термодинамички третман таквих система. Он је назвао такве система дисипативним системима, пошто се они формирају и одржавају помоћу дисипативних процеса којима се размењује енергија између система и околине, и пошто они нестају ако се та размена прекине. Може се рећи да они живе у симбиози са њиховом околином. Енергије трансформација у биологији су првенствено зависне од фотосинтезе. Тотална енергија која је преузета фотосинтезом у зеленим биљкама од соларне радијације је око 2 x 1023 џула енергије на дан.[2] Енергија која се годишње преузме фотосинтезом у зеленим биљкама је око 4% тоталне енергије сунчеве светлости која доспева на Земљу. Енергијске трансформације у биолошким заједницама које окружују хидротермалне изворе су изузеци; у овом случају долази до оксидације сумпора, те ови организми стичу своју енергију путем хемосинтезе пре него фотосинтезом.

Фокус термодинамике у биологији[уреди | уреди извор]

Поље биолошке термодинамике је усредсређено на принципима хемијске термодинамике у биологији и биохемији. Обухваћени принципи су први закон термодинамике, други закон термодинамике, Гибсова слободна енергија, статистичка термодинамика, реакциона кинетика, и хипотеза порекла живота. У данашње време се биолошка термодинамика бави проучавањем унутарње биохемијске динамике као што је: АТП хидролиза, протеинска стабилност, ДНК везивање, мембранска дифузија, ензимска кинетика,[3] и других таквих есенцијалних енергијски контролисаних путева. У погледу термодинамике, количина енергије која може да буде кориштена у извођењу хемијских ракција се квантитативно мери променом у Гибсовој слободној енергији. Физички биолог Алфред Лотка је покушао да уједини промену Гибсове слободне енергије са еволуционом теоријом.

Енергија трансформације у биолошким системима[уреди | уреди извор]

Сунце је примарни извор енергије за живе организме. Неким живим организмима попут биљки је потребно директно сунчево светло, док други организми као што су људи индиректно стичу сунчеву енергију.[4] Постоји евиденција да неке бактерије могу да успевају у суровим животним окружењиам као што је Антарктик. Пример таквих организама су плаво-зелене алге у језерима испод дебелих слојева леда. Независно од типа живог организма, сви живи организми морају да узму, преобразе, чувају, и користе енергију да би живели.

Релација између енергије упадног сунчевог светла и његове таласне дужине λ или фреквенције ν је дата са

где је h Планкова константа (6,63x10−34Js) и c је брзина светлости (2,998x108 m/s). Биљке користе ову светлосну енергију за извођење фотосинтезе, што је вид ефективног конвертовања соларне енергије у хемијску енергију. Да би поново преобразиле ту енергију, животиње се хране биљкама и користе енергију свареног биљног материјала за креирање биолошких макромолекула.

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Албертy Р (2004). „А схорт хисторy оф тхе тхермодyнамицс оф ензyме-цаталyзед реацтионс”. Ј Биол Цхем. 279 (27): 27831—6. ПМИД 15073189. дои:10.1074/јбц.X400003200. Архивирано из оригинала 05. 09. 2008. г. Приступљено 24. 04. 2018. 
  2. ^ Акихико Ито & Такехиса Оикаwа. „Глобал Маппинг оф Террестриал Примарy Продуцтивитy анд Лигхт-Усе Еффициенцy wитх а Процесс-Басед Модел”. Ур.: M. Схиyоми; et al. Глобал Енвиронментал Цханге ин тхе Оцеан анд он Ланд (ПДФ). стр. 343—358. Архивирано из оригинала (ПДФ) 06. 10. 2019. г. Приступљено 24. 04. 2018. 
  3. ^ M.Ј. Фарабее. „Реацтионс анд Ензyмес”. Он-Лине Биологy Боок. Естрелла Моунтаин Цоммунитy Цоллеге. Архивирано из оригинала 28. 12. 2012. г. Приступљено 24. 04. 2018. 
  4. ^ Хаyние, Доналд Т. (2001). Биологицал Тхермодyнамицс. Цамбридге Университy Пресс. стр. 1–16. 

Литература[уреди | уреди извор]

  • Хаyние, D. (2001). Биологицал Тхермодyнамицс (теxтбоок). Цамбридге: Цамбридге Университy Пресс.
  • Лехнингер, А., Нелсон, D., & Цоx, M. (1993). Принциплес оф Биоцхемистрy, 2нд Ед (теxтбоок). Неw Yорк: Wортх Публисхерс.
  • Албертy, Роберт, А. (2006). Биоцхемицал Тхермодyнамицс: Апплицатионс оф Матхематица (Метходс оф Биоцхемицал Аналyсис), Wилеy-Интерсциенце.

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Biološka_termodinamika&oldid=27674625”