Otázka: Termodynamika živých systémů
Předmět: Biofyzika
Přidal(a): BobanCreed
– živý systém
– nerovnovážné otevřené systémy, nevratné děje => nelineární nevratná termodynamika
– umí snižovat entropii x nutný energetický příjem
– výrazně organizovaný, uspořádaný, udržovaný tokem částic a energie
– rozdělení stavových fcí
– dobře definovatelné v každé soustavě (V, n, m, U, …)
– nedefinovatelné v nerovnováze (t, p, S, …)
– postulát lokální rovnováhy
– rozdělíme systém do malých částí, každou budeme v čase t izolovat a v t+Δt v ní nastane rovnováha => každému bodu soustavy přiřadíme hodnoty části, ve které se nachází
– růst entropie otevřených systémů
– přijímané teplo
– ireverzibilní procesy v systému = produkovaná
– produkce entropie σE
– množství entropie produkované jednotkovým objemem za jednotkový čas
– Prigoginův princip = Při konstantních podmínkách otevřený systém spontánně spěje do stavu s nejmenší produkcí entropie.
– stacionární stav
– stav s minimální produkcí entropie
– nerovnovážný stav bez makroskopických změn
– např. stabilní gradient teploty (jedna část se zahřívá, druhá ochlazuje, …)
– fluktuace
– malé odchylky od rovnovážného nebo stacionárního stavu vzniklé tepelným pohybem částic
– zobecněný Le Chatelierův princip:
– V blízkosti stacionárního stavu vyvolávají fluktuace toky takového směru, že se jimi stacionární stav obnovuje
– bifurkační (kritický) bod
– hranice platnosti Le Chatelierova principu
– po překročení systém dospěje do odlišného stacionárního stavu
– disipativní struktura
– nerovnovážná struktura, jíž uspořádání je udržováno značným tokem tepla
– tokem tepla stabilizovaný důsledek fluktuace (Prigogin)
– autokatalytická reakce
– nA+X→2X+(n-1)A => X katalyzuje svůj vlastní vznik
– může existovat jen při chemických oscilacích okolo stacionární stavu (periodické změny)
– zdroje energie v živých systémech
– fototrofní x chemotrofní organismy – autotrofní x heterotrofní organismy
– protonmotivní síla
– elektrochemický potenciál vzniklý nerovnoměrným rozdělením H+ na membráně
– konečná fáze fotosyntézy i dýchacího řetězce
– energie ukládána do ATP
– spotřeba energie v živých systémech
– rozmnožování, růst, práce (mechanická, elektrická, osmotická, …) – nic nemusí nutně být
– udržení látkové struktury, uspořádanosti, procesů <= disipativní struktury s nutným tokem E
