Впорядкованість біологічних систем та енергії.

В нашому повсякденному життя ми спостерігаємо цікаве явище – все що існує саме по собі поступово приходить до невпорядкованого стану. Так будівлі руйнуються, мертві організми розкладаються тощо. Ці явища підпорядковуються 2-му закону термодинаміки, що був відкритий наприкінці ХІХ століття. Він твердить, що в будь-якій ізольованій системі ступінь невпорядкованості може лише збільшуватися. Але живі системи напрочуд високоорганізовані та впорядковані. Такий порядок спостерігається як на молекулярному рівні, так і на рівні більш крупних структур. Із хаосу атомів і молекул збираються виключно точні конструкції. Для підтримання такої впорядкованості живі системи використовують енергію.

Джерелом енергії на нашій планеті є сонце. В процесі фотосинтезу ця променева енергія нашої зірки перетворюється в енергію хімічних зв’язків. Тварини і інші гетеротрофи існують за рахунок енергії рослин, поїдаючи їх. В процесі клітинного дихання ця енергія вивільняється. Атоми вуглецю та водню перетворюються відповідно в СО₂ та Н₂О. Ці процеси ферментативні і складаються з цілої низки біохімічних реакцій. Частина отриманої енергії “консервується” у вигляді АТФ, яку організми можуть тепер використовувати поступово. Більшість хімічних процесів в клітині пов’язані з використанням АТФ і їх можна умовно поділити на три групи: 1) реакції синтезу біологічних молекул; 2) активний транспорт речовин через мембрани; 3) забезпечення механічного руху структур живих організмів.

Саме реакції цих типів забезпечують надзвичайно високу впорядкованість живого. Синтез макромолекул зумовлює утворення ферментів, збереження та передачу потрібної інформації, побудову структур вищого порядку. Вибірковий транспорт речовин через мембрану забезпечує постійність фізико-хімічного складу внутрішнього середовища клітини, організму. Здатність до механічного руху, наприклад, надає можливість самоорганізовуватися цитоплазмі, а клітинам утворювати тканини тощо.

Живі системи не є замкнутими системами. Вони виділяють у зовнішнє середовище енергію переважно у вигляді тепла і, тим самим, зберігають впорядкованість і не руйнуються. Крім того живі системи вибірково поглинають певні речовини і також вибірково віддають їх в навколишнє середовище.

Таким чином, 2-й закон термодинаміки при застосуванні до живого, повинен враховувати, що живе суттєво відрізняється від неживого і здатне регулювати міру невпорядкованості завдяки метаболізму.

Висновки.

Живі організми побудовані з досить обмеженого набору вуглецьвмістних малих молекул. В основному вони представлені цукрами, жирними кислотами, амінокислотами та нуклеотидами. Цукри є джерелом енергії в клітині, запасають, утворюючи поліцукри. Жирні кислоти разом з гліцеролом утворюють різноманітні ліпіди, які використовуються також як джерело енергії, але основна їх роль – побудова мембран. Амінокислотні ланцюги об’єднуються в багатофункціональні молекули білків. Нуклеотиди відіграють центральну роль у збереженні та передачі спадкової інформації.

З органічних та неорганічних компонентів клітини будуються її структури. Складні метаболічні шляхи забезпечуються регуляторними механізмами і забезпечують надзвичайну впорядкованість системи.

В наступних розділах розглянемо як побудована клітина та яким чином здійснюються основні процеси анаболізму (синтез білку, фотосинтез) та катаболізму (клітинне дихання, бродіння).

Дата добавления: 2015-12-08