Законы термодинамики в биологических системах
Законы термодинамики являются важными объединяющими принципами науки биологии. Эти принципы регулируют химические процессы (обмен веществ) во всех биологических организмах.
Первый закон термодинамики, также известный как закон сохранения энергии, утверждает, что энергия не может появиться ниоткуда и исчезнуть. Она способна переходить от одной формы к другой, но энергия в замкнутой системе остается постоянной.
Второй закон термодинамики гласит, что при передаче энергии в конце процесса переноса будет меньше энергии, чем в начале. Из-за энтропии, которая является мерой беспорядка в замкнутой системе, вся доступная энергия не будет полезна для организма. Энтропия увеличивается по мере передачи энергии.
В дополнение к законам термодинамики теория клеток, теория генов, теория эволюция и гомеостаз составляют главные принципы, лежащие в основе изучения жизни.
Первый закон термодинамики в биологических системах
Все биологические организмы нуждаются в энергии для выживания. В замкнутой системе, такой как Вселенная, эта энергия не потрeбляется, а трaнcформируется из одной формы в другую. К примеру, клетки организма выполняют ряд важных процессов. Эти процессы требуют энергии. При фотосинтезе энергия подается солнцем. Световая энергия поглощается клетками листьев растений и превращается в химическую энергию.
Химическая энергия хранится в виде глюкозы, которая используется для образования сложных углеводов, необходимых для создания растительной массы. Энергия, хранящаяся в глюкозе, также может выделяться через клеточное дыхание. Этот процесс позволяет растительным и животным организмам получать доступ к энергии, хранящейся в углеводах, липидах и других макромолекулах, путем производства АТФ.
Эта энергия необходима для выполнения клеточных функций, таких как репликация ДНК, митоз, мейоз, движение клеток, эндоцитоз, экзоцитоз и апоптоз.
Второй закон термодинамики в биологических системах
Как и в случае с другими биологическими процессами, передача энергии на 100% не эффективна. При фотосинтезе, например, не вся энергия света поглощается растением. Некоторая ее часть отражается, а другая часть трaнcформируется в тепло. Потеря энергии в окружающую среду приводит к увеличению беспорядка или энтропии.
В отличие от растений и других фотосинтезирующих организмов животные не могут генерировать энергию непосредственно из солнечного света. Они должны потрeбллять растения или других животных организмы для получения энергии. Чем выше организм находится в пищевой цепи, тем меньше доступной энергии он получает от своих источников пищи.
Большая часть этой энергии теряется во время метаболических процессов. Поэтому для организмов в высших трофических уровнях доступно гораздо меньше энергии. Чем меньше энергии, тем меньше число организмов может быть поддержано. Именно поэтому в экосистеме больше производителей, чем потребителей. Живые системы непрерывно нуждаются в энергии для поддержания своего высокоупорядоченного состояния.
Клетки, например, сильно упорядочены и имеют низкую энтропию. В процессе поддержания этого порядка некоторая энергия теряется в окружающей среде или трaнcформируется. Таким образом, в то время как клетки упорядочены, процессы, выполняемые для поддержания этого порядка, приводят к увеличению энтропии в окружении клетки/организме. Передача энергии приводит к увеличению энтропии во Вселенной.
Планета Земля удивительна и богата на разные загадки, над которыми до сих пор ломают голову сотни ученых. Необычные природные явления, сложившиеся миллионы лет назад, порой пугают, а порой восхищают и завораживают....
09 05 2024 22:17:19
Интересные и познавательные факты о самой маленькой планете в Солнечной системе....
08 05 2024 4:38:12
Испания расположена на материке Евразия. Она занимает большую часть Пиренейского полуострова, то есть находится в Южной Европе....
07 05 2024 1:12:29
Сапрофаги (от греч. σαπρός – гнилой и φάγος – пожиратель) — сапротрофные животные, которые питаются мертвым органическим веществом (разлагающиеся останки растений или животных), а также экскрементами животных....
06 05 2024 2:19:54
Это, безусловно, один из многих важных показателей, который должен находится в норме для поддержания оптимального здоровья. Давайте узнаем о pH крови более подробно....
05 05 2024 1:23:49
Кабарга - парнокопытное млекопитающее небольшого размера из семейства кабарговые....
04 05 2024 4:53:52
ОТВЕТ: Обыкновенная или рыжая лисица способна развивать максимальную скорость бега до......
03 05 2024 17:22:17
Океан является источником колоссального объема ресурсов, многие из которых до сих пор не освоены. Все ресурсы Мирового океана можно разбить на несколько больших групп....
02 05 2024 21:56:49
В начале августа, в теплый, но пасмурный день, мы с родителями решили поехать в лес за грибами. Позавтpaкав, сели в автомобиль, и отправились в путь....
01 05 2024 23:57:10
У стeбля есть много важных функций, которые он выполняет, помимо того, что позволяет вам взбираться на дерево. Давайте подробней узнаем о строении, типах и функциях стeбля растений....
30 04 2024 3:45:13
К бассейну Атлантического океана принадлежат следующие моря......
29 04 2024 17:46:58
Экваториальный климатический пояс располагается по обе части экватора, между двумя субэкваториальными поясами....
28 04 2024 13:32:24
Европа - одна из частей света, площадью 10 мил. кв. км. Она граничит с Азией и образует один самый большой на планете материк Евразию....
27 04 2024 12:33:35
Самыми крупными объектами в Солнечной системе, за исключением самого Солнца, являются планеты. Долгое время у астрономов продолжались споры о точном определении термина «планета»....
26 04 2024 15:37:33
Птицы строят гнезда, чтобы отложить там яйца. Гнезда сохранят яйца от холода и от животных – любителей яиц. Способ строительства гнезда зависит от места обитания птицы....
25 04 2024 2:54:44
На территории Росиии выделяют 8 основных природных регионов. Различия между ними возникли в первую очередь из-за геологических процессов, протекающих в недрах планеты и влияющих на рельеф местности....
24 04 2024 21:16:19
Индийский носорог является самым крупным видом из трех азиатских носорогов и наряду с белым африканским носорогом, удерживает статус самого большого вида носорогов....
23 04 2024 17:41:40
ОТВЕТ: Согласно Смитсоновскому Национальному зоологическому парку, 99% рациона большой панды состоит из бамбука....
22 04 2024 6:47:24
Австралийский келпи - порода собак родом с зеленого континента, которая отличается активностью и умом....
21 04 2024 6:18:13
Альтернативные, или нетрадиционные источники энергии - это ресурсы природы, которые можно использовать для получения электричества. Сюда относятся солнце, ветер, и даже энергия земли, биомасс, сточных вод и отходов....
20 04 2024 3:54:21
Разница между гипоцентром и эпицентром заключается в том, что гипоцентр лежит глубоко под землей. Эпицентр же – это точка на поверхность, под которой и находится очаг землетрясения....
19 04 2024 21:45:39
В статье представлен сгруппированный по классам список некоторых ярких представителей африканской фауны....
18 04 2024 20:30:52
Перед нами картина Шишкина «Рожь». Он показывает зрителям красоту и простор русской природы....
17 04 2024 1:20:42
Она приходит незаметно, с каждым днем напоминая приметами о своем появлении. Как только начнет капать с крыш, на дорожках появятся проталинки, зачирикают громче воробьи, засвистят синицы, то уже можно утверждать, что пришла весна....
16 04 2024 7:11:24
Природа – это все, что не создано деятельностью человека. Но она материальна, и окружает нас повсюду. Настоящую природу можно увидеть и соприкоснуться с ней, если выехать за пределы города....
15 04 2024 22:52:58
Какие животные находятся на гране вымирания по вине человека, а какие уже исчезли с лица Земли – тема этой статьи....
14 04 2024 1:33:29
Подземные землетрясения, вулканы, оползни или подводные взрывы могут вытеснять массы воды, создавая большие волны - явление, известное как цунами....
13 04 2024 10:20:20
Лесные пожары обычно начинаются с несчастных случаев, человеческой небрежности, поджога или природных процессов....
12 04 2024 18:56:22
Список и краткое описание крупнейших заливов и проливов Северной Америки....
11 04 2024 16:59:38
Среди многочисленных картин известного художника Александра Герасимова, очень удачной его работой считается натюрморт «Дары осени»....
10 04 2024 6:46:40
Вода - это сок жизни... Так сказал всем известный Леонардо да Винчи. И здесь нет смысла спорить, потому что вода является основой для всего живого на планете....
09 04 2024 13:51:42
Представляем вашему вниманию список 10-ти самых больших гор Африки в порядке возрастания высоты с кратким описанием и фото....
08 04 2024 8:57:21
В экологии слово "устойчивость" можно определить как возможность биологических систем, таких как водно-болотные угодья и леса, оставаться продуктивными и разнообразными на протяжении длительного периода времени....
07 04 2024 5:28:27
Большинство кошек смотрит на новогоднюю елку с широко раскрытыми глазами и озорным восторгом. Если вы желаете сохранить целостность новогоднего дерева до конца праздников, то предлагаем вам несколько советов, как помочь мирно сосуществовать кошкам и елкам....
06 04 2024 13:57:36
Русский художник И. Левитан скорее всего считал осень своим любимым временем года. У него есть много работ написанных на осеннюю тематику....
05 04 2024 12:39:20
Животный мир тайги, как и животный мир тундры из-за суровой зимы, отличается относительно низким разнообразием....
04 04 2024 6:26:24
Написание сочинений позволяет раскрыть свой литературный потенциал, выразить собственные впечатления, мысли и переживания. Школьник учится думать и находить нестандартные решения поставленной на уроке задаче....
03 04 2024 19:56:32
Губки (Porifera) - тип водных беспозвоночных животных, включающий около 10000 известных видов обитающих на Земле в наши дни....
02 04 2024 17:46:40
ОТВЕТ: В 2010 году численность тигров составляла 3 200 особей. По состоянию на апрель 2016 года в мире насчитывалось......
01 04 2024 12:56:21
Думаете о введении новых интересных продуктов в рацион вашей домашней крысы? Тогда, возможно, вам интересен следующий вопрос: Могут ли крысы есть виноград? И ответ - да, безусловно, могут!...
31 03 2024 11:20:27
Морской леопард (Hydrurga leptonyx) - вид млекопитающих из семейства настоящих тюленей. Как и его наземный тезка леопард из семейства кошачьих, морской леопард является хищником и находится на вершине пищевой цепи....
30 03 2024 20:58:29
Есть на Земле континент, который омывают воды всех четырех океанов планеты. Что же это за материк?...
29 03 2024 20:55:34
Помните! Все списки "чудес природы" являются субъективными и каждый вправе сам выбирать, что для него чудо, а что обыденное явление....
28 03 2024 20:19:37
Замор рыбы - это массовая гибель рыбы, которая происходит в результате нехватки кислорода или попадания в водоем токсичных веществ...
27 03 2024 3:20:57
Северное полушарие является северной половиной Земного шара. Оно берет начало с 0° широты или экватора и простирается на север до 90° северной широты или географического Северного полюса....
26 03 2024 22:59:41
К исчерпаемым невозобновимым относят те из них, чьи запасы могут быть исчерпаны, а механизмов быстрого восстановления этих ресурсов нет....
25 03 2024 20:27:59
Африка – материк, занимающий второе место по величине на земном шаре. Африка славиться жарким климатом, многочисленными островами, разбросанными по океану......
24 03 2024 16:24:23
На самом деле, у Земли не один день в году, а целых 2. Оба отмечаются весной. Первый официальный День Земли был учреждён ООН в 1971 года....
23 03 2024 19:32:13
В настоящее время леса занимают приблизительно 33% поверхности суши и растут в большинстве регионов по всему земному шару....
22 03 2024 5:23:16
Ещё несколько десятилетий назад слово «экология» упоминалось по большей части только в узкоспециализированной научной литературе, однако сегодня оно всё чаще используется политиками и журналистами. В чем причина этого явления?...
21 03 2024 1:56:14
Еще:
Знания -1 :: Знания -2 :: Знания -3 :: Знания -4 :: Знания -5 :: Знания -6 :: Знания -7 :: Знания -8 :: Знания -9 ::
Размножение и развитие животных (3 класс, окружающий мир)
Природные зоны России — карта, названия, географическая хаpaктеристика и таблица
Русско-японская война 1904-1905 гг кратко даты и события в таблице
Стадии антропогенеза в таблице (11 класс, биология)
Самая краткая биография Андерсена
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Основные природные зоны Канады
Богатство (обществознание, 5 класс)
Самые большие равнины на территории России: названия, карта, границы, климат и фото
Ганс Христиан Андерсен биография кратко для детей и интересные факты
Teaching approaches: The grammartranslation method
Взаимоотношения между организмами – примеры, хаpaктеристика и таблица
Модификационная изменчивость – значение в жизни организма, примеры и особенности
Таблица “Природные зоны климатических поясов”, особенности климата мира
Внутреннее строение млекопитающих – таблица кратко
Разряды местоимений- таблица видов с примерами в русском языке
Местоимения 3 лица в русском языке, единственного и множественного числа
Самая краткая биография Грига
Страны Азии и их столицы – список и таблица
Булат Окуджава биография, кратко о творчестве и личной жизни
Какие бывают природные зоны, их основные особенности
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Лица глаголов, как определить – таблица для 1, 2, 3 лица в русском языке
Непроизводные и производные междометия, таблица с примерами
Самая краткая биография Марко Поло
Морфологический разбор причастия – примеры морфемного разбора слова по составу
Предлоги места в английском языке в таблице (4 класс)
Спряжения глаголов – как определить, таблица 1 и 2 спряжения в русском языке, правило и исключения
Природная зона Санкт-Петербурга – в какой находится