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.
Италия находится на материке Евразия. Она занимает территорию Апеннинского полуострова, а потому относится к Южной Европе....
12 05 2024 21:36:15
ОТВЕТ: Максимальная скорость бега, которою способен развивать лев составляет около......
11 05 2024 0:11:41
Многочисленные виды пернатых, которые проводят большую часть жизни в море, называются морскими птицами. Несмотря на видовое разнообразие, все морские пернатые обладают общими хаpaктеристиками....
10 05 2024 7:44:45
Афанасий Никитин - известный путешественник, он одним из первых описал свой путь в Индию. Записки из путешествий Афанасия составили книгу "Хождение за три моря", которая является памятником древнерусской литературы 14 века....
09 05 2024 9:46:19
В России функционирует 112 заповедников, из которых большинство сосредоточены в Европейской части страны. В этой статье приведен рейтинг 10 самых популярных заповедных и природоохранных мест России....
08 05 2024 2:24:47
В этой статье мы кратко рассмотрим оба типа водоемов и основные их отличия....
07 05 2024 15:29:11
Солнце самое яркое космическое тело, наблюдаемое на небе Земли, и его температура сильно варьируется от центра к поверхности....
06 05 2024 12:38:53
В этой статье, вы откроете для себя 10 основных фактов о беспозвоночных животных, начиная от хаpaктеристик анатомии до социального поведения....
05 05 2024 5:55:21
Триллионы клеток в человеческом теле встречаются во всех формах и размерах. Эти крошечные структуры являются основной единицей живых организмов....
04 05 2024 3:17:50
Азия - это самая большая часть свет, образующая совместно с Европой континент Евразию. Огромные территории Азии, включающие в себя множество стран, являются поистине неповторимыми и разнообразными....
03 05 2024 15:17:45
В этой статье, вы откроете для себя 10 основных фактов о совах, начиная с того, как охотятся эти хищные птицы и на сколько они действительно умны....
02 05 2024 15:20:43
Классификация ООН выделяет в Америке 4 макрорегиона: Северная Америка; Центральная Америка; Южная Америка; Карибский бассейн. Чем же эти районы отличаются друг от друга?...
01 05 2024 4:16:25
ОТВЕТ: Пустыня Гоби находится в Азии, на севере и северо-западе Китая, а также в южной части Монголии....
30 04 2024 8:35:17
Горными породами называют различные соединения, формирующиеся в ходе различных химических, физических и биологических процессов в коре нашей планеты....
29 04 2024 15:49:43
Гималаи являются одним из основных примеров того, как высокие горы воздействуют на климат не только локально, но и на континенте....
28 04 2024 0:19:42
В этой статье представлена подборка некоторых представителей фауны Байкала, с кратким описанием и фото....
27 04 2024 9:12:12
В данный рейтинг включены только отдельные реки, а не речные системы....
26 04 2024 9:29:32
Паразит - это живое существо, которое получает пищу и убежище от другого организма, нанося ему вред, но обычно не убивая....
25 04 2024 21:29:14
Среди работ русского художника Константина Юона есть одна необычная, в то же время завораживающая взгляд работа. Она называется «Новая планета». Скорее всего она могла быть декорацией в театре, потому что в это время художник, оформлял театральные подмостки....
24 04 2024 0:26:10
Северное море расположено ближе к северу-востоку Атлантического океана и является его частью. Морских соседей тут много: на востоке – Дания и Норвегия, если посмотреть западнее – то там красуются берега Великобритании, а южнее – Германия, Франция, Нидерланды и Бельгия....
23 04 2024 20:35:16
Волк — представитель семейства псовых. Ночной охотник. Осторожный и умный зверь. Эти млекопитающие населяют большую часть северного полушария, хотя из-за деятельности человека их численность сократились....
22 04 2024 16:45:24
Антарктида - континент с экстремально низкими температурами, расположенный в Южном полушарии. Пpaктически вся его территория покрыта льдами, исключение составляет местность на западе. Тяжелые условия существования ежегодно привлекают исследователей и туристов....
21 04 2024 23:34:11
На вопрос о максимальной продолжительности жизни воронов нет однозначного ответа, поскольку этот показатель зависит от множества различных факторов....
20 04 2024 9:20:15
Бирманская кошка, или священная бирма - это порода домашних кошек, с пойнтовым окрасом и белыми лапками. Она отличается покорным и спокойным хаpaктером, и с удовольствием будет повсюду следовать за своим владельцем....
19 04 2024 4:16:47
В этой статье представлен список и краткое описание десяти самых больших островов планеты в порядке возрастания площади....
18 04 2024 18:54:10
В этой статье вы узнаете о биогенезе, важной теории в биологии. Мы рассмотрим саму теорию и краткую историю о том, как эта она возникла....
17 04 2024 23:20:10
Тупорылая акула, также известная как бычья акула - это агрессивный вид акул, найденный по всему миру в теплых мелководных районах вдоль побережья, в устьях рек и озерах....
16 04 2024 16:56:20
Стоит отметить, что почти все глубочайшие впадины континентов залиты водой и образуют озера....
15 04 2024 12:45:57
Здесь представлены физическая и контурная карты Атлантического океана на русском языке и в высоком разрешении....
14 04 2024 15:16:19
ОТВЕТ: Самой маленькой страной континентальной части Африки является......
13 04 2024 11:27:56
Клубника не ядовита и не опасна для кошек. Однако, в то время как одна клубника в качестве лакомства время от времени безопасна для здоровья вашей кошки, кормить питомца клубникой в больших количествах не рекомендуется....
12 04 2024 3:13:33
Очень часто, особенно в осенне-зимний период люди интересуются вопросом: могут ли хомяки есть апельсины и мaндарины?...
11 04 2024 19:52:16
Перед нами картина Шишкина «Рожь». Он показывает зрителям красоту и простор русской природы....
10 04 2024 23:59:23
Стихотворение «Зимнее утро» – самые яркие, выразительные пушкинские строки о зиме. Праздничная атмосфера, волшебство снежного времени года, человеческая радость от восхода солнца слиты воедино....
09 04 2024 22:17:58
ОТВЕТ: На территории Африки находятся следующие пустыни......
08 04 2024 0:56:20
На картине изображена любимая игра мальчишек – футбол. Перед нами даже не все футбольное поле, а только его часть. Видно, что мальчики, затеявшие игру шли домой из школы, но скорее всего не стали заходить домой, сразу же начали матч....
07 04 2024 20:22:39
Япония является 48 страной мира по разнообразию флоры. Здесь встречается от 4000 до 6000 видов растений. Почти половина видов эндемичные. Доминирующим биомом Японии является лес, состав которого варьируется в зависимости от региона и высоты....
06 04 2024 8:53:12
Основная функция фотосинтеза - преобразовывать энергию солнца в химическую энергию для пищи. Все растения и животные в экосистеме Земли в конечном итоге зависят от углеводов, производимых растениями в процессе фотосинтеза....
05 04 2024 22:59:16
Всем живым организмам на планете, для нормального существования и функционирования, необходимы определенные природные ресурсы, включающие в себя......
04 04 2024 15:40:48
Среди представителей животного мира Земли есть и такие виды, которые легко помещаются на человеческом ногте! Какие же виды животных являются наименьшими на нашей планете?...
03 04 2024 8:16:56
Лесом называют огромные территории, на которых сосуществуют разнообразные растения и животные. Главной составляющей лесов являются деревья....
02 04 2024 16:45:57
День Моря имеет обширную историю, сроком пpaктически в 50 лет. Каждый год на протяжении всего этого времени темы для мероприятий под покровительством Дня Моря выбирались Международной Морской Организацией для освящения всевозможных проблем и явлений в морских отраслях....
01 04 2024 6:36:40
Кариокинез определяется как деление ядра во время М-фазы клеточного цикла до начала деления цитоплазмы. Цитокинез, с другой стороны, определяется как деление цитоплазмы во время М-фазы клеточного цикла....
31 03 2024 15:50:28
Растениям, как и другим живым организмам, для роста необходимы определенные вещества и условия. Понимание основных потребностей растений помогает нам выращивать их здоровыми и сильными....
30 03 2024 13:11:23
Было бы логично, если бы кошка пристраивалась на гpyди или около живота, в конце концов – за коленками. А вот чем же вызвано желание спать в ногах?...
29 03 2024 23:54:12
У нас в семье вот уже несколько лет живет собака породы – терьер. Мы ее нашли во дворе в холодную осеннюю погоду. Это был крохотный щенок, который искал теплый уголок. Мы с мамой его пожалели, забрали к себе домой, и назвали Рексом....
28 03 2024 6:19:13
Список, краткая хаpaктеристика, таблица и карта всех природных зон Южной Америки....
27 03 2024 12:55:15
Биология – это наука, которая занимается изучением живых существ, их взаимодействием как друг с другом, так и неживой природой. Биология может считаться одной из частей более широкой дисциплины – естествознания, которое изучает вообще всю природу...
26 03 2024 6:16:25
Знаете ли вы, что среди диких животных существует одна птица, которая на протяжении длительного времени является символом мудрости? Кто это? Сова, конечно!...
25 03 2024 23:22:30
Мы живем в мире, где наблюдается быстрый технический прогресс. Сейчас почти у каждого есть компьютеры, а для напечатания требуется много бумаги, которую получают вырубая леса. Почти каждая семья имеет автомобили. Но необходимо помнить, что они выбрасывают в атмосферу выхлопные газы, наносящие вред здоровью всего живого на Земле....
24 03 2024 1:57:59
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
Самая краткая биография Андерсена
Русско-японская война 1904-1905 гг кратко даты и события в таблице
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Стадии антропогенеза в таблице (11 класс, биология)
Модификационная изменчивость – значение в жизни организма, примеры и особенности
Круговорот воды в природе – Окружающий мир
Богатство (обществознание, 5 класс)
Самая краткая биография Грига
Самые большие равнины на территории России: названия, карта, границы, климат и фото
Ганс Христиан Андерсен биография кратко для детей и интересные факты
Основные природные зоны Канады
Внутреннее строение млекопитающих – таблица кратко
Самая краткая биография Марко Поло
Местоимения 3 лица в русском языке, единственного и множественного числа
Страны Азии и их столицы – список и таблица
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Какие бывают природные зоны, их основные особенности
Морфологический разбор причастия – примеры морфемного разбора слова по составу
Таблица “Природные зоны климатических поясов”, особенности климата мира
Предлоги места в английском языке в таблице (4 класс)
Истории различных видов трaнcпорта (2 класс, окружающий мир)