Продукция энтропии и обмен энтропией с окружающей средой открытых систем (примеры: анализ продукции энтропии для детей, взрослого и пожилого возраста).
Первый принцип, отмеченный Э.Шредингером и позднее развитый И. Пригожиным и А. Хакеном, был принцип ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ. Это значит, что биологические системы непрерывно обмениваются материальными веществами, энергией и информацией с окружающим пространством. Энтропия выражается в виде: S = k ln p(E), где к - постоянная Больцмана, р - вероятность, Е - возможные энергетические состояния системы. Энтропия - это мера разнообразия. Но энтропия - это еще и мера хаоса. Для живых систем можно определить изменение энтропии. Оно равно сумме "внешней" энтропии, поступающей от пищи и воды dS (food) , воздуха dS (air), света dS (light) и "внутренней" энтропии, отдаваемой организмом в пространство dS (inter). dS = dS (food) + dS (air) + dS (light) + dS (inter) = dS (ext) + dS(inter) (1)
Это уравнение может приводить к трем различным ситуациям:dS=dS (ext) +dS (inter) =0, dS=dS (ext) +dS (inteг) <0 , dS=dS (ext) +dS (inter) >0
Первое уравнение dS = 0 характеризует состояние гомеостазиса, или равновесия со средой, когда поглощаемый поток энтропии или энергии полностью балансируется за счет внутренних процессов организма.Такое состояние типично для взрослого практически здорового человека в спокойном состоянии. Иными словами, все параметры организма поддерживаются постоянными. энтропия всего организма может быть вычислена как: 
При заболевании кривая энтропии вначале возрастает от равновесной линии, а затем, благодаря борьбе организма с воспалением, спадает к меньшим значениям, к большему порядку.Подобный процесс происходит в детском возрасте. Для пожилых людей скорость производства энтропии dS (inter) уменьшается: все процессы замедляются. Т.о. мы можем связать отмеченные выше уравнения с различными возрастами: dS = dS (ext) + dS (inter) = 0 взрослое состояние здоровья, dS = dS (ext) + dS (inter) < 0 датско-юношеский возраст или заболевание, dS = dS (ext) + dS (inter) > 0 пожилой возраст.
|
|
|
И. Пригожин сформулировал основное свойство стационарного состояния открытых систем: при фиксированных внешних параметрах скорость продукции энтропии, обусловленная протеканием необратимых процессов, постоянна во времени и минимальная по величине dS / dt —> min. Поддержание гомеостазиса требует минимального потребления энергии, т.е. организм стремиться работать в самом экономном энергетическом режиме. Отклонение от стационарного состояния - заболевание - связано с дополнительными энергетическими утратами, по компенсации врожденных или приобретенных биологических дефектов, экономным ростом энтропии.
18. Экспериментальное определение термодинамических параметров биологических систем. Уравнение Вант – Гоффа (запись, анализ). 
19. Механизм энергетического сопряжения в биологических системах (сущность, схема сопряжения химических реакций, примеры). 
|
|
|
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 98; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!