Самопроизвольные изменения в биологических системах

Самопроизвольные изменения в биологических системах [c.171]

Как отмечалось выше, при удалении состава исходной смеси от равновесного концентрация активных центров возрастает, и наблюдаемая активность катализатора увеличивается. Напротив, приближение состава реакционной смеси к равновесному вызывает уменьшение наблюдаемой активности катализатора. Таким образом, самопроизвольное изменение активности катализатора влияет на состав продуктов, компенсируя колебания состава исходной смеси. Можно полагать, что это свойство используется в биологических системах. Тогда наша трактовка позволяет раскрыть один из механизмов биологи ческого регулирования на уровне отдельных реакций. [c.322]

Действительно, критерием направления самопроизвольных изменений в изолированной системе служит увеличение энтропии 3, а конечным состоянием — состояние равновесия. В то же время открытые системы, в первую очередь биологические, прекращают свое функционирование как таковые в состоянии равновесия. [c.123]

При рассмотрении замкнутой биологической системы хотелось бы иметь возможность легко предугадать, будет ли данная реакция протекать самопроизвольно. Мы уже видели, что критическим моментом в этом отношении является ответ на следующий вопрос положительно или отрицательно изменение энтропии Вселенной при осуществлении реакции В нашей идеальной системе (клетка в ящике) имеется два отдельных вклада в изменение энтропии Вселенной — изменение энтропии системы, заключенной в ящик, и изменение энтропии окружающего ящик океана, — и прежде, чем делать какие-либо прогнозы, следует учесть оба эти вклада. Например, в процессе реакции может поглощаться [c.97]

Изменения катализатора при воздействии реакционной смеси и каталитической реакции приводят к дополнительному уменьшению свободной энергии и увеличению энтропии системы в целом, В то же время энтропия собственно катализатора (подсистемы) уменьшается, а свободная энергия возрастает. Это положение становится очевидным уже из того, что, в рассмотренной системе при исключении катализа должен пойти самопроизвольный процесс К Кт. Другими словами, катализатор в таких системах играет роль своеобразной энергетической ловушки, в которой накапливается также отрицательная энтропия . Здесь просматривается интересная аналогия с биологическими системами, неотъемлемая функция которых — порождение отрицательной энтропии и свободной энергии за счет протекающих в организме процессов переработки питательных веществ [79]. Можно сказать, что в каталитических системах существует механизм молекулярной селекции, обусловленной устойчивостью различных активных состояний. Цапомним, что устойчивость активного состояния (соединения) в каталитической реакции тем выше, чем больше оно удалено от равновесного и чем больше, следовательно, его запас свободной энергии и отрицательной энтропии [80]. [c.303]

В химии на молекулярном уровне закон действующих масс определяет временный процесс самопроизвольного (при данных условиях) движения замкнутой системы к состоянию равновесия, характеризующегося минимумом свободной энергии и максимальным возрастанием энтропии. Биологические системы представляют собой открытые системы, и процесс образования организованных структур биомассы сопровождается снижением энтропии. Однако рассматривая рост популяции при кинетическом подходе, моделируют переход субстрата в биомассу в замкнутой системе (пробирке, колбе, культиваторе), обменивающейся с внешней средой только энергией. В этом случае общее изме-менение энтропии складывается из изменения энтропии биофазы и энтропии окружающей среды. Возрастание упорядоченности биомассы (Д5]<0) сопровождается снижением упорядоченности окружающей среды, откуда микроорганизмы черпают [c.97]

Часто изменение энтропии при растворении положительно, поэтому в таких случаях возможны процессы, протекающие с поглощением тепла Q (Q == =-ЛН), однако при условии, что ГА5 > Д// . При сильном взаимодействии смешивающихся веществ, которое сопровождается снижением энтропии, самопроизвольно будут протекать только экзотермические процессы, для которых 1АЯ1> ГД5 . Этот последний случай, по-видимому, имеет важное значение в биологических системах. [c.24]

Изменение энтропии в открытых системах. Применение второго закона к биологическим системам в его классической формулировке приводит, как кажется на первый взгляд, к парадоксальному выводу, что процессы жизнедеятельности идут с нарушением принципов термодинамики. В самом деле, усложнение и увеличение упорядоченности организмов в период их роста происходит самопроизвольно. Оно сопровождается уменьшением, а не увеличением энтропии, как следовало бы из второго закона. Ясно, что увеличение энтропии в необратимых самопроизвольных процессах должно происходить в изолированных системах, а биологические системы являются открытыми. Проблема поэтому заключается в том, чтобы понять, как связано изменение энтропии с параметрами процессов в открытой системе, и выяснить, можно ли предсказать общее направление необратимых процессов в открытой системе по изменению ее энтропии. Главная трудность в решении этой проблемы состоит в том, что мы должны учитывать изменение всех термодинамических величин во времени непосредственно в ходе процессов в открытой системе. Постулируется, что общее изменение энтропии открытой системы может происходить независимо либо за счет процессов обмена с внешней средой с1е5, либо вследствие внутренних необратимых процессов [c.70]

Выбор исходной концентрации радиоактивного изотопа в меченом соединении определяется степенью суммарного изотопного разбавления в реакционной системе, а также зависит от эффективности метода изотопного анализа. При изучении механизма органических реакций или при проведении анализов методом изотопного разбавления исходная концентрация изотопа на несколько порядков меньше концентрации, необходимой при изучении биологических систем, для которых характерны большие степени разбавления. Самопроизвольный распад соединений, меченных радиоактивными изотопами, обусловлен самопоглоще-нием излучаемой радиации, а также изменением номера атома вследствие изотопного распада. Второй из этих факторов обычно не имеет существенного значения, тогда как первый фактор при проведении опытов в условиях высокой удельной активности или при продолжительном хранении следует строго учитывать. [c.31]