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.
Средообразующая деятельность - это термин, используемый для обозначения процесса, посредством которого конкретный организм изменяет свою среду обитания....
05 05 2024 18:58:24
ОТВЕТ: Некоторые змеи размножаются, откладывая яйца, но есть и такие виды, которые......
04 05 2024 11:23:39
Очень часто зиму в России называют русской. Это имеют прежде всего: высокие сугробы снега, крепкие морозы, сказочные узоры на окнах домов....
03 05 2024 15:44:23
Литосфера - это хрупкий, внешний, твердый слой Земли. Тектонические плиты являются сегментами литосферы....
02 05 2024 20:59:53
Экологи активно борются за спасение вымирающих видов животных, а государства тратят немалые суммы на программы поддержки амурских тигров, панд и других живых существ из Красной книги. Но зачем? Почему нельзя просто допустить их вымирания?...
01 05 2024 16:37:13
Природные ресурсы Африки являются основой экономики континента и по-прежнему представляют собой важную возможность для развития благополучия ее народа....
30 04 2024 2:52:58
Представляем вам ТОП 10 самых больших змей на Земле, с кратким описанием и фото....
29 04 2024 15:40:14
Атлантический океан один из богатств Земли, у которого есть много невероятных особенностей. Он омывает Европу и Африку на востоке, Северную Америку и Южную Америку на западе....
28 04 2024 16:15:19
Список из нескольких имен (кличек) в алфавитном порядке от А до Я для вашей кошки или кота, которые подходят для животных с черным окрасом шерсти. В этой подборке имен вы найдете клички, как для черного кота мальчика, так и для черной кошечки дeвoчки....
27 04 2024 22:41:14
Россия – крупнейшее государство мира, и потому ее природа крайне разнообразна. Например, на севере страны можно встретить белых медведей, а на юге растут пальмы....
26 04 2024 3:25:33
Хищники – это один из самых верных способов узнать, является экосистема здоровой или нет. Наличие хищников говорит о том, что экосистема обеспечивает стабильную продовольственную сеть......
25 04 2024 8:13:16
Пролив – это относительно узкое водное прострaнcтво, которое, с одной стороны, отделяет два участка суши, а с другой стороны, объединяет два более крупных водоема....
24 04 2024 21:30:33
Флора Хабаровского края - одна из самых богатых в России по своему видовому составу. Здесь обитает около 2500 видов растений, большая часть которых - типичные представители горных и лесных массивов....
23 04 2024 6:33:24
Более 100 видов птиц оказались на грани исчезновения и были включены в Красную книгу Российской Федерации. Познакомимся с некоторыми из них....
22 04 2024 17:17:18
ОТВЕТ: Опоссумы встречаются на всей территории Соединенных Штатов, особенно в юго-восточной и западной частях страны......
21 04 2024 12:20:29
Большая Песчаная пустыня, является второй по величине австралийской пустыней, после Большой пустыни Виктории....
20 04 2024 10:17:54
Световое загрязнение, также называемое засветкой - это воздействие антропогенного (искусственного) света на ночное небо....
19 04 2024 9:38:26
Одним из самых крупных млекопитающих на нашей планете является белый носорог (Ceratotherium simum). Это животное относится к семейству носороговые (Rhinocerotidae)....
18 04 2024 2:18:39
Самым любимым и запоминающим временем суток считается утро. Потому что так приятно проснуться рано и выглянуть в окно. Какой бы погода не была весной она всегда кажется прекрасной, чаще всего переменчивой....
17 04 2024 6:24:46
В мире множество интересных профессий, одной из которых является профессия спелеолога. Спелеологи делятся на ученых, тех, кто занимается изучением подземных пещер с научной точки зрения и, так называемых спелеотуристов....
16 04 2024 4:50:37
Когда мусор утилизируется ненадлежащим образом в неположенных местах, то это называется замусориванием. Этот процесс может иметь катастрофические последствия для окружающей среды и человека....
15 04 2024 18:44:54
ОТВЕТ: Белые медведи живут в Арктике, которая является регионом, окружающим Северный полюс. Они проводят большую часть своего времени на......
14 04 2024 15:17:47
Описание и хаpaктеристика водных, лесных, земельных, минеральных и биологических ресурсов континента Австралия....
13 04 2024 20:52:37
Земля, со средним расстоянием 149 597 890 км от Солнца, является третьей и одной из самых уникальных планет в Солнечной системе....
12 04 2024 11:10:57
Песчанки содержатся как домашние животные во всем мире и процветают в неволе при надлежащем уходе, который включает в себя полноценное питание....
11 04 2024 22:49:54
А знаете ли Вы, что многие растительные лекарственные средства можно найти прямо в вашем саду? Ознакомьтесь с перечнем некоторых растений, которые обладают......
10 04 2024 23:55:48
Большинство людей недолюбливают этих многоглазых и многоногих существ и стараются держаться от них подальше. Но есть среди паукообразных такие, которыми невольно залюбуешься, и даже может возникнуть желание некоторых из них погладить....
09 04 2024 20:13:20
Географический объектом может именоваться любой объект на нашей планете, который обладает относительно устойчивым положением относительно Земли....
08 04 2024 13:51:57
Термин геоморфология в своем базовом определении - это изучение физических свойств Земли и процессов, при которых формируются эти особенности....
07 04 2024 2:32:55
Дальневосточный аист, также известный как дальневосточный белый аист, черноклювый аист, или китайский аист (Ciconia boyciana) - исчезающий вид птиц из семейства аистовые (Ciconiidae), числящийся в Красной книге Международного союза охраны природы (МСОП), как исчезающий вид. На сегодняшний день численность популяции дальневосточного аиста составляет не более 3 тыс. особей....
06 04 2024 3:50:54
Из этой статьи вы узнаете об гетеротрофных организмах, которые в отличии от автотрофов не могут самостоятельно синтезировать питательные вещества. Гетеротрофам необходимо регулярно питаться другими организмами, которые обеспечивают их энергией, необходимой для жизнедеятельности....
05 04 2024 7:13:49
Масштабом называют соотношение между реальным линейным размером объекта и этим же размером, показанном на плане....
04 04 2024 11:49:42
Атлантический океан простирается от Гренландии на севере до берегов Антарктиды на юге и от Африки и Европы на востоке до Северной и Южной Америки на западе....
03 04 2024 2:54:19
Сегодня есть два кандидата на звание длиннейшей реки мира. В последние годы большинство ученых признают рекордсменом Амaзoнку, расположенную в Южной Америке....
02 04 2024 3:35:41
Ягуар (Panthera onca) — крупное хищное млекопитающее семейства кошачьи, а также единственный представитель рода пантер в Северной и Южной Америке....
01 04 2024 12:31:52
Paковые клетки являются аномальными клетками, которые быстро размножаются, сохраняя способность к репликации и росту....
31 03 2024 6:27:25
Сложно даже примерно подсчитать, сколько рек впадает в Тихий океан. Географы выделяют не менее 40 рек, которые достаточно большие, чтобы их можно было рассмотреть на обычной мировой карте. Какие из них являются самыми крупными?...
30 03 2024 7:31:25
Корни - это очень важные структуры, которые обеспечивают множество функций, но вопреки распространенному мнению, не у всех растений есть корни....
29 03 2024 12:39:21
Антарктида - это покрытый льдом материк, который окружает Южный полюс и омывается Южным океаном....
28 03 2024 13:13:34
В этой статье, вы узнаете об 11 основных жертвах глобального потепления среди животного мира, начиная от императорского пингвина до белого медведя....
27 03 2024 10:33:56
ОТВЕТ: Вес хомяков может сильно варьироваться в зависимости от вида, к примеру, хомяк золотистый (сирийский) обычно весит......
26 03 2024 12:51:18
Из этой статьи вы узнаете, что происходит, когда организм вынужден иметь дело с изменениями условий окружающей среды. Мы расскажем о процессе адаптации, его видах и какую пользу он приносит живым организмам....
25 03 2024 4:43:48
Долгое время Россия была сосредоточена на сухопутных исследованиях восточных территорий. Однако в конце XVIII века русские пересекли Тихий океан и основали колонии в Северной Америке....
24 03 2024 19:17:23
ОТВЕТ: Ягуар может развивать максимальную скорость бега до......
23 03 2024 10:18:13
Существует более 500 видов акул. Обсуждение того, являются ли акулы млекопитающими или рыбами, происходит иногда, потому что некоторые особенности, хаpaктерные для акул, присущи как млекопитающим, так и рыбам....
22 03 2024 18:32:44
Бомбей - спокойная и терпеливая кошка, которая живет полной жизнью. Она любит приветствовать гостей и хорошо ладит с детьми, собаками, и другими кошками....
21 03 2024 15:53:30
Загрязнение воды является серьезной экологической проблемой и определяется наличием загрязняющих веществ в водных ресурсах....
20 03 2024 20:57:26
До подписания Договора об Антарктике семь стран претендовали на части континента, включая Австралию, Великобританию, Чили, Аргентину, Норвегию, Францию и Новую Зеландию....
19 03 2024 22:33:35
Понятие животные включает в себя совокупность всех многоклеточных, эукариотических организмов Царства Животные, обитающих на нашей планете....
18 03 2024 13:33:23
ОТВЕТ: Снег в Австралии чаще всего выпадает в южной части континента, особенно в горах. Снегопад распространен на протяжении зимних месяцев в штатах Тасмания, Виктория и Новый Южный Уэльс....
17 03 2024 7:28:46
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)
Основные природные зоны Канады
Природные зоны России — карта, названия, географическая хаpaктеристика и таблица
Самая краткая биография Андерсена
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Стадии антропогенеза в таблице (11 класс, биология)
Самая краткая биография Грига
Самые большие равнины на территории России: названия, карта, границы, климат и фото
Модификационная изменчивость – значение в жизни организма, примеры и особенности
Лица глаголов, как определить – таблица для 1, 2, 3 лица в русском языке
Предлоги места в английском языке в таблице (4 класс)
Ганс Христиан Андерсен биография кратко для детей и интересные факты
Русско-японская война 1904-1905 гг кратко даты и события в таблице
Спряжения глаголов – как определить, таблица 1 и 2 спряжения в русском языке, правило и исключения
Внутреннее строение млекопитающих – таблица кратко
Богатство (обществознание, 5 класс)
Причастие и деепричастие – отличия
Истории различных видов трaнcпорта (2 класс, окружающий мир)
Определение, примеры, виды и формы комменсализма
Мэджик Джонсон (Magic Johnson) краткая биография баскетболиста
Травматология любви
Интересные факты о Северной Америке
Страны Азии и их столицы – список и таблица
Взаимоотношения между организмами – примеры, хаpaктеристика и таблица
Таблица “Природные зоны климатических поясов”, особенности климата мира
Виды мутаций в таблице – хромосомные, генные и геномные (10 класс, биология)