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.
Антилопа мендес, она же аддакс (addax nasomaculatus) - крупное млекопитающее из подсемейства лошадиные антилопы (Hippotraginae), обитающее в пустыне и полупустыне северной части Африканского континента....
22 04 2024 22:23:25
О тайских кошках можно рассказывать часами, и этому есть одна простая причина: все представители неповторимы, абсолютно уникальны, хоть и относятся к одной породе....
21 04 2024 8:27:48
Крокодил на фото позирует в стандартной позе, греясь на солнышке с разинутой пастью. Как вы думаете, зачем они держат свою пасть раскрытой?...
20 04 2024 20:41:40
Островной принято считать страну, изолированную от континента, территория которой расположена на острове либо состоит из одного или нескольких островов....
19 04 2024 21:20:45
ОТВЕТ: Кабан, также известный как вепрь, или дикая свинья, является всеядным животным, которое питается......
18 04 2024 2:54:34
Европа занимает меньшую территорию континента Евразия и считается частью света, а не отдельным материком. С Азией ее разделяет хрeбeт Уральских гор....
17 04 2024 23:15:21
В этой статье вы узнаете о 10 самых удивительных растений тропического леса, которые взбудоражат ваш разум и помогут познакомиться ближе с удивительной природой нашей планеты....
16 04 2024 2:23:42
У растений семена прорастают и развиваются в новый саженец, который в конце концов превращается во взрослое растение. Растения демонстрируют неопределенный рост....
15 04 2024 0:46:57
Около 230 миллионов лет назад, первые динозавры эволюционировали из популяции архозавров (Archosauria), которые разделяли планету с множеством других рептилий....
14 04 2024 16:27:50
Большинство представителей фауны, обитающих в степи - это пасущиеся животные, такие как кролики и лошади. Тем не менее, в этой природной зоне также есть множество уникальных видов....
13 04 2024 7:11:29
Подземные землетрясения, вулканы, оползни или подводные взрывы могут вытеснять массы воды, создавая большие волны - явление, известное как цунами....
12 04 2024 9:59:51
Наша планета Земля очень большая. Каждый ее уголок отличается разнообразной природой. Но у каждого человека есть своя родная природа. Даже если встречаются наиболее красивые места, то родную природу нельзя ни с чем сравнить....
11 04 2024 15:35:19
Только горстка животных на Земле могут похвастаться синим окрасом. Напротив, синий цвет распространен у растений, так как они способны производить синий пигмент с помощью антоциана....
10 04 2024 9:56:40
Под географическим положением страны подразумевается территориальное размещение государства относительно других объектов (границы стран, акватории)....
09 04 2024 20:29:55
Млекопитающие, перечисленные здесь, являются крупнейшими в своем роде из населяющих нашу планету сегодня....
08 04 2024 9:26:59
Энергия и питательные или химические вещества проходят через экосистему. В то время как энергия течет через экосистему и не может быть переработана, питательные вещества циркулируют внутри экосистемы и используются повторно....
07 04 2024 9:40:55
Южная Америка имеет разнообразные биологические ресурсы, огромные запасы полезных ископаемых и значительное количество пресной воды....
06 04 2024 13:50:31
Шишкин получил известность еще при жизни. Но и в наши дни имеется много почитателей его таланта. Среди известных картин – «Перед грозой»....
05 04 2024 15:58:35
Художник правдиво передал колорит и настроение гулянья. По-видимому, Масленица - это был его любимый праздник. Глядя на полотно можно в реальности представить то, что там изображено: услышать звон колокольчиков, звуки гармошки и радостные разговоры собравшихся горожан....
04 04 2024 6:56:31
С яркими лучами солнца к нам приходит весна. Ее все с нетерпением ждут, зима кажется длинной, холода и метели надоедают. Ведь так хочется побольше тепла,...
03 04 2024 11:53:43
Зона отчуждения ЧАЭС – это не безжизненная пустыня. Кого-то может удивить тот факт, что в 30 км вокруг Припяти и АЭС обитает огромное количество животных и кажется, что жизнь здесь кипит вовсю....
02 04 2024 10:51:32
Территория страны лежит сразу в четырех основных климатических поясах. Каждый из них имеет свои показатели температуры и нормы осадков. С востока на запад наблюдается переход муссонного климата в континентальный....
01 04 2024 22:19:34
Ветром называют любое движение воздушных масс в атмосфере. Возникновение ветра связано с разницей давления – воздух всегда стремится переместиться из области высокого давления в область низкого давления....
31 03 2024 22:15:32
Экологи нередко говорят о глобальных проблемах, связанных с Мировым океаном. В чем их суть и насколько они серьезны......
30 03 2024 7:36:20
Если оценивать работу художника, то можно отметить, что он составил сложную композицию с крупными и мелкими деталями, разных форм и оттенков. Но несмотря на это картина не получилась перенасыщенной....
29 03 2024 11:31:30
Ряд ученых утверждает, что этот Черное море представляет колоссальную опасность для всех прибрежных государств. В чем же причина этих страхов?...
28 03 2024 5:18:55
Описание и хаpaктеристика водных, лесных, земельных, минеральных и биологических ресурсов Северной Америки....
27 03 2024 19:51:46
Океанический жёлоб - это длинная узкая впадина на дне океана, скрытая глубоко под водой. Эти темные, мистические углубления могут находится на глубине до 10 994 метров....
26 03 2024 9:15:46
ОТВЕТ: Полевые мыши являются травоядными животными, которые предпочитают есть любые овощи, семена или фрукты, соответствующие сезону года....
25 03 2024 4:24:39
Список фруктов и овощей, которые крысы могут есть, обширен, поэтому у владельцев этих милых грызунов есть выбор множества полезных для здоровья питомца вариантов....
24 03 2024 19:27:28
Вслед за мартом наступает апрель. С каждым месяцем весна все заметнее заявляет о своем приходе. Апрель славится тем, что дни становятся длиннее, а ночи намного короче....
23 03 2024 1:31:24
На Земле есть два северных полюса (географический и магнитный), оба из которых находятся в Арктическом регионе. Самая крайняя северная точка на поверхности Земли - это географический Северный полюс, также известный как Истинный Север....
22 03 2024 9:49:51
ОТВЕТ: Египет довольно богатая природными ресурсами страна. На процветание государства во многом повлияло уникальное расположение на......
21 03 2024 1:17:59
Анаконда – вид змей, принадлежащий к подсемейству удавов. Она считается самой тяжелой змеей в мире и одна из самых длинных....
20 03 2024 23:55:33
К бассейну Атлантического океана относится множество рек, которые расположены в Европе, Африке, Северной и Южной Америке....
19 03 2024 0:40:25
Экватор - это воображаемая линия на поверхности Земли, которая проходит с востока на запад, и перпендикулярно пересекает центр оси между Северным и Южным полюсами (самая северная и самая южная точки планеты)....
18 03 2024 7:39:34
Из этой статьи вы узнаете, как накопление отходов влияет на нашу планету - от не поддающегося биологическому разложению пластика до разрушающих озон хлорфторуглеродов (ХФУ)....
17 03 2024 12:31:33
Ивана Ивановича Шишкина по праву можно назвать знатоком русского леса. У него очень много картин посвящены этой теме. Он умело в своих работах изображает самые красивые уголки природы. Но самой любимой картинной многих ценителей его искусства является «Утро в сосновом лесу»....
16 03 2024 5:55:53
В этой статье, вы откроете для себя основные группы животных, обитающих на планете Земля, начиная от самых простых (беспозвоночных) до сложных (млекопитающих)....
15 03 2024 13:44:44
Братья Лаптевы – одни из моряков, участвовавших во всемирно известной экспедиции на севере, русские полярники, также известные как исследователи Российских северных окраин....
14 03 2024 5:36:37
Мне нравится сидеть с чашечкой чая у окна, и наблюдать, как кружится в листопаде листва клена, который растет под моим окном. Осенние листья похожи на прекрасных бабочек, танцующих вальс....
13 03 2024 20:55:30
Это промежуток геологического времени, берущий начало с мел-палеогенового вымирания, уничтожившего динозавров 66 млн лет назад и продолжающийся до наших дней....
12 03 2024 8:46:58
Биом пустыни представляет собой совокупность жарких и засушливых наземных биомов планеты. Он занимает почти 1/5 часть суши и затрагивает различные регионы мира....
11 03 2024 21:51:47
Экосистема включает в себя все живые организмы, которые в той или иной степени, взаимодействуют друг с другом и окружающей их неживой средой....
10 03 2024 8:31:16
Все основные биомы планеты представлены в разнообразии растительного мира Северной Америки, от арктических тундр на севере до пустынь на юго-востоке, а также......
09 03 2024 21:20:57
Здесь представлен краткий обзор 10-ти крупнейших африканских стран в порядке возрастания площади с кратким описанием и расположением на карте Африки....
08 03 2024 13:14:56
ОТВЕТ: Белые медведи обитают лишь в Северном полушарии Земли в районе Арктики, так как хорошо адаптированы к очень низким температурам севера и жизни на льду....
07 03 2024 10:55:18
В этой статье мы представляем вашему вниманию список 10-ти из самых умных животных на Земле в произвольном порядке....
06 03 2024 9:15:58
Европа - одна из частей света, площадью 10 мил. кв. км. Она граничит с Азией и образует один самый большой на планете материк Евразию....
05 03 2024 19:24:19
Если услышать название «Мертвое море», сложно представить себе идеальное место для отдыха, но это озеро привлекает туристов в течение тысяч лет. Считается, что минералы в воде обладают терапевтическими особенностями, а высокая соленость воды позволяет легко плавать....
04 03 2024 10:39:23
Еще:
Знания -1 :: Знания -2 :: Знания -3 :: Знания -4 :: Знания -5 :: Знания -6 :: Знания -7 :: Знания -8 :: Знания -9 ::
Морфологический разбор причастия – примеры морфемного разбора слова по составу
Размножение и развитие животных (3 класс, окружающий мир)
Агния Барто биография для детей (3 класс) кратко
Самая краткая биография Андерсена
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Лица глаголов, как определить – таблица для 1, 2, 3 лица в русском языке
Этапы антропогенеза – основные в таблице (9 класс, биология)
Местоимения 3 лица в русском языке, единственного и множественного числа
Природные зоны России — карта, названия, географическая хаpaктеристика и таблица
Краткая биография Пастернака Бориса Леонидовича интересное о творчестве писателя
Спряжения глаголов – как определить, таблица 1 и 2 спряжения в русском языке, правило и исключения
Естественный и искусственный отбор – сравнение в таблице
Самые большие равнины на территории России: названия, карта, границы, климат и фото
Взаимоотношения между организмами – примеры, хаpaктеристика и таблица
Анализаторы человека в таблице, центральные отделы органов чувств
Строение глаза и функции его частей в таблице
Московский Кремль и его достопримечательности (2 класс, окружающий мир)
Красота гор, самые высокие горы (доклад 2 класс, окружающий мир)
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Самая краткая биография Гайдара
Витамины (таблица по биологии, 8 класс)
Исследователи Северной Америки – история открытия и исследования
Богатство (обществознание, 5 класс)
Русско-японская война 1904-1905 гг кратко даты и события в таблице
Строение и функции кожи человека в таблице
Наклонение глагола – как определить, таблица с примерами в русском языке
Сходство и различие между митозом и мейозом
Какой климат в Северной Америке? Описание, типы, карта и таблица
Самая краткая биография Грига
Психика и реальность: единая теория психических процессов
Мэджик Джонсон (Magic Johnson) краткая биография баскетболиста
Основные природные зоны Канады
Внутреннее строение млекопитающих – таблица кратко
Краткая биография Суворова, рассказ о полководце Александре Васильевиче для детей всех классов
Какие бывают природные зоны, их основные особенности
Таблица “Природные зоны климатических поясов”, особенности климата мира
Модификационная изменчивость – значение в жизни организма, примеры и особенности
Предлоги места в английском языке в таблице (4 класс)
Определение, примеры, виды и формы комменсализма
Самая краткая биография Марко Поло
Реки Зарубежной Европы – крупные и самые длинные судоходные реки на карте
Путешествие по Москве (2 класс, окружающий мир)
Склонение числительных по падежам – таблица особенностей и примеров онлайн
Природная зона Санкт-Петербурга – в какой находится
Основные события Первой мировой войны – хронология в таблице
Строение эукариотической клетки в таблице, кратко о функциях (9 класс, биология)
Виды тканей растений (Биология) и их функции, таблица для 6 класса
Железы внутренней секреции человека в таблице