Подготовка к практическому занятию. Процессы энергообеспечения организма за счет внешних энергетических ресурсов составляет предмет исследования биоэнергетики

Мотивация цели.

Процессы энергообеспечения организма за счет внешних энергетических ресурсов составляет предмет исследования биоэнергетики. Разработкой биоэнергетических проблем занимаются статистическая физика и термодинамика. Статистическая физика изучает механизмы энергетических процессов, протекающих в организме на молекулярном и субмолекулярном уровнях. Биологическая термодинамика исследует биологические процессы на основе общих законов превращения энергии без детального изучения их молекулярных механизмов (на макроскопическом уровне).

Применение термодинамики в биологии позволяет рассчитать энергетические превращения в живом организме и в отдельных системах и органах. Например: при мышечном сокращении, проведении нервных импульсов, осмотических процессах, при изучении активного и пассивного транспорта веществ через биологические мембраны, возникновении и распространении биопотенциалов и др..

Цель занятия: изучить основные понятия и положения термодинамики; научиться применять термодинамический метод к изучению биологических объектов (систем).

Изучить по рекомендованной литературе, уметь объяснять и пояснять примерами следующие вопросы:

I. Основные понятия.

Термодинамика, предмет и метод. Термодинамические системы (изолированные, замкнутые, открытые). Параметры системы: интенсивные (давление, температура и т.д.) и экстенсивные (объем, энергия, энтропия, энтальпия и др.)

II. Основные законы термодинамики.

1.Первое начало термодинамики.

2.Второе начало термодинамики. Качественные формулировки (Клаузиуса и Томсона). Количественная формулировка. Энтропия и ее физический смысл (термодинамический и статистический).

3.Термодинамические функции (потенциалы): свободная и связанная энергии, внутренняя энергия, свободные энергии по Гельмгольцу и по Гиббсу, энтальпия.

III. Применение первого и второго начал термодинамики в биологии.

1.Тепловой баланс организма. Температурный гомеостазис. Энерготраты организма.

2.Эффективность основных биоэнергетических процессов.

3.Физиологическая калориметрия (прямая и непрямая).

IV. Стационарное состояние и его применение к биологическим системам.

1. Производство энтропии при необратимых процессах. Уравнение Пригожина для открытых систем. Сопряжение процессов. Негэнтропия.

2. Стационарное и равновесное состояния, их отличия. Энтропия, свободная энергия, производство энтропии в стационарном и равновесном состояниях. Теорема Пригожина.

3. Расширенный принцип Ле-Шателье. Адаптация и аутостабилизация живых систем. Типы перехода из одного стационарного состояния в другое.

Дата добавления: 2014-12-16