Биологиялық тотығу

ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ ЖАНДЫ ЖҮЙЕЛЕРДЕГІ НЕГІЗГІ ЗАҢДЫЛЫҚТАРЫ

Жанды жүйелердің энергия көздері

Жер бетіндегі барлық биологиялық процестер үшін энергия көзі болып Күн сәулесі есептеледі. Күннің энергиясы гамма электрондармен гамма сәулелер түрінде әрекеттесіп, фотондарға айналады. Өсімдіктер Күн энергиясының сәулелерін қабылдап, фотосинтез реакциясының нәтижесінде бұл энергияны әртүрлі молекулалардың химиялық байланыстарының энергиясына айналдырады.

Өсімдіктер мен жануарлардың жасушаларындағы потенциалдық энергия молекуладағы атомдардың арасында пайда болатын химиялық байланыстардың энергиясы түрінде сипатталады. Мысалы, 1 моль глюкоза молекуласындағы С, Н және О атомдарының арасындағы потенциалдық энергия 285000 Дж. Химиялық байланыстардың потенциалдық энергиясы валенттік электрондардың энергетикалық деңгейі жоғары орбитальдарда орналасуымен түсіндіріледі, олар онда органикалық молекулалар түзілгенде түседі. Энергиясы жоғары электрондар, биоорганикалық молекулалардың метаболиттік өзгеруі барысында, төмен энергетикалық деңгейге ауыса алатын қабылет көрсетеді, соның нәтижесінде потенциалдық энергия кинетикалық энергияға айналады. Химиялық жүйелерде энергетикалық деңгейлер мен қозғалатын электрон ағындарының кинетикалық энергиясы қабысқан процестердің қажетіне асырылады.

Энергияның әртүрлі формаларының өзара айналуы ағзаның сан алуан тіршілік қызметтерін орындауға қабылетін сипаттайды.

Биологиялық тотығу

Кинетикалық энергияның бір түріне жататын Күн сәулесінің энергиясы потенциалдық энергияның бір түрі болып табылатын химиялық байланыстардың энергиясына айналады. Биоорганикалық молекулалардың химиялық байланыстарында шоғырланған энергия тіршіліктің негізін қалайтын алмасу реакцияларының немесе метаболиттік процестердің барысында бөлініп шығады. Өсімдіктермен қоректенетін ағзаларда ұсақ молекулалардың, мысалы, көмірсулардың энергиясы биологиялық тотығудың барысында бөлінеді және оның мөлшері осы заттардың жасыл өсімдіктерде жүретін фотохимиялық реакциялардың нәтижесінде түзілуіне кеткен энергиясына тең болады.

Биологиялық тотығуда түзілген энергияның бір бөлігі әрі қарай пайдалануға болатын АТФ т.б. трифосфаттардың фосфаттық байланыстарының макроэргтік энергиясына айналады, ал екінші бөлігі әрі қарай пайдаға аспайтын жылуға айналады.

Макроэргтік фосфаттық байланыстар түзіле жүретін процестер жасушалардың митохондрияларында орындалады. Ағза АТФ-тың макроэргтік байланыстарының химиялық энергиясын әртүрлі биологиялық қызметтерді орындау үшін, яғни жаңа молекулалардың синтезі, химиялық жұмыс, молекулаларды осмос және иондық градиентке қарсы тасымалдау, мембраналық потенциалдарды сақтау, электр импульстерін өндіру т.б. қызметтер үшін пайдаланады.

Физикалық қозғалыстарда тотығу процестерінің белсенділігі жоғарылайды, бұл жағдай АТФ-тың әжептәуір мөлшерде жиналуына байланысты болады.

Биологиялық тотығу жүйе мен қоршаған ортаның арасындағы қарым қатынасты суреттейтін маңызды кезеңдердің бірі болып есептеледі.