Asosiy tushunchalar

KONSEPTIYA 8.2
Reaksiyaning erkin
energiya o'zgarishi bizga
reaktsiya o'z-o'zidan sodir
bo'ladimi yoki yo'qligini aytadi
Moddinamika moddaning membrana orqali tarqalishini tushuntirishga yordam
beradimi? (7.11-rasmga qarang.)
3.
AGAR NIMA?
Bir stakan suv tubiga bir choy qoshiq shakar qo'ysangiz,
vaqt o'tishi bilan u butunlay eriydi. Ko'proq vaqt qolsa, oxir-oqibat suv
yo'qoladi va shakar kristallari yana paydo bo'ladi. Bu kuzatishlarni
entropiya nuqtai nazaridan tushuntiring.
2. Olmada mavjud bo'lgan energiya shakllarini tasvirlab bering
1.
BOG'LANISHLAR YO'LING
Ularning ikkinchi qonuni qanday amalga oshiriladi
daraxtda o'sadi, keyin tushadi, keyin uni yegan kishi hazm qiladi.
Eslatib o'tamiz, koinot haqiqatan ham "tizim" va "atrof" ga teng. 1878
yilda Yel universiteti professori J. Uillard Gibbs tizimning Gibbs erkin
energiyasi (atrofini hisobga olmagan holda) deb nomlangan juda
foydali funktsiyani aniqladi, bu funksiya G harfi bilan ifodalanadi .
Erkin energiya - bu tirik hujayradagi kabi, harorat va bosim butun
tizimda bir xil bo'lganda, ishni bajara oladigan tizim energiyasining
qismi. Keling, tizim o'zgarganda, masalan, kimyoviy reaktsiya paytida
sodir bo'ladigan erkin energiya o'zgarishini qanday aniqlashimizni
ko'rib chiqaylik.
Ushbu ma'lumot biologlar uchun juda qiziq, chunki u bizga
energiya kiritmasdan qanday o'zgarishlar sodir bo'lishi mumkinligini
taxmin qilish imkonini beradi. Bunday o'z-o'zidan paydo bo'ladigan
o'zgarishlar hujayra tomonidan ishni bajarish uchun ishlatilishi
mumkin. Bu tamoyil metabolizmni o'rganishda juda muhimdir, bu
erda asosiy maqsad qaysi reaktsiyalar hujayra ishini energiya bilan
ta'minlashi mumkinligini aniqlashdir.
Kimyoviy usullardan foydalanib, biz har qanday reaktsiya uchun
DGni
o'lchashimiz mumkin.
(Qiymat pH, harorat va reaktivlar va
mahsulotlar konsentratsiyasi kabi shartlarga bog'liq bo'ladi.)
Jarayon uchun DG qiymatini bilganimizdan so'ng, biz jarayonning o'z-
o'zidan bo'lishini (ya'ni, u energetik jihatdan qulaymi yoki energiya
kiritmasdan sodir bo'ladimi) bashorat qilish uchun foydalanishimiz
mumkin . Bir asrdan ortiq tajribalar shuni ko'rsatdiki, faqat salbiy DG
bo'lgan jarayonlar
o'z-o'zidan sodir bo'ladi. DG manfiy bo'lishi uchun DH
manfiy bo'lishi kerak (tizim entalpiyadan voz kechadi va H kamayadi)
yoki TDS ijobiy bo'lishi kerak (tizim tartibdan voz kechadi va S ortadi)
yoki ikkalasi ham bo'lishi kerak: DH va TDS hisoblanganda
barcha
spontan jarayonlar uchun
DG manfiy qiymatga ega (ÿG 6 0). Boshqacha
qilib aytganda, har bir o'z-o'zidan sodir bo'ladigan jarayon tizimning
erkin energiyasini kamaytiradi va ijobiy yoki nol DGga
ega bo'lgan
jarayonlar
hech qachon o'z-o'zidan bo'lmaydi.
atrofdagi materiya va energiyaning uyushgan shakllari va ularni kamroq
tartiblangan shakllar bilan almashtirish. Misol uchun, hayvon
kraxmal, oqsil va boshqa murakkab molekulalarni iste'mol
qilgan ovqatdan oladi. Katabolik yo'llar bu molekulalarni parchalaganda,
hayvon CO2 va H2O
chiqaradi
- oziq-ovqatga qaraganda kamroq kimyoviy energiyaga ega bo'lgan
kichik molekulalar (8.3b-rasmga qarang). Kimyoviy energiyaning
kamayishi metabolizm jarayonida hosil bo'lgan issiqlik hisobiga
amalga oshiriladi. Kattaroq miqyosda energiya ko'pchilik ekotizimlarga
yorug'lik shaklida kiradi va issiqlik shaklida chiqadi (1.9-rasmga qarang).
Bu tenglamada faqat tizimning (reaktsiya) xossalaridan
foydalaniladi: DH sistema entalpiyasidagi o'zgarishni anglatadi
( biologik tizimlarda umumiy energiyaga ekvivalent); DS - tizim
entropiyasining o'zgarishi; va T - Kelvin (K) birliklarida mutlaq harorat (K
= °C + 273; kitobning orqa tomoniga qarang).
Tartibning bu o'sishi organizm tomonidan qabul qilinishi bilan muvozanatlanadi
ÿG = ÿH - TÿS
Quyidagi tenglamani qo'llash orqali kimyoviy reaktsiya:
Erkin energiyaning o'zgarishi DG ni a uchun hisoblash mumkin
DG haqida o'ylashning yana bir yo'li , bu uni ifodalashini anglashdir
oddiy ajdodlardan. Masalan, biz yashil suv o'tlari deb ataladigan ancha
sodda organizmlardan murakkab gulli o'simliklargacha bo'lgan o'simliklar
shohligining nasl-nasabini kuzatishimiz mumkin. Biroq, vaqt o'tishi bilan
tashkilotning bu o'sishi hech qanday tarzda ikkinchi qonunni buzmaydi.
Muayyan tizimning, masalan, organizmning entropiyasi, koinotning
umumiy entropiyasi - tizim va uning atrofi - ortib borar ekan, aslida
kamayishi mumkin. Shunday qilib, organizmlar tobora ko'payib
borayotgan koinotdagi past entropiya orollaridir. Biologik tartibning
evolyutsiyasi termodinamika qonunlariga to'liq mos keladi.
Oldingi bo'limda ko'rganimizdek, tizimda jarayon o'z-o'zidan sodir
bo'lganda, DG salbiy ekanligiga ishonch hosil qilishimiz mumkin.
Biz hozirgina o'rgangan termodinamika qonunlari butun koinotga
taalluqlidir. Biologlar sifatida biz hayotning kimyoviy reaktsiyalarini
tushunishni istaymiz, masalan, qaysi reaktsiyalar o'z-o'zidan sodir
bo'ladi va qaysi biri tashqaridan energiya kiritishni talab qiladi. Ammo
har bir alohida reaktsiya uchun butun koinotdagi energiya va entropiya
o'zgarishlarini baholamasdan buni qanday bilishimiz mumkin?
Hayotning dastlabki tarixida murakkab organizmlar rivojlandi
8-BOB Metabolizmga kirish
Taklif etilgan javoblar uchun A ilovasiga qarang.