1.4.6. Обмяна на веществата

Размножаването, обособяването на признаци, растежът, дразнимостта и движението като признаци на живота показват, че организмите трябва да си набавят от околната среда вещества и енергия, необходими за изграждане на тялото им. Сложният строеж на клетката освен това е термодинамично неустойчив и трябва да бъде поддържан при непрекъснат разход на енергия. При размножаването, при изграждането на специфичните биологични структури от вещества, намиращи се в околната среда, термодинамично се създава ред от съществуващото безредие. При изграждането си живите същества са в състояние да намаляват ентропията, т.е. параметъра, описващ степента на безредие. Това противоречи само привидно на втория закон на термодинамиката, който изисква увеличение на ентропията при всеки физичен процес. Намаляването на ентропията в организма се придружава от значително увеличаване на ентропията в окръжаващата го среда. Пример за това е храненето на животните. Храната съдържа високоподредени макромолекули, които са с ниска ентропия в сравнение с отделените от организма нискомолекулни вещества с ниска степен на подреждане и висока ентропия. Организмите се изхранват, така да се каже, за сметка на отрицателната ентропия на околната среда.

При живите организми се наблюдава обмяна на веществата. Те приемат вещества от окръжаващата ги среда, преработват ги във вътрешността си при пренос на енергия и отделят разградни продукти навън. Превръщанията на веществата в организма — междинната обмяна на веществата, може да се разчленят на две големи области, които са тясно свързани една с друга и невинаги могат да бъдат разделени.

Поетите от околната среда вещества се преработват в организма в свойствени за него органични съединения. Този процес се нарича асимилация, или анаболизьм. Протичащите реакции на биосинтеза най-често изразходват енергия, поради което се наричат енергопоглъщащи (ендергонични). Те се нуждаят от доставяне на свободна енталпия. Освен това за извършването на множество други функции на живата клетка, като поемане на вещества, двигателни реакции и др., също е необходима енергия. Свободната енталпия се набавя, доколкото липсват външни източници на енергия — каквато е светлината за зелените растения, — от енергията, получена от разграждането на собствени органични съединения. Тази част на обмяната на веществата се нарича дисимилация, или катаболизъм.

затворена и отворена система
Фиг. 1.4.6—1. Схематично представяне на затворена и отворена система а — затворена система в статично равновесно състояние; ако в един от скачените съдове се добави вода, тя преминава във втория съд, докато нивото й в двата съда се изравни; б — отворена система в динамично равновесие; количеството на добавяната е равно на количеството на изтичащата вода

При обмяната на веществата живите организми разменят вещества и енергия с околната среда. През тях преминава поток от вещества. Термодинамично те са отворени системи. Подобни поточни системи притежават свойства, различни от свойствата на обичайните, разглеждани във физиката и химията затворени системи. Тези свойства представляват важни характеристики на живота и се обосновават от термодинамиката на постоянните необратими процеси. Затворените системи, при които няма обмяна на вещества с околната среда, се стремят към статично равновесие, при което ентропията достига максимум. В резултат на това системата не може да извършва повече работа. При постоянния поток на вещества устойчивите отворени системи се намират в постоянно или динамично равновесие (фиг. 1.4.6—1). Тяхната ентропия е постоянна, без да е в максимум. Отворената система може да извършва работа също и в състояние на динамично равновесие, което е независимо от изходното състояние на системата. То се определя от коефициентите на скоростта на вътрешните реакции. При тяхното изменяне, ако не се превишават възможностите на системата, настъпва ново състояние на равновесие. В противен случай системата се разрушава.

Основен проблем на живите организми като отворени системи е да поддържат постоянството на динамичното си равновесие, на вътрешните условия в системата по отношение на смущенията, обусловени от средата. Постоянство на параметрите се постига чрез непрекъснат контрол и корекция съобразно с принципа на регулирането. Това саморегулиране (авторегулация) на организмите се осъществява от множество механизми на обратна връзка. По този начин се осигурява — без да вземаме предвид индивидуалното развитие — подредено и непрекъснато протичане на многобройните реакции и пътища на обмяна на веществата. В резултат на саморегулираната обмяна на веществата живите организми са самоподдържащи се и самообновяващи се системи. Те представляват подредена в пространството и времето съвкупност, при което въз основа на взаимодействието цялото е повече от сбора на съставящите го части.

Няма коментари - Остави коментар

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

*

Можете да използвате тези HTML тагове и атрибути: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>