Biofyzika

3 Bioenergetika a termodynamika v lékařství


 
Bioenergetika se zabývá studiem energetických přeměn v živé hmotě. V přírodě se setkáváme s různými druhy energie (tepelná, mechanická, chemická, elektromagnetická apod.), které se mohou vzájemně transformovat. Vždy však platí (v mikrosvětě v souvislosti s možnou vzájemnou přeměnou hmotnosti a energie), že součet energie a hmotnosti v uzavřeném systému je konstantní, ať uvnitř tohoto systému probíhá jakýkoli fyzikální nebo chemický děj. Živý organismus ovšem není systémem izolovaným od svého okolí, naopak je se svým okolím provázaný, a proto je systémem otevřeným, protože jeho existence je podmíněna neustálým dodáváním energie zvenčí a její spotřebou (tj. vykonávání práce) na udržování uspořádané struktury systému (uspořádání makromolekul, bílkovin, udržování fázových rozhraní) a jeho životních funkcí.
Metodou vhodnou ke studiu a popisu energetických přeměn je termodynamika, neboť tento fyzikální obor se zabývá teplem a jevy s ním spojeným. Změny energie jsou popsány třemi termodynamickými větami (zákon zachování energie, zákon růstu entropie určující směr procesů probíhajících v izolovaných systémech, chování látek v blízkosti absolutní termodynamické nuly). Klasická termodynamika, kterou se v této kapitole budeme převážně zabývat, popisuje makroskopický stav systému, není tedy nutná detailní znalost jeho vnitřní struktury. Systém se popisuje pomocí stavových veličin jako je např. tlak, teplota, objem nebo stavových funkcí jako je např. vnitřní energie nebo entropie.
Matematický aparát termodynamiky, zvláště pak termodynamiky ireverzibilních procesů (matematická analýza funkcí více proměnných, parciální derivace apod.) přesahuje rámec tohoto textu a proto budou uvedeny pouze některé za základních principů. Termodynamika nerovnovážných stavů, ireverzibilních procesů a molekulární statistika jsou úzce spjaty prostřednictvím entropie s informačním obsahem daného systému. Např. buňky jsou díky vysokému obsahu informace schopné reprodukce a reparace případného poškození.
 
 
Předchozí
Následující
Operace
Prohlédnout vše