Ағзадағы биофизикалық үрдістер Биофизикаға кіріспе
жүктеу/скачать 0,69 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Биологиялық жүйелердің термодинамикасы
|
Ағзадағы биофизикалық үрдістер Биофизикаға кіріспе Үш ғылымның - физика, химия және биологияның жемісті ұштасулары негізіндегі биологиялық пән болып табылатын биофизика тіршілік процестерінің негіздерін ұғынуға мүмкіндік береді. Қазіргі кезде көптеген биофизикалық әдістер әртүрлі ауруларды диагностикалауда, дәрі- дәрмектік препараттардың әсер ету механизмін анықтауда, емдеуді бақылауда кең түрде қолданылады. Биофизика заңдарын білу диагностика мен емдеудің жаңа әдістерін жасауға мүмкіндік береді. Осы әдістердің теориялық негіздерін білу клиникалық- диагностикалық және емдеу шараларында өте қажет. Дәрігердің диагностикалық және емдік тактикасы көбінесе құралдар арқылы алынған мағлұматтарға байланысты болады. Медика- биологиялық зерттеулерде әртүрлі техникалық құрал- жабдықтарды қолданудың максималды тиімділігі зерттеушінің құралмен жұмыс істеудің физикалық негіздерін білгенде ғана орындалады. Биологиялық жүйелердің термодинамикасы Термодинамика – энергияның түрленуі жайындағы ғылым. Тірі ағзаның тіршілігі және ондағы тіршілікке қажетті үрдістер «тірі ағза- қоршаған орта» жүйесіндегі энергетикалық баланстың өзгерісімен тығыз байланысты. Термодинамиканың зерттеу объектісі жүйе болып табылады. Жүйе дегеніміз қоршаған ортадан шартты түрде оқшауланған (бөлініп алынған) материалды объектілер (денелер) жиынтығы. Термодинамика үш түрлі жүйені қарастырады. Олар қоршаған ортамен өзара әрекеттесу сипатымен ажыратылады. Оқшау жүйе дегеніміз қоршаған ортамен затпен де, энергиямен де алмаспайтын орта. Тұйықталған (тұйық) жүйе- қоршаған ортамен энергиямен алмасады, бірақ заттың алмасуы болмайды. Оқшауланған және тұйықталған жүйелер жабық жүйелерге жатады. Ашық жүйе дегеніміз қоршаған ортамен затпен де, энергиямен де алмасатын орта. Термодинамика тұрғысынан тірі ағза ашық жүйеге жатады. Жүйенің физикалық және химиялық қасиеттерінің жиынтығы осы жүйенің күйін анықтайды. Жүйенің күйін мынадай термодинамикалық параметрлер бойынша сипаттауға болады: температура, қысым, көлем, энергия және т.б. Жүйедегі микробөлшектердің мөлшеріне немесе массасына байланысты болатын термодинамикалық параметрлер (функциялар) экстенсивтік немесе сыйымдылық факторлары (көлем, энергия, ішкі энергия, энтропия) деп аталады. Жүйедегі микробөлшектердің мөлшеріне немесе массасына байланысты болмайтын термодинамикалық параметрлер интенсивтік (қысым, температура) деп аталады. Энергия- материяның бір түрден басқа бір түрге түрленуі кезіндегі материя қозғалысының өлшемі. Қозғалыс- материяның негізгі қасиеті. Энергия жүйенің жұмыс жасау қабілетін сипаттайды. Жүйенің жұмыс жасау қабілеті нөлге тең болса және осы күйден сыртқы энергиясыз шыға алмаса, жүйенің осындай күйін термодинамикалық тепе- теңдік деп атайды. Жүйенің энергиясын екі бөліктен тұрады деп қарастыруға болады: біреуі жалпы алғанда жүйенің қозғалысы мен жағдайына байланысты, екіншісі- осы факторларға байланысты емес. Екінші құраушы жүйенің ішкі энергиясы деп аталады. Ол бөлшектердің жылулық қозғалысының энергиясынан, химиялық және ядролық энергиялардан тұрады. Жұмыс жасауға қолдануға болатын жүйенің ішкі энергиясының бір түрі бос энергия деп аталады. Ал ішкі энергияның қалған бөлігі байланысқан деп аталады. Кез келген үрдісте жүйенің жасаған жұмысы бос энергияның өзгерісінен үлкен болмайды. Барлық тіршілік иелері үшін бос энергияның көзі- Күн. Ағзаның өміріне қажетті энергия жоғары молекулалық тағамдық заттардың химиялық байланыстарының энергиясы түрінде азық-түлікпен жеткізіледі. Ағзада бұл заттар қарапайым заттарға дейін тотығады. Сол кезде бөлінген энергия энергияның басқа түріне айналады. Ең алдымен дене температурасын сақтау үшін қажетті жылуға және де әртүрлі қозғалыс кезінде, оның ішінде еңбек еткен кезде жасалатын жұмысқа түрленеді. Сонымен қатар ағзада босап шыққан энергияны біраз сіңіру арқылы жаңа күрделі қосылыстар түзіледі. Бұған мысал, жиырылғаннан кейін бұлшық еттерде АТФ-ң түзілуі (синтезі) макроэнергетикалық байланыстардың пайда болуымен жүреді. Осы байланыстарда айтарлықтай энергия жинақталады, содан кейін АТФ АДФ пен фосфатқа ыдырап, жиырылу үрдісі кезінде бұлшық еттердің жұмысына жұмсалады, және көбінесе жылуға айналады (бұлшықеттер ағзадағы жылу өндірудің негізгі көзі болып табылады). АТФ тірі жүйелерде жүретін барлық биохимиялық үрдістер үшін әмбебап энергияның көзі. АТФ-та жинақталған энергия күрделі молекулалардың, ақуыздардың, ферменттердің, нуклеин қышқылдарының түзілуіне және биологиялық мембрана арқылы молекулалардың белсенді (активті) тасымалына жұмсалады. Осылайша, ағзада ішкі энергияның мөлшері өзгереді. Осылайша, ағзаның тамақ қабылдауы мен ас қорытудың периодтылығы, іс-әрекеттің (ұйқы, тыныштық, жұмыс) айырмашылығына байланысты ағзаның әр түрлі бөліктерінде ішкі энергияның мөлшері өзгереді. Бірақ жеткілікті ұзақ уақыт бойы мысалы, бір тәулікте, барлық осы өзгерістер өзара теңеседі, осылайша ағзаның тұрақты күйі сақталады. Ендеше ағзаның ішкі энергиясы шамалап айтқанда өзгермейді деп болжауға болады. Тірі ағзаға қатысты энергияның сақталу заңын (термодинамиканың бірінші бастамасы) былайша тұжырымдауға болады: сыртқы күштерге қарсы жүйенің атқаратын жұмысы жүйеге берілген жылу мөлшері мен оның ішкі энергиясының өзгеріснің айырмасына тең: . Немесе жүйеге берілетін жылу мөлшері Q жүйенің ішкі энергиясының өзгерісіне және жүйенің жұмысына А жұмсалады: жүктеу/скачать 0,69 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|