Приложение первого начала ТД к ЖО. Различия в преобразованиях энергии в тепловых машинах и живых организмах. Макроэрги, их роль в жизнедеятельности

Первое начало ТД справедлив и для живых организмов, и был сформулирован Р. Майср и Г. Геймгольд, но записан в несколько другой форме с учетом того, что единый источник энергии для живых организмов является энергия химических связей пищевых продуктов. W_пищи=A+Q+∆U

Энергия пищи тратиться на совершение работы, изменение внутренней энергии и отдачи тепла. Теплокровные имеют постоянную температуру тела, и поэтому ∆V=0, W_пищи=AQ

Если рассматривать состояние здорового организма за достаточно большой промежуток времени, то легко убедиться, что внутренняя энергия организма в большинстве случаев лишь колеблется в некоторых пределах, но в среднем остаётся постоянной (ΔU = 0). ТогдаGПИЩИ = A + Q

Эта формула называется уравнением энергетического баланса

Различия в преобразованиях энергии в технике и в живых организмах.

В технике основным источником энергии является сжигание топлива или преобразование ядерной энергии в тепловую.

Часть полученного тепла в различного рода двигателях используется для совершения работы, а другая часть отдаётся в окружающую среду.

В живых организмах свободная энергия, получаемая при усвоении пищи, почти целиком выделяется в ходе биологического окисления, происходящего на внутренних мембранах митохондрий. Примерно 50% этой энергии диссипирует (выделяется в виде тепла, которое целиком уходит в окружающую среду). Остальные 50% тратятся на синтез так называемых макроэргов – веществ, обеспечивающих энергией все клетки организма. Важнейшим из таких веществ является аденозинтрифосфорная кислота.

Работа в живом организме производится за счёт энергии, выделяющейся при отщеплении от АТФ концевой фосфатной группы НРО3 (обычно обозначаемой одно буквой Ф) и переносе этой группы на какое-то другое вещество, чаще всего – на воду:

На совершение работы используется около 40% этой энергии, или 20% от исходной энергии пищи. Остальная энергия опять-таки превращается в тепло и уходит из организма. Таким образом, КПД организма составляет около 20%. организмы отличаются прежде всего тем, что роль промежуточного звена между источником свободной энергии и работой в них выполняет не тепловая энергия, а химическая

Синтез макроэргов происходит, и основном, за счёт окисления мономеров, на которые расщепляются в кишечнике пищевые продукты. Важнейшим из этих мономеров является глюкоза. За счёт энергии, выделяющейся при окислении. за счёт энергии 1 моля глюкозы всего может синтезироваться 38 молей АТФ. Это так называемый аэробный синтез.