2.4 Εφαρμογές των θερμοδυναμικών νόμων για την εξήγηση διαφόρων φαινομένων της καθημερινής ζωής

Η θερμοδυναμική στους ζώντες οργανισμούς

Μηχανικό ανάλογο: Σε πολλές περιπτώσεις μια αυθόρμητη αντίδραση «σηκώνει το βάρος» μιας μη αυθόρμητης, παρέχοντας της την ελεύθερη ενέργεια που χρειάζεται.

Στους ζώντες οργανισμούς η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στα τρόφιμα, μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια (π.χ. αναπνοή). Οι ενεργειακές αυτές μετατροπές ακολουθούν τους νόμους της θερμοδυναμικής. Ό μεταβολισμός των τροφίμων αποτελεί τη βασική πηγή ελεύθερης ενέργειας που χρειάζονται τα βιολογικά συστήματα. Για παράδειγμα, η πλήρης οξείδωση της γλυκόζης, με ΔGo = -2880 kJ mol-1, είναι μια αυθόρμητη αντίδραση. Η ελεύθερη ενέργεια αυτής της αντίδρασης, διατίθεται για τη μετατροπή του ΑΤΡ σε ΑDΡ (ενδόθερμη δράση). Κατ΄ αυτό τον τρόπο αποθηκεύεται ενέργεια στο ΑΤΡ, η οποία στη συνέχεια διατίθεται για οποιαδήποτε χρήση στο βιολογικό σύστημα π.χ. κυτταρική ανάπτυξη. Η ζωή είναι δηλαδή ελεγχόμενη εκτύλιξη της ενέργειας που είναι αποθηκευμένη στο ΑΤΡ. Παράλληλα, το ΑΤΡ μεταπίπτει σταδιακά στο χαμηλής ενέργειας ΑDΡ, γι’ αυτό και οργανισμός γρήγορα θα χρειαστεί τροφοδότηση.

ΣΧΗΜΑ 2.16 Οι βασικές ενεργειακές μεταβολές που λαμβάνουν στα βιολογικά συστήματα, ακολουθούν τους νόμους της θερμοδυναμικής