взлом

Открытая медицинская библиотека

Статьи и лекции по медицине ✚ Библиотека студента-медика ✚ Болезни и способы их лечения.

Токсикология Термодинамика биосистем. Термодинамические аспекты токсичности
просмотров - 164

Материя существует в различных состояниях. С позиций классической термодинамики существование материи в форме живых организмов и даже единичных клеток маловероятно. Как известно, для частиц, являющихся элементами системы, находящейся в неравновесном состоянии, свойственно стремление распространяться и перераспределяться в соответствии с законом вероятности и к достижению, таким образом, равновесного состояния. При таком перераспределœении энтропия (мера неупорядоченности) системы (S) возрастает, т. е. dS/dt 0.

Клетки, или тем более, многоклеточные организмы, являются высокоорганизованными структурами, в сравнении с окружающей их средой, то есть представляют собой элемент системы с низкой энтропией. Поддержание структуры и функции живых существ, регенерация, рост, репродукция - всœе это процессы, проходящие с уменьшением энтропии. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, в живых системах имеет место иная тенденция: dSb/dt< 0.

Это возможно лишь при условии открытости биологической системы, ᴛ.ᴇ. интенсивного обмена с окружающей средой веществом и энергией и, в частности, активного потребления элементов окружающей среды с низкой энтропией (углеводов, белков, жиров, других клеток и организмов). Эти элементы расщепляются на продукты с более высокой энтропией, и за счет высвобождающейся энергии организм в форме сопряженного процесса понижает свою собственную энтропию. При этом суммарная энтропия системы организм - окружающая среда увеличивается: dS/dt = dSb/dt + dSm/dt > 0, где dSm - изменение энтропии потребленных веществ.

Таким образом развитие высокоорганизованных биологических структур есть процесс, в ходе которого понижается энтропия структуры за счет существенного её увеличения в сопряженных системах. Существование клеток и макроорганизмов связано с постоянным обменом материей и энергией с окружающей средой. Прекращение обмена означает смерть организма, гибель системы. Любой токсикант, так или иначе, нарушает обменные процессы, делает организм (систему) более уязвимым с термодинамических позиций.