열역학의 첫 번째 법칙 :에너지 보존
* 성명서 : 에너지는 생성되거나 파괴 될 수 없으며, 한 형태에서 다른 형태로만 변형됩니다.
* 세포 대사 : 이 법은 세포가 신진 대사 과정을 강화하기 위해 주변 환경에서 에너지를 얻어야한다고 지시합니다. 이 에너지는 주로 결합에 저장된 화학 에너지를 방출하는 포도당과 같은 식품 분자의 파괴에서 비롯됩니다. 그런 다음이 에너지는 새로운 분자 구축, 막을 가로 지르는 물질 및 전기 충동을 생성하는 것과 같은 필수 세포 기능을 수행하는 데 사용됩니다.
열역학 제 2 법칙 :엔트로피
* 성명서 : 폐쇄 시스템의 총 엔트로피 (장애 또는 무작위)는 항상 시간이 지남에 따라 증가합니다. 이것은 에너지 변환이 결코 100% 효율적이지 않음을 의미합니다. 열로 일부 에너지가 손실되어 주변의 장애가 증가합니다.
* 세포 대사 : 셀은 닫힌 시스템이 아니지만 개방형 시스템은 지속적으로 에너지와 환경과 물질을 교환합니다. 이 교환은 세포가 비교적 낮은 수준의 엔트로피를 유지할 수있게합니다. 그러나, 세포 공정은 여전히 부산물로서 열을 생성하여 우주의 전체 엔트로피 증가에 기여한다.
여기 열역학 법칙이 세포 대사에 어떻게 적용되는지에 대한 구체적인 예는 다음과 같습니다.
* 광합성 : 식물은 태양으로부터 광 에너지를 포착하여 포도당 분자에 저장된 화학 에너지로 변환합니다. 이 과정은 100% 효율적이지 않습니다. 일부 에너지는 열로 손실되지만 포도당에 저장된 전체 에너지는 그것을 생성하는 데 사용되는 에너지보다 큽니다.
* 세포 호흡 : 포도당의 파괴는 전력 세포 공정으로 화학 에너지를 방출합니다. 일부 에너지가 열로 손실 되므로이 과정은 100% 효율적이지 않습니다. 그러나 포도당에서 방출 된 에너지는 여전히 세포 내에서 작업을 수행하는 데 사용되어 에너지의 보존을 보여줍니다.
* 엔트로피 및 단백질 폴딩 : 단백질은 특정 3 차원 모양으로 접어 기능을 수행합니다. 이 폴딩 과정은 자발적이지만 더 무질서한 상태에 대한 엔트로피 경향을 극복하기 위해 에너지 입력이 필요합니다.
* 대사 경로 : 복잡한 대사 경로는 많은 상호 연결된 반응을 포함합니다. 각 반응에는 자체 에너지 요구 사항이있을 수 있지만 전체 경로는 열역학 법칙에 순종해야합니다. 전반적인 프로세스는 순 에너지 이득 또는 손실이 유리해야합니다.
요약
열역학의 첫 번째와 두 번째 법칙은 제한이 아니라 세포 대사에서 에너지 흐름의 복잡한 춤을 안내하는 기본 원칙입니다. 그들은 세포가 에너지를 획득, 변형 및 활용하여 생명을 유지하고 중요한 과정을 수행하는 방법을 이해하기위한 프레임 워크를 제공합니다.
