2 – Ma’ruza: biologik jarayonlar termodinamikasi

Muvozanatga yaqin jarayonlar termodinamikasining ba’zi parametrlarga bog’liqligi.
Klassik termodinamikaning vaqt omilini chetlab o’tadi, chunki vaqt cheksizlikka intiladi. Ammo, tirik organizmda kechadigan barcha jarayonlar tezligi o’zaro kuchli darajada farqlanadi. Masalan, dif­fuziya glikoliz yoki nerv (muskul) qo’zg’alishiga nisbatan sekin kecha­di. Ammo ochiq sistemaning stasionar holatida tezlik o’zgarmas kat­talikga ega bo’ib, vaqt davomida doimiy bo’lib qoladi. Aynan mana shunday hol stasionar holatdagi sistema xossalarining o’zgarmasdan saqlanishi bilan xarakterladigan termodinamik muvozanat bilan o’x­shashligini tashkil etadi. Izonirlangan sistemaning evolyusiyasi , ter­modinamik muvozanat tomon yo’lalib entropiyaning maksimum­ga,(S  max), erkin energiyaning esa minimumga (G₀  0) intinishi bilan borib oxirgi natijada bunday hol sistemali inqirozga olib keladi.
Termodinamika ikkinchi qonunini klassik ta’rifi, bir qarashda, xayot faoliyat jarayonlari prinsiplariga zidday ko’riladi. Haqiqatdan ham, tirik organizmning o’sish va rivojnanish davrlarida tartiblan­ganlik va murakkablashish o’zligidan kechadi. Bunday hol, termodina­mika ikkinchi qonuni ta’kidlaganidek, entropiyaning oshishi emas, balki uning kamayishi bilan kechadi. Aslida, tirik organizm ochiq sistema bo’lgani uchun, bunday sistema umumiy entropiyaning o’zgarishi (dS), unda kechadigan jarayonlarning qaytarmasligi bilan shartlanib, shakllanadigan entropiya (diS) va uning tashqi muhit bilan aloqasi tufayli yuzaga keladigan entropiya (deS) dan tashkil topadi, ya’ni DS=diS + deS. Izomirlangan sistemalarda deS = 0 shunga muvofiq, ikkinchi qonunga binoan, bunday sistemalar entropiyasining o’zgarishi dS = diS > 0.
Hujayra metabolizmida, har doim diS va deS-ga mos jarayonlarni to­pish mumkin. Masalan, glyukoza va boshqa oziq moddalarning tashqaridan kirib kelishi va ular oksidlanishidan hosil bo’lgan mahsulotlar­ning tashqariga chiqarilishi shu xil jarayonlardir. Fotosintezda yorug’lik erkin energiyasining sarfnalishi, SO₂ va N₂0 dan glyukoza monekulasining sintezlanishiga olib keladi, ya’ni deS < 0. Glyukozaning hujayrada parchalanishi esa entropiyaning oshishiga (dS>0) olib keladi. Xullas, ochiq sistema entropiyasining umumiy o’zgarishi oldingi tenglamaga mos keladi. Mazkur tenglamaga vaqt parametrining kiritilishi ochiq sistema entropiyasining umumiy o’zgarishi emas, bal­ki, uning vaqtga bog’liq o’zgarishi, ya’ni tezligi haqida ma’lumot beradi, ya’ni

Agarda deS/dt < 0 va deS/dt> diS/dt, bo’lsa, sistemada entropiya ho­sil bo’lishining umumiy tezligi dS/dt<0 bo’ndi, ya’ni manfiy entropi­yaning kirib kelish tezligi, musbat entropiyaning chiqib ketish tezli­gidan katta bo’ladi. Bordi-yu, buning aksi yuz bersa, ya’ni deS/dt < diS/dt holatda dS/dt>0 bo’lib, buning oqibatida ochiq sistema zavolga yuz tutadi.
Stasionar holatda, deS/dt < 0 va deS/dtq diS/dt, bo’lgani uchun dS/dtq0, ya’ni sistemaning entropiyasi o’zgarmaydi.