মুক্ত শক্তি এবং জৈবিক তাপগতিবিদ্যা

তাপগতিবিদ্যার সূত্রগুলি কীভাবে সজীব বস্তুর ক্ষেত্রে প্রযোজ্য—কেন কোষগুলিকে সুশৃঙ্খল থাকতে মুক্ত শক্তি অপচয় করতে হয় এবং কীভাবে প্রতিকূল বিক্রিয়াগুলিকে অনুকূল বিক্রিয়াগুলির সাথে সংযুক্ত করে চালিত করা হয়।

Definition

জৈবিক তাপগতিবিদ্যা হল সজীব ব্যবস্থায় মুক্ত শক্তি এবং এনট্রপির ধারণাগুলির প্রয়োগ, যা বর্ণনা করে কোন প্রক্রিয়াগুলি ঘটতে পারে এবং কীভাবে কোষগুলি প্রতিকূল বিক্রিয়াগুলিকে চালিত করতে বিক্রিয়াগুলিকে সংযুক্ত করে যখন ভারসাম্য থেকে অনেক দূরে শৃঙ্খলা বজায় রাখে।

Scope

এই বিষয়টি জীবনের তাপগতিবিদ্যাগত কাঠামোকে অন্তর্ভুক্ত করে: মুক্ত শক্তি এবং রাসায়নিক বিভব, স্বতঃস্ফূর্ততার মানদণ্ড, শক্তি সংযুক্তি যা ঊর্ধ্বমুখী বিক্রিয়াগুলিকে চালিত করে এবং যে অর্থে সজীব কোষগুলি উন্মুক্ত, অ-ভারসাম্যপূর্ণ ব্যবস্থা যা এনট্রপি রপ্তানি করে শৃঙ্খলা বজায় রাখে। এটি জৈবশক্তিবিদ্যার ভিত্তি তৈরি করে, যেখানে ATP সংশ্লেষণের নির্দিষ্ট প্রক্রিয়াটি পার্শ্ববর্তী বিষয়ে আলোচনা করা হয়েছে।

Core questions

• একটি জৈবরাসায়নিক বিক্রিয়া স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটবে কিনা তা কী দ্বারা নির্ধারিত হয়?
• সংযুক্তি কীভাবে তাপগতিবিদ্যাগতভাবে প্রতিকূল বিক্রিয়াগুলিকে চালিত করে?
• সজীব ব্যবস্থাগুলি দ্বিতীয় সূত্র লঙ্ঘন না করে কীভাবে শৃঙ্খলা বজায় রাখতে পারে?
• রাসায়নিক বিভব কী, এবং মুক্ত শক্তির জন্য ঘনত্ব কেন গুরুত্বপূর্ণ?

Key theories

মুক্ত-শক্তির মানদণ্ড এবং সংযুক্তি

একটি প্রক্রিয়া স্বতঃস্ফূর্ত হয় যখন এটি সিস্টেমের মুক্ত শক্তি হ্রাস করে, এবং কোষগুলি ATP হাইড্রোলাইসিসের মতো একটি বৃহত্তর নিম্নমুখী প্রক্রিয়ার সাথে সংযুক্ত করে ঊর্ধ্বমুখী বিক্রিয়াগুলিকে চালিত করে যাতে সম্মিলিত মুক্ত-শক্তির পরিবর্তন অনুকূল হয়।

মুক্ত-শক্তি অপচয় থেকে শৃঙ্খলা

সজীব ব্যবস্থাগুলি ক্রমাগত মুক্ত শক্তি গ্রহণ করে এবং পরিবেশে এনট্রপি রপ্তানি করে তাদের নিম্ন-এনট্রপি সংগঠন বজায় রাখে, তাই স্থানীয় শৃঙ্খলা উন্মুক্ত সিস্টেম এবং তার পরিবেশের ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা দ্বিতীয় সূত্রের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

Mechanisms

একটি জৈবরাসায়নিক প্রক্রিয়ার দিক তার মুক্ত-শক্তির পরিবর্তন দ্বারা নির্ধারিত হয়, যা অভ্যন্তরীণ বিক্রিয়াগত শক্তিবিদ্যা এবং বিক্রিয়ক ও উৎপাদগুলির ঘনত্বের উপর তাদের রাসায়নিক বিভবের মাধ্যমে নির্ভর করে, তাই ভারসাম্যের কাছাকাছি একটি বিক্রিয়া ঘনত্ব পরিবর্তনের সাথে উভয় দিকেই চলতে পারে। কোষগুলি বিক্রিয়াগুলিকে সংযুক্ত করে এর সুবিধা নেয়: একটি প্রতিকূল ধাপকে একটি শক্তিশালী অনুকূল ধাপের সাথে যুক্ত করে, সাধারণত ATP হাইড্রোলাইসিস, যাতে সম্মিলিত মুক্ত-শক্তির পরিবর্তন ঋণাত্মক হয়। যেহেতু কোষ একটি উন্মুক্ত ব্যবস্থা যা পুষ্টি গ্রহণ করে এবং তাপ ও বর্জ্য নির্গত করে, এটি তাপগতিবিদ্যাকে অস্বীকার না করে মুক্ত শক্তি অপচয় করে তার অভ্যন্তরীণ শৃঙ্খলা বজায় রাখে।

Clinical relevance

তাপগতিবিদ্যাগত যুক্তি বিপাক, ওষুধের বন্ধন এবং জৈবশক্তিগত রোগের ভিত্তি তৈরি করে, যা ক্লিনিকাল সুপারিশের পরিবর্তে এই বিষয়গুলির জন্য শিক্ষাগত ভিত্তি প্রদান করে।

History

গিবসের মুক্ত-শক্তির আনুষ্ঠানিকতা, শ্রডিঙ্গারের জীবনকে ঋণাত্মক এনট্রপির উপর নির্ভরশীল হিসাবে বর্ণনা করা এবং প্রিগোজিনের উন্মুক্ত সিস্টেমের তাপগতিবিদ্যা কোষগুলির আধুনিক দৃষ্টিভঙ্গি প্রতিষ্ঠা করেছে যেগুলি অ-ভারসাম্যপূর্ণ ব্যবস্থা যার শৃঙ্খলা মুক্ত-শক্তির প্রবাহ দ্বারা বজায় থাকে।

Key figures

• J. Willard Gibbs
• Erwin Schrödinger
• Ilya Prigogine

Seminal works

• nelson2014
• schrodinger1944

Frequently asked questions

এনট্রপি সর্বদা বৃদ্ধি পেলে কোষগুলি কীভাবে সুশৃঙ্খল থাকে?

কোষগুলি উন্মুক্ত ব্যবস্থা; তারা মুক্ত শক্তি গ্রহণ করে এবং পরিবেশে এনট্রপি রপ্তানি করে তাদের অভ্যন্তরীণ শৃঙ্খলা বজায় রাখে, তাই কোষ এবং তার পারিপার্শ্বিকের মোট এনট্রপি এখনও বৃদ্ধি পায়।

অন্যান্য বিক্রিয়া চালিত করতে ATP হাইড্রোলাইসিস কেন ব্যবহৃত হয়?

কোষীয় পরিস্থিতিতে এর হাইড্রোলাইসিস একটি বৃহৎ অনুকূল মুক্ত শক্তি নির্গত করে, যা একটি প্রতিকূল বিক্রিয়ার সাথে সংযুক্ত হলে সম্মিলিত প্রক্রিয়াটিকে স্বতঃস্ফূর্ত করে তোলে।