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荷马在辛普森斯大赛中宣布生物从细菌细胞到人类社会所有复杂性和多样性都坚持热力学基本定律理解生物如何利用和操纵能量维系并复制自身是基本知识,以揭开生命精髓

生物热力学核心依赖经典热力学原理第一部法律规定,不能创造或摧毁能源,只能变换Enthalpy取自此原理,可定义为以恒定压力从化学过程中减热或加热第二定律确定过程自发发生时 需要增加宇宙的倍增归并后,热力学第三定律表示 系统向量接近恒定值 温度接近绝对零

通常自发发生异热反应(过程释放能量并因此产生负蚂蚁值)。但也有一些实例显示无外部能源供应时会发生异温反应遇上这些案例 倍增驱动力Gibb免费能源参数通过方程连接两个热动值:

Gibb免费能源,Hnthopy进程,Ts温度,Ss变换系统负QG值表示自发发生推理过程,而正值则要求外部提供能量实现过程

生物体有能力利用化学梯度生产能量某些生物可使用光利用新陈代谢所需能量另一种方法使用减氧化反应,从成员间电子传输中产生能量最直接和常用存储这种能量的方法是形成adenosine双磷酸和磷酸离子之间的化学联结,生成adenosine三磷酸联系可逆化,ATP分子在需要能量时可切除

mablic响应可分为两类:

• 代谢性:内含化学反应 复杂分子分解为简单组件 释放过程化学链锁中的能量
• 模拟性 :内含代谢路径,从小块中合成分子在这种情况下,需要提供能量

可理解,Gibb免费能和生物子串将决定哪些新陈代谢可行不同的化学反应将产生不同的能量结果,为电池提供电源举例说,当氧气出现时甘蔗氧化释放出大量能量,结果产生富氧缺氧生物倍增率极低(时间需要微生物培养倍增成员数)。其它反应效率不高 红牛塔

LibreText化学Gibbs免费能源edox图

E型电源反应,定义为从氧化/还原反应中可获得的单位电荷电源与Gibb免费能源之间的关系非常直截了当,

内位转移电子数和E为法拉第常量96 485J/(Vmol)

化学反应被广泛描述热动学以构建表 内值如enthalpy、entropy和Gibb自由能细胞因内在复杂性而落后尽管如此,还是努力尝试特征微生物生物量特性.

在这次关键工作上,我们可以看到不同微生物种类的不同QG值立即得出的结论是,细胞复制自身需要分配能量合成新生物量这一过程所需的能量应取自前文提到的反毒反应产生这些反应后将判定有多少可用能量和细胞复制是否可行最近研究以查找Gibb免费能与微生物生长之间的关系,突显热动对生命的重要性

生物尽管是细胞内相联化学响应的复杂挂图,但受基本化学原理的制约。求生存之战中 诸如能量不生成或毁灭之法 和宇宙偏向寄生法则Gibb自由能量显示为关键玩家,确定这些化学反应自发性生物机小小机能自发化学反应释放的能量驱动新陈代谢

正因如此,我们必须拆解生物热力学知识的传承广博帮助理解生物生长它将提供工具优化过程 重定向细胞的能量分配但也能够提供信息 说明环境生物可以生长 开通门向异域开关半焦量测算和模拟等工具可能不可估量帮助实现此目标

资源 :

https://www.nature.com/articles/ismej20147

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7516730/

https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A_Principles_of_Modern_Chemistry