Для описания с-м ненах-ся в равновесии вводят понятие термодин силы (X) и термодин потока ( J ). Термодин силы – чаще всего градиенты (концентрации, температуры, давления, хим потенциал), которые вызывают перенос в-ва, тепла, хим р-ции и т.д., т.е. различные пр-сы. Термодин поток – любой пр-с, протек в с-ме: хим превращ в-ва, диффузия, перенос теплоты.

Ур-е Онзагера (1931)Феноменологическое уравнение: термодинамический поток Ј прямопропорционален термодинамической силе Х, вызывающей этот поток. Онзагер док-л, что величина термодинам потока прямо пропорциональна термодин силе, его вызывающей: Ј = L * Х,где L – феноменологический коэффициент (коэф-т пропорциональности).В с-ме протекает і процессов, где і изменяется от 1 до n .

Ј _і = L _і * Х _і; Ј _і = L _{і k} * Х _k ; Ј _k = L_{k і} * Х _і.

Ур-ние Онзагера описывает любой процесс, протекающий в клетке.

Следует отметить, что один и тот же поток м/б вызван разными термодин силами, и напротив, разные термодин силы могут вызвать один и тот же поток. Согласно т-ме Онзагера для различных потоков, вызв различными силами сущ равенство феноменологических коэф-тов: L_{k і} = L _{і k} .– соотношение Онзагера. Любой поток можно вызвать любой термодин силой.

37. Теорема Пригожина. Пригожин ввел для рассмотрения с-м, не находящихся в сост-ии равновесия ф-цию, названную производством энтропии (диссипативная ф-ция) σ. Производство энтропии σ – кол-во энтропии, производимое в единице объема с-мы в единицу времени за счет необратимых процессов, протекающих в с-ме.

σ = Σ Ј _і * Х _і.

Формулир-ка: если в с-ме действуют n независимых сил ( n = 1, 2, …, j ), из которых j сил поддерживается постоянными (силы под номерами 1, 2, …, j поддерживается постоянно) по величине, то все силы с номерами, больше j исчезнут при приближении с-мы в состояние с минимальным производством энтропии (стационарное сост-ие). Важное следствиет-мы Пригожина – открытые с-мы стремятся в сост-ие с минимальным производством энтропии. Открытые системы, в которых протекают необратимые процессы, стремятся в стационарное состояние, в котором диссипативная функция минимальна (σ ≥0). Следствие т-мы Пригожина – математическая форм-ка 2-го начала термодинамики для открытых с-м: σ ≥ 0. Т. о. в природе сущ-ет 2 вида с-м (структур):1) динамические; 2) диссипативные, которые могут сущ-ть пост-но, производя энтропию за счет протекания процессов, на поддержание которых необходим постоянный приток информации, энергии и в-ва из окружающей среды. Рассеивание поступающей из вне энергии обеспечивает поддержание таких структур.Неравновесное сост-ие открытой с-мы – диссипативная структура.

Диссипативная система (или диссипативная структура, от лат. dissipatio — «рассеиваю, разрушаю») — это открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия. Иными словами, это устойчивое состояние, возникающее в неравновесной среде при условии диссипации (рассеивания) энергии, которая поступает извне. Диссипативная система иногда называется ещё стационарной открытой системой или неравновесной открытой системой. Диссипативная система характеризуется спонтанным появлением сложной, зачастую хаотичной структуры. Отличительная особенность таких систем — несохранение объёма в фазовом пространстве, то есть невыполнение Теоремы Лиувилля. Термин «диссипативная структура» введен Ильёй Пригожиным.

38. Наружн и внутр м-на митохондрий. Митохондрии содержатся в цитоплазме клетки и представляют собой микроскопические палочковидные образования. Внутреннее пространство мит. окружено 2 мембранами: наружная-гладкая, внутренняя–кристы(складки). В митохондриях сосредоточено большое количество ферментов. Наружная мембрана не содержит не одного из компонентов дых.цепи. Внутр. Мембрана – ферменты дых.цепи. С внутренней мембраной митохондрии связано аккумуляция части освобождающейся энергии. Клетка использует хим. тип энергии, хранящийся в виде хим. связей. В митохондриях энергия окисления субстратов используется для синтеза макроэргических связей, к-рые используются для окислительного фосфорилирования (на внутр. мембране митохондрий). В 1961 Питер Митчелл сформулировал хемио-осматическую гипотезу. Смысл гипотезы: в ходе окисления субстратов происходит генерация трансмембранного электро-хим. потенциала, связанного с возникновением протонного градиента на мембране. Далее этот протон.градиент используется для синтеза АТФ. В ходе окисления субстратов электроны переносятся на молекулу кислорода и она восстанавливается до молекулы воды. О2+4е=Н2О Поток электронов вдоль внутр. мембраны митохондрий создает градиент протонов через митохондриальную мембрану. Трансмембранный протонный градиент используется для синтеза АТФ АТФ-синтетазой. r рН – протондвижущая сила или протонный градиент. В электрон- транспорт. цепь, обеспечивающую возникновение протонного градиента входят 4 комплекса переноса заряда локализованных во внутр. мембране митохондрий и несколько низкомолекул. переносчиков электронов свободно диффундирующих в мембране.