ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΥΓΕΙΑ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ: Κεφάλαιο πρώτο: Εισαγωγικό

της Δήμητρας Σπανού Χημικού, καθηγλητριας του 1ου Γυμν. Δάφνης

Η θερµοδυναµική της µη ισορροπίας των Glasdorff και Prigogine εισήγαγε τις δοµές διασκορπισµού για να περιγράψει τις νέες καταστάσεις που προκύπτουν µακριά από την ισορροπία και εµφανίζουν εξαιρετική τάξη και όπου τρισεκατοµµύρια µόρια συντονίζουν τη δράση του φυσικού συστήµατος στο χρόνο και το χώρο. Παναγιώτης Ν. Γεωργακόπουλος, Φυσικος Μεταπτυχιακή ∆ιπλωµατική Εργασία 42 Οι εξαιρετικά πολύπλοκες και αµοιβαία εξαρτώµενες διαδικασίες που οδηγούν στον σχηµατισµό αυτών των δοµών ονοµάζονται αυτοοργάνωση

ΠΑΝΕΠΙΣΤHΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ Ειδική Επιστηµονική Εργασία H µη αντιστρεπτότητα του χρόνου Παναγιώτης Γεωργακόπουλος Επιβλέπων καθηγητής : Αντώνιος Στρέκλας

ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΗ ονομάζεται

Η ικανότητα του οργανισμού να διατηρεί σταθερές τις συνθήκες του εσωτερικού του περιβάλλοντος παρά τις εξωτερικές μεταβολές ονομάζεται Ομοιόστασταση

Οι συνθήκες αυτές μπορεί να είναι η θερμοκρασία,  η πίεση η συγκεντρώσεις διαφόρων συστατικών στο υγρό των ιστών και του πλάσματος.

Οι ουσίες αυτές μπορεί να είναι αέρια ή θρεπτικές ουσίες ή  και ιόντα (Νατρίου, καλίου, χλωρίου κ.α. )

Για να διατηρηθούν σταθερές οι τιμές τους πρέπει να υπάρχει διαρκής έλεγχος αυτών ορισμένες ουσίες πρέπει να απομακρυνθούν από τα κύτταρα και τον οργανισμό ενώ παραχθούν να κινηθούν κάποιες άλλες ανάλογα .

Έτσι για την ομοιόσταση συνεργάζονται όλα τα συστήματα του οργανισμού αλλά συμαντικότερο ρόλο έχουν το νευρικό, το ενδοκρινικό και το κυκλοφορικό σύστημα.

Σε περίπτωση απορύθμισης και αλλαγών που απορυθμίζουν την ομοιόσταση ο οργανισμός  ο οργανισμός προσπαθεί με τους μηχανισμούς του να αντισταθμίσει τις αλλαγές και να την επαναφέρει.

Οι ρυθμιστικοί μηχανισμοί με τους οποίους επιτυγχάνεται η ομοιόσταση ονομάζονται ομοιοστατικοί μηχανισμοί.

 Εάν πετύχει η επαναφορά της ομοιόστασης ανακτάται η υγεία.

 Εάν όχι,

εμφανίζεται ασθένεια ή και πάθηση και εάν συνεχίσει φτάνει έως και θάνατο.

Ομοιόσταση και για να επιτευχθεί απαιτείται ενέργεια

Η ζωή σαν φυσικό φαινόμενο

Η ζωή στις διάφορες βαθμίδες της  (κύτταρο, λειτουργικό σύστημα, οργανισμός, συμβιωτικοί οργανισμοί) 

είναι ένα πολύπλοκο φαινόμενο που , όπως και στα άψυχα αντικείμενα, 

λειτουργεί μέσα από φυσικές, χημικές και βιολογικές διεργασίες και 

αντιπροσωπεύεται  με θερμοδυναμικά  συστήματα ανοικτά ως προς την ύλη και την ενέργεια.

 Αλλαγές στον οργανισμό συμβαίνουν όταν μεταβάλλονται οι 

θερμοδυναμικές παράμετροι.  Οι μεταβολές αυτές γίνονται ισόθερμα (ομοιόθερμος οργανισμός) και ισοβαρώς (σταθερή ατμοσφαιρική πίεση)

Αυτές οι αλλαγές μπορεί να είναι εσωτερικές λόγω της λειτουργίας της ζωής μέσα στον οργανισμό ή λόγω εξωτερικών παραγόντων. 

• Οι εσωτερικές αλλαγές  που μπορεί να σχετίζονται με την αλλαγή στην εντροπία , έχουν σαν συνέπεια την ανάπτυξη, την φθαρά και την γήρανση και θεωρείται ότι η εντροπία περιγράφει την γήρανση με τον καλλίτερο τρόπο. Τόσο η θερμοδυναμική όσο και η βιολογική γήρανση σχετίζονται με τον χρόνο ώστε εν τέλει εμφανίζονται με τρεις τρόπους: την χρονική, την βιολογική και την θερμοδυναμική.***

Η αλλαγή στην εντροπία μπορεί να εμφανιστεί σαν   γήρανση ( μείωση της συσσώρευσης της ύλης , λόγω διάλυσης απομάκρυνσης) ή σαν

επίσης σαν συνέπεια των βιοχημικών αντιδράσεων,    ( ελεύθερες ρίζες, αποσύνθεση, κατακερματισμός, συσσώρευση)   

από:

Βασικές Έννοιες : Χημική Θερμοδυναμική, Εσωτερική Ενέργεια μορίων, Εντροπία, Ενθαλπία και Ελεύθερη ενέργεια Χημικών αντίδρασεων.

μπορούμε να πάρουμε μια ιδέα για τους θερμοδυναμικούς νόμους και πως εφαρμόζονται σε βιολογικά συστήματα

εκεί διαβάζουμε:

• σε εξωτερικές αλλαγές που προέρχονται από το περιβάλλον

Η αλλαγή στην εντροπία μπορεί να εμφανιστεί σαν ανάπτυξη ( αύξηση της συσσώρευσης της ύλης) ή σαν συνέπεια των βιοχημικών αντιδράσεων (ελεύθερες ρίζες,  αποσύνθεση, κατακερματισμός, συσσώρευση) 

  Μπορούμε να θεωρήσουμε  τους ζωντανούς οργανισμούς συστήματα που μπορούν να ανταλλάσουν ενέργεια και ύλη με το περιβάλλον

Για τους θερμόαιμους ζωντανούς οργανισμούς επειδή συνήθως η θερμοκρασία τους είναι πάνω από την θερμοκρασία περιβάλλοντος και  έργο W>0  η  μεταβολή της εσωτερικής τους ενέργειας  ΔU<0  δηλαδή αποβάλουν ενέργεια προς το περιβάλλον.  Δεν είναι κλειστά συστήματα και ανταλλάσουν  μάζα και  ενέργεια με το περιβάλλον (αέρια, Θρεπτικά συστατικά και απόβλητα) και με αυτόν τον τρόπο προσλαμβάνουν την απαραίτητη χημική ενέρεια για την διατήρηση της ζωής.  

Η  βιολογική γήρανση σχετίζεται με την περιορισμό και  της ικανότητας για αποκατάσταση και αναπαραγωγή , 

τόσο σε κυτταρικο επίπεδο  και υποκυτταρικό επίπεδο, βλέπε Η γήρανση στους οργανισμούς. Μέρος Δεύτερο. Το γήρας σαν μια γενετικά προγραμματισμένη διακοπή της λειτουργίας των κυττάρων για λόγους που σχετίζονται με την διαφοροποίησή τους και εξέλιξη των οργανισμών.

όσο και σαν οργανισμοίύς αλλά και σε επέκταση σαν συμβιωτικών οργανισμών  και ομαδοποιημένων οργανισμών

Ο Αριστοτέλης  υποστήριζε ότι μέσα στον φυσικό κόσμο συντελείται ένα διαρκές γίγνεσθαι και μια μεταβολή των ποσοτήτων γένεση και φθορά και ότι συμβαίνει πρέπει να λαμβάνουμε υπ' όψη τον παράγοντα χρόνο, γιατί κάθε διαδικασία που συντελείται  έχει χρονικά μέρη και σχέσεις που μεταβάλονται με τον χρόνο

Η θερμοδυναμική γήρανση περιγράφεαι σαν εφαρμογή των νόμων της θερμοδυναμικής στην ζώσα ύλη 

Σύμφωνα με το δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο σε κάθε κύκλο λειτουργίας υπάρχει ένα ποσό ενέργειας το οποίο αποβάλλει το σώμα όχι με τη μορφή έργου, αλλά με τη μορφή θερμότητας. Έτσι σε κάθε κύκλο λειτουργίας, η ενέργεια του έργου, δηλαδή η ωφέλιμη ενέργεια που δίνει η μηχανή είναι μικρότερη από την ενέργεια που της δόθηκε.

Ο Κλαούζιους παρατήρησε πως ο διασκορπισμός της ενέργειας που συμβαίνει όταν αυτή μετατρέπεται σε θερμότητα, κάνει την μεταβολή αυτή μη αντιστρεπτή. Ο συλλογισμός αυτός οδηγεί στην έννοια της εντροπίας, ένα μέγεθος που αυξάνεται συνεχώς με τον διασκορπισμό της ενέργειας. Σε ένα μομωμένο σύστημα η εντροπία φτάνει στην μέγιστη τιμή της στην κατάσταση ισορροπίας. Σε κλειστά και ανοικτά συστήματα χρησιμοποιείται η ελεύθερη ενέργεια Γκιμπς η οποία παίρνεί την ελάχιστη τιμή της στην κατάσταση ισορροπίας και δίνει το μέγιστο έργο που μπορεί να εξαχθεί από ένα κλειστό σύστημα με σταθερό όγκο   και να γίνει  με αντιστρεπτή μεταβολή

τέλος είναι  η 

Χρονική γήρανση

Η χρονική γήρανση ενός οργανισμού, ξεκινά από την στιγμή της γονιμοποίησης και συνεχίζεται σε όλη τη διάρκεια της ζωής.

αν την θεωρήσουμε τον χρόνο σαν ανώτερη διαρκή διαδικασία

 περιγράφεται από  διαφορετικές θεωρίες

η μια είναι της μη αντιστρεψιμότητας του χρόνου που θεωρεί ότι ο χρόνος σε αντίθεση με τον χώρο περιγράφεται από μια μόνο κατεύθυνση (Ηράκλειτος  /τα πάντα ρει, 

και η άλλη είναι θεωρία  η κυκλική  πορεία του χρόνου  ( Μάγια, Στωϊκοί)

όπως και σκέψη της απολυτότητας του χρόνου  που  φτάνει έως την ακινησία του (Αρχημίδης  τότε, Αινστάιν στην σύγχρονη εποχή, με την σχετικότητα του χρόνου)

αλλά και της εκλεκτικής παρουσίας του χρόνου  όπου ο χρόνος  απουσιάζει εάν έχουμε ακινησία στην ύλη, ενώ εμφανίζεται για να μετρήσει την κίνηση και τις αλλαγές (Αριστοτέλης) 

αλλά και της αντιστροφής του χρόνου (Χαιζεμπεργκ , Στροντιγκερ)

ΠΗΓΕΣ

Βιολογία Γ Γενικού Λυκείου

Βιολογία Β,Γ Γυμνασίου

https://medinfo.gr/?cat_id=369&article_id=1568

https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1801/1801.08073.pdf

https://thalis.math.upatras.gr/~streklas/public_html/meta/Georgakopoulos.pdf