Kas ve sinir hücrelerinde entropi kazanımı ve ekserji yıkımının termodinamiksel değerlendirmesi

Tüm canlı türleri, alt sistemlerine ve çevresine sürekli alışveriş yapan ve enerji veren açık sistemler olarak ele alınabilir. Enerjinin dönüştürülmesi her zaman fizik yasalarına uyar. Termodinamik yasalar, enerjinin iletilmesinin fizibilitesinin önemini göstermek için harika araçlardır. Biyolojik sistemler tarafından yapılan işlerde enerji alışverişi oldukça verimlidir. Enerji üretim yolu, hücre sitoplazmasında glikolizle başlarken, enerji üretiminin yüzde 90'dan fazla olduğu hücrelerin "elektrik santrali" olan mitokondride toplu enerji üretimi yapılır. Vücudun fonksiyonları, kas çalışma performansı ve sinir sistemi boyunca sinyal iletimi gibi mitokondride üretilen enerji kullanılarak elde edilir. Entropi ve ekserji termodinamik terimleri, biyolojik sistemlerin verimlerini yorumlama ve hesaplanan verimleri teorik değerlerle karşılaştırma becerisi sunar. Bu tez, farklı yüzme davranışları sırasında kalamar manto kasları, kalamar devi akson aksiyon potansiyel maliyetinin küresel ısınma etkisi ve bazal metabolizma ve vücudun aktif durumu sırasında domuz kardiyak kasları üzerine kapsamlı bir termodinamik incelemeyi temsil etmektedir. Termodinamik analiz, yavaş yüzme sırasında 3.82 J / (kg s) kimyasal ekserji tüketildiğini ve 0.28 J / (kg s) kas çalışması ürettiğini göstermektedir. Jet kaçışının 9.97 J / (kg s) bir ekserji tüketirken, 0.16 J / (kg s) 'lik bir kas çalışması üretir. Küresel ısınmanın dev kalamar nöronunda bilgi aktarımı üzerindeki etkilerini belirlemek için yapılan termodinamik analizler, sıcaklığın 6.3 ila 18.5oC entropi üretiminin yarı yarıya azaldığını göstermiştir. Bu sonuç sıcaklık arttıkça kalamar için yaşamın kolaylaştığını ima edebilir. Termodinamik analiz, bir domuzun kalbinin istirahatta 0,63 J / kg s ekserji tükettiğini ve 0,033 J / kg s kas kasılma çalışması ürettiğini göstermektedir. Aktif durumda, kalp 1.31 J / kg s ekserji tüketir ve 0.065 J / kg s kas çalışması üretir. Tüketilen kimyasal ekserji enerjisini zengin bileşiklere dönüştürmenin hesaplamaları, kalp kası aktif durumunun ekserjik olarak bazal dinlenme durumundan daha etkin olduğunu ortaya koymaktadır.