Жизнь

Живая материя во вселенной
Жизнь – это высокоустойчивое состояние вещества, использующее для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул.
Чтобы это было возможно, всякий организм обладает некоторым устойчивым запасом энергии. С другой стороны, вследствие действия законов термодинамики во всякой замкнутой системе энергетические уровни (определяемые, например, температурой) выравниваются. Организм должен противодействовать этим термодинамическим процессам, что требует непрерывной затраты энергии.
Таким образом, для устойчивого поддержания своего состояния каждому организму необходимо получать энергию извне. Важной термодинамической характеристикой всякого тела является его энтропия. Если бы живое вещество представляло собой замкнутую изолированную систему, в нем непрерывно увеличивалось бы содержание энтропии. Это повлекло бы за собой такое изменение его физических и химических характеристик, которое в конце концов прекратило бы всякую жизнедеятельность.Следовательно, живой организм должен систематически удалять накапливающуюся энтропию, обмениваясь с окружающей средой энергией и энтропией, что достигается при помощи обмена веществ. Сам обмен веществ регулируется управляющими системами, использующими для этого запасы информации.
Из книги Иосифа Шкловского «Вселенная, жизнь, разум», 1973

Понятие жизни
На текущий момент нет единого мнения относительно понятия жизни, однако учёные в целом признают, что биологическое проявление жизни характеризуется: организацией(высокоупорядоченное строение), метаболизмом (получение энергии из окружающей среды и использование её на поддержание и усиление своей упорядоченности), ростом (способность к развитию), адаптацией (адаптированы к своей среде), реакцией на раздражители (активное реагирование на окружающую среду), воспроизводством (все живое размножается). Информация, необходимая каждому живому организму, содержится в хромосомах и генах, и передаётся от каждого индивидуума потомкам. Метаболизм, или обмен веществ — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Основные метаболические пути и их компоненты одинаковы для многих видов, что свидетельствует о единстве происхождения всех живых существ.

Термодинамика живых организмов
Живые организмы подчиняются началам термодинамики, которые описывают превращения тепла и работы. Второе начало термодинамики гласит, что в любой изолированной системе энтропия не уменьшается. Хотя может показаться, что невероятная сложность живых организмов противоречит этому закону, жизнь возможна, так как все организмы являются открытыми системами, которые обмениваются веществом и энергией с окружающей средой. Таким образом, живые системы не находятся в термодинамическом равновесии, но, вместо этого, выступают диссипативной системой, которая поддерживает своё состояние сложной организованности, вызывая большее увеличение энтропии окружающей среды. В метаболизме клеток это достигается путём сочетания процессов катаболизма и анаболизма. В термодинамических условиях, метаболизм поддерживает порядок за счёт создания беспорядка.
Из Википедии

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ МЕЖДУ ОРГАНИЗМОМ И ВНЕШНЕЙ СРЕДОЙ
Еще в XIX столетии Ф. Энгельс писал: «Жизнь-это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой».
Известно, что всякая работа связана с расходом энергии. Откуда же берётся энергия, необходимая для поддержания жизни? Эта энергия освобождается в нашем теле тогда, когда сложные по своему химическому строению вещества распадаются на более простые (диссимиляция). Неразрывно с ними связаны и всегда совершаются в живом организме и процессы ассимиляции, т. е. химические превращения, ведущие к созданию сложных по своему химическому строению веществ из более простых – это связано с поглощением энергии. При процессах диссимиляции так называемая химическая, или потенциальная, энергия переходит в тепловую, электрическую и механическую, необходимую для работы мышц и других органов, а также для поддержания постоянной температуры тела. Таким образом, обмен веществ в живом организме неразрывно связан с обменом энергии, т. е. с переходом одного вида энергии в другой.

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ В РАЗНЫХ УСЛОВИЯХ
Энергия, содержащаяся в скрытом виде в таких сложных химических соединениях, как углеводы, белки и жиры, при их окислении переходит в разные виды энергии, но преимущественно в тепло. В теле взрослого человека весом 60-65 кг за сутки, если человек находится в полном покое, расходуется около 1500 больших калорий. Чтобы яснее было, насколько велика эта цифра, укажем, что 1500 больших калорий достаточно для нагревания 50 л воды на 30 градусов. Но мы обычно не находимся весь день в полном покое, и потому суточный расход энергии в нашем организме значительно больше.
Обмен веществ и связанный с ним обмен энергии значительно изменяются в зависимости от того, отдыхаем ли мы, работаем, сидим, ходим и т. д. Особенно резко увеличиваются расход энергии и обмен веществ во время работы мышц. Значительная часть энергии, освобождающейся в организме при процессах диссимиляции, тратится на поддержание постоянной температуры тела, на возмещение тепла, которое теряется нашим телом в окружающее пространство.
Источник: «Наука – это жизнь»

Термодинамика живых систем
Второй закон термодинамики гласит, что энтропия (мера неупорядоченности) в изолированной системе постоянно растёт. Другими словами, можно сказать, что беспорядок возникает сам, а для упорядочения системы нужно производить химическую, механическую и транспортную работу. Её вынуждены выполнять организмы для поддержания своей жизнедеятельности, что происходит благодаря метаболизму. Живая система находится в динамично стабильном состоянии: в ней происходят непрерывные изменения вследствие тока вещества и энергии, но основные показатели поддерживаются на постоянном уровне. Например, глюкоза с одной стороны поглощается из крови и используется многими тканями, с другой — мобилизуется в места её запасания. В результате слияния этих двух процессов ее концентрация в крови остаётся достаточно стабильной.
Из Циклопедии

Старение
Все живое стареет, разрушается и погибает. И даже неживая природа: здания, камни, мосты и дороги — тоже постепенно ветшают и приходят в негодность. Очевидно, что старение — это некий обязательный процесс, общий для живой и неживой природы.
Разрушение в природе происходит само собой, а созидание и поддержание порядка требуют затрат энергии. Поэтому в мире постоянно происходит нарастание энтропии — увеличение хаоса. Этот процесс называется вторым законом термодинамики. Согласно ему, для создания и существования любой структуры необходим приток энергии извне, поскольку сама по себе энергия имеет тенденцию рассеиваться в пространстве. Живые организмы относятся к открытым термодинамическим системам: растения поглощают солнечную энергию и преобразуют ее в различные соединения, животные организмы разлагают эти соединения, таким образом обеспечивая себя энергией. При этом живые существа находятся в термодинамическом равновесии с окружающей средой, постоянно поглощают, отдают или рассеивают энергию, поставляя энтропию в мировое пространство.
Соматические клетки поддерживают жизненные процессы в организме, а половые клетки делятся, обеспечивая продолжение рода. Как же происходит старение соматических клеток? Американский исследователь Л. Хейфлик установил, что существуют механизмы, ограничивающие число делений: в среднем каждая соматическая клетка способна не более чем на 50 делений, а затем стареет и умирает. Постепенное старение целого организма обусловлено тем, что все его соматические клетки исчерпали отпущенное на их долю число делений. После этого клетки стареют, разрушаются и погибают.

По материалам журнала «Наука и жизнь»