0163

tendencji do powiększania ilości wysoko zorganizowanej materii kosztem nieuporządkowanych (w sensie termodynamicznym) składników otoczenia.

Powstanie tak wysoko zorganizowanego układu, jakim jest żywa komórka, prowadzi do znacznego obniżenia entropii, jeśli rozpatrywać sam tylko organizm żywy.

Przemiany energii. Organizmy żyją tylko tak długo, jak długo zachodzą w nich procesy przemiany energii i warunkujące je procesy przemiany materii. Organizmy stale pobierają z otoczenia pewne składniki pokarmowe; mogą one utlenić niektóre z nich, uzyskując w ten sposób energię chemiczną, przetwarzaną następnie na inne formy energii. Rośliny zielone mogą ponadto pochłaniać wprost energię elektromagnetyczną (świetlną) i przetwarzać ją na energię zawartą w związkach chemicznych.

Z punktu widzenia termodynamiki istotą procesów życiowych są sprzężenia pomiędzy przemianami zwiększającymi entropię a przemianami lokalnie zmniejszającymi entropię (rozdział 6.2). Te ostatnie są odpowiedzialne za powiększającą się złożoność i organizację typową dla żywych organizmów i biosfery Ziemi, jako całości.

Pobudliwość. Organizmy żywe mają zdolność specyficznego reagowania na bodźce zewnętrzne. Reakcje te w bardzo wielu przypadkach nie są tylko prostymi efektami zmian zewnętrznego środowiska. Nieraz bodziec o niewielkiej energii (zmiana oświetlenia, drobne ilości pewnych substancji w środowisku) może wywołać wyraźny, niekiedy gwałtowny efekt, np. ruch całego organizmu, w celu ucieczki bądź ścigania źródła pożywienia. Mamy więc do czynienia z bardzo dużymi wzmocnieniami na drodze między bodźcem a efektem. Homeostaza. Występuje też niekiedy przeciwny typ odpowiedzi organizmów na zmieniające się środowisko zewnętrzne. W stosunku do niektórych bodźców organizmy podejmują działania prowadzące do zaadaptowania się do nich, przy możliwie małych zmianach środowiska wewnętrznego organizmu. Jest to jeden z przejawów zdolności organizmów do samoregulacji, cecha bardzo wyraźnie zaznaczona w organizmach żywych.

9.2. Energetyka komórki

9.2.1. Źródła energii komórki

Pobieranie i wytwarzanie energii w różnych formach przez żywe organizmy jest jedną z fundamentalnych cech życia. Istnieją dwa zasadnicze procesy dostarczające energii żywym układom. Jednym z nich jest utlenianie substancji, drugim — fotosynteza. Utlenianie biologiczne polega na przeniesieniu atomów wodoru od zredukowanych substratów na atomy tlenu. Można również interpretować je jako przeniesienie elektronów z układów o niskim potencjale utleniająco-redukcyjnym na tlen.

Główny ciąg procesów utleniająco-redukcyjnych i związane z nimi procesy uzyskiwania energii odbywają się w mitochondriach. Są to organelle o kształcie najczęściej zbliżonym do elipsoidalnego, o wymiarach rzędu kilku mikrometrów. Są one ograniczone dwiema warstwami błon Iipidowo-białkowych. Błona wewnętrzna ma charakterystyczne uwypuklenia (grzebienie mitochondrialne), sięgające głęboko do wnętrza mitochondrionu. Powierzchnia błony wewnętrznej jest więc wielokrotnie większa od powierzchni błony zewnętrznej.

Na błonie wewnętrznej osadzone są kompleksy enzymów katalizujących utleniania i sprzężone z nimi procesy fosforylacji ADP do ATP. Ten ostatni proces pozwala na zachowanie części energii procesów utleniania w postaci nadającej się do wykorzystania dla

170