3.9: 세포의 비평형

신진대사와 에너지를 연구하는 데 중요한 개념은 화학적 평형입니다. 대부분의 화학 반응은 가역적입니다. 그들은 양방향으로 진행할 수 있으며, 한 방향으로 환경으로 에너지를 방출하고 다른 방향으로 환경으로부터 에너지를 흡수할 수 있습니다. 세포 대사와 관련된 화학 반응, 예를 들어 단백질을 개별 아미노산으로 분해하고 개별 아미노산에서 각각 축적하는 것과 같은 화학 반응도 마찬가지입니다. 폐쇄된 시스템 내의 반응물은 가능한 가장 낮은 자유 에너지 중 하나이자 최대 엔트로피 상태인 평형 상태에 도달할 때까지 양방향으로 화학 반응을 겪습니다. 반응물과 생성물을 평형 상태에서 멀어지게 하려면 에너지가 필요합니다. 반응물 또는 생성물을 추가, 제거 또는 변경해야 합니다.

만약 세포가 닫힌 시스템이라면, 세포의 화학 반응은 평형에 도달할 것이고, 생명을 유지하는 데 필요한 일을 수행하는 데 필요한 자유 에너지가 충분하지 않기 때문에 세포는 죽을 것입니다. 살아 있는 세포에서 화학 반응은 끊임없이 평형을 향해 움직이지만 결코 평형에 도달하지는 않습니다. 살아 있는 세포는 개방형 시스템이기 때문입니다. 물질은 들어오고 나가고, 세포는 특정 화학 반응의 산물을 다른 반응으로 재활용하며, 화학적 평형은 결코 존재하지 않습니다. 이런 식으로 살아있는 유기체는 평형과 엔트로피에 맞서 끊임없이 에너지를 필요로 하는 힘든 싸움을 벌이고 있습니다. 이 지속적인 에너지 공급은 궁극적으로 광합성 과정에서 영양분을 생산하는 햇빛에서 비롯됩니다.

정상 상태는 생명을 유지하는 데 필요한 비교적 안정적인 내부 환경을 나타냅니다. 세포가 제대로 기능하기 위해서는 적절한 온도, pH, 다양한 화학 물질의 적절한 농도와 같은 적절한 조건이 필요합니다. 그러나 이러한 조건은 시시각각 바뀔 수 있습니다. 유기체는 조절 메커니즘의 활성화에 의해 환경 변화에도 불구하고 좁은 범위 내에서 거의 지속적으로 항상성 내부 상태를 유지할 수 있습니다. 예를 들어, 유기체는 체온 조절 과정을 통해 체온을 조절해야 합니다.

이 텍스트는 Openstax, Biology 2e, Section 6.2 Potential, Kinetic, Free, and Activation Energy Section에서 발췌한 것입니다. 및 1.2 생물학의 주제와 개념.