Das Prinzip des Lebens

Betrachtet man Lebewesen aus thermodynamischen Blickwinkel, so fällt auf, daß diese hochgeordnete Systeme darstellen und nicht im geringsten eine höhere Unordnung anstreben, wie es der 2. Hauptsatz der Thermodynamik vermuten läßt. Befragt man einen Thermodynamiker nach diesem Paradoxon, so wird er darauf hinweisen, daß es sich bei Lebewesen um offene Systeme handelt und thermodynamische Gesetze für solche nicht anwendbar sind. Das ist zweifellos richtig, doch erklärt man damit nicht, wodurch die hohe Ordnung eigentlich zustande kommt.  Im folgenden wird diese Frage mit Hilfe des Irreversibilitätsprinzips beantwortet.

                                                                       Enzymdeutsch

Chemische Prozesse in Lebewesen sind bekanntlich enzymatisch bestimmt. Betrachtet man Enzyme als normale Katalysatoren, so gilt auch für sie das Dogma, daß die Gleichgewichtslage durch diese nicht beeinflußt wird, da beide Reaktionsrichtungen gleichermaßen beschleunigt werden. Für den obigen Reaktionsmechanismus gilt das jedoch nicht. Das Enzym katalysiert die Synthese von AB Molekülen, wobei es innerhalb eines komplexen Reaktionsmechanismus zu einer Konformationsänderung am Enzym kommt. Erst dadurch wird das Ausbilden einer Bindung zwischen A und B  ermöglicht. Nach Abtrennung des AB Produktes kehrt das Enzym in seine ursprüngliche Form zurück. In dieser kann das AB Produkt aber für eine Rückreaktion nicht mehr an beide Arme andocken.  Der Vorgang ist somit irreversibel . Wenn ein Enzym nur eine Reaktionsrichtung beschleunigt, so ändert sich aus kinetischen Gründen aber auch die  Gleichgewichtslage.

                                                                     leben    

Stellt man sich den Mechanismus als irreversible Autokatalyse vor, bei dem sich das Enzym selbst herstellt, so hat man damit schon das Grundprinzip des Lebens. Zwar sind lebende Zellen sehr viel komplexer, doch hat man auch hier schon eine "chemische Fortpflanzung", die wesentlich mehr "Nachkommen" erzeugt, als es thermodynamische Berechnungen zulassen.
Sucht man in lebenden Zellen nach solchen irreversiblen Vorgängen, so kann man  komplexe Prozesse wie die Proteinbiosynthese oder auch die Atmungskette diskutieren.


zurück
 
weiter :  Irreversibilität und der Föhneffekt


neues Thema: Newtons Rotationseimer

Kontakt: newtonexperimen@email.de

Info-Datenschutz