Biotermodynamika buňky jako otevřeného systému

Rudolf GABRIŠ

Bakalářská práce

Cell as an open system and its biothermodynamics

Anotace:

Tématem této bakalářské práce je problematika biotermodynamiky biologických systémů se zaměřením na biotermodynamický popis buňky. První část se zaměřuje na teorii systémů a jejich popis pomocí statistického a fenomenologického přístupu. Jsou zde též uvedeny obecné základní termodynamické principy aplikované na biologické systémy a pomocí termodynamických veličin popsány rozdíly v chování uzavřených, izolovaných a otevřených systémů. Druhá část této práce se zabývá buňkou z energetického hlediska s důrazem na ireverzibilní děje. Charakterizuje způsob získávání, zpracování a následného využívání energie buňkou v souvislosti s růstem a organizací buňky. Tato část si tedy všímá rozdílů z energetického hlediska mezi rovnovážnými a nerovnovážnými ději v buňce a jejich popisu pomocí volné energie a entropie a také souvislostmi mezi entropií a informací. Výsledkem této práce je srovnání dvou odlišných přístupů biotermodynamického popisu buňky a aplikace současných poznatků biotermodynamiky buňky v oblasti studia nukleových kyselin a proteinů a také její vztah k ostatním vědeckým disciplínám s důrazem na biokybernetiku a bioinformatiku.

Abstract:

The theme of the bachelor thesis are problems of biological systems with regard to biothermodynamic description of a cell. The first part is focused on systems theory and its description using statistical and phenomenological approach. There are also laws of thermodynamic applied to biological systems and description of difference between an isolated, a closed and an open system behaviour by thermodynamic quantities. The second part deals with a cell from energetic point of view with emphasis on the irreversible processes. It charactarizes a way of obtaining, transforming and using energy by a cell in connection to cell growth and organisation. This part pays attention to differences of energy among reversible and irreversible processes in the cell and to their describing using Gibbs free energy and entropy and links among entropy and information as well. The result of the thesis is comparision of two different biothemodynamic cell description approaches and the use of current knowledge of cell biothermodynamics in the field of nucleic acid and protein research, and also its relation to another scientific disciplines with accent to biocybernetics and bioinformatics.

Klíčová slova

biotermodynamika, bioinformatika, biologický systém, nerovnovážná termodynamika

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 29. 6. 2018

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 28. 8. 2018
• Vedoucí: RNDr. Jan Ipser, CSc.

UNIVERZITA JANA EVANGELISTY PURKYNĚ V ÚSTÍ NAD LABEM

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Biologie / Biologie