什么是自由能?我说的是生物中的自由能!

Question

什么是自由能?
我说的是生物中的自由能!

Answer 1

生物是开放的系统,不断消耗能量、转化能量和摄入能量.一切物理及化学过程均趋向平衡,由有序状态趋向无序状态.一个系统一旦达到平衡,它内部的能量呈最大的无序状态.无序的能量称为熵,不再用于作功；用于作功的总能量成分即有用能,称为自由能.宇宙整体的熵由于退降过程而增大,趋向最小自由能或最大熵状态.生物是这一过程的受惠者.绿色植物或某些细菌通过光合作用或化学能的利用,从无序中继续建立有序,维持高度的自由能状态.动物和微生物利用低级形式的能,即食物的有机分子的化学能,维持同样高度的自由能状态,但能量利用率低,明显增大环境中的熵.生命现象基本上是能量转换和能量消耗的过程,只有在提供各种所需能量的情况下,生命才能够继续存在.
生物的这种特性是由于细胞的特性决定的.这是因为细胞是一个开放的系统.不但单细胞生物还是多细胞生物,其存在都必须要求能量获取,能量利用和能量释放,这过程也可以称为能量代谢.生命一旦发生,就获得了控制周围环境的手段,在某种意义上支配外界能源为其自身使用.正是因为要增强能量获取和能量利用的能力,细胞才会积聚在一起,有所分工,形成复杂的多细胞生物,人类正是细胞有效集结的最高体现.在漫长的进化过程中,在存在需求和发展需求以及生存竞争和环境的共同作用下,生命（细胞）通过某种方式获得特定类型的结构.生命系统的能量支配不是随意的,而是由细胞特殊部分的编码信息所指导的.支配能量的结构和方式的演变,构成了生物进化的过程.