THERMODYNAMICS OF CELLULAR AGING: ENTROPY PRODUCTION AND HOMEOSTASIS BREAKDOWN

Abstract

Penuaan seluler adalah proses kompleks yang melibatkan akumulasi kerusakan molekuler dan hilangnya fungsi, namun prinsip-prinsip termodinamika yang mendasarinya belum sepenuhnya dipahami. Latar belakang penelitian ini adalah untuk mengeksplorasi penuaan seluler dari perspektif termodinamika non-ekuilibrium, khususnya terkait produksi entropi dan breakdown homeostasis. Metode yang digunakan melibatkan pengukuran laju metabolisme, produksi panas, dan perubahan dalam komposisi biomolekuler (misalnya, protein yang salah lipat, kerusakan DNA) pada sel-sel yang menua. Pemodelan teoretis dan simulasi komputasi digunakan untuk menganalisis aliran energi dan materi dalam sel, serta bagaimana efisiensi termodinamika berubah seiring waktu. Hasil menunjukkan bahwa sel-sel yang menua menunjukkan peningkatan produksi entropi dan penurunan efisiensi dalam mempertahankan homeostasis, menunjukkan pergeseran dari keadaan non-ekuilibrium yang stabil ke keadaan yang kurang teratur. Pembahasan menekankan bahwa pendekatan termodinamika memberikan kerangka kerja yang kuat untuk memahami penuaan sebagai proses fisik yang mendasar, melengkapi perspektif biologi molekuler. Wawasan ini dapat mengarah pada strategi baru untuk memperlambat penuaan dan mengatasi penyakit terkait usia, dengan menargetkan proses fisik yang mendasarinya.