Филогинетикалқ және онтогенетикалық дамуының кезкелген денгейнде,
Тірі ағзаның физияалогиялық процестерінің негізінде жататын физикалық
Заңдылықтарды зерттей отырып,бияалогиялық термодинамика барлық-жаратылыстану ғылымдарының фундаменті термодинамиканың бірінші бастамасынан:энергияның сақталу және аналу заңынан бастау алады
Энергия жоқтан пайда болмайды, және жойылмайды, ол тек бір түрден екінші түрге айналады. Әлемдегеі энергияның жалпы мөлшері уақыт өтуі бойынша тұрақты шама болып табылады. Ең алғаш бұл заң 1748 жылы М.В. Ломоносовтың Элерге жазған хатында айтылған. Тек жүз жыл өткеннен кейін, неміс дәрігері Роберт Мейер табиғаттағы барлық күштердің бірлігіне және жалпы «қозғалыс мөлшерінің» өзгермейтіндігі туралы қорытындыға келеді. Ломоносов, Гесс, Мейер, Джоуль, Гельгльц негіздеген бірініші бастама, тұйық жүйелерде энергияның әр түрлі формулаларын өзара айқындалуы үшін белгілі бір санның қатынас қажеттілігін тағайындады: сонымен мұндай жүйедегі энергияның жалпы мөлшері барлық уақытта тұрақты шама болып қалуы керек. Және тек қана қоршаған орта есебінен ұлғайып немесе кішейіп отыруы мүмкін.
Термодинамиканың бірінші заңы математикалық былай өрнектеледі:
Мұндағы, - жүйенің бастапқы ішкі энергиясы
- жүйенің ішкі энергиясының соңғы күйі.
Бұл теңдеу - жүйенің ішкі энергиясының сандық өзгерісін көрсетеді және жүйенің бастапқы және соңғы күйлерінің энергияларының айырымына тең.
Жүйенің ішкі энергиясы деп, қарастырып отырған жүйедегі энергияның барлық түрін айтады. Ішкі энергия - молекулалардың ілгерілмесі және айналмалы қозғалысының, атомдар мен атомдар тобының молекула ішілік тербермелі қозғалысының, молекулалар құрылысының, атомдардағы электрондардың айналу энергиясын, ядро энергиясын қамтиды.
Жүйенің ішкі энергиясы заттың массасына, табиғатына және сыртқы жағдайларға тәуелді болады. Бірақ ішкі энергияның абсолюттік шамасы емес, ішкі энергияның сандық өзгерісі өлшенеді.
Кейбір жағдайда ішкі энергияның өзгерісі, химиялық реакция негізіндегі бөлінетін жылу мөлшерімен анықталу мүмкін. Мысалы, гальваникалық элементте химиялық элементте химиялық энергия электр энергиясына айналып, белгілі бір жұмыс жасауы мүмкін. Жүйенің ішкі энергиясының өзгеріс, оның жұтқан жылу мөлшері мен жүйенің жасаған жұмысының айырмасы арқылы анықталады.
Бұл термодинамиканың бірінші бастамасын сипаттайтын негізгі теңдеу.
Термодинамиканың бірінші заңын тлығымен биологиялық жүйелерге қолдануға болады. Ағзаның функционалдық іс-әрекеті сыртқы көрсетілуі мүмкін. Ағзаның немесе жеке органның кез келген функциясы белгілі бір сыртқы жұмыстық сипатта болады, сондықтан да оны модульдеуге мүмкіндік бар. Тірі жүйелер мен, оларды қоршаған орта арасындағы энергетикалық алмасуды анықтауды калориметрияның көмегімен жүзеге асырады, ол тура калориметрия және тура емес калориметрия деп бөлінеді.
Бірақ кейбір жеке заттардың қорыту жылдамдығы мен пайдалы қолданылуы айтарлықтай өзгеріп тұруы, және тірі жүйеде заттардың (май, көмірсу, аминқышқылдар) синтезделуі мүмкін. Сондықтан жұтылған оттегінің жалпы мөлшеріне қарап, қандай заттар тотығуға ұшырағанын және белгілі бір уақыт аралығында.