Hay algunas cosas que deben abordarse primero.

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Equilibrio químico

Esta es una condición en la que la velocidad de reacción directa es igual a la velocidad de reacción inversa para una reacción reversible .

$$\ce{A<=>[k_f][k_r]B}$$

En este caso,$k_f.A=k_r.B$, en el equilibrio, si las reacciones son de primer orden. Si$k_f>k_r$, entonces la concentración de B sería mayor que la concentración de A, en el punto de equilibrio.

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Estado estable

Es un estado del sistema en el que la concentración global de todos los componentes (reactivos y productos) permanece constante con el tiempo, u oscila a una amplitud y frecuencia constantes. Matemáticamente, las ecuaciones diferenciales que denotan el sistema (como lo menciona Dexter ) equivaldrían a cero.

Si esta condición se aplica solo a uno o más pero no a todos los componentes del sistema, entonces se dice que está en un estado cuasi-estacionario.

Si solo hay dos especies que se interconvierten pero no se forman ni se degradan, entonces el estado estacionario sería el mismo que el equilibrio químico. Sin embargo, cabe señalar que el equilibrio químico es una propiedad de una reacción reversible , mientras que el estado estacionario es una propiedad del sistema .

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Volviendo a tu pregunta principal, no sé qué tenía realmente en mente tu maestro, pero esta es mi explicación.

De acuerdo con las definiciones anteriores, no se puede decir que la celda está en equilibrio porque la celda es un sistema y no una reacción. El uso del término "equilibrio" varía entre los diferentes campos de estudio y los físicos usan el estado estacionario y el equilibrio indistintamente. Sin embargo, esta no es la práctica entre los químicos y bioquímicos.

Habiendo dicho eso, diría que una célula alcanza un estado estable. Creo que lo que su maestro quería dar a entender es que una célula responde constantemente a los estímulos externos (que cambian aleatoriamente) y, por lo tanto, nunca permanece en un estado estable durante mucho tiempo.

¿Pueden las células no existir en equilibrio estático?

No, no lo hacen. De hecho, el término "equilibrio estático" nunca se usa en química porque nunca sucede realmente. En un equilibrio estático todas las tasas tienen que ser cero, mientras que en un equilibrio dinámico las tasas tienen que equilibrarse entre sí. El equilibrio estático generalmente se aplica solo a objetos macroscópicos (que no incluyen moléculas).

Una nota sobre la estocasticidad : las reacciones químicas siguen una cinética probabilística, es decir, las reacciones ocurren con algunas probabilidades, en lugar de velocidades fijas (estas probabilidades pueden ser desiguales para diferentes reacciones). Los sistemas químicos se pueden aproximar mediante modelos deterministas en el límite termodinámico que refleja el comportamiento "promedio" del sistema.

cuando algo está en equilibrio dinámico, ¿por qué esto significa que las concentraciones de reactivos y productos no son necesariamente iguales?

Ver la primera sección. Se aplica una lógica similar para el estado estacionario. Las concentraciones en estado estacionario dependen de los parámetros cinéticos.

Si una celda fuera un sistema cerrado (que no lo es),

Sí, tiene usted razón. La celda no es un sistema cerrado.

mi maestro menciona que las células nunca pueden estar en equilibrio

No. Depende de su definición de equilibrio y de qué tipo de equilibrio. Por ejemplo: las membranas celulares están la mayor parte del tiempo en equilibrio químico para mantener su potencial de reposo .

¿No pueden las células estar en equilibrio dinámico (donde tasas de reacciones = tasas de productos)?

Sí. Se supone que la mayoría de los procesos celulares están en equilibrio dinámico, lo cual es correcto en la mayoría de los fenómenos macroscópicos. Microscópicamente, todo es estocástico.

Se supone que la mayoría de los procesos celulares están en equilibrio dinámico.

No entiendo muy bien las diferencias entre equilibrio, dinámico y estático. Y, cuando algo está en equilibrio dinámico

¡Mira aquí !

Y, cuando algo está en equilibrio dinámico, ¿por qué esto significa que las concentraciones de reactivos y productos no son necesariamente iguales?

Supongamos un sistema A -> B -> C -> A, con velocidades de reacción v1, v2 y v3. Si escribe ecuaciones diferenciales para este sistema,

$$\frac{dA}{dt} = v3\times C - v1\times A\\ \frac{dB}{dt} = v1\times A - v2\times B\\ \frac{dC}{dt} = v2\times B - v3\times C$$ Ahora en equilibrio, $$v3\times C = v1\times A = v2\times B$$ Ahora puede poner su v1,v2 y v3 de tal manera que las concentraciones de A, B, C sean diferentes. En este sistema de atención puede estar en equilibrio dinámico incluso cuando las concentraciones de A, B y C no son las mismas.