химический каталог




Биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

лось предположение о том, что биолюминесценция возникла в качестве биохимического способа для удаления кислорода, отравляющего соответствующие организмы. Использование органических восстановителей для удаления кислорода приводило к возникновению возбужденных состояний, способных излучать свет. Этому противоречит природа современных анаэробных бактерий, отравляемых кислородом, но не обладающих биолюминесценцией. Другое предположение состоит в том, что образование активированных молекул кислорода в ходе реакций, приводящих к излучению, может иметь адаптационное значение.

Флавины, участвующие в фотосинтезе, участвуют и в люминесцентных реакциях светляков. Биолюминесценция до некоторой степени подобна обращенному фотосинтезу. В планктонных водорослях Gonyaulax реализуются оба процесса — и фотосинтез, и биолюминесценция.

Имеется общая проблема единства и эволюционного происхождения различных фотобиологических процессов. Как мы видели, каротиноиды фигурируют и в фотосинтетических системах, и в фоторецепторах бактерий, и в органах зрения как позвоночных, так и беспозвоночных. В то же время имеется сходство между фотофорами биолюминесцентных систем и фоторецепторами. Это не означает, конечно, их единого эволюционного происхождения с последующей дивергенцией. Скорее можно думать о конвергенции — о совпадении структур и функций систем различного происхождения. Так, нельзя считать, что сходство глаза человека и осьминога свидетельствует об их общем предке. Напротив, это сходство означает, что эволюция разных филогенетических ветвей может решать одинаковые задачи сходными способами, так как число этих способов принципиально ограничено.

Так или иначе, физика фотобиологических процессов стоит перед большой совокупностью нерешенных проблем, имеющих принципиальное значение для биофизики и теоретической биологии.

Глава 15

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ БИОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ

§ 15.1. Динамическая упорядоченность

В предыдущих главах мы не раз встречались с нелинейным поведением биологически функциональной системы. Достаточно вспомнить о генерации и распространении нервного импульса (гл. 11). При достижении порогового значения возбуждающей силы происходит переключение системы в новое состояние — генерируется нервный импульс. Генерация имеет триггерный характер. Сходные триггерные явления реализуются во всех случаях возникновения упорядоченного поведения биологических систем в пространстве и во времени.

Выше уже отмечались различия между равновесной, статической упорядоченностью и упорядоченностью динамической, свойственной открытым системам, далеким от равновесия,— дис-сипативным системам (§ 9.7). Остановимся на этом центральном вопросе теоретической биофизики еще раз. В этой и последующих главах мы рассмотрим ряд моделей биологических диссипа-тивных систем, исходя из общих теоретических подходов к их поведению. В таких системах возникают процессы самоорганизации в пространстве и во времени. Мы уже указывали, что область естествознания, изучающая такие процессы, именуется синергетикой.

Начнем снова с термодинамических характеристик трех видов систем, с которыми нам приходится встречаться в биофизике.

Поведение изолированной системы полностью характеризуется вторым началом в его канонической форме — энтропия системы стремится к максимуму. Ни самоорганизация, ни фазовые переходы в такой системе невозможны.

Замкнутая система, обменивающаяся с окружающей средой энергией, но не веществом, способна к фазовым переходам в статическое, равновесное, упорядоченное состояние. Система характеризуется свободной энергией G = Н — TS, стремящейся к минимуму. При достаточно низкой температуре энтропийный вклад в свободную энергию становится малым и возникает, например, статический кристаллический порядок.

В случаях открытых систем следует четко различать два типа поведения. Поведение системы, близкой к равновесию, описывается в рамках линейной термодинамики (гл. 9). Мы имеем

вдесь дело с равновесными структурами, модифицированными вследствие ограничений, препятствующих достижению равновесия. Возникновение динамического порядка в этих условиях невозможно — стационарные состояния являются асимптотически устойчивыми, что иллюстрируется рис. 15.1. Зависимость функции диссипации о от параметра р, описывающего систему, имеет минимум Оо в стационарном состоянии р = ро (теорема Пригожина, с. 317). При отклонениях р от р0 система возвращается в состояние р0 экспоненциально, без осцилляции.

И, наконец, в диссипативной системе, т. е. в открытой системе, далекой от равновесия, возникает динамическая упорядоченность, когерентное поведение ансамбля при переходе через значения параметров, характеризующих систему, отвечающие неустойчивостям. Ситуации, свойственные открытым системам вдали от равновесия, описываются в прежних терминах — в макроскопических термодинамических переменных. Возникновение динамического порядка является результатом возрастания флуктуации до макроскопического уровня. Имеется далеко идущая и весьма поучитель

страница 182
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228

Скачать книгу "Биофизика" (6.44Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
цветочная корзина на свадьбу
Компания Ренессанс: уличные лестницы из металлической конструкции картинки - продажа, доставка, монтаж.
кресло престиж с подлокотниками
Выгодное предложение в КНС Нева на красивый ноутбук - метро Пушкинская, Санкт Петербург, ул. Рузовская, д.11.

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)