химический каталог




Биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

емы на входной сигнал.

Как мы видели, нелинейные системы ведут себя весьма разнообразно. Наличие множественных стационарных состояний определяет возможности переключения системы из одного режима в другой даже при слабых воздействиях. Таким образом, нелинейные системы обладают регуляторными возможностями.

Математический аппарат теории управляющих систем есть аппарат дифференциальных уравнений. Такое уравнение описывает связь между входными и выходными сигналами. Так называемый метод передаточных функций, основанный на применении преобразования Лапласа, позволяет получить феноменологическое описание систем управления. При этом эффективен описанный выше метод фазовых портретов, позволяющий непосредственно анализировать проблемы устойчивости.

Рассмотрение организма как регулируемой системы, проводимое физико-математическими методами, есть основа теоретической физиологии. В § 16.6 рассмотрена в качестве примера проблема фибрилляции сердечной мышцы. Теория позволяет установить параметры, от которых зависит поведение системы, и указать способы воздействия на эти параметры. В сущности, такой же характер имеет целый ряд физиологических проблем (в частности, проблема иммунитета, § 17.11). Необходимо раскрыть физическую сущность регуляторных явлений, установить, от чего зависит регуляция, и тем самым найти причины патологических отклонений. В этом смысле физика есть основа физиологии.

М. В. Волькенштейн

513

Глава 16

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ

ПРОЦЕССЫ

§ 16.1. Введение

В предыдущей главе мы ознакомились с автоколебательными и автоволновыми процессами, характерными для' открытых систем, находящихся вдали от равновесия. Единственный экспериментальный факт, который мы пока привлекли, состоял в периодическом изменении популяций зайцев и рысей, соответствовавшем модели Вольтерра (с. 498). Однако таких биологических фактов множество. На всех уровнях организации, от макромоле-кулярного до популяционного, в биологических системах происходят незатухающие колебания характеристических физических параметров — ферментативной активности, концентрации метаболитов, параметров, определяющих физиологическое поведение, численности популяций и т. д.

Можно привести аргументы в пользу того, что биологическая система не только может, но и должна быть колебательной. Первый аргумент следует из всего изложенного в предыдущей главе. Сложная открытая система, включающая автокаталитические химические реакции, вдали от равновесия зачастую выходит на предельные циклы. Следовательно, автоколебания в такой системе весьма вероятны. Второй аргумент приведен Молчановым. Биологические системы являются результатом длительной эволюции. Устойчивые системы за время эволюции должны были уравновеситься, стать частью среды. Напротив, неустойчивые системы за это время распались. Следовательно, лишь системы,, внутренние движения в которых имеют колебательную природу, могли сохраниться.

Эволюция — добиологическая и биологическая — происходила на Земле, вращающейся вокруг Солнца и вокруг собственной оси. Это не могло не отразиться на самом ходе эволюции (см. § 17.5). В то же время эволюция в условиях периодической смены температуры, освещенности и увлажнения должна была запечатлеться в физиологии как животных, так и растительных организмов. Это третий аргумент. Суточная периодичность действительно-свойственна жизненным процессам. В связи с этим было введено понятие биологических часов. Биологические колебания с периодом, близким к суточному, такие, например, как смена сна и бодрствования, называются циркадными ритмами. Цирка дные ритмы повсеместны в живой природе, они имеют эндогенный*

врожденный характер. Физическая причина циркадных ритмов несомненно лежит в автоколебательных процессах — их периоды практически независимы от температуры и других внешних факторов. Циркадные ритмы автономны как на организменном, так и на клеточном уровне.

Четвертый, не менее существенный аргумент состоит в том, что сколько-нибудь сложная машина может работать непрерывно лишь путем периодического преобразования энергии в работу. Периодичность свойственна любым движущимся устройствам — одним из величайших изобретений Homo sapiens было колесо (см., впрочем, с. 413). Очевидно, что сложная живая система, обладающая автономным существованием, эволюционно достигает уровня периодически работающей машины — мы имеем в виду системы дыхания и кровообращения. Движения животного — бег гепарда, прыжки кенгуру, полет птицы, плавание рыбы, скольжение змеи, движение ресничек инфузории — представляют собой периодические, зачастую автоволповые процессы превращения химической энергии в механическую работу (гл. 12). Теоретическое и экспериментальное исследование химических и биологических периодических явлений имеет поэтому весьма важное значение для биофизики, биохимии, физиологии, для биологии в целом.

§ 16.2. Реакции Белоусова — Жаботинского

Начнем рассмотрение периодических процессов с химических автоколебательных явлений.

В 1959 г. Белоусов в кратко

страница 194
< 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
Перейдите по ссылке, получайте скидки в КНС по промокоду "Галактика" - комплектующие для купить - мегамаркет компьютерной техники.
belimo htyd24-sr re настройка
Стул жесткий MT 4772
Купить квартиру в жилом комплексе Сеченовский 2

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
(24.01.2017)