химический каталог




Общая биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

<7Л6>

Оказалась лежащей в том же интервале значений 1—4 пуаз. Время между столкновениями соседних молекул родопсина в сетчатке находится по формуле

s2 = 4Z)t„ (7.17)

где s — расстояние между молекулами родопсина. Если эффективный диаметр молекулы родопсина 45 А, а расстояние между центрами молекул 70 А, то s = 25 А и те = 4 мкс, что в 5 раз меньше времени релаксации вращательной диффузии. Частота соударений составляет 105 — 106 с-1.

Эти результаты представляют большой интерес. Они дают основу для построения теории функционирования мембран, исходящей из их жидкостных свойств (ср. стр. 142). Мы еще очень мало знаем о событиях, приводящих к возникновению нервного импульса в фоторецепторной системе. Можно думать, что эти события тесно связаны с поведением жидкой мембраны.

ГЛАВА 8

НЕЛИНЕЙНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

§ 8.1. ВВЕДЕНИЕ

Поведение динамической системы описывается физикой на языке детерминистической теории, пользующейся дифференциальными уравнениями.

Динамические системы линейны, если их кинетическое поведение может быть представлено линейными дифференциальными уравнениями, т. е. уравнениями, коэффициенты которых не зависят от координат и скоростей. Иными словами, предполагается, что параметры системы не зависят от ее состояния. Почти всегда такое предположение есть идеализация, однако для множества задач физики применение линейных уравнений и закодно, и целесообразно. Как показано в гл. 2, в неравновесной термодинамике линейность означает прямую пропорциональность между реакцией системы (потоками) и действующей силой (обобщенные силы).

При невыполнении условия независимости параметров от состояния системы (в частности, постоянства феноменологических коэффициентов в неравновесной термодинамике) система оказывается нелинейной. Это — общий случай неидеализированной системы. Однако поведение нелинейной системы может трактоваться на основе линейных законов при малых отклонениях от состояния равновесия или стационарного состояния. Линеаризация уравнений есть обоснованный прием исследования соответствующих задач. Основные биологические явления вообще не могут быть поняты на основе «линейной теории». Мы уже встречались с существенно нелинейными процессами — с генерацией и распространением нервного импульса, с мышечным сокращением и т.д. В этой и следующей главе рассматриваются процессы, связанные с упорядоченным поведением биологической системы в пространстве и времени.

Остановимся прежде всего на термодинамическом аспекте проблемы. Как показано в работах Пригожина и его школы [1—3, 123], линейная термодинамика, ограничивающаяся рассмотрением состояний, близких к равновесию, не может объяснить возникновение упорядоченной системы при обычных (т. е. НЕ ОЧЕНЬ низких) температурах. Имеются две возможности

возникновения порядка. Первая возможность чисто термодинамическая. Система не адиабатична, она находится в контакте с тепловым резервуаром. Ее состояние характеризуется значением свободной энергии, которая минимальна в равновесии. Термодинамическое упорядочение связано с понижением энергии системы. Ему препятствует энтропийный вклад в свободную энергию. Однако при достаточно низкой температуре этот вклад становится настолько малым, что более не мешает упорядочению, и образуется равновесная упорядоченная система, скажем, кристалл.

Очевидно, что эта возможность не реализуется в сложных биологических системах. Вероятность возникновения термодинамической упорядоченности при физиологических температурах (в области 300 К) для системы, состоящей из макроскопического числа разнообразных молекул, исчезающе мала. При этих температурах должен превалировать термодинамический беспорядок.

Имеется, однако, вторая возможность упорядочения — создание порядка вдали от равновесия, кинетическое упорядочение, возникновение диссипативной системы. Когерентное поведение такого рода возможно вне области стабильности состояний, характеризуемых обычным термодинамическим поведением. Критерием возможности возникновения упорядоченной диссипативной структуры является невыполнение условия устойчивости. Приведем вновь основные соотношения неравновесной термодинамики (см. гл. 2). Функция диссипации равна

Ее изменение во времени записывается в виде

da dja d^a ^-^ dJ у ^-^ dXj

^^4r+-^^LXi~aT+LJ1~dT' <8-2)

i 1

При независимых от времени граничных условиях имеем

dYa

Отсюда следует условие устойчивости рассматриваемого стационарного состояния

? 6// в*, > 0, (8.4)

где б/j, 6Xj — отклонения величин обобщенных потоков и сил от их стационарных значений. Зблизи равновесия условие

§ 8.1. ВВЕДЕНИЕ

395

(8.4) всегда выполняется. Применительно к химическим процессам оно имеет вид

? 6vj Ш] > 0. (8.5)

Если условие (8.4) не выполняется, то стационарное состояние не устойчиво и возможно усиление флуктуации, приводящих к возникновению нетермодинамического порядка. «Порядок через флуктуации» возможен, очевидно, лишь в такой открытой системе, поведение которой существенно нел

страница 141
< 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

Скачать книгу "Общая биофизика" (4.77Mb)


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

 

 

Реклама
купить цветочные арки
Рекомендуем компанию Ренесанс - металлическая винтовая лестница - цена ниже, качество выше!
кресло руководителя t 9950
кладовка ру

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
(11.12.2016)