химический каталог




Общая биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

чивой, если Gi — возрастающая функция у вблизи ({*о}, У, 0), где х0 — решения исходной системы. В точке перехода добавочная диссипация, вводимая Y и соответствующими изменениями xif становится отрицательной. Наиболее интересно положение, относящееся к случаю (9.30),— когда система, эволюционируя к новому устойчивому режиму, увеличивает свою диссипацию. Такое поведение противоположно поведению вблизи стационарного состояния, не сильно удаленного от равновесия и устойчивого по отношению к флуктуациям. После достижения нового режима система вновь стремится уменьшить свою диссипацию.

Эти представления можно иллюстрировать простой кинетической моделью [53, 54]. Рассмотрим открытую систему, в которой имеется поток мономеров двух видов (скажем, нуклеотидов) а и Ь. Внутри системы, в «ящике», происходит полимеризация, образуются цепи к\ и В. Реакция образования Ai протекает через промежуточную форму R, соответствующую объединению: мономеров а в линейный ансамбль, образованный нехимическими взаимодействиями. Такой ансамбль может переходить з другое состояние R*. Имеем реакции

R ^ R* sb^±B.

Как только образовались Аь R* и В, включается автокаталитический цикл, в котором А! действует как матрица для синтеза,

В из b и В действует как матрица, превращающая R* в Ai. Далее А! и В диффундируют из «ящика» или дезактивируются. Имеем

Aj + sb^ Ai + B, B + R^Ai + B Ai + B^AB,

диффузия ^ g диффузия ^

Объяснения в тексте. Концентрации — в произвольных единицах.

Численные решения, основанные на данных, полученных при изучении образования полинуклео-тидов, показывают, что при определенных значениях констант скоростей возникают множественные стационарные состояния полимеризации, отвечающие большому или малому содержанию полимеров в системе.* На рис. 9.5 кривая / представляет изменение А{ с концентрацией мономера. Изменение R* представляется сходной кривой.

Представим себе теперь, что случайные флуктуации непрерывно создают ошибки при образовании Аь катализируемом В. Возникает новый вид А2. Полимер А2 может катализировать; синтез нопого вещества Е, например, примитивного фермента из г мономеров сорта с. Будучи созданным, Е катализирует далее как собственную продукцию, так и продукцию А2. В конщ$

§ 9.5. ТЕРМОДИНАМИКА И ЭВОЛЮЦИЯ

503

концов Е и А2 уходят из «ящика». Имеем

B+R*|±A2-f В,

гс + А2^±Е + А2, B+R*+E^B +А2+Е, rc-f А2 + Е«±2Е +А2,

г* диффузия

диффузия ^

Эта система реакций описывает нелинейное сопряжение между А2 и Е, которое тем сильнее, чем больше R*. А\ и R* зависят от стационарного состояния, достигнутого при полимеризации. Результаты численных расчетов показаны на рис. 9.5. При малой концентрации мономеров доминируют полимеры Аь Это стационарное состояние могло бы продолжаться (кривая /), но флуктуации создают новый полимер А2 и катализатор, усиливающий продукцию А2. При критическом значении концентрации мономеров возникают неустойчивости (пунктирные кривые), и система резко переключается в новое стационарное состояние, в котором доминируют полимеры А2 (кривые 2 и 3). Переход вызван как мутациями, так и появлением катализатора Е. Первые служат триггером неустойчивости, второй определяет остроту перехода. В этом смысле модель объединяет случаи (9.30) и (9.31). Описанное эволюционное поведение системы связано с ее автокаталитическими, нелинейными свойствами.

Термодинамика дает общее понимание эволюции. В частности, возрастание диссипации может привести к эволюционной обратной связи, создающей путь к новой неустойчивости, к дальнейшей эволюции системы. Наибольшая приспособленность при этом не обязательно означает наибольшее размножение.

Конечно, такой детерминистический анализ должен быть дополнен и уточнен стохастическим (см. стр. 491).

Очевидно, что приведенное рассмотрение не дает еще теории эволюции в истинном значении этого слова. Однако оно раскрывает физический смысл эволюции и имеет безусловное иллюстративное значение.

Следует отметить, что качественные соображения сходного характера были высказаны ранее Молчановым [12], указавшим, что статистическая термодинамика, как таковая, применима лишь к ранним стадиям эволюции. Смысл этого утверждения состоит в том, что «применимость статистических представлений уменьшается в процессе эволюции, так как уменьшается число частиц» — скажем, из мономеров образуются полимеры. Теории Эйгена и Пригожина имеют уже не термодинамический, но кинетический характер. Роль термодинамики сводится, в конеч* ном счете, к анализу неустойчивостей.

Изложенная в §§ 9.3—9.5 область теоретической физики находится на начальной стадии своего развития. Однако пути этого развития намечены, и понимание добиологической эволюции вышло за пределы качественных спекуляций.

§ 9.6. ТЕОРИЯ ПЕРЕХОДА К БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ

В теории Эйгена селекция и эволюция реализуются в системе нуклеиново-белковых гиперциклов. Ответ на вопрос о том, что было ранее — «законодательная» нуклеиновая кислота или «исполнительный» белок — гласит: и то, и другое.

страница 181
< 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
invisibler.ru цена
купить дом в деревне по новорижскому шоссе недорого
planima md 700.0830
вентилятор крышный радиальный кров91-080-ду

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
(08.12.2016)