Во многих отношениях классическое термодинамическое описание биологических явлений часто оказывалось несостоятельным. Самая существенная черта биологических систем - временной и пространственный порядок. Кроме того, биологическая упорядоченность, по-видимому, является внутренней сущностью данного организма, и он индивидуально и специфически отвечает на внешние раздражители, в то время как упорядоченность равновесного состояния неживых систем предопределена внешними условиями.
Открытие природы неустойчивости стационарных состояний систем, далеких от термодинамического равновесия, послужило основой понимания спонтанного возникновения процессов, которые приводили к ярко выраженной пространственно-временной организации физико-химической системы.
Таким образом, критерий устойчивости - это мост между физико-химическими системами и биологической организацией.
Большинство химических реакций протекает вдали от термодинамического равновесия и устойчивости стационарного состояния могут угрожать автокаталитические стадии. В этом случае срабатывает механизм обратной связи, когда продукт реакции участвует в синтезе самого себя.
Биохимические системы включают в себя длинную цепь из многих тысяч биохимических реакций. Их главная особенность состоит в наличии ферментативного катализа и механизмов обратной связи. Кроме того, живые организмы представляют собой открытые системы, они проявляют черты диссипативных структур.
Развитые П.Гленсдорфом и И.Пригожиным критерии эволюции и устойчивости неравновесных систем примирили живой мир с термодинамической теорией. Как только ученые убедились, что нет никакого противоречия между законами макроскопической физики, свойствами самоорганизации материи и биологическими функциями, для исследования этих процессов открылись новые пути.
Кооперация на молекулярном уровне лежит в основе нескольких типов надмолекулярной организации материи. Такая организация материи проявляется самопроизвольно как неотъемлемое свойство любой данной химической реакции в отсутствие каких бы то ни было организующих факторов. Таким образом, мы можем говорить о самоорганизации гомогенной материи. С другой стороны, для такой самоорганизации требуется постоянный приток и отток вещества и энергии, и поэтому мы также говорим о диссипативных структурах.
Описание процесса самоорганизации материи - эволюции Вселенной опирается на два постулата:
1) материя обладает свойством саморазвития -принцип синергизма и
2) Вселенная возникла 15-20 млрд лет назад -принцип начала.
Эволюция Вселенной представляет собой грандиозную панораму возникновения их хаоса все новых систем разной временной и пространственной протяженности. Эти образования далеки от равновесия, квазистабильны и, разрушаясь, снова возвращаются в хаос, давая материал для новых квазистабильных образований.
Для любых достаточно сложных систем, как и для общего мирового процесса развития характерны два свойства: 1) принципиальная неустойчивость - два близких начальных состояния могут порождать совершенно различные траектории развития; 2) принципиальная стохастичность - непредсказуемость внешних воздействий. Эти свойства характеризуют хаотичность.
Другое по теме:
Методика сбора материалов. Выявление суточной активности
Суточная активность диких гусей изучалась в двух точках. Первая точка, Триагалуляционная вышка на 12 километре дороги, с. Кавказ-с. Новочесноково. Место наблюдения выбрано с таким расчетом, что по обе стороны дороги располагаются сельскох ...
Стерилизация стеклянной посуды
Основной способ стерилизации стеклянной посуды — обработка сухим горячим воздухом при температуре не выше 180 °С в течение 1 — 3 ч. При этом погибают и вегетативные клетки, и споры микроорганизмов. Стерилизацию осуществляют в специальных ...
Динорфин-превращающий фермент
Динорфин-превращающий фермент – тиол-зависимая эндопептидаза, расщепляющая пропептиды по одиночным остаткам основных аминокислот . Имеет молекулярную массу примерно кДа, оптимум pH между, и,, ингибируется ПХМБ . Высокая активность фермент ...