Параметры биологических упорядоченности

Рассмотрение макромолекулы как одномерной кооперативной системы оказалось особенно плодотворным в теории молекул биополимеров и их синтетических аналогов (полипептидов и полинуклеотидов). Хорошо известно, что такие молекулы способны в известных условиях сохранять упорядоченную конформацию не только в кристаллическом состоянии, но и в растворе [ О]. Эта конформация поддерживается внутримолекулярными силами (в частности, водородными связями), которые носят ярко выраженный кооперативный характер в том смысле, что разрыв одной связи невыгоден, так как не приводит к реализации дополнительных степеней свободы осуществляется лишь одновременный разрыв большого числа соседних водородных связей. Поэтому взаимосвязь состояний соседних мономерных единиц (т. е. степень кооперативности макромолекулы) значительно больше, чем в молекулах небиологических полимеров, чем и объясняется резкое изменение состояния биологических макромолекул при сравнительно небольшом изменении внешних параметров. Переход таких макромолекул из упорядоченного (спирального) в неупорядоченное (клубкообразное) состояние происходит обычно в довольно узком интервале температур или состава растворителя [ о]. [c.14]

Одна из тенденций в использовании физических понятий энтропии и информации в биологии включает развитие с их помощью теоретических представлений о порядке и организации биологических систем. В центре внимания здесь стоит основной парадокс, что увеличение упорядоченности биологических систем сопровождается спонтанным продуцированием в них положительной энтропии. Однако, решение этой проблемы пытаются найти не на основе постулата Пригожина (У.2.1), а исходя из общих структурных аспектов организации живого. Соответственно этому энтропию и упорядоченность организмов связывают непосредственно с количеством возможных форм или состояний, которые могут быть достигнуты организмом в процессе его развития. Понятие состояния здесь характеризуется набором реально измеряемых параметров, характеризующих определенные свойства организма (например, размеры, вес тела или отдельных органов). Таким образом, измеряемые внешние параметры дают обобщенную характеристику макросостоянию организма, которое определяется совокупностью его микросостояний — специфических конфигураций составных элементов, взаимодействующих друг с другом в процессах метаболизма. [c.164]

Следовательно, биологические функции воды обусловлены степенью ее упорядоченности, связанности, наличием ледяной структуры и другими параметрами, определяющими способность водных систем к передаче энергии окружающей среде. [c.265]

Изменение энтропии в открытых системах. Применение второго закона к биологическим системам в его классической формулировке приводит, как кажется на первый взгляд, к парадоксальному выводу, что процессы жизнедеятельности идут с нарушением принципов термодинамики. В самом деле, усложнение и увеличение упорядоченности организмов в период их роста происходит самопроизвольно. Оно сопровождается уменьшением, а не увеличением энтропии, как следовало бы из второго закона. Ясно, что увеличение энтропии в необратимых самопроизвольных процессах должно происходить в изолированных системах, а биологические системы являются открытыми. Проблема поэтому заключается в том, чтобы понять, как связано изменение энтропии с параметрами процессов в открытой системе, и выяснить, можно ли предсказать общее направление необратимых процессов в открытой системе по изменению ее энтропии. Главная трудность в решении этой проблемы состоит в том, что мы должны учитывать изменение всех термодинамических величин во времени непосредственно в ходе процессов в открытой системе. Постулируется, что общее изменение энтропии открытой системы может происходить независимо либо за счет процессов обмена с внешней средой с1е5, либо вследствие внутренних необратимых процессов [c.70]

Важность исследования чувствительности для биологических систем объясняется тем, что такая постановка задачи близка по смыслу к задачам анализа сохранительных характеристик живых систем, зависимости переменных их внутренней среды от внешних условий. В настоящее время можно указать целый ряд работ, в которых исследуется чувствительность биосистем. Одно из направлений таких поисков связано с определением факторов, оказывающих наибольшее влияние на те или иные выходные сигналы системы. Цель подобных работ обычно заключается в том, чтобы выбрать наиболее эффективные управляющие переменные (например, для управления процессом теплообмена в системе жизнеобеспечения в космосе [126]), в оценке качества управления в системе (например, чувствительность процессов в сердечно-сосудистой системе человека и животных [106, 246, 268, 342], чувствительность процессов оармакокинетики [365], управление в ферментных системах 310]), или, наконец, в том, чтобы решать вопросы прогнозирования поведения физиологических систем [323]. При таком подходе о качестве системы можно судить только после упорядочения функций чувствительности, организации способа оценки степени влияния параметров системы на ее состояние. Одним [c.94]

Анализ табличных и графических данных (табл. 5.34, рис. 5.45, 5.46) по параметрам спектров ИК-поглощения исследованных образцов воды показывает, что наибольшей упорядоченностью структуры, делокализацией электронов на ОН-связях воды по горизонтали, а также высокой степенью переноса заряда в объемном каркасе водородных связей обладают пробы воды, приготовленные по технологии Й. Грандера и пробы воды, подвергнутые обработке миллиметровыми волнами, биологически-актив-ными веществами, замораживанию и очистке на сорбентах. [c.347]