Биосистема структура

В новой главе Биомембраны и биоэнергетика отражены современные представления о структуре биомембран, образовании и трансформации энергии в биосистемах. [c.2]

Одной из самых интригующих и перспективных задач современной науки является изучение механизма и движущих сил процессов, происходящих в живом организме. Решение этих проблем позволит перейти на качественно новый уровень развития фундаментальных и прикладных наук, таких как медицина, биотехнология и фармакология. В области химических наук толчком к началу исследования процессов молекулярного узнавания в биосистемах послужило открытие в конце бО-х годов искусственных молекул (краун-эфиров), способных к специфическому распознаванию других химических частиц. В последующие годы бурное развитие получил синтез соединений, способных к самоорганизации. На рубеже 80-90-х годов сформировалась новая область знаний, получившая название "супрамолекулярная химия". У ее истоков стоят работы трех нобелевских лауреатов 1987 года -Ч. Педерсена, Д. Крама и Ж.-М. Лена [1-3]. По определению Лена [4], супрамолекулярная химия - это химия межмолекулярных связей, изучающая ассоциацию двух и более химических частиц, а также структуру подобных ассоциатов. Она лежит за пределами классической химии, исследующей структуру, свойства и превращения отдельных молекул. Если последняя имеет дело главным образом с реакциями, в которых происходит разрыв и образование валентных связей, то объектами изучения супрамолекулярной химии служат нековалентные взаимодействия водородная связь, электростатические взаимодействия, гидрофобные силы, структуры "без связи". Как известно, энергия невалентных взаимодействий на 1-2 порядка ниже энергии валентных связей, однако, если их много, они приводят к образованию прочных, но вместе с тем гибко изменяющих свою структуру ассоциатов. Именно сочетание прочности и способности к быстрым и обратимым изменениям - характерное свойство всех биологических молекулярных структур нуклеиновых кислот, белков, ферментов. [c.184]

Во-первых, даже в с учае хорошо изученных биокатализаторов имитация их конструкций далеко не всегда дает должный эффект, так как активность и особенно специфичность биокатализаторов определяется рядом других компонентов биосистемы, например белковым носителем, структурой органеллы, средой клетки и т. д. Все эти стороны биокатализаторов, как отмечает Николаев, практически не моделировались вовсе. [c.182]

По-видимому, уже из этого суждения следует вывод о необходимости изучения законов химической эволюции и законов биогенеза для решения проблемы освоения каталитического опыта живой природы. Небезынтересно в связи с этим напомнить, что даже наиболее оптимистически настроенные химики, которые с успехом моделируют биокатализаторы, все же считают, что они проявили бы легкомыслие, если бы утверждали, что изолированное изучение биокатализаторов— ферментов достаточно для получения исчерпывающей информации о том, что такое биокатализ [ 9, с. 13 . Да, конечно, фермент можно выделить из биосистемы можно точно определить его структуру, во всяком случае не менее точно, чем, например, структуру витамина А или какого-либо стероида. Фермент можно ввести в реакцию и заставить осуществлять каталитические функции. Но, получая фермент в чистом виде и с облегчением выбрасывая остатки исходных материалов, мы жертвуем новым ради привычного — разрушенная клетка со всем ее ферментным аппаратом более интересный объект, чем одна, грубо удаленная деталь (там же). Если в изучении биокатализа идти последовательно, то аналитическая стадия неизбежна. Однако задержка только на этой стадии означает отказ от познания механизма действия ферментативного аппарата в целом. Важно., не останавливаться на данных анализа, — говорит далее Л, А, Николаев,— и попытаться связать в одно целое сведения, относящиеся к деталям. Тогда окажется, что биокатализ нельзя отделить от проблемы биогенеза, и какими бы трудными ни казались эти вопросы, у исследователя остается утешение, что, не теряя их из виду, он все же сделает меньше ошибок, чем если вовсе забудет об их существовании (там же). [c.183]

В принципе та же ситуация в живой природе. Все биосистемы имеют клеточную организацию с однотипным строением клеток, органелл, генетического аппарата и т.д. У всех видов животных и растений гены построены из одних и тех же четырех нуклеотидов, а белки - из одних и тех же двадцати аминокислот. В процессе дивергентного эволюционного развития совершенствование и усложнение биосистем происходит путем дифференциации и объединения уже существовавших структур с образованием новых связей, т.е. путем добавления и комбинирования, а не кардинальной переделки прежней структурной организации. Таким образом, наличие у природы структурной организации сделало возможным появление научного мышления. "Представим себе, - писал К.А. Тимирязев в 1920 г., - что бы было, если бы вместо наших 60 элементов, их существовало бы 60 млрд. Каждый камень представлялся бы нам чем-то совершенно новым, все известное нам об остальном было бы нам не в прок... А каково было бы положение биологии, если бы существовали бы только неделимые особи, не было бы видов, дети не походили бы на родителей" [10. С. 11]. [c.20]

Эволюционная концепция, провозглашенная Ч. Дарвином в 1859 г. в биологии, утверждала диаметрально противоположное направление развития. В ней говорилось не о разрушении структур, а, напротив, об их возникновении, прогрессирующем усложнении, разнообразии и совершенствовании путем расхождения (дивергенции) видовых признаков и свойств живых организмов. Исторический переход от низших биосистем к биосистемам с более высокой структурной организацией происходит, согласно Дарвину, за счет ненаправленных изменений, вызываемых случайными отклонениями исходных форм, подпавших под действие естественного отбора. [c.47]

На этой реакции, как и на многих других, построена жизнь во Вселенной. Жизнь, как медленно протекающий процесс, строится иа взаимодействии предельно сильно экранированных реакционных центров. Это экранирование во всех важнейших биосистемах осуществляют белки, обладающие сложной пространственной структурой. [c.664]

Столь большая специфичность структуры витамина В] нашла себе объяснение после того, как было установлено участие витамина Bj в ферментных биосистемах организма. Как известно, последние чрезвычайно лабильны и характеризуются высокой специфичностью строения. [c.398]

Белки фактически являются единственным классом соединений, химические свойства которых нельзя непосредственно соотнести с химическим строением молекул. Их поведение и исключительная роль в процессах жизнедеятельности определяются особой, только им присущей молекулярной структурной организацией. За единичными исключениями лишь белковые цепи способны самопроизвольно свертываться в строго детерминированные структуры, геометрия и конформационная динамика которых обусловлены аминокислотной последовательностью. Белки несопоставимы по своему функциональному разнообразию с действиями какого-либо другого класса молекул живой и неживой природы. В то же время, при функциональной универсальности природных аминокислотных последовательностей свойства каждого отдельного белка уникальны в отношении физиологической функции, механизма ее реализации, зависимости от внешних условий, природы лиганда и растворителя. Очевидно, поэтому назначение генетического аппарата любого организма сведено к хранению информации только о белках и их синтезе, а биосистемы всех уровней, включая молекулярный, можно считать "произведениями" белков. Последние не только синтезируют почти все соединения живой природы, но и способствуют приданию им пространственной формы, необходимой для протекания процессов жизнедеятельности. [c.108]

В принципе такой же строго последовательный, ступенчатый переход в направлении от системы с более сложной структурной организацией к менее сложной присущ исследованиям любых биологических систем. Он неизбежен, поскольку живая природа организована таким образом, что каждая целостная биосистема (в нашем случае опорнодвигательная), расположенная в соответствии с конструкционным рангом (например, от цитоскелета до отдельных белков), представляет собой набор взаимодействующих между собой иерархически упорядоченных дискретных структур, каждая из которых является подсистемой по отношению к восходящей ветви ряда и системой по отношению к нисходящей ветви. Если это так и биосистемы действительно обладают субординационной организацией и построены по единой принципиальной схеме, подобной приведенной выше, то, несмотря на структурную и функциональную специфику каждой биологической системы, их изучение также должно строиться по единому принципиальному плану и иметь гносеологическую общность. Нет сомнения в том, что путь от отдельного органа до отдельных молекул через все соединяющие их ступени иерархической лестницы, который прошли и в значительной мере уже завершили при исследовании мышечных сокращений, должны пройти и при исследовании других биосистем. Поэтому представляет интерес проследить за ходом изучения актомиозинового комплекса с самой общей позиции, выделить особенности пройденного пути, не связанные с конкретными объектами исследования, оценить возможности созданной атомно-молекулярной модели, характер решаемых и не решаемых ею задач и, наконец, спрогнозировать ситуацию, возникающую после создания модели функционирования биосистемы. Иными словами, желательно получить ответы на вопросы, касающиеся, во-первых, общих для исследований всех биосистем особенностей и направленности поиска, во-вторых, возможностей и ограничений принципиального порядка, присущих [c.131]

Кристаллическая структура белка - это очень сложным образом полученная и, по-видимому, самая дорогая во всех отношениях фотография. Представленное на ней изображение позволяет увидеть многие детали внутреннего устройства белковой глобулы. Но, как и любая другая фотография, она не раскрывает природы внутренних связей и принципы организации изображенного объекта, его возможного поведения при изменении внешних условий. Кристаллография белка - это морфология биосистемы молекулярного уровня. Для перехода к изучению физиологии белка одной фотографии кристаллической структуры белка, т.е. одной морфологии, недостаточно. На приведенной ниже схеме показана цепочка субординационных взаимоотношений между функцией белка (в данном случае, фермента) и его химическим и пространственным строением. Из схемы видно, что наблюдаемая структура белковой молекулы не имеет непосредственной связи с реализуемой каталитической функцией. Существующая же связь, во-первых, направлена не от функции к структуре, а от структуры к функции, т.е. в сторону, противоположную традиционному направлению поиска, и, во-вторых, включает три промежуточных звена и требует последовательного решения трех задач. [c.76]

Под стабильностью природной биосистемы (популяции или биоценоза) понимается их способность на протяжении многих поколений непрерывно сохранять естественные (эволюционно выработанные) структуру и функции в динамическом равновесии с изменениями внешней среды и самовос-станавливаться после нарушений структуры, обусловленных внешними воздействиями. [c.46]

Для понимания процессов, протекающих в биосистеме, необходимо учитывать две стороны ее функционирования. Одна из них связана с тем, что система — открытая эго процессы получения, накопления, передачи и использования энергии. Эги процессы обеспечивают возможность сохранения структуры, рост и выполнение всех специфических функций биологической системы. [c.17]

На рис. 1.5 показано, как простой внешний контур активного управления накладывается на внутренний механизм пассивного управления в метаболической структуре биосистемы [216]. В реальных биосистемах имеется множество механизмов пассивного управления, на которые накладываются многочисленные механизмы активного управления. На рис. 1.6 представлена схема наложения активных механизмов регуляции на пассивные механизмы окислительных процессов в системе [c.25]

Разумеется, даже слабо выраженные гомеостатические свойства целостной биосистемы всегда выше, чем у аналогичного набора первичных элементов. В любой биосистеме существуют интегрирующие механизмы, поддерживающие ее целостность, обеспечивающие обмен веществ (т. е. необходимые для существования темпы химических реакций) и постоянство структуры самой биосистемы и ее генетического материала. [c.49]

Способность биосистемы сохранять свои индивидуальные признаки в процессе развития, т. е. способность данного генотипа создавать в широком диапазоне условий среды один и тот же фенотип, часто называется гомеостазом развития [129, 325]. Этот термин относится к одной особи, и его следует отличать от генетического гомеостаза, который характеризует группу особей. Генетический гомеостаз означает устойчивость популяции к изменению ее генетического состава под влиянием отбора [129, стр. 267]. Гомеостатические свойства генетических систем определяются их структурой введение мутантных генов может ухудшить гомеостаз. Так, в мутантных линиях введение в генотип дрозофилы гена Ваг делает процесс образования фасеток чувствительным к температуре среды. [c.67]

В последнее время, однако, термин оптимальность широко используется при описании биосистем в другом смысле, когда оптимальными являются свойства самих систем —их наилучшее функционирование (оптимальные процессы, оптимальные алгоритмы) или их строение (оптимальная структура). Оптимальность в биосистемах не только существенно по-разному понимается у разных авторов (хотя прототипом оптимальной биосистемы чаще всего является оптимальная система в технике), но и встречает принципиальные возражения. Сейчас, ознакомившись с основными представлениями теории управления, мы можем подробнее рассмотреть аргументы за и против этой концепции. [c.102]

Эволюционный процесс идет по своего рода экстремальным траекториям. Но успевают ли эти траектории достичь стационарных точек Пусть биосистемы проявляют тенденцию к улучшению своей структуры, своего функционирования в процессе эволюции, но на каком же этапе стремления к оптимальному уравновешиванию со средой они находятся в каждый данный момент эволюционного процесса Так, принцип исключения Гаузе гласит, что два вида не могут неограниченно долго существовать в одной нише один из них в конце концов должен быть полностью вытеснен. Этот принцип, обсуждение которого можно найти в [212], определяет лишь асимптотическое состояние модели системы, состоящей из двух видов сам же процесс вытеснения может длиться достаточно долго. [c.105]

Таким образом, применяя принцип адекватной конструкции, следует учитывать не только функцию, подлежащую осуществлению, но и условия среды, с которыми биосистема может встретиться в своей жизни при этом выполняемые расчеты подобны той работе, которую выполняет инженер при конструировании технических систем. Такой принцип допускает, очевидно, не единственное решение проблемы структуры и формы, [c.117]

Попытки приблизить эту модель к реальным условиям делались в двух направлениях. С одной стороны, можно выбрать такую структуру системы, что, несмотря на наличие опорного значения, выходной сигнал не всегда ему равен. В этом случае не очень ясно, зачем вообще вводить опорное значение в систему, и разработку модели можно оправдать лишь приверженностью к общепринятой схеме. С другой стороны, можно попытаться ввести зависимость опорного значения от условий среды и от режима функционирования биосистемы. Для организма такой прием в отдельных случаях оказался успешным [50, 157, 214], но попытка найти общий метод определения такой зависимости уводит нас от модели гомеостаза как системы регулирования по рассогласованию [253]. Не оправдала себя такая попытка, например, в моделях системы терморегуляции [31а]. [c.212]

Заметим, что, хотя идея наслоения связей и обсуждается в общей теории систем [3, 31, 334], речь там идет о другом. Так, обычно предполагается, что гомеостаз возникает тогда, когда на систему первично взаимодействующих компонент биосистемы накладываются вторичные механизмы регуляции, управляемые фиксированными структурами преимущественно типа обратной связи [31, стр. 43]. Поскольку обратная связь понимается здесь как классическая система автоматической стабилизации с уставкой, такое наслоение как раз и представляет собой классический подход, рассмотренный в разд. 7.3. Гомеостаз возникает скачком, мгновенно пока есть только механизмы первичного взаимодействия в открытой системе, гомеостаза нет. Но стоит на них наложить механизм отрицательной обратной связи по рассогласованию, как немедленно появляется гомеостаз. [c.220]

В биосистеме молекула Н2П находится преимущественно в неполярном окружении (коллоидный раствор). Модельные исследования [98, 100] показали, что в растворах ПАВ порфирины являются центрами образования неполярной части мицеллы. Взаимодействие первой и второй экранирующих сфер белкового комплекса осуществляется за счет гидрофобного взаимодействия периферических заместителей с неполярным белковым окружением (псевдо-сольватная оболочка [10]) и обеспечивается пространственной "подстройкой" сольватационных центров. В этом состоит роль Н2П в поддержании третичной структуры белка в белковых комплексах. Можно полагать, что происходящие при этом сильные конформационные изменения связаны в первую очередь с перестройкой периферии молекулы биопорфирина, а не с искажением самого макроцикла [101]. Существует иная точка зрения, касающаяся наличия у металлокомплексов порфиринов некоторой конформационной гибкости. Согласно ей, именно изменение степени искажения макроцикла в комплексе, а значит, и его физикохимических свойств, вызываемое конформационной перестройкой третичной структуры белка, является залогом их биологической активности in vivo [102-104]. [c.357]

Обсуждая проблемы биотехнологии, мы уже показали, что ясное понимание структуры макромолекул открыло нам пути к познанию их функхщй в биосистемах. Достичь такого понимания нам позволили структурные исследования, работы по химической модификации и более глубокое уяснение связи между молекулярным строением и биологической функцией, а также новые методы молекулярной генетики. [c.167]

Изучение растворимости газов в жидкостях представляет область физической химии растворов, которая имеет 150-летнюю историю и продолжает, вместе с тем, интенсивно развиваться в настоящее время. Это объясняется тем, что растворы газов в жидкостях являются объектами, имеющими исключительно большое теоретическое и практическое значение. Разбавленные растворы газов представляют существенный интерес как модельные системы с широкой варьируемостью параметров для количественной оценки структурных вкладов в термодинамические функции гидратации и, что наиболее важно, как инструмент для исследования структуры жидкостей и растворов. Данные о газожидкостном равновесии имеют много практических приложений. Наиболее важными из них являются химическая технология (очистка и разделение газов, оценка свойств многокомпонентных газожидкостных систем), экология (мониторинг гидросферы, участие экологически опасных газов в геохимических циклах), биофизика (изучение гидрофобных эффектов в сложных биосистемах, анестезия), биомедицинская технология (создание искусственной крови, разработка газовых смесей для дыхания в особых условиях). [c.215]

Однако, рассматривая вопросы, относящиеся к выбору математических моделей роста популяции, необходимо иметь в виду следующее положение. Изменения, происходящие и регистрируемые в биологических системах, являются результатами процессов, в которых участвуют компоненты различных уровней иерархической структурно-системной организации. В данном случае под такой системой следует понимать определенную сово1Яуп-ность взаимодействующих между собой относительно элементарных структур или процессов, объединенных в целом выполнением некоторой общей функции, не сводимой к функциям ее комгю-нентов [19]. Поэтому важным методологическим вопросом математического моделирования и является выбор уровня организации биосистемы, моделирование взаимодействия компонентов 1 4 которого наиболее полно и адекватно соответствует поставлен- ной при математическом моделировании практической задаче. [c.17]

Здесь необходимо отметить, что в водных средах многие биомолекулы — биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты, липиды, полисахариды), а также более сложные структуры клеток (биологические мембраны) — находятся в жидкокристаллическом состоянии, которое обеспечивает их одно- и двухмерную упорядоченность, способность к самоорганизации, спонтанному образованию строго упорядоченной структуры и ее самовоспроизведению. Это во многом объясняет процессы структурообразо-вания в биосистемах. [c.29]

Учитывая специфические особенности расположения Норильска (необычная структура электромагнитных полей, близость магнитного полюса и т. д.), для нас особый интерес представляли биофизические аспекты, связанные с исследованиями взаилюот-пошений собственного электромагнитного излучения биосистемы и геомагнитных факторов. [c.92]

Можно полагать, что свойство генерировать и проводить ПД претерпело в биосистемах определенные изменения в ходе эволюции не только в отношении механизмов, лежащих в его основе, но и в отношении его функциональной значимости. Высказываются предположения [406], что наиболее древней функцией ПД в животном и растительном мире была его защитная роль при действии различных повреждающих факторов, состоя1цая в кратковременном сбросе мембранного потенциала. Это способствовало ускорению репарации поврежденных мембранных структур. [c.185]

Среди многочисленных компонентов биосистемы молекулярного уровня белкам принадлежит исключительная роль в процессах, протекающих в клетках и организме. Поэтому 1юлучаемая с помощью рентгеноструктурного анализа информация о строении белков оказывает огромное влияние на развитие подавляющего большинства направлен-ний молекулярной биологии. Давно стало очевидно, что без знания пространственной структуры белков нельзя понять природу и специфичность их взаимодействий, представить и количественно описать механизмы процессов жизнедеятельности. Рентгеноструктурное изучение белков превратилось в неотъемлемую составную часть биологических исследований оно определяет их научный уровень и значимость получаемых результатов. Данные о расположении атомов в нативных конформациях белков служат незаменимой экспериментальной основой всех поисков решений таких фундаментальных проблем молекулярной биологии, какими являются проблемы структурной и структурно-функ-циональной организации белковых молекул. Первая из них заключается в установлении связи между аминокислотной последовательностью и ее пространственной физиологически активной формой и динамическими конформационными свойствами. Следовательно, она включает в себя [c.54]

В течение последующих более чем двух десятилетий, вплоть до 1990-х годов, предложенное объяснение механизма мышечного сокращения, несмотря на продолжающееся все это время изучение цитоскелета, не претерпело значительного изменения и не смогло обрести доказательной силы. В чем же причины быстрого развития этой области в 1950-1960-е годы, отсутствие заметного прогресса в 1970-1980-е и всплеск достижений в первой половине 1990-х годов Приведенное выше краткое описание основных этапов развития исследований скелетных мышц как будто бы неоспоримо свидетельствует о наличии прямой связи темпа и глубины познания с достижениями в изучении морфологии, точнее, с временем прохождения исследований от внешней формы и строения биосистемы и далее через все уровни ее структурной организации, от вышестоящей, более сложной, к ближайшей нижестоящей, менее сложной. В 1950-1960-е годы имел место прогресс в изучении морфологии - разработаны модель скользящих нитей, молекулярная модель актомиозинового комплекса и схема молекулярного механизма относительного перемещения толстых и тонких филаментов. В 1970-1980-е годы отсутствовал прогресс в изучении морфологии, не было качественного развития представления о работе скелетных мышц. В начале 1990-х годов удалось закристаллизовать О-актин и глобулярную головку миозина и с помощью рентгеноструктурного анализа идентифицировать их атомные трехмерные структуры. Приблизительно в это же время была расшифрована дифракционная картина малоуглового рентгеновского рассеяния актомиозинового комплекса, а также получены его крио-электронные микрофотографии высокого разрешения. Последствиями морфологических достижений явились создание атомно-молекулярной модели мышечного сокращения, определение местоположения и геометрии АТР-связывающего активного центра и области миозина, периодически контактирующей с актином и обусловливающей относительное перемещение нитей, уточнение мест локализации на тонком филаменте тропомиозина и тропонинового комплекса и их роли в реализации и регуляции АТР-зависимого механизма мышечного сокращения. Сказанное выше о связи между знанием строения мышечной системы и пониманием механизма ее действия, т.е. между морфологией различных уровней структурной организации и физиологией мышцы, иллюстрирует схема, приведенная на рис. 1.37. Жирные стрелки указывают направление строго последовательного ступенчатого процесса познания структуры, а противоположно ориентированные тонкие стрелки - процесса познания функтщи биосистемы. [c.133]

Процессы В физиологических системах управления организма протекают значительно быстрее, чем в генетической. Характерное время процессов восстановления после физической нагрузки, например, составляет 15—20 мин. Поэтому генетическая система на рис. 1.2, а образует структуру рассматриваемой биосистемы, в то время как быстрые поведенческие и физиологические процессы в системах рис. 1.2, б, в определяют ее функцию. Организация живого есть единство структуры и функции — устойчивости и подвижности. То, что называют структурой, является медленным процессом больщой продолжительности то, что называют функцией, является быстрыми процессами короткой иродолжительности [191]. [c.19]

Гомеостатические свойства бтосистем развиваются при усложнении структуры системы, возникающем в эволюционном процессе. Чем сложнее биосистема, тем лучше могут быть ее гомеостатические свойства. К такому результату приводит наложение активной регуляции на пассивные механизмы управления в организме и его системах, разветвленная структура метаболических путей в клетке, разнообразие и связанная с ним сложная сеть регулирующих цепей в экосистеме. [c.64]

Когда мы говорим об общих принципах самосохранения, мы не должны упускать из виду преемственности многих основных черт сохранительных свойств у объектов живой и неживой природы. Конечно, объекты живой природы — биосистемы — в ходе эволюции приобрели и закрепили такие механизмы управления, которые позволяют им поддерживать стационарное неравновесное состояние во все более широком диапазоне условий внешней среды. Не последнюю роль в этом расширении диапазона сыграл процесс обогащения структуры регуляторов биосистемы за счет возникновения в нем новых элементов и связей, специфических только для биосистем, процесс наслоения или сочетания управляющих механизмов. Но самый нижний слой сохранительных механизмов в биосистемах — простейшие механизмы пассивной регуляции — является общим как для живых, так и для неживых объектов. Таковы, например, процессы пассивной регуляции темпов диффузии, когда концентрации веществ играют роль пассивных регуляторов, пассивная устойчивость положения тел в пространстве или, наконец, сохраиительные механизмы молекулярного уровня, лежащие в основе устойчивости генетического кода [251]. [c.65]

Будь условия существования неизменными, стационарный режим в эволюирующей системе мог бы быть достигнут, но ведь условия существования не определяются только относительно стабильными абиотическими факторами — в отличие от предположения Р. Розена, популяция существует в условиях биогеоценоза, организм —в популяции, биогеоценоз —в биосфере. Изменяясь в эволюции, каждая биосистема изменяет и условия своего обитания — структуру биосистемы более высокого уровня, элементом которой она является. Среда, в которой эволюирует биосистема, меняется во времени с той же скоростью, что и сама биосистема. Инженеры знают, что в таких условиях оптимума достичь нелегко. [c.106]

В живых системах таких жестких ограничений нет — в процессе приспособления и адаптации они могут менять уровень ограничений. Нетренированный человек становится спортсменом-разрядником, так что в задачах, аналогичных рассмотренным в примере 4.1.1, предельные усилия Um ах увеличиваются. Вид, приспосабливаясь к условиям среды, приобретает необходимые качества, в том числе путем морфологических изменений. Вообще, структура биосистем (определяющая, как правило, ограничения) меняется при изменении функционирования систем — выполняемая функция формирует структуру биосистемы. Следовательно, постоянство ограничений, свойственное обычной задаче оптимального управления, для биосистем, вообще говоря, не имеет места. Вместо того, чтобы усложнять алгоритмы управления, добиваясь оптимального процесса при данных ограничениях, биосистема может, адаптируясь, просто ослабить ограничения, и достичь лучшего качества за счет простых и надежных средств, но это уже совсем другая задача оптими-в ации, не рассматриваемая в теории управления. [c.113]

В компартментальных моделях живых систем первичные темпы расхода энергии связаны, с одной стороны, с поддержанием структуры биосистемы (а в процессе развития — также с образованием и ростом новых подсистем и структурных образований), а с другой —с энергетическим обеспечением функционирования всех ее элементов. Темпы утилизации вещества и энергии, идущих на поддержание структуры бносистемы, определяются ее массой и объемом, специфическими свойствами составляющего ее биологического материала и, наконец, ее пространственным строением. В частности, от пространственного расположения компартментов системы зависит протяженность [c.180]

Чтобы обеспечить гомеостаз, живая система должна обладать какими-то специфическими структурными особенностями, приобретенными в процессе эволюции. Можно связать возникновение гомеостаза в эволюции, о котором говорил еще У. Кэннон, с процессом постепенного усложнения живых систем от низших форм к высшим, с принципом биологического эпиморфизма (разд. 1.4). Наслоение сначала пассивных, а затем и активных связей делает структуру биосистемы сложнее и богаче и [c.219]

При рассматриваемом ниже подходе механизм возникновения гомеостаза представляется другим. В отличие от подхода Л. фон Берталанфи, наслаиваются друг на друга не два принципиально разных типа взаимодействий, а происходит постепенное накопление однотипных связей сами механизмы первичного взаимодействия компонент биосистемы по мере увеличения их количества в системе (в рамках определенных структур) постепенно придают ей все лучшие гомеостатические свойства. [c.220]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология