Специфика биологических систем

Обмен веществ у растений имеет много коренных отличий от обмена веществ в животном организме и в то же время немало общих черт. Отличительной особенностью расте-является их способность ассимилировать энергию солнечных лучей и использовать углекислый газ, воду и минеральные вещества на построение органических соединений. Общими чертами обмена веществ у растений и у животных являются некоторые процессы промежуточного внутриклеточного обмена углеводов, жиров и белков, как, например, р-окисление жирных кислот, аминирование и дезаминирование, карбоксилирование и декарбоксилирование, орнитиновый и лимоннокислый цикл и др. Все эти процессы осуществляются под влиянием ферментных систем, которые по своей химической природе и биологическому действию близки к ферментным системам животного организма. Однако и у растений, и у животных есть своя специфика как в смысле направленности действия ферментов, так и в отношении катализируемых процессов. [c.257]

В предыдущем параграфе предполагалось, что малый параметр (отношение характерных времен) существует априори. Действительно, во многих биофизических задачах имеется четкая временная иерархия, что, по нашему убеждению, не случайно, а определяется спецификой биологических систем. Однако даже в редуцированной (вырожденной) системе, где все времена имеют одинаковый порядок, можно выделить такую область параметров и переменных, в которой есть возможность дополнительно понизить порядок системы. [c.18]

Анализ перечисленных материалов позволил сделать вывод, что в результате непосредственного взаимодействия между продукта.ми жизнедеятельности возбудителя и протоплазмой клеток хозяина возникает качественно новая биологическая система — инфицированное растение. Особенности этой системы связаны не только с исходными свойствами хозяина и паразита, но и со свойственной им исторически обусловленной нормой реагирования на установление контакта и взаимное вмешательство в обмен веществ (изучение специфики обмена организмов и сдвигов в обмене, возникающих в результате взаимовлияния). [c.2]

Формулировка собственных исходных теоретических понятий характерна для самостоятельных развитых наук, имеющих свою концептуальную базу. Специфика биологических закономерностей, полностью раскрывающихся на высших уровнях организации развитой биологической системы, тем не менее проявляется уже на низших молекулярных уровнях живого. Поэтому модели в биофизике должны быть основаны на непосредственных, полученных в прямых экспериментах, сведениях [c.9]

Эти вопросы приобретают особую остроту в связи с биологической спецификой. Во-первых, информационные системы в живой природе обладают малыми (микроскопическими) размерами. Во-вторых, они функционируют при нормальной температуре, т. е. в условиях, когда тепловые флуктуации не пренебрежимо малы. В-третьих, в биологии особую важность приобретает запоминание и хранение информации. Отметим, что в технике более актуальны проблемы передачи информации на примере оптимизации передачи были разработаны основные положения теории информации. Вопросам же рецепции и хранения информации уделялось меньше внимания. В биологии, напротив, эти вопросы становятся первостепенными. [c.266]

Итак, современный этап развития биофизики характеризуется тем, что на первый план выступает проблема формулировки исходных теоретических понятий, отражающих фундаментальные механизмы взаимодействий в биологических системах на молекулярном уровне. Вместе с тем специфика биологических систем проявляется в своеобразии физических механизмов молекулярных процессов. Принципиальная особенность заключается в том, что характерные параметры элементарных взаимодействий могут изменяться в зависимости от условий их протекания в организме. Папример, эффективность скоростей отдельных элементарных актов переноса электрона в реакционном центре фотосинтеза не только изменяется направленно в течение жизненного цикла развития, но и различна у сортов растений, отличающихся по физиолого-биохимическим показателям и продуктивности. Это означает, что молекулярные процессы и механизмы взаимодействий не только зависят от локального окружения в биологических системах, но и сами являются объектом направленного физиолого-биохимического регулирования. Здесь видна определяющая роль биологических закономерностей, проявляющаяся уже на низших уровнях организации живого. Одновременно это создает неразрывную связь между молекулярными взаимодействиями и характером биологических явлений, развивающихся на их основе. Именно поэтому изучение глубоких биофизических механизмов в связи с физиолого-биохимическими особенностями биологических объектов создает базу и для практического применения результатов биофизических исследований. Достаточно сослаться на разработку различных методов ранней диагностики состояния биологических систем, основанных на данных о молекулярных механизмах биологических процессов, которые [c.12]

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]

Именно учитывая биологическую специфику, эволюционный способ возникновения всех механизмов в биологических системах, автор рассматривает физико-химические факторы эволюции, общие закономерности хода эволюционного процесса, матрично- [c.7]

Ныне выяснена причина специфичности биологических химических процессов, огромной скорости синтезов, протекающих в живом организме. Она заключается в том, что в клетке реализуется необычайно совершенный матричный принцип синтеза. Академик В. А. Энгельгардт считает, что именно принцип матричного синтеза есть явление решающего, фундаментального значения. При этом, как нигде, выступает специфика химизма живого по сравнению с неживыми системами . Эта специфичность проявляется при сохранении всех основных химических принципов и законов. В отличие от обычных химических реакций, протекающих на основе статистического столкновения беспорядочно распределенных в простран- [c.97]

Можно отчетливо представить себе трудности, которые возникают при попытке осуществить такую задачу. Эти трудности связаны, с одной стороны, с недостаточной изученностью особенностей студнеобразного состояния полимерных систем и, с другой стороны, с очень большим разнообразием и спецификой тех конкретных областей, где встречаются такие системы. Поэтому неизбежны как отдельные пробелы в изложении материала, так и значительные упрощения в узкоспециальных областях, что может в наибольшей степени касаться вопросов, связанных со своеобразием природных полимеров и особенно с тонкими механизмами поведения биологических объектов. Это почти неизбежная трудность при попытках проведения более широких обобщений. [c.6]

К числу объектов, успешно изучаемых методами колебательной спектроскопии с применением тех или иных описанных подходов и приемов, относятся и такие высокомолекулярные соединения, как белки, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты, а также другие биологические и синтетические макромолекулярные системы. Каждый раз может появляться какая-то специфика, но обычно она не имеет принципиального значения. [c.264]

В последующем изложении мы попытаемся обсудить несостоятельность равновесной термодинамики, решить проблему структурной организации белка и выяснить возможность в этом отношении нелинейной неравновесной термодинамики — физики открытых диссипативных систем, возникшей в первой половине 1980-х годов. Предпринимаемая попытка имеет, по-видимому, и более общее значение, так как биологические объекты всех уровней структурной организации являются открытыми системами. Учитывая это обстоятельство, а также демонстрируемую большинством авторов публикаций по свертыванию белковых цепей осведомленность в специфике используемого ими подхода, представляется целесообразным перед изложением общей теории самосборки белка кратко остановиться на некоторых принципиальных моментах и понятиях равновесной и неравновесной термодинамики. [c.433]

Независимо от способа введения органические вещества распределяются в водной системе в зависимости от специфики данного водоема, подобно тому, как это происходит с металлами. Важнейшую роль при этом играют поверхностная пленка, основная масса воды, осадок и биологический круговорот. [c.329]

Э. С. Бауэр впервые сделал попытку определить специфику биологических систем. Им сформулирован принцип устойчивой неравно вескости , что позволило ему ввести утверждение о принципе максимума эффекта внешней работы как исторической закономерности, т. е. существовании закона исторического развития биологических систем. Суть его состоит в том, что развитие биологических систем есть результат увеличения эффекта внешней работы системы (воздействия организма па среду) в ответ на полученную из внешней среды единицу энергии. Для этого биологические системы в отличие от неживых доллшы обладать свойством постоянного поддержания своей структуры вне зависимости от факторов среды. Поскольку эти системы постоянно производят работу и разрушаются, они должны самовосстанавливаться, сохраняя неравновесное состояние но отношению к среде обитания. Б этом суть принципов устойчивой неравновесности Бауэра. [c.17]

Часто высказывается мнение о том, что биологические процессы много сложнее химических и в этом их специфика. Нам кажется, что это не так. Действительно, биохимический элементарный акт — ферментативная реакция — сложнее химического и может быть представлен как совокупность нескольких химических элементарных актов. Однако то же самое можно сказать и о любом сравнительно простом химическом процессе. Ндпример, процесс образования воды из кислорода и водорода при детальном его изучении также разбивается на несколько (около двадцати) элементарных стадий. Таким образом, число элементарных стадий (и число промежуточных продуктов) во всех случаях достаточно велико. Критерием простоты является не число элементарных стадий в рассматриваемом процессе, а возможность эффективного упрощения исходной системы, уменьшения числа уравнений и числа динамических переменных. В этом смысле биологические системы даже проще, чем химические. Большинство успешных моделей биологических процессов состоит всего из нескольких уравнений. [c.9]

Таким образом, принятые при математическом моделировании определения специфического (силового) и неспецифического (параметрического) переключения стационарных состояний биологической системы не соответствуют физиологическому пониманию специфических и неспецифических процессов. В математике эти понятия характеризуют направленость действия фактора, переключающего систему влияет ли он на ее переменные или параметры (постоянные). С позиции триггерного принципа регулирования живой системы, специфику поведения клетки определяет соотношение процессов, которые развиваются в ответ на возмущение, не выходящее за границу толерантной области. Неспецифической физиологической реакцией живой системы является сам акт ее переключения в новое устойчивое стационарное состояние. [c.113]

В основе процедуры выбора динамических переменных и параметров при моделировании поведения системы лежит временная иерархия процессов, а не их внутренняя специфика. В случае биосистем выбору помогают особенности последних. Природа как бы позаботилась о том, чтобы скорости отдельных клеточных событий сильно различались ферментативные реакции длятся секунды и минуты, синтез новых белков составляет десятки минут, самовоспроизведение клетки занимает много часов. Делению характеристик живой системы на переменные и постоянные (параметры) способствует также принцип "минимума" ("узкого места"). В цепи реакций общую скорость процесса определяет наиболее медленное звено. Варьирование скоростей быстрых стадий не отражается на длительности всего процесса - им управляет наиболее медленная стадия. В биологических объектах, где превалируют ферментативные реакции, отличащиеся насыщенностью и слабой обратимостью, прщщип "минимума" работает более эффективно, чем в простых химических системах. Разница в скоростях биохимических реакций даже на 20 % может оказаться лимитирующим фактором. В отсутствие этого принципа клетка должна была бы контролировать тысячи различных превращений и обеспечить надежность метаболизма было бы крайне сложно. В стационарных условиях следить за отдельными ключевыми реакциями, игнорируя множество других, очень выгодно. [c.100]

Специфика химической кинетики состоит в том, что элементарные процессы, лежащие в основе сдожного процесса, сопровождаются разнообразными сопутствующими явлениями (неизотермичность, неравновесность, перенос тепла и массы и т. д.), что приводит к тому, что химическая кинетика как научная дисциплина в сущности являет собой комплекс взаимосвязанных проблем на стыке термодинамики, квантовой химии (или кинетики элементарных реакций), газодинамики, статистической физики и классической механики. В связи с этим и само понятие химическая кинетика часто определяют по-разному. В самом узком смысле слова — это учение о механизме сложного процесса и его особенностях. В несколько более широком смысле — это учение об общих закономерностях любых процессов, связанных с изменением химического состава реагирующей системы независимо от причин, вызывающих это изменение,— радиоактивный распад, некоторые биологические задачи и т. д. (В атом случае для описания явлений, не связанных с изменением химиче- [c.3]

Вообще понятия сложная система и большая система несколько условны с точки зрения определения их границ и параметров. В широком смысле под системой можно понимать совокупность элементов, находящихся во взаимодействии. Это, видимо, в известной мере справедливо но отношению к системам любой п]эироды (механической, биологической, социально-экономической). Под сложной системой производственно-хозяйственного характера (предприятие, объединение, министерство) будем подразумевать систему, в которой в силу свойств и специфики задач, возникающих ири ее исследовании, необходимо принимать во внимание большое количество взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов, обеспечивающих выполнение системой некоторой достаточно сложгюй функции Исходя из вышеприведенного определения, даже самое общее представление о предприятиях химической и нефтехимической промышленности позволяет делать заключение об отнесении их к классу сложных систем производственно-хозяйственного характера. Это является следствием большой сложности структурных, организационных, технико-технологических, экономических, правовых элементов предприятия. [c.380]

Вероятно, и в данном случае с окончательным суждением о достоинствах новой хроматографической системы следует подождать до тех пор, пока накопится достаточный опыт ее эксплуатации, но нельзя не оценить того обстоятельства, что она сконструирована специально для исследования биологических макромолекул. Разумеется, новый комплект приборов фирмы РЬагшас1а можно использовать не только с колонками этой же фирмы. В свете высказанных выше соображений о специфике хроматографии биополимеров надо полагать, что он найдет себе прихменение и в сочетании с появляющимися сейчас сорбентами на основе крупнопористых силикагелей. [c.108]

Таким образом, можно утверждать, что специфика живой материи обусловлена белками, которые свои особые качества обретают в процессе самопроизвольного перехода полипептидной цепи от состояния флуктуирующего статистического клубка к нативной трехмерной структуре, в каждом случае уникальной по биологической функции Именно спонтанное образование фиксированной активной пространственной формы молекулы белка, а не сама форма, есть изначальная причина фундаментальных особенностей живой материи С чисто физической точки зрения этот уникальный акт творения живого заключается в спонтанной трансформации тепловой энергии необратимых флуктуаций в целенап равленную механическую работу создания высокоорганизованной системы Белки представляются почти единственными в природе (по меньшей мере самыми совершенными и распространенными) автоматическими молекулярными преобразователями энергии хаотического теплового дви- [c.56]

Органическая химия — часть общей химии. Она тесно связана с неорганической, физической и биологической химией и вместе с тем в отличие от них имеет глубокую специфику. Базой органической химии являются гидриды углерода, т. е. углеводороды с их особыми свойствами, которых нет у гидридов других элементов. Специфика углеводородов заложена в своеобразных и неповторимых свойствах атома углерода — в его электронной структуре. Находясь в четвертой группе периодической системы Д. И. Менделеева, атом углерода в возбужденном состоянии, в котором он вступает в химические взаимодействия, не имеет на валентной оболочке ни электронных пар, ни вакантных низколещщих орбиталей. [c.5]

Внутренняя структура системы математических моделей по выбору оптимальной стратегии водоохранной деятельности в бассейне (регионе) может варьироваться в определенных пределах в зависимости от применяемых технических и программных средств сбора, передачи и обработки информации, степени изученности территории, специфики водопользования и т. п. На рисунке 9.1.1. представлен базовый вариант структуры такой системы, представляющий собой некоторую модификацию схемы, предложенной в работе [Somliody Paulsen, 1992. Блок 1 схемы представляет собой базу данных по составу, объемам и режимам сбросов ЗВ. Возможные мероприятия по обработке этих сбросов систематизированы в блоке 2. При этом для каждого способа очистки сточных вод (механического, биологического, биохимического и т. п.) в разрезе учитываемых ЗВ или их групп заранее составляются производственные функции (ПФ), характеризующие, в частности, связь между затратами на проведение соответствующих мероприятий и степенью очистки ЗВ. Построение ПФ представляет собой самостоятельную нетривиальную задачу. Не останавливаясь на специфике их построения, отошлем читателя к известным публикациям. Этому вопросу посвящены специальные разделы книг [Математическое моделирование.. ., 1988 Рикун и др., 1991] и другие публикации. Задачам построения ПФ в сельском хозяйстве посвящена отдельная монография [Хеди и Диллон, 1967]. Следует отметить, что построение ПФ применяется в моделях различного типа как оптимизационных, так и имитационных, статистических и т. д. [c.324]

Хотя наша книга посвящена рассмотрению эффектов самоорганизации в неравновесных физико-химических системах, чем определяется выбор приводимых в ней примеров и то особое внимание, которое было уделено анализу специфики химических реагирующих сред мы, однако, полагаем, что она будет полезной и для тех, кто занят изучением явлений самоорганизации в средах иной природы — сильнонеравновесных физических систем, биологических объектов и экологических сообществ. [c.265]

Однако все это совсем не означает, что условия осуществления и механизмы химических и физических про-цессо В, протекающих в неорганической природе и в живой клетке на молекулярном уровне, одни и те же. Химизм биологических организмов по сравнению с неживыми системами имеет свою специфику. Аппарат живой клетки несравнимо совершеннее неживой системы, его возможности синтезировать необходимые биологические вещества превосходят в огромной степени средства, находящиеся ныне в распоряжении химика-синтетнка. Известно, что в ходе осуществления важнейшего достижения биохимии — химического синтеза инсулина — гормона, управляющего углеводным обменом организма, пришлось осуществить 228 этапов, затратить десятки тысяч человеко-часов. В живой же клетке, как подсчитано, синтез молекулы белка осуществляется за две-три секунды. Нельзя не согласиться с высказыванием академика [c.95]

Оборотные охлаждающие системы водоснабжения вследствие специфики условий своей работы (подогрев воды до 15 — 40° С, подпитка водой из поверхностных водоисточников, длительная циркуляция) подвержены развитию в них активной биологической жизни, что приводит к недопусти- [c.171]

Место микробиологии в системе биологических наук определяется спецификой ее объектов во-первых, микробиология — это наука об определенном классе объектов, и в этом смысле она аналогична таким дисциплинам, как ботаника и зоология во-вторых, микробиология изучает на своих объектах обшие фундаментальные законы развития всего живого и таким образом относится к физиолого-биохимической ветви биологических дисциплин. [c.6]

Способность выполнения ряда специфических функций, возникшая в процессе длительной эволюции нервной системы, отразилась также на формировании ее особого химического состава и определенной специфики метаболизма. Здесь можно отметить и высокую концентрацию в нервной ткани липидных веществ, в частности липопротеидных и липонуклео-протеидных надмолекулярных комплексов и огромные скорости протекания метаболических процессов и исключительную интенсивность потребления энергии и связанное с этой особешюстью весьма эффективное использование ряда аминокислот в качестве источников энергии и исключительное развитие биохимических аппаратов образования аминокислот из глюкозы и наличие множества альтернативных путей превращения веществ, выполняющих в деятельности нервной системы особо важную роль и развитые механизмы пространственного разобщения метаболитов, отличающихся по обменной активности и необычные механизмы транспорта биологически важных веществ но отросткам нейронов на периферию клетки и специфическую локализацию в нервной ткани таких соединений, как протеолипиды, некоторые виды ганглиозидов, ГАМК, К-ацетил-Ь-аспарагиновая кислота и др. и высокую активность био- [c.19]

В настоящее время наиболее часто применяемыми системами такого рода являются белоксинтезирующие системы из ретику-лоцитов кроликов, зародышей пшеницы и культивируемых соматических клеток различного происхождения. При этом системы всех трех типов могут быть использованы почти с одинаковым успехом для трансляции разнообразных мРНК и, как правило, такие системы не обнаруживают видоспецифичности. Основные принципы конструирования прокариотических белоксинтезирующих систем применяют и для получения систем биосинтеза белков высших организмов. Специфика последних связана, прежде всего, с биологическими особенностями объектов, которые служат источником белковых компонентов систем, а также с различиями механизмов биосинтеза белка у прокариот и эукариот. [c.189]

Клетки — носители медиаторов являются обязательными компонентами воспаления, хотя соотношение их на поле воспаления может быть разным. Структурно-функциональные особенности этих клеток определяют специфику работы каждой из них в сложном клеточном ансамбле при воспалении. Пожалуй, главенствующая роль в нем принадлежит ПЯЛ, которые способны усиливать инициальное повреждение, повышать сосудистую проницаемость, осуществлять миграцию, эмиграцию и фагоцитоз, а также контакты с плазменными системами. Особая роль в реализации главных функций принадлежит медиаторам (лейкокины), ферментам, биологически активным веществам, содержащимся в гранулах лейкоцитов. Одни гранулы (азурофильные) идентичны лизосомам, содержат кислые гидролизы. Кроме того, большое значение придают нейтральным протеазам (коллагеназа, эластаза), особенно в случаях дефицита их ингибиторов [Goldstein J. М., 1974]. Другие гранулы ПЯЛ (специфические) содержат щелочную фоефатазу и бактерицидные катионные белки, обладающие выраженным медиа-торным действием в экссудате (активация сосудистой проницаемости, выделение гистамина, стимуляция хемотаксиса и др.). [c.232]

Основу "математической" главы составляет рассмотрение принципов, на первый взгляд никак не связанных с биологической спецификой. В рамках качественного анализа дифференциальных уравнений описано поведение нелинейной динамической системы в условиях изменения "окружапцих условий". При усложнении модели, с ростом нелинейности уравнений, в ее поведении появляются свойства, которые могут быть уподоблены отдельным биологическим характеристикам. Это происходит в тот момент, когда модель перестает пропорционально реагировать на возмущапцие воздействия, когда в ее поведении появляется автономность. При изложении математических принципов моделирования свойств сложных систем был риск показаться скучными и непонятными широкому кругу биологов, не вла-депцих математическими методами. Поэтому при написании этого раздела, по возможности, избегали математической формалистики и стремились наполнить его качественными рассуждениями. [c.7]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология