Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Декабря 2013 в 21:39, реферат
Живым организмам свойственно биологическое обновление. Или, с позиций теории систем, динамическому состоянию (состояние в любой момент времени) живой системы характерно то, что элементы систем разрушаются и строятся заново.
Для этого процесса биологического обновления живой системе необходим приток извне веществ и энергии, а также возможность выводить во внешнюю среду продуктов распада и тепла. Исходя из этой необходимости, живая система должна быть открытой системой. Благодаря свойству открытости, живой системе также необходимо уметь сохранять свою целостность. Целостность живой системы достигается за счет постоянства процесса биологического обновления. Постоянство процесса разрушения и восстановления создает и поддерживает физическое и химическое не равновесие. Поэтому, благодаря своему свойству открытости, живая система характеризуется постоянством своего неравновесного состояния. Любое отклонение от этого постоянства неравновесного состояния, то есть прекращение процесса биологического обновления, приведет к разрушению живой системы и к ее смерти.
выкачивающими этот ион и работающими за счет энергии гидролиза АТФ. Из
этого примера видно, что в отличие от термодинамического равновесия
стационарное состояние характеризуется:
1) постоянным притоком веществ в систему и удалением продуктов обмена
(в данном случае — приток АТФ и удаление Na+
);
2) постоянной затратой свободной энергии, которая поддерживает
постоянство концентраций веществ в системе; Лекции по биофизике для студентов ФФМ МГУ 03 – Термодинамика
11
3) постоянством термодинамических параметров (включая внутреннюю
энергию и энтропию) системы, находящейся в стационарном состоянии.
Система в стационарном состоянии является открытой системой и может
существовать лишь за счет притока энергии извне (в форме АТФ в нашем
примере) и оттока энергии в окружающую среду (в нашем случае в форме
тепла). В биологических системах наиболее важными потоками являются
потоки вещества и электрических зарядов.
Таким образом, обмен веществ с точки зрения термодинамики необходим для противодей-ствия увеличению энтропии, обусловленному необратимыми процессами в живой системе.
Если рассматривать систему «живой организм плюс среда», из которой берутся питательные вещества и в которую отдаются продукты обмена, то второй закон термодинамики справедлив: энтропия этой системы возрастает и никогда не уменьшается. Это означает, что живая система создает внутри себя упорядоченность за счет того, что она уменьшает упорядоченность в окружающей среде.
Итак, живая система является открытой системой, и ее энтропия не возрастает, как это имеет место в изолированной системе. Это означает, что живая система постоянно совершает работу, направленную на поддержание своей упорядоченности, и находится в неравновесном стационарном состоянии. Производство энтропии при этом минимально.
Таким образом, с позиций термодинамики можно утверждать, что живым системам присущи процессы, уменьшающие энтропию систем и, следовательно, поддерживающие их организо-ванность.
Следующий вопрос заключается в том, как реализуются процессы самоуправления и самоорганизации живых систем. Этот вопрос, прежде всего, связан с рассмотрением жизни как информационного процесса. Недаром кибернетика определена ее создателем Н. Винером как «наука об управлении и передачи информации в живых организмах и машинах».