- •Раздел 2. Признаки живого. Обмен, регуляция 2
- •Раздел 2.Признаки живого. Обмен, регуляция
- •2.1.Обмен, негэнтропия
- •2.1.1.Первый закон термодинамики в открытых системах
- •2.1.2.Второй закон термодинамики в открытых системах
- •2.1.3.Стационарное состояние
- •2.1.4.Работоспособность биологических, систем
- •2.2.Саморегуляция
- •1. По возмущению (быстро, но без бос).
1. По возмущению (быстро, но без бос).
2. По отклонению (надежно, но с запаздыванием). Регуляция по отклонению требует наличия канала обратной связи между выходом и центральным аппаратом управления системы и даже между выходом и входом. По сути, обратная связь есть процесс влияния результата действия на причину и механизм этого действия.
П
о
конечному эффекту регуляции БОС
может быть положительной и отрицательной.
Положительная
БОС
означает, что выходной сигнал усиливает
входной. Такая обратная связь усиливает
процессы жизнедеятельности. Например,
прием пищи усиливает отделение желудочного
сока. Продукты гидролиза в свою очередь
стимулируют сокоотделение, что ускоряет
и усиливает дальнейшее переваривание
пищи. Однако положительная обратная
связь часто приводит систему в неустойчивое
состояние, способствует формированию
«порочных кругов», лежащих в основе
многих патологических процессов в
организме.
Отрицательная БОС означает, что выходной сигнал уменьшает входной. Отрицательные обратные связи способствуют сохранению устойчивого, стационарного состояния системы, т.е. поддерживают гомеостаз. Например, под влиянием паратирина (гормона околощитовидных желез) в крови возрастает содержание кальция. Повышенный уровень кальция тормозит секрецию паратирина, усиливает поступление в кровь кальцитонина, под влиянием которого уровень кальция снижается и его содержание в крови нормализуется.
Для всех видов регуляции справедливы правила: 1. Правило исходного состояния – величина и направленность ответной реакции зависит от исходного уровня функции. 2. Правило минимизации – достижение max физиологического результата с min энергетическими затратами.
Все регуляторные системы состоят из нескольких элементов: 1. Центральный элемент (например, ЦНС, спинной мозг, отдельный нервный центр, система желёз внутренней секреции); 2. Входные каналы связи (афферентная нервная система); 3. Выходные каналы связи. Могут быть нервные и гуморальные.
Таким образом, многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли специализированных клеток, объединенных в целостные системы тканей и органов, связанные межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции. Вот почему мы говорим об организме как о целом, а о клетках – как об элементарных единицах его, специализированных на выполнении строго определенных функций, осуществляющих их в комплексе со всеми элементами, входящими в состав сложно организованной живой системы многоклеточного единого организма.
Система –
антисистема
(антикоагулянты,
лейкоциты-супрессоры,
антиноцицепция)
1 Термодинамика изучает механизмы переноса и преобразования энергии в системах. Движение и превращение энергии является общим свойством энергии, происходит как в биологических, так и в небиологических системах. Однако в биологических системах эти процессы имеют свои особенности.
2 Открытые – обменивающиеся веществом и энергией с окружающей средой (в отличие от закрытых, обменивающихся только энергией, и изолированных, не обменивающихся ничем).
3 Термодинамическая система – тело или совокупность тел, обособленных физическими или воображаемыми границами от окружающей среды.
4 Для измерения количества выделяемого организмом тепла можно пользоваться прямой или непрямой калориметрией. Прямая калориметрия проводится с использованием калориметрических камер. Непрямая калориметрия – с помощью специальной регистрирующей аппаратуры у человека, лежащего на спине, непосредственно после пробуждения утром, натощак через 12-14 часов после последнего приема пищи в помещении с температурой воздуха 200С. При этом оцениваются потребление кислорода, выделение углекислого газа и для максимальной точности определения – количество азота, экскретируемого с мочой. Расчетные методы связаны с использованием специальных таблиц и формул.
5 S = KlnW, K – постоянная Больцмана. Количество способов комбинации элементов системы, с помощью которых может быть реализовано данное состояние – термодинамическая вероятность W, которая показывает возможность расположения частиц в системе, которое может реализовать данное состояние. Например, в системе 6 пронумерованных молекул. Положение молекул 6 слева, 0 справа – единственное состояние системы, 5 / 1 – шесть возможных способов, 4 / 2 – 15 способов, 3 / 3 – 20 способов. Самой большой вероятностью будет обладать распределение 3 и 3.
6 Необратимыми называются термодинамические процессы, при которых возвращение системы в исходное состояние возможно лишь при условии затрат внешней энергии, что влечет за собой определенные изменения в окружающей среде. Необратимые процессы характеризуются переходом части энергии в теплоту. Обратимыми называются такие термодинамические процессы, при которых не происходит рассеивания энергии в виде теплоты, и возвращение системы в первоначальное состояние не требует затрат энергии извне.
7 Живые клетки используют градиенты как источник энергии для совершения работы (например, для сопряженного транспорта, для генерации электрического импульса).
8 Полезная энергия – часть внутренней энергии тела, которая способна совершать работу. Понятие энтропии позволяет оценить Е. Высший ранг имеют низкоэнтропийные виды энергии, способные превращаться в другие вид (механическая и электрическая энергия). Низший ранг имеет теплота, химическая энергия занимает промежуточное положение.
9 Т.е. снижать энтропию позволяет работа над собой
10 Состояние системы, при котором ее параметры не изменяются в течение длительного времени, но происходит обмен веществом и энергией с окружающей средой, называют стационарным.
11 Интересное об этом
