Термодинамика биологических процессов презентация

Термодинамика биологических процессов

1.Важнейшее свойство живых систем заключается в их способности улавливать, преобразовывать и запасать энергию в различных формах. 1.Важнейшее свойство живых систем заключается в их способности улавливать, преобразовывать и запасать энергию в различных формах. Общие законы превращения энергии изучаются термодинамикой (Т). 2. Законы термодинамики универсальны для живой и неживой природы, но Т изучает закономерности, не связанные с конкретной атомно-молекулярной структурой вещества. Т – феноменологическая наука. Законы и методы термодинамики приложимы только к макроскопическим системам, состоящим из большого числа частиц. Согласно I закону Т, различные виды энергии могут переходить друг в друга, но при этих превращениях энергия не исчезает и не появляется из ничего. Это закон сохранения энергии.

Схема калориметра Этуотера — Бенедикта (1899)

Свободная и связанная энергия. Обратимые и необратимые процессы.

Связь энтропии и информации в биологических системах

В чем состоит отличие биологической информации? Организм человека массой 70 кг содержит: - 7 кг белков - 150 г ДНК - 1013 клеток I = 1,3 • 1026 бит Отличие биологической информации – ценность: 1) неизбыточность 2) незаменимость

Нелинейная неравновесная термодинамика

Конвективные ячейки Бенара – пример диссипативной структуры.

Диссипативная структура на примере роста лишайника.

Моделирование.

Основные этапы моделирования.

Биологические модели делят на 3 типа: 1) Биологические (предметные) модели (лабораторные животные, изолированные органы, культуры клеток, суспензии органелл). 2) Физические (аналоговые) модели – физические системы, обладающие аналогичным с объектом поведением (гидродинамические модели – устройства, имитирующие действие органов: искусственное сердце, почка, аппарат искусственного дыхания). 3) Математические модели – системы математических выражений, описывающие те или иные свойства изучаемого объекта.

Математические модели. Метод фазовой плоскости.

Типы устойчивости особых точек.

Модель Вольтерра хищник-жертва.

Модель Вольтерра хищник-жертва.

Точка типа «центр» на фазовой плоскости.

Реакция Белоусова-Жаботинского. Упрощённая схема

Реакция Белоусова-Жаботинского.

Примеры самоорганизации Реакция Белоусова — Жаботинского («химический маятник», модель автоколебательных процессов)