2020-06-10
611
Самоорганизация в живой и неживой природе. Синергетика.
•Классическая термодинамика оперировала понятием замкнутых, закрытых, изолированных, обратимых во времени систем. Именно для таких абстрактных объектов были сформулированы первое и второе начала термодинамики.
•I – закон сохранения и превращения энергии.
•II – закон возрастания энтропии.
•Основоположниками синергетики как нового научного направления считаются Герман Хакен (р. 1927) и Илья Романович Пригожин (1917-2003).
Синергетика фокусирует свое внимание на неравновесности, нестабильности как естественном состоянии открытых нелинейных систем, на множественности и неоднозначности путей их эволюции.
•В открытых системах ключевую роль - наряду с закономерными и необходимыми - могут играть случайные факторы, флуктуационные процессы.
•Флуктуации - случайные отклонения физических величин от средних значений.
•Неравновесность порождает избирательность системы, ее необычные реакции на внешние воздействия среды.
|
|
|
Открытые неравновесные системы, активно взаимодействующие с внешней средой, могут приобретать особое динамическое состояние – диссипативность.
•Диссипативность - качественно своеобразное макроскопическое проявление процессов, протекающих на микроуровне.
•Благодаря диссипативности в неравновесных системах могут спонтанно возникать новые типы структур, возникать новые динамические состояния материи.
Современные представления о сущностных характеристиках живого.
Сущность жизни:
современные представления
•Современные представления о сущности жизни формировались в естествознании XX века под влиянием достижений в различных областях исследований.
•Основными из них являются: биохимия, генетика, кибернетика.
•Эти идеи получили концептуальный синтез в рамках молекулярной биологии.
•Жизнь отличается от неживой материи по веществу, структуре и функциям.
•В состав живого обязательно входят биополимеры – высокоупорядоченные макромолекулярные органические соединения.
•В состав живых организмов входят органогены, макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.
•В группу биоэлементов (органогенов) входят четыре элемента – углерод (C), водород (H), кислород (O) и азот (N), они составляют 99 % массы живого вещества.
Сущность жизни: современные представления (вклад биохимии)
•Жизнь как процесс активного и целесообразного поддержания особой материальной структуры.
•Механизм поддержания этой структуры – процесс обмена веществ и энергией с окружающей средой.
•Главный материальный носитель этой способности – белок, но в этом процессе участвуют и другие биополимеры
|
|
|
Сущность жизни: современные представления (вклад генетики)
•Главный процесс, характеризующий жизнь – способность всех живых систем к самовоспроизведению.
•Благодаря самовоспроизведению жизнь сохраняется в бесконечной череде поколений.
•Материальным носителем наследственной информации выступают нуклеиновые кислоты, организованные в особые молекулы.
•Жизнь начинает рассматриваться как свойство целостных систем, в которых взаимодействуют две основные группы биополимеров.
Сущность жизни: современные представления (вклад кибернетики)
•Информация – ключевой фактор процессов саморегулирования и самоуправления жизненными процессами.
•Жизнь рассматривается как форма существования информации и кодируемых ею структур.
•Такая форма обеспечивает воспроизводство информации в подходящих условиях внешней среды и ее изменения.
Сущность жизни: современные представления (молекулярная биология)
•Современное представление о сущности жизни формируется после открытия структуры ДНК (Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик и Морис Хью Фредерик Уилкинс в 1962 году были удостоены за это Нобелевской премии).
•Жизнь представляет собой систему взаимодействующих полимеров, способную к самовоспроизведению, авторегуляции, развитию и эволюции.
Живая и неживая материя: различия в вещественном, структурном и функциональном аспектах.
Структурные уровни материи образованы из множества объектов одного класса и характеризуются особым типом взаимодействия между составляющими их элементами.
= Закономерности новых уровней специфичны, нетождествены закономерностям предшествующих уровней.
= Структурное многообразие и взаимосвязи между уровнями организации формируют системные качества материи и является способом ее существования.
Структурные уровни материи (неживая природа):
Микроэлементарный
Уровень элементарных частиц и полевых взаимодействий)
Ядерный
Атомарный
Молекулярный
Уровень макроскопических тел различной величины)
Планеты
Звездно-планетные комплексы
Галактики
Метагалактики
Структурные уровни материи (живая природа):
Уровень биологических макромолекул
Клеточный уровень
Уровень микроорганизмов
Уровень органов и тканей
Организм
Популяционный
Биоценозный
Биосферный
Живое отличается от неживого по веществу, структуре и функциям,
В вещественном плане в состав живого обязательно входят высокоупорядоченные макромолекулярные органические соединения – биополимеры. Материальным носителем всех свойств является белок в его различных формах, в комплексе с нуклеиновыми кислотами и другими веществами. Структурным носителем всех целостных свойств служит белок.
Молекулы белков обычно содержат несколько сотен аминокислот У всех видов живого имеются свои особые белки, определяемые генетическим кодом. Попадающие в организм белки расщепляются на аминокислоты и используются организмом для построения собственных белков. Почти в каждой из клеток человека синтезируется свыше 10 000 различных белков. Именно набором белков определяется сходство и различие организмов: чем ближе организмы друг к другу, тем более сходны их белки. Вследствие естественного отбора и генетических информационных процессов происходит совершенствование структур и функций систем в поколениях, то есть во времени.
