Розділу 1 Кількісні характеристики масопереносу в організмі людини Теми 1.1. Організм людини з позицій термодинаміки біологічних об’єктів
Дайте визначення системи. Які системи називають відкритими? Наведіть приклади.
Система – (від грец. systema - ціле, складене із частин, поєднання) – це безліч елементів, взаємозалежних і пов’язаних між собою, що утворюють певну цілісність та єдність.
Відкрита система – це структура, яка здійснює постійний обмін речовин та енергії із середовищем, у котрому вона народилася, та є структурно стійкою в ньому. Класичним прикладом такої системи є “комірка Бернара”, що утворюється у воді, яка постійно підігрівається знизу за рахунок конвекційних потоків. Ми легко можемо їх спостерігати, якщо поглянемо в каструлю, де кипить вода.
Відкритими системами є усі біологічні системи: клітини, тканини, органи.
Основні властивості біологічних систем.
основними властивостями є:
- особливий хімічний склад (упорядкованість хімічних елементів та сполук);
- відкритість та наявність обміну речовин;
- здатність до саморегуляції;
- стійкість, адаптація та гомеостаз;
- спадковість та мінливість;
- подразливість;
- циклічність;
- здатність до розмноження та розвитку…
-властива ієрархічність.
Опишіть розвиток організму як процес самоорганізації. Наведіть приклади самоорганізації на субмолекулярному, клітинному, організменому рівні. У чому проявляється детермінізм, а в чому – стохастичність, невизначеність в організмі, що розвивається?
Саморегуляція, властивість біологічних систем автоматично встановлювати і підтримувати на визначеному, відносно постійному рівні ті або інші фізіологічні або інші біологічні показники. При С. чинники, що управляють, не впливають на регульовану систему ззовні, а виникають в ній самій. Процес С. може носити циклічний характер. Відхилення якого-небудь життєвого чинника від константного рівня служить поштовхом до мобілізації апаратів, поновлюючих його.
Прикладом С. на молекулярному рівні можуть служити ті ферментативні реакції, в яких кінцевий продукт впливає на активність ферменту; у такій біохімічній системі автоматично підтримується певна концентрація продукту реакції.
Приклади С. на клітинному рівні: самосборка клітинних органел з біологічних макромолекул, самоорганізація різнорідних кліток з утворенням впорядкованих клітинних асоціацій: підтримка певного значення трансмембранного потенціалу в збудливих кліток і закономірна тимчасова і просторова послідовність іонних потоків при збудженні клітинної мембрани.
приклад С. на органному рівні: процеси С. займають важливе місце в явищах клітинного ділення і диференціювання (після видалення частини печінки частина, що залишилася, регенеруючи, автоматично компенсує втрату).
На організменому рівні добре вивчені нервові, гуморальні і гормональні механізми, за допомогою яких у ссавців тварин і людини встановлюються і підтримуються на певному рівні показники внутрішнього середовища — температура, кров'яний і осмотичний тиск, рівень цукру в крові і т.п.
детерминизм — принцип всеобщей закономерной связи, содержание которого можно свести к утверждениям:
любое явление причинно обусловлено; оно возникает из взаимодействия некоторой совокупности факторов (вещественных, энергетических, информационных);
становление (возникновение) и развитие любого явления происходит не произвольно, а подчиняется закономерным связям (динамического или вероятностно-статистического типа);
поскольку возможно познание законов возникновения и развития любого явления, постольку возможны научное предсказание и управление процессами природы и общества.
Концепции детерминизма предшествовали взгляды на причинную обусловленность болезней. Через раскрытие связи причин, условий и следствий были заложены основы исторически первой формы детерминизма — экзогенно-еханистического: организм есть «пассивная субстанция», всецело, жестко и однозначно определяемая внешними «активными» факторами.
Было отмечено, что болезнь детерминируется взаимодействием внешнего (среды) и внутреннего (организм). Закономерно (с точки зрения логики познания), что это взаимодействие последовательно изучалось то со стороны раздражителя (механистический детерминизм), то — реагирующей системы (аутогенетический детерминизм).
Стохастичні ефекти - це безпорогові ефекти радіаційного впливу, ймовірність виникнення яких існує при будь-яких дозах іонізуючого випромінювання і зростає із збільшенням дози, тоді як відносна тяжкість їх прояву від дози не залежить. До цих ефектів належать злоякісні новоутворення (соматичні стохастичні ефекти) та генетичні зміни, що передаються нащадкам (спадкоємні ефекти). Стохастичні ефекти віднесені до віддалених наслідків опромінення. Злоякісні пухлини з"являються, як правило, через роки або десятиріччя після опромінення, а генетичні ефекти - у наступних поколіннях. Одними з найбільш характерних різнотипних соматичних (стохастичних) ефектів є лейкози.
Наведіть приклади квазіфрактальності на тканинному, органному, організменому рівні. Виникнення і зникнення квазіфрактальності на тканинному рівні при патології.
Состояние системы можно назвать квазифроктальным, если величины, при постоянстве которых оно было бы стационарным, быстро меняются во времени. встречаются в природе Бронхиальное дерево Сеть кровеносных сосудов Деревья Молния
С
формулюйте
перший закон термодинаміки для
біологічних систем. У чому полягає
принципова відмінність термодинамічних
процесів в живій і неживій системах?
Другий закон термодинаміки для біологічних систем. Поняття стаціонарного стану.
Теорема Пригожина.
Перерахуйте форми енергії, використовувані клітиною для здійснення роботи (конвертовані форми енергії). Які форми роботи виконуються в живому організмі?
енергія існує в різних формах - хімічної, електричної, механічної, світлової та теплової.
В результаті окислення органічних речовин вивільняється енергія. Ця енергія стає доступною для живих клітин у формі АТФ. Коли даний біохімічний процес протікає в клітинах, його називають клітинним диханням. Субстратами для клітинного дихання служать здебільшого вуглеводи (наприклад, глюкоза) або жири. Вони розщеплюються послідовно в ряді ферментативних реакцій. У кожній такій реакції вивільняється невелика кількість енергії і частина цієї енергії запасається в молекулах речовини, званого аденозінтріфосфа-том (АТФ), а інша енергія розсіюється у вигляді тепла. АТФ в клітинах відіграє роль носія енергії. Ув'язнена в його молекулах енергія використовується в реакціях, що йдуть зі споживанням енергії.
Робота, тобто О́бмін речови́н або метаболі́зм — сукупність хімічних реакцій, що відбуваються в живих організмах. Метаболізм поділяється на дві гілки: катаболізм (дисиміляція або енергетичний обмін), що включає реакції розщеплення складних органічних речовин до простіших, яке супроводжується їх окисненням і виділенням корисної енергії, та анаболізм (асиміляція або пластичний обмін) — реакції синтезу необхідних клітині речовин, на які енергія отримана у катаболічних реакціях використовується.