熵与生命和肿瘤的关系

热力学是研究能量转换规律的科学 ,本文针对热力学第二定律即熵与生命的关系提出一些见解和分析 ,来作以下讨论。1.熵与生命代谢的关系在克劳修斯的热力学第二定律中指出 :一个孤立系统不管其初始状态如何 ,最终将演化为最无序 ,最混乱的状态。而且满足热力学平衡的状态 ,简言之就是一个孤立系统的熵随时间增高 ,熵增加原理告诉我们自发过程是由比较有序向比较无序的方向进行的 ,自发过程总是伴随着熵的增加 ,或者说熵增加过程是自发过程。根据原理 ,熵的改变值 (△Ｓ)只由始态和终态确定 ,而与过程和途径无关。以人体为例 ,就生命的新陈代…     

关于“渗透势”与“渗透压”、“压力势”与“压力”问题的一些看法

读了前几期有关“水势”的讨论文章之后,觉得在“渗透势”与“渗透压”、“压力势”与“压力”的关系问题上还有些可商讨之处。现仅就自己的一些不成熟的看法,提请诸位指教。我们知道,渗透势(ψx)就是体系中由溶质所决定的那部分水势(ψw),是体系中由于加入溶质后而引起水势降低的一种数量指标,其热力学含义为:     

生物膜的激励与耗散结构

一、引言在一层可透界面的两侧维持着不同的物质浓度,这显然不是一般的熵最大状态,但整个过程都应服从热力学第二定理。Prigogine学派发展的非平衡热力学理论对理解和分析膜上发生的过程肯定是很有帮助的。显然,宏观的热力学分析还必须依据微观的机制研究才能成为一种真正的理论;但是在细致的分子结构及转移机理尚未完全弄清之前,就可以根据一些局部的现象和线索,在非平衡热力学一般原理的指导下提出一些合理的模型,定量地解释膜的激励过程,这或许是适合当前生物学现状的一种研究方法。     

溶液流动对等电溶菌酶晶体生长的影响

本文对等温自由生长和强制性溶液生长的等电溶菌酶的晶体形态进行了研究,发现这些形态变化与溶液相的流动密切相关,指出生物晶体生长停止是由于生长晶体周围的溶质贫乏造成的;通过某些手段减薄或消除这一溶质贫乏区,就可以保证晶体的持续生长。本文的研究对改善大尺寸晶体的生长提供了一条途径。     

生命现象与熵

自然界的演变不外乎包括了从有序到无序和无序到有序两种演变方式。从有序到无序的演化,正是热力学第二定律所概括的本质,即在封闭系统及与其相对应的环境所组成的孤立系统中,任何自发过程总是朝着使体系越来越混乱、越来越无序的方向演化,也就是熵只增不减,但对生命物质来说,其演化过程恰好与上述情况相反。以这一矛盾现象为起点,根据耗散结构理论,阐述用熵的概念来解释生命现象,是研究生命的一条重要途径。     

化学反应系中的非平衡相变

一、前言物理学内,存在着大量相变的例子,这些相变现象大多在平衡态下,当外参量改变时而发生,目前一般把相变现象分成二类:(1)一阶相变一般把热力学函数的一阶导数为半连续的相变称为一阶相变,典型现象是液-气相转变,这时,熵S=     

植物细胞吸收溶质的方式和机制教学探讨

植物生理学教材矿质营养一章中,细胞吸收溶质的方式和机制部分是难点。为解决这一问题,我们查阅资料后,对这一部分内容进行了补充、分析和归纳,整理出比较容易为学生接受的内容。现与大家共同探讨。     

微生物生长稳定性超熵产生判据

运用非平衡热力学超熵产生理论和微生物生长动力学理论,以细胞、营养物和产物为参量,求得了微生物生长的超熵产生及稳定性判据,理论分析与实验计算结果基本一致．     

三种胰岛素在反相色谱上的保留行为与热力学性质

以C8 柱为固定相 ,5 4%～ 5 9%甲醇为流动相 ,在一个广泛的温度 10～ 6 5℃范围内 ,研究了人、牛、猪 3种生物的胰岛素在高效反相色谱上的保留行为和热力学性质。研究结果表明 3种胰岛素在结构上的细微差别 ,能在反相色谱行为上明显地显示出来。同时还测定了 3种胰岛素与C8 柱结合时的焓ΔHo 和熵ΔSo 变化情况 ,这些热力学参数 ,对多肽和疏水界面相互作用机制的研究具有重要的参考价值。实验结果证明 ,通过色谱热力学参数的测定 ,将为蛋白质折叠机制以及生物大分子相互作用机制的研究 ,提供一种极其有效的方法     

生物进化中的熵初探

１８６５年德国著名物理学家克劳修斯（Ｃｌａｕｓｉｕｓ,１８２２－１８８８）在创立了热力学第二定律的基础上,又提出熵（ｅｎｔｒｏｐｙ）这一重要的科学概念,进一步推动了力学理论的发展。随着生物进化论研究的不断深入,生物学家发现,熵并非仅限于物理学中的概念,在生物进化中,亦存在着熵的问题。目睹生物进化史,地球上的生物诞生迄今已有３５亿年的悠久历史,它是以３５亿年前最原始的生命体进化而来的。最原始的生命体至少经二,三亿年的历史形成原始原核生物,原始原核生物经过十五,六亿年的时间形成了真核单细胞生物,真核…     

熵变视角的吉林省城市化与生态环境的耦合关系判别

借鉴热力学第二定律中的熵变方程原理,结合熵值法和PSE模型,对2001—2011年吉林省城市化发展与生态环境效益的耦合关系模式展开分析.结果表明: 研究期间,吉林省城市化发展脱离了正常的演进轨道,经济城市化和空间城市化主宰了整个城市化过程,而过于忽视“人”的城市化,且资源(这里主要指土地资源)粗放、低效投入特征明显;基于PSE模型的生态环境水平,无论是压力指数、敏感性指数、弹性指数,还是综合水平在研究期间都得到了长足的增长,且都呈现出明显的阶段性特征,即先升后降再升;城市化系统的总熵值一直小于0,表现为一条不平稳的上升曲线;生态环境的总熵值时正时负,其中,2003、2006、2010、2011年是“拐点”,映射出生态环境系统是一条不平稳的波浪形曲线,时升时降;城市化子系统与生态环境子系统交互耦合的总熵值具有与生态环境子系统总熵值相似的变化趋势,即具有相同的“拐点”和曲线形状,且其“拐点”对应的演化模式是拮抗型耦合关系演化模式,其余年份对应的是协调型耦合关系演化模式.     

细胞寒害的热力学熵理论(Ⅱ)──超熵产生作为寒害稳定性判据的理论研究

本文从物质和能量交换的角度,运用非平衡态热力学超熵产生理论,分析了寒害定态的稳定性,并建立了超熵产生判据．理论分析所得的结论与实验结果基本相符．     

抗疟药物氯奎、阿的平、四氢-9-氨基(口了)啶与双链小牛胸腺DNA的结合

本文用体相微量量热计所得数据,估算了两种抗疟药物(antimalarial)分子和两种结构上相似的分子与DNA结合时的标准结合热焓。根据在不同离子强度下测定的表观结合常数获得了热力学结合常数。根据这些数据以及标准结合热焓计算出标准结合自由能、标准结合熵。结果发现凡与DNA结合的分子,具有线性芳环结构的,结合时主要取决于热焓的大小。具有脂肪链或脂肪环结构的,结合时主要取决于熵变。     

人、鼠、兔β-珠蛋白基因的信息分析

信息熵的计算是分析DNA分子结构和进化规律的有效方法之一。人们通过计算二联碱基水平的熵的偏离D_2揭示了DNA分子进化的方式,同时表明,D_2可作为进化指标。随着基因的核苷酸序列的不断确定,有可能进一步分析DNA的信息特性。本文就从三联碱基水平计算人、鼠、兔β-珠蛋白基因的各项熵值,并就这些结果在DNA的结构和进化特性上作些探讨。一、材料和方法我们用的材料是人、兔β-珠蛋白基因和鼠β~(maj)——珠蛋白基因,它们的核苷酸序列已完全确定。计算方法 (1)碱基实际出现概率的计算取DNA     

生物化学反馈反应的研究 Ⅱ.简单系统的热力学特性

如何用不可逆过程热力学的方法来研究一个开放的生物化学反应系统的热力学特性是一个比较困难的问题。这些困难主要在于不可逆过程热力学的方法应用到化学反应上来还有很多限制,例如,热力学流与力的线性要求等等。但是,这类问题对于生物学的研     

一种统计复杂性测度及在心率变异信号分析中的应用

统计复杂性率量方法是作为结构或关联的一般性指示被提出来的。最近,Ｌｏｐｅｚ－Ｒｕｉｚ等提出一种称为ＣＬＭＣ的统计复杂性测度,满足在秩序和随机两个极端情况下测度为０的边界条件。Ｄａｖｉｄ详细研究了ＣＬＭＣ的特性,发现它既不是一个热力学集中变量也不是一个热力学扩张变量,并提出一种满足热力学扩张特性的补偿形式,但最后证明ＣＬＭＣ只是熵密度的普通解,不能作为结构测度。因此统计复杂性度量不仅应满足有序－随机     

最大信息熵原理与群体遗传平衡

建立了用最大信息熵原理推导群体遗传平衡定律的统一数学模型,并给出了模型的统一解,此解正是Hardy-Weinberg定律所给出的平衡群体的基因型频率,说明当群体信息熵达到最大时,群体基因型频率不再变化,即达到“平衡”。这证明了最大熵分布就是Hardy-Weinberg平衡分布。Hardy-Weinberg平衡定律与最大信息熵原理的内在一致性说明,杂交和随机交配是一个不可逆过程,使群体基因型信息熵增大,无序性增,是选择和近亲交配使群体的信息熵降低,有序性增加,育种过程实际就是调节群体信息熵的过程。过程信息熵的含义是表示一个概率分布的不确定性,最大熵原理意味着在一定的约束条件,选择具有最大不确定性的分布,从而其分布是最为随机的。最大熵原理在信息,工程,天文,地理,图像处理,模式识别等自然科学和社会科学领域都有广泛的成功应用,本文从群体遗传学角度证明了这一原理具有普遍适用性。熵是描述系统状态的函数,而最大熵原理则表明了系统发展变化的趋势,系统的最终状态必然是熵增加至最大值的状态,对于任何系统都是如此。因此,群体遗传系统的平衡定律可以统一用最大熵原理进行判定和描述;任意群体的基因型信息熵在随机交配世代传递时有不断增加的趋势;在一定约束条件下基因型信息熵达到最大值时,就称之为达到遗传平衡。本文将信息论原理应用于群体遗传学研究,揭示了基因信息熵的生物学意义,并表明可以用信息学和控制论的原理和方法来研究群体遗传学问题。     

植物细胞质与溶质跨膜运输

细胞膜运输蛋白─—载体、质子泵、离子通道负责环境与细胞间的物质交流,由质子泵形成的跨膜质子驱动力（PMF）,可用于ATP形成,被认为是溶质跨膜运输的主要动力。70年代末发现的植物细胞质膜氧化还原系统,也参与溶质的跨膜运输,它是质膜H ─—ATPase外的另一种能量转换系统。     

海洋生物多样性:为什么存在高的多样性?

海洋是地球生命的摇篮.生命的各种形式,从最早的原始细胞直到我们人类,都和海洋密切相关.海洋孕育着无穷的神秘和惊奇.自然界的物理系统是个熵增的过程,系统在孤立情况下总是自动地趋向于混乱与无序.恰恰相反的是生物的有序进化,趋向熵减,趋向混沌,这也是生物多样性的基础.     

质膜转运蛋白及其与植物耐盐性关系研究进展

植物细胞质膜有两种主要功能：(1)溶质运输(进出细胞),溶质运输主要由转运蛋白完成;(2)信号传导,即接收信号并引发细胞生理生化响应。盐分过多对植物的伤害主要是离子毒害。质膜转运蛋白活性对环境变化能做出迅速响应。本文简要叙述了植物细胞质膜转运蛋白类型、分子特性、生理功能及其活性调节。介绍了植物细胞质膜H+_ATPase、质膜氧化还原系统、质膜离子载体和离子通道对盐胁迫的响应及其这些响应与植物耐盐性之间的关系。