生命现象与化学耗散结构

在简单介绍了耗散结构理论的基础上,探讨了生命现象与耗散结构之间的联系,阐述了用化学耗散结构理论解释各种生物有序现象(如生物形态和生物振荡)和生物进化现象的可能性。强调了生命科学与非生命科学相结合的重要性。     

生命现象中的耗散导致有序性

生命系统和人类社会是一种更为高级的耗散结构组织体。研究并维持其有序性,对于生物进化的研究,生命现象的深入阐述,乃至改善人类生存状态,改善人类与自然的关系都有重要意义。     

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…     

等熵方程与生物熵限方程

本文分析了等熵方程;推导出核酸序列的熵限方程,率先提出了生物进化过程中核酸序列选择的熵原则;绘制了分析核酸序列熵变的等熵图．     

关于生命系统熵势函数的建立及应用

依据非平衡非线性系统理论的广义势函数,建立了可描述生命系统的熵势及其表达式．作为应用,分析了生命系统的相变和生命机体内部的熵力．     

熵、生物进化与Brooks-Wiley理论

介绍了熵与生物进化两个概念间的辩证统一关系,重点讨论了Brooks-Wiley理论,该理论认为"生物进化是熵增加过程",同时又是复杂性、组织性和秩序性都不断增加的进程.     

熵与生态环境

分析了熵概念的发展及其含义。生物体依赖负熵为生,是以环境的更大熵增为代价的。人口膨胀,使用矿物燃料逐渐增多,以及大面积破坏森林导致生态环境恶化,减缓生态系统的熵增,保护生态环境刻不容缓。     

一个基于熵的指数精细定位人类复杂性状位点

近来,一个基于熵的指数被提出用来对人类复杂性状位点进行连锁不平衡定位．这个熵指数比较了患病个体与正常个体或极端样本之间标记基因频率的熵和条件熵．本文基于熵理论,提出了另一个备选指数．这个新的指数比较患病个体与正常个体之间标记基因型频率的熵和条件熵．计算机模拟结果表明本文提出的新指数平行于之前的熵指数．而基于遗传性血色病（hereditary haemochromatosis,HH）数据的分析表明了这个新指数能有效对人类复杂性状位点进行精细定位．     

用耗散结构理论对莫高窟园林用水的分析

通过莫高窟园林用水的调查,发现平均灌溉量为8366mm,远高于敦煌农田的灌水量2250mm,并且全部通过土壤表面蒸发和植物蒸腾耗散掉了.这就出现了一个实际用水量很高的地方,它仍然表现为缺水的悖逆现象.而且也远大于以水面为基础当地的耗散量2486mm.应用 Penman的蒸散指数、Thornthwaite的蒸散指数、Holdridge生命地带指标等进行比较研究,结果仍然不能解释莫高窟存在的现象.通过对于莫高窟的温度、光照、湿度、风速、热量、土壤结构、浇灌方式等与水分耗散有关的因子进行深入的调查与分析后,发现这个现象与耗散结构理论相吻合.应用耗散结构理论解释了在莫高窟园林用水中存在的一个似非而是的问题.水的耗散结构理论对西北干旱地区的水资源利用有重要意义.应用耗散结构理论与前人对水分耗散方面的研究并不矛盾,完全可以在这一理论指导下统一起来,有望建立起统一的水分耗散应用模型.同时对与耗散结构理论相关的熵问题进行了探讨,认为这个问题与时间问题一样,是认识的主体——人的心理错觉,并没有物质上的实质.     

两对等位基因群体熵的性质

研究了两对等位基因群体熵的性质,并对位点多样度D与基因相对信息量多样度S′(G)进行了比较研究．结果表明,在遗传变异的度量上,位点多样度D与基因相对信息量多样度S′(G)具有一致性,且S′(G)还具有信息学内涵．     

通过熵理论使用核心家系进行精细定位(英文)

针对精细定位人类复杂性状基因位点,我们拓展了基于熵的连锁不平衡指数到使用病例-父母和无关的对照-父母设计的家系研究.这个指数比较杂合子父母传递给受累子代和非受累子代基因的熵和条件熵.在单一群体和混合群体两种情形下,我们通过模拟调查了该指数的性质.结果表明在不同遗传模型下利用该指数定位的概率随着样本容量的增大而增大.当样本容量超过200,显性模型和加性模型的概率在90%以上.当样本容量超过300,隐性模型和乘积模型的概率在80%以上.当存在群体混杂时,该指数仍然适用于精细定位.     

抗寒性小麦品种逆境下化学反应与扩散过程的热力学分析

本文以典型的冬性小麦品种及春性品种为对象，利用示踪技术，通过液闪计数据方法，测定了低温胁迫下不同品种膜脂的代谢情况。根据实验的结果，从热力学的角度对低温胁迫下生物脂膜上的化学反应及扩散过程进行了分析，阐明了植株逆境下各种反应降低的原因，丰富了逆境生理研究的内容。     

生态系统与耗散结构

1977年,比利时著名科学家伊·普里高津成功地提出耗散结构理论,荣获了诺贝尔奖。普里高津的理论告诉我们:“一个远离平衡态的复杂系统,各元素的作用具有非线性特点,正是这种非线性的相关机制,导致了大量离子的协同动作,突变而产生有序结构。”普里高津的耗散结构理论,研究系统怎样从混沌无序的动态向稳定有序的结构组织演化及其规律,故也称为非平衡系统自组织理论。这一系统理论的奇葩,对于生态系统的深入研究将起到不可估量的作用。同时,这一理论使我们对生态     

耗散结构理论与生命科学的发展

耗散结构理论与生命科学的发展孙毅当代,由于耗散结构理论与其它学科的交叉,促进了我们对诸多学科的新认识。这种新认识的实质在于加深了我们对事物本质的揭示。耗散结构理论是普利高津领导的布鲁塞尔学派建立的关于在远离平衡点的状态下,可能出现稳定化的有序的耗散结...     

蛋白质二级结构预测: 基于词条的最大熵马尔科夫方法

提出了一种新的蛋白质二级结构预测方法. 该方法从氨基酸序列中提取出和自然语言中的“词”类似的与物种相关的蛋白质二级结构词条, 这些词条形成了蛋白质二级结构词典, 该词典描述了氨基酸序列和蛋白质二级结构之间的关系. 预测蛋白质二级结构的过程和自然语言中的分词和词性标注一体化的过程类似. 该方法把词条序列看成是马尔科夫链, 通过Viterbi算法搜索每个词条被标注为某种二级结构类型的最大概率, 其中使用词网格描述分词的结果, 使用最大熵马尔科夫模型计算词条的二级结构概率. 蛋白质二级结构预测的结果是最优的分词所对应的二级结构类型. 在4个物种的蛋白质序列上对这种方法进行测试, 并和PHD方法进行比较. 试验结果显示, 这种方法的Q3准确率比PHD方法高3.9%, SOV准确率比PHD方法高4.6%. 结合BLAST搜索的局部相似的序列可以进一步提高预测的准确率. 在50个CASP5目标蛋白质序列上进行测试的结果是: Q3准确率为78.9%, SOV准确率为77.1%. 基于这种方法建立了一个蛋白质二级结构预测的服务器, 可以通过http://www.insun.hit.edu.cn:81/demos/biology/index.html来访问.     

耗散结构理论与生物教学

结构问题已成为当前科学研究的重要课题,在教育科学系统中,一个重要的课题就是研究人脑系统及其认知结构。现代科学认为,人脑系统是一个耗散     

多对独立杂合基因自交群体F1到Fn基因型熵的变化 规律

建立了具有多对独立杂合基因的自交群体的基因型熵的逐代演变数学模型, 给出每一世代中各个基因型所占的比例的三叉树算法。揭示出群体的基因型熵与独立杂合基因对数m存在线性关系, 与自交代数n存在非线性关系。固定代数n, 具有m对独立杂合基因的群体的基因型熵是仅有一对杂合基因的群体的基因型熵的m倍; 固定独立杂合基因对数m, 群体的基因型熵由F1至F3逐代递增, 在F3达到最大值, 从F3起逐代递减, 最终平衡在基因型熵最小的世代。讨论了这一模型对杂交育种工作的意义。     

耗散结构理论与农田杂草系统控制策略初探

一、农田杂草系统控制与耗散结构理论耗散结构理论阐明了一个开放系统由混沌无序向有序态进化的过程和规律。生态系统属耗散结构已得到论证。作为农田生态系统,在开放性、非平衡性、相干性和随机涨落机制四方面,与自然生态系统相似,均满足耗散结构的构成条件,因此,农田生态系统也属耗散结构。农田杂草防除实质上是农田生态系统的调     

基于HNP模型及相对熵的蛋白质设计方法在不同蛋白质体系中的应用

详细考察了基于HNP(H:hydtophobic,N:neutral,P:hydrophilic)模型及相对熵的蛋白质设计方法对于不同结构类型蛋白质的适用性,并与基于HP模型的结果进行了比较.通过对190个4种不同结构类型的蛋白质进行预测,结果表明,基于HNP模型及相对熵的设计方法对于不同结构类型的蛋白质具有普适性.进一步的研究发现,对于α螺旋、β折叠等规则的二级结构,该方法的预测成功率高于无规卷曲结构预测成功率.另外,还比较了对不同氨基酸的预测差异,结果显示亲水残基的预测成功率较高.此外,研究表明该方法对于蛋白质保守残基的预测成功率高于非保守残基.在以上分析的基础上,进一步讨论了导致这些差异的原因.这些研究为基于相对熵的蛋白质设计方法的实际应用和进一步的发展打下了良好基础.