Полученное соотношение показывает, что в системах с отрицатель- ной обратной связью коэффициент передачи системы убывает по срав- нению с коэффициентом передачи системы без обратной связи. Кроме того это соотношение также подтверждает принцип дополнительности,
В системах с ООС преобладает стабилизирующая тенденция со- хранения состояния системы, предшествующего воздействию на систе- му.
y* y*- уровень фона ) t
В системах с отрицательной обратной связью воздействие на
систему ослабляется по каналам обратной связи и ведет к стабили- зации отклика системы . Реальные природные системы благодаря от- рицательным обратным связям способны компенсировать возмущаю- щие воздействия биотической и абиотической природы.
В.И.Вернадский ввел понятие живого вещества, как совокупности живых организмов, считая, что «живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней свя- заны, являются огромной геологической силой ее определяющей». Все вещества В.И.Вернадский разделяет на живые, косные (атмосфера, горные породы, минералы ) и биокосные ( почвы, поверхностные воды). Доля живого вещества составляет в биосфере около 1%. По образному выражению другого естествоиспытателя - немецкого ученого Юлиуса Майера ( 1817-1878 ), живое вещество есть создание солнечного луча.
Coлнце является основным источником энергии биосферы и ре-
гулятором всех геологических, химических и биологических процессов
на Земле. Оно обеспечивает возможность протекания жизненных процессов, поставляя высококачественную энергию организмам, ко-
торые преобразуют солнечную энергию в другие виды энергии, в ча-
стности, в тепловую энергию.
Другим важным процессом, обеспечивающим возможность жизни
на Земле, являются биогеохимические круговороты веществ в биосфе-
ре, происходящие между атмосферой,земной корой, гидросферой и жи-
выми организмами ( био- жизнь, гео- земля).
Существует два типа геохимических круговоротов: круговороты га-
зообразных веществ ( 1 тип ) и осадочные цицлы ( 2 тип ).
Типы геохимических круговоротов Круговороты Осадочные циклы газообразных ( 2 тип ) веществ ( 1 тип ) атмосфера живое Земная кора вещество гидросфераОсобенности биогеохимических круговоротов веществ 1 типа:
перемещение и преобразование веществ происходит между живыми организмами, атмосферой и гидросферой; процессы быстротечны ( несколько часов, дней ). Основными являются круговороты следую- щих веществ: C,O,H,N.
Особенности биогеохимических круговоротов веществ 2 типа: перемещение и преобразование веществ происходит между живыми организмами, земной корой и гидросферой; процессы медленные (не- сколько сотен, миллионов лет). Основными являются круговороты следующих веществ: S, P.
Отличия живого вещества от косного:
- процессы в живом веществе протекают значительно быстрее;
- живые организмы изменяютcя при изменении условий окружающей среды ( адаптируются к изменениям окружающей среды );
- в живом веществе могут происходить качественные изменения.
Высокая скорость протекания процессов в живом веществе обу- словлена присутствием в них ферментов- биологических катализато- ров, ускоряющих на несколько порядков скорости химических реакций в процессе обмена веществ организма с внешней средой. Особая роль в живом организме принадлежит аминокислотам и белкам.
Роль аминокислот в живом организме.
Аминокислотами называются карбоновые кислоты, в углеводород- ном радикале которых один или несколько атомов водорода замещены аминогруппами. Аминокислоты делятся на алифатические, ароматиче- ские и гетероциклические (см. Таблицу. «Aминокислоты, входящие в состав белков», стр.29).
В клетках и тканях встречаются свыше 170 аминокислот, но в со- став белков входят только 20 из них; из элементов - таких, как углерод, кислород, водород и азот. Аминокислоты играют в белках роль мономе- ров. У каждой аминокислоты есть карбоксильная группа (-СООН) и аминогруппа (-NH2), присоединенные к одному атому углерода. К од- ному же атому присоединена и одна из многих возможных белковых групп. Все 20 аминокислот и отличаются этими белковыми группами. В организме человека 12 аминокислот могут синтезироваться, а остав- шиеся 8 должны поступать с пищей. Разные белки образуются при со- единении аминокислот в разной последовательности.
Растения могут синтезировать все аминокислоты из более простых веществ, а животные - только часть из них. Оставшиеся аминокислоты, которые называют "незаменимыми", организм животного должен полу- чать с пищей. Обычно аминокислоты представляют из себя бесцветные кристаллические вещества, которые растворяются в воде, но нераство- римы в органических растворителях. В нейтральных водных растворах они ведут себя, как амфотерные соединения (проявляют свойства и ки- слот, и оснований), и существуют в виде биполярных ионов. Каждая аминокислота характеризуется своим значением рН, при которой амино- кислота электрически нейтральна (в электрическом поле не перемещает-
ся ни к аноду, ни к катоду), называемым изоэлектрической точкой ами-
нокислоты. Амфотерная природа аминокислот дает им способность пре- пятствовать в растворах изменению рН: при увеличении рН среды они выступают как доноры положительных ионов водорода, при понижении
- как их акцепторы.
Аминокислоты связаны пептидной связью, поэтому длинную цепь из аминокислот называют полипептидом. Они содержат от 100 до 300 аминокислот. Молекулы гемоглобина состоят из четырех полипептид- ных цепей, состоящих из 145 аминокислот каждая.
Для правильного функционирования такие цепи должны быть опре- деленным образом ориентированы в пространстве и поэтому они скру- чены и флуктуируют во времени: в них происходят повороты вокруг разных связей. Но эта внутренняя свобода является ограниченной, по- скольку структура белков строго упорядочена.
Между положительно и отрицательно заряженными боковыми группами аминокислот устанавливается ионная связь, между атомами, несущими частично положительные и частично отрицательные заряды, - водородная связь, между атомами серы и двумя молекулами аминокис- лоты цистеина - ковалентная связь.
Таблица. Aминокислоты, входящие в состав белков.
Неполярные боковые цепи стремятся объединиться друг с другом и