О приближениях иерархической термодинамики
Термодинамику обычно интересуют превращения и взаимодействия в системах с ограниченным числом химических компонентов. Однако живые системы состоят из большого количества веществ и жидкокристаллических фаз. В этих системах наблюдается множество химических и супрамолекулярных превращений. Жизнь связана с возникновением и существованием поликомпонентных супрамолекулярных систем, химический состав которых постоянно варьирует. Вариация этого состава является результатом действия законов термодинамики сложных систем. Старение и эволюция живых систем сопровождается увеличением стабильности супрамолекулярных структур различных иерархий. В частности, супрамолекулярная стабильность тканей организмов в онтогенезе и филогенезе растет. При оценке изменения указанной стабильности возникает ряд вопросов. Один из таких вопросов можно сформулировать следующим образом: «Насколько физически оправдано, для оценки сравнительной стабильности супрамолекулярных биологических систем различного химического состава, сопоставлять изменение свободной энергии Гиббса (функции Гиббса) образования этих систем?». Вопрос вполне уместен, поскольку невозможно определить абсолютные значения энергии Гиббса образования упомянутых систем.
Известные экспериментальные данные показывают, что, по крайней мере, в узком интервале изменения термодинамических параметров окружающей среды и концентраций «квазиподобных» элементов или структур в живых системах, указанное сравнение вполне разумно. Известные однотипные термодинамические модели подтверждают это.
Ниже на Рис. 1. приведена возможная схема изменения удельной функции Гиббса образования супрамолекулярной структуры биоткани в онтогенезе, филогенезе или на отдельных продолжительных этапах эволюции (этапах, которые характеризуются отсутствием революционных изменений, например, катастроф, в окружающей среде).
Рис. 1. Схема изменения удельной функции Гиббса образования супрамолекулярной структуры ткани (эта величина далее обозначается как ΔḠim) при изменении химического состава тканей организма в онтогенезе (филогенезе или в эволюции при постоянной окружающей среде) в системе «Вода, H2O – Органическое вещество, ChS».
Кривая 1 – изменение ΔḠim в результате вытеснения воды органическим веществом (ChS) при развитии организма в предположении, что состав ChS постоянен. Кривая 2 – реальное изменение ΔḠim, равное ΔΔḠim = ΔḠim2 - ΔḠim1. ΔΔḠim – приращение ΔḠim1 обусловлено изменением химического состава биотканей (организмов) при старении или развитии живых систем. Экспериментальные данные позволяют считать, что ΔΔḠim << ΔḠim2. Таким образом, представленная схема является иллюстрацией выводов о разумности количественного сопоставления стабильности эволюционирующих живых систем.
Литература
Монографии автора и статьи на сайтах:
http://www.mdpi.org/ijms/papers/i7030098.pdf
http://gladyshevevolution.wordpress.com/
http://ru.scribd.com/doc/87069230/Report-Ok-16-11-2011