Динамические модели в биологии

Реестр моделей

Пространственно-временная самоорганизация биологических систем

Все биологические системы: биологические макромолекулы, клетки, ткани, сообщества организмов - являются активными распределенными системами. Превращение веществ и трансформация энергии в них происходит в отдельных элементарных объемах, связанных между собой переносом вещества, диффузионным или направленным под действием внешних сил, или с помощью специальных адаптационных механизмов, присущих живым организмам. Каждый элементарный объем является открытой по массе и веществу системой, далекой от термодинамического равновесия, причем богатые энергией вещества или другие источники энергии распределены в пространстве и связаны между собой потоками вещества и энергии. В таких системах возможно распространение импульсов и волн возбуждения, образование стационарных пространственно неоднородных распределений веществ и другие явления самоорганизации, которые получили название автоволновых процессов (См. подробнее Автоволны и диссипативные структуры )

Наиболее хорошо изучены процессы в возбудимых мембранах нервного волокна: нервные импульсы, волны в нейронных сетях мозга, волны возбуждения в мышцах. Волны электрических потенциалов распространяются по волокнам сердечной мышцы. Патологические состояния в виде аритмии и фибрилляции определяются здесь возникновением автономных источников волн - ревербераторов. Другие типы автоволновых процессов проявляются в процессах морфогенеза при дифференцировке тканей. Локальными реакционными элементами таких систем являются генетические системы биосинтеза белка, а процессы переноса осуществляются системами активного трансмембранного транспорта. В сообществах некоторых организмов (коллективных амеб) взаимодействие клеток осуществляется посредством выделения веществ-аттрактантов (циклическая АМФ). Взаимное движение клеток к источнику сигналов и их агрегация носят волновой характер. Автоволновые процессы лежат также в основе движений в стенках каналов кровеносных сосудов, сокращений стенок кишечника и других отделов желудочно-кишечного тракта, механических перемещений клеток на плоской поверхности и других процессов.

 

Раздел включает следующие подразделы::

 

Дополнительная информация:

 

В начало

© 2001-2017 Кафедра биофизики МГУ