Biofizikos mokslas

.1.Biofizikos mokslo sąvoka bei metodinė pozicija. Biofizika plač prasme-tai mokslas,aiškinantis funkciškai tikslingai ir kryptingai vykstančius energijos ir medžiagų virsmus gyvose sistemose.Šiuo metu yra įrodyta,kad gyvosios sistemos-tai medžiagų virsmų sistemos,kurių metu vyksta ir energetiniai virsmai,ogyvybę lemia kodavimo ir dekodavimo,reguliavimo ir valdymo procesai.Biofizika,kitaip nei biologija,stato gyvąją gamtą tarp tiksliųjų mokslų.Biofizika-tai tikslusis gyvosios gamtos mokslas,joje vykstančius reiškinius aiškinantis fizikos,chemijos ir kibernetikos mokslų dėsniais ir tiria ją,remdamasis šiais mokslais.Metodinė pozicija gali būti pozityvistinė ir nepozityvistinė.Pozityvistinė-tai tokia pozicija,kada moksliniai gamtos tyrimo metodai pagrįsti faktais.Tai analitinis gamtos pažinimo kelias.Šis metodas pasiteisino tik tiriant negyvąją gamtą,nes biologojoje toks met.susidūrė su sunkumais,kadangi gyvoji gamta nuolat kinta,atrandami vis nauji faktai,kurie susiję tarp savęs.todėl pradėta taikyti nepozityvistinė mokslinio pažinimo metodologija.Pagal ją mokslinio pažinimo esmė-ne faktų gavimas,bet nepertraukiamas teorijų,aiškinančių gamtą kūrimas.Tai atliekama,iškeliant hipotezes aiškinančius reiškinius ir jas falsifikuojant eksperimentais.Pagal šį metodą l.svarbi vieta skiriama hipotetiniam fantazavimui.Biofizika plačiąja prasme-mokslas apiebiologines organizuotas sistemas. Biofizikos vieta kitų biomedicinos mokslų tarpe Biofizikos esmę įv.moksl.supranta skirtingai.Medikai biofizikai b.supranta kaip fizikinių –inžinerinių met.taikymą gydyme,diagnostikoje.Matematikai-biof.-susieja su matematiniu modeliavimu .Biologai tvirtina,kad tai biologojos mokslo dalis,tirianti biol.reišk. fizikiniais metodais.Fizikai teigia,kad boifizika yra fizikos mokslo dalis,biologijos reiškinius aiškinanti ir tirianti,remiantis fizikos dėsniais.Kibernetikai biofizikai biologijos objektus laiko kibernetinėmis mašinomis,kuriose viską lemia kodavimas ir dekodavimas.Inžinieriai-biof.gamtą stebi iš techninės pusės ir iš jos semiasi įv.idėjų.Biofizika dalijama į šakas:klinik.fizika,radiologija,molekulinėbiofizika,sistemų biofizika,tomografija,,branduolinė biofiz.,radiobiologija,klinikinė chemija,augalų biochemija. Kodavimas-dekodavimas-gyvybės esmės paradigma. Be kodavimo ir dekodavimo nevyksta joks gyvybės egzistencinis žingsnis.Gevybės egzistavimas-tainuolatinė dekodavimo procedūra.Kodavimas-dekodavimas-tai informacinė procedūra,tiesiogiai surišta su santykinės informacijos samprata.Informacija kibernetikoje apibrėžiama kaippanaikintas neapibrėžtumas.Vieninga kodavimo-dekodavimo sistema turi būti sudaryta iš 2 posistemių,kurios turistruktūrinės informacijos savybes. Kodavimas-tai dinaminio proceso būsenų atspindėjimas kitoje fizinės erdvės struktūroje.Dažniausiai tai būna surišta su atmintimi.Dekodavimas-taipriešingas kodavimui procesas.Kodavimo-dekodavimo procesai vyksta,dalyvaujant konkrečioms medž.ir energ.virsmų priemonėms-signalų pernešimui.Signalai-tai proc.,atliekantys nematerialios informacijos pernešimą,tainukleorūgštys,nerviniai impulsai,hormonai...Manoma,kadgyvybės raida-tai kodavimo –dekodavimo procedūrųir juos realizuojančių struktūrų evoliucija. Organizuotos ir neorganizuotos sistemos sampratos. Net ir paprasčiausios gyvybės formos yra neatsiejamos nuo informacinių procesų,joje visada yra inf. struktūros ,kuriose reiškiasi signalai,reikalingi įvairių procesų valdymui.Organizuota sistema į vieningą visumą sujungia materialius medž. bei energijos virsmusir nematerialius inf.procesus.Org.sistema visuomet būna sudaryta iš 2 posistemių:valdymo ir valdomosios.Ji gali turėti įv.informacinius ryšius.Valdymas neatskiriamas nuo org sist.funkcinių tikslų,todėlį organizuotą sistemą žiūrima kaip į tikslingai funkcionuojančią sistemą.Efektyvesnė org. sistema ima informaciją iš aplinkos ir ją panaudoja efektyvesniam sistemos valdymui.Tobula yra org.veiklos sist.,kai jos vald.posistemė gauna inf.apie valdomos sist.būseną ir panaudoja ją valdymo procese. Sistemos,kuriose vyksta medžiagų bei energijos,kodavimo-dekodavimo procedūros,pasižymi specif.org.sistemų savybėmis.Biofizikoje teigiama,kad gyvybė-tai besivystanti kodavimo-dekodavimo principais funkcionuojanti inf.kaupimo organizuota sistema.Šis požiūris vad.kibernetiniu vitalizmu.Mokslas apie organizuotas sistemas vad.kibernetika,kuri organizuotumą aiškina savomis informacinėmis kodavimo-dekodavimo valdymo kategorijomis.Informaciniai valdymo procesai suteikia organizuotoms sistemoms tvarkingos veiklos specifiką.Gyvybei būdinga veikla-organizuotumas.kad organizuotaveikla yra gyvųjų sistemų savybė,rodo nuo seno vartotas terminas-organinis arba gyvas,kurio šiandieninė prasmė-organizuotas.O sąvoka-neorganinis,negyvas-neorganizuotas. Biofizikosm.raida.Aristotelio,Dž.Boreli,R.Dekarto,A.Volto,L.Galvani,A.Sniadeckio,Vinerio,Vatsono ir kt.moksl.darbai Biofizikos pradininku,kaip organizuotų biologinių sistemų pradininku,laikomas Aristotelis.Jis reikalavo,kad mokslas,tiriantis gamtą,turi atsakyti į 3 klausimus,pvz.:iš ko sudarytas lapas,kaip auga lapas, kokiam f. tikslui tarnauja lapas.Biolog.reiškinius matematiškai ėmė aiškinti Leonardas Fibonatis.Mechanistės biofizikos mokslo pradininkas Borelis,apie1680m.Jis kartu su Galilėjum pagrindė eksperimentinės fizikos pradžią.Parašė knygą,kurioje aprašė žmogaus ir gyvūnų raumenų ir skeletų struktūrą ir formą,aiškino apieraumenų susitraukimą,kraujo cirkuliaciją,virškinimo mechanikąir kt.Dekartas parašė TRAKTATĄ APIE ŽMOGŲ,kuriame aiškino apie raumenų susitraukimą,refleksus,regėjimą,nervų sist.ir smegenų veikimo principus.Jis įvedė mechanistinį požiūrį,aiškinant biologinius reiškinius,jam priklauso filos.posakis-mintis-tai ne materija,materija-tai ne mintis.Jis-atspindėjimo teorijos pradininkas,pradėjęs aiškinti refleksus.Tačiau dekarto biofizikinės koncepcijos buvo silpnai pagrįstos eksperimentais .Kraujotakos matematinę hidrodinaminę teoriją kūrė mat.L.Euleris.18a. Galilėjaus ir becono darbų įtakoje suklestėjo eksperimentinis metodas.Ryškiausias 18a.biofiz.mokslo reiškinys-L.Galvanio traktatas apie elektrinius reiškinius raumenyse,kurį bandė paneigti Volta.Biometrijos mokslą bei biometrijos sąvokas įvedė anglai-F.Galtonas ir K.Pirsonas.Jų darbai turėjo didelės įtakos eksperimentinei biologijai.Matematinius metodus biologijoje 20a.pr.vystė L.michaelis,M.Menten.Vatsonas ir krikas sugalvojo DNR modelį.Lietuvoje biofizika atsirado tik20a.šeštojo deš. Gale,KMI,o 1962 VU. 2.Organizuotumas-funkciškai tikslingai organizuotų fermentinių reakcijų tinklas. Ląstelės molekulinės biologijos tyrimai rodo,kad organizmas yra biocheminių reakcijų dinaminė sistema.Tai sąveikaujančių organizuotų procesų visuma,tikslingai sudarytas fermentinių reakcijų tinklas.Organizmas yra gyvas,kai vyksta biocheminės reakcijospagal tam tikras funkciškai suderintas schemas,kurių dalis aiškina medžiagų ir energijos virsmų mechanizmus,kita dalis-informacinių procedūrų realizacijas.Reakcijas sustabdžius,gyvybinė veikla nutrūksta.Taigi biocheminės reakcijos sudaro gyvų sistemų realizacijos pagrindą.Vienas pagrindinių organizmofunkcinės realizacijos elementų yra fermentinė reakcija.Organizmas-tai visą laiką vykstančios reakcijos,kurių greitį ir kryptį lemia daug faktorių:anksčiau vykę reakcijos,gretimai vykstančios,vykusių reakcijų produktai ir kt.Fermentinė reakcijos greitis yra pagrindinė procesų vyksmų išraiška. Cheminių reakcijų kinetiką aiškina veikiančių masių dėsnis,teigiantis,kad cheminių reakcijų greitis v esant izoterminėms ir izobarinėms sąlygoms,priklauso nuo reakcijoje dalyvaujančių medžiagų kiekio. Atvirose sistemose,kai įreakciją pradinės medž nuolat įteka,o produktai išlieka,procesų kinetika būna sudėtingesnė.L.svarbi yra dinaminė pusiausvyra-kai nenutrūkstant reakcijoje dalyvaujančių medž.srautui,nusistovi jų stacionarios būsenos.Analizuojant sudėt.biologinių procesų kinetinius reiškinius,remiamasi paprastesnių cheminių reakcijų kinetika.,kurie dažnai būna gerais modeliais ,vertinant biologinius procesus.Paprasta cheminės reakcijos schema Papr.grįžtamosios reakcijos schema Besišakojanti reakcija.Biolog.procesuose dažnai iš vienos medžiagos gaminama daug įvairių medžiagų.papr šios reakcijos schema,pagal kurią sudaromas diferencialinis modelis,sudarytas iš 3 kintančių konentracijų medžiagų.Reakcijų greitį apsprendžia visų greičio konstantų suma. Grandininės reakcijos galima pav schema Jos matematinis diferencialinis modelis sudarytas iš trijų lygčių:1)Paprasčiausios cheminės reakcijos kinetika,nepriklausanti nuo sekančių reakcijų,20gaunama iš medž.tvermės dėsnio Ciklinėsa cheminės reakcijosRealios cheminės r.sudėtingesnės,nes jos vyksta jungiantis bent 2 ar net daugiau molekulėms.dažnai jose dalyvauja jau gauti produktai.Papr.scema: Biologinėse sistemose grįžtamojo pobūdžio ryšiai dominuoja ,nulemdami svarbiausias gyvybės savybes. Reakcijų priklausomybė nuo įvairių faktorių:1)nuo temperatūros :org.yra šiltakraujai ir šaltakraujai.Šiltakraujų organizmų temperatūra reguliuojama,todėl nagrinėjant jų cheminius kinetinius procesus priimtina izotermiškumo sąlyga.Bet visai kitaip yra pas šaltakraujus,pvz.skruzdėlės-greitos kai šilta,lėtai juda,kai šalta.Jeigu atsižvelgti,kad jų jud.greitį lemia biocheminių r.greitis,tai aplinkos temp.įtaka joms didelė.Biocheminė fermentinė reakcija l.jautri temperatūrai,chem.reakcijos v priklausomybė nusakoma Arenijaus lygtimi V= Daugumas biocheminių reakcijų vyksta vandens aplinkoje,skystoje terpėje,todėl jų vyksmų diapazonas yra 273-373K.Be to chemines reakcijas vykdo baltymai,kurių molekulės gali būti įvairių struktūrų,kurias palaiko Van der Valso jėgos,kurios,kylant temperatūraiirstair fermentas praranda katalitines savybes.Vienos svarbiausių savybių,charakteringų fermentinėms reakcijoms yra jų savybė vykdyti tam tikrus medž. virsmus-specifiškumas. Šiems procesams būdinga kinetika,dažn. Nagrinėjama izoterminėse ir izobarinėse sąlygose.Fermentinės reakcijos kinetika Fermentinė reakcija yra pagrindinis funkcinis ląstelių veiklos elementas,kurio pagalba realizuojami medžiagų ir energijos virsmai ir informacinių signalų transformacijos.Todėl į ferm.r.galima žiūrėti įv.aspektais:klasikiniu,cheminėsar biocheminės reakcijos kinetikos,molekulinių mechanizmų veiklos.Fermentinę reakciją galima laikyti kryptingai valdomos veiklos elementu.Fermentinėse reakcijose gali dalyvauti molekulės,mažinančios reakcijos greitį.Jos vad.inhibitoriais.Inhibitoriai g. b. konkurenciniai ir nekonkurenciniai. Konkurentinė i-tokia,kai kita,ne substrato molekulė užima aktyvųjį fermento centrą,sudarydama kompleksą EI. Nekonkurentinė i.pasireiškia,kai susidaro neaktyvus kompleksas ESI.Dar gali būti alosterinė inhibicija,kuri pasireiškia tada,kai inhibitorius jungiasisu fermentune ne aktyiame centre.Fermentinės reakcijos kinetinės charakteristikos rodo,kad fermentinė reakcija pasižymi lankstaus valdymo ir reguliavimo galimybėmis.iš tokių elementų galima sukurti sudėtingas valdomas biotechnologinių procesų sistemas. Sąveikaujančių procesų kinetika:simbiozė,altruizmas,parazitavimas,konkurencija, plėšrumas… Dviejų sąveikaujančių procesų analizė padeda suprastibiologinių reiškinių kinetinių savybių dėsningumus.Šie procesai gali būti cheminiaiarbiocheminiai virsmai,2 ląstelių ar populiacijos sąveika,2 neuronų sąveika ir kt.Mat.H.Puankarė pateikė dinaminės sistemos paprasčiausią-tiesinį modelįir suformulavo pagr. Jos elgsenos dėsningumus.Simbiozė-protokooperacija-kai visų koefic.ženklai teigiami,sąveikos ženklų matrica rodo,kad procesai auga savaime ir skatina viens kitą didėti.Simbiozė-mutualizmas-Tokia sąveika,kai sąveikos koeficientaineigiami,t.y.,procesų komponentams būdinga mažėjimas.Būdami atskirai,pavieniai išnyktų,bet sudarius simbiontinę kooperaciją,procesai,patenkinę tam tikras sąlygas,gali didėti.Altruizmas-tokia sąveikos forma,kai viena s gyvybingas komponentas padeda teigiama sąveika nykstančiam komponentui.Parazitavimas-tai tokia dinaminė sistema,kai vienas komp.kitą veikia teigiamu sąveikos koefic.,o kitas pirmąjį neigiamu arba neutraliu poveikiu.Konkurencija-tokia sąveika,kai 1 procesas kenkia kitam. Plėšrumas-toks dinaminių komponenčių sambūvis,kai vienos komponentės ištekliai yra kita komponentė.Viena jų-plėšrūnas,kita pasižymi intensyviu augimu-producentas tampa plėšrūno ištekliais-maistu.Plėšrą lyginant su konkurencija,pastebima,kad konkurencijoje aktyvusis komponentas stengiasi pilnai nustumti silpnesnį į nulinį lygį,o plėšrūnas aukos pilnai nesunaikina,bet jo dydį palaiko tam tikrose švytuojančiose ribose,nes auka yra plėšrūno ištekliai,jeigu išnyks auka,išnyks ir plėšrūnas. Daugiakomponentė dinaminė sistema Praktikoje susiduriama su daugybe sąveikaujančių procesų organizmų populiacijomis-daugiakomponentėmis dinaminėmis sistemomis.tai ekologinės,bioekologinės,social.,ekonominės ir kt.Chaoso sistema-tai determinuota dinaminė sistema,kuri elgiasi kaip atsitiktinė,t.y.jos dydžių kitimas niekad nepasikartoja.Chaoso sistemos patraukia dėmesį įv.tyrinėtojų,nes jose bandoma įžvelgti negyvų sistemų žingsnį link gyvybės.Tam tikri šios krypties tyrinėjimai vad.organizuotų sistemų varduArtima jiems yra katastrofų teorija,kuri aiškina netiesioginių dinaminių sistemų reakcijų sunkiai prognozuojamus kokybinius pasikeitimus labai nežymiai kintant parametrams.Katastrofos-determinuotos daugiakomponentės sistemos Įgyja keistas savybes-kintant vienam dydžiui,kitas demonstruoja šuoliškus pokyčius-katastrofas.Dažniausiai sutinkamos katastrofos-„klostės“ ir „raukšlės“ 4.Organizuotų sistemų teoriniai pagrindai Gyvybė-organizuota sistema,sugebanti pasiimti iš aplinkos laisvąją energiją,bei reik.medžiagas.ji sugeba augti,daugintis ir sudėtingėti-mažinti sistemos entropiją.Neorganizuotoms sistemoms būd.entropijos didėjimas,t.y.organizuotumo mažėjimas.Mokslas,aiškinantis organiz.sistemas,jų funkcines organizacijas-kibernetika,kuris organizuorų sistemų organizuotumo esmę aiškina informacijos pagalba.Organizuotos sistemos sudarytos iš 2 sk.dalių:medžiagos ir energijos virsmų ir informacinio valdymo.Organizuotų biologinių sistemų požiūriu gyvybę lėmė kodavimo-dekodavimo procesų atsiradimas.Kodavimo-dekodavimo samprata apjungia ir paaiškina pagr.kibernetikos sąvokas-informaciją,signalą,reguliavimą,valdymą bei funkcinį tikslingumą,taip pat jų tarpusavio santykius.Kodavimas-dekodavimas tiesiogiai surištas su santykinės informacijos sampratair gali būti įvertintas kiekybiškai panaudojusfizikinės-struktūrinės informacijos vertinimo metodus.Dekodavimas-tai valdymas informacija.Jis išsivysto iš plėšrūnas-auka tipo grįžtamojo ryšiodinaminių sąveikų. Kodavimo-dekodavimo samprata Organizuota sistema,supama realaus pasaulio,turi savybę atspindėti savyje aplinkos realybę.,vykstančius procesus ir pagal tai veikti aplinką.Abstrakčios formos atspindžiai org.sist.sudaro jo abstraktų-virtualų aplinkos pasaulį,vad.modeliu.Modelis,arba koduotas realybės atspindysgali būti tam tikru projektu-programa,pagal kurią organizuota sistema veikia aplinką.Taigi kodavimas yra modelio kūrimas,o dekodavimas-modelio išskleidimas,realizacija.Visa tai taikoma ne tik organizmo santykiams su aplinka aiškinti,bet ir organizuotos sistemos vidiniam funkcionavimui suprasti.Tačiau gyvojoje gamtoje sutinkamos ir žymiai paprastesnės sistemos,kuriose būna išreikšta tik kodavimas arba tik dekodavimas,arba labai primityvios kodavimo-dekodavimo procedūros.Kibernetikoje kodas –tai taisyklių rinkinys,pagal kurįvienos sistemos informacija pervedama arba paverčiama kitos sistemos informacija.Klasikinėje šenono kodavimo-dekodavimo scemoje kod.-dekod.pateikiamas kaip simbolių perdavimas atminties ryšio kanalu.Pagrindinė šios sistemos f.-kuo tiksliau perduoti simbolius.Uždara kodavimo-dekodavimo sistema-organizuota sistema,sudaryta iš 2 posistemių:valdomosios ir valdančiosios,kurios paskirtis-gauti,perdirbti,saugoti ir siųsti informaciją.Santyk. arba kibernetinė informacija kibernetikoje teigiama,kad jeigu vieno objekto pakitimai atspindi kito objekto poveikį,tai galima teigti kad pirmasis yra informacijos apie antrąjį nešiklis.Dekodavimas yra informacijos valdymas-t.y.procesų nukreipimas tam tikra,dekoduojamos informacijos sąlygota kryptimi. Grįžtamojo valdymo sistema-tokia sistema,kada veiksmų vykdymo posistemė valdoma pagal informaciją,gaunamą apie šios posistemės būseną,pvz.reguliatorius-tai org.sistema,turinti pilną grįžtamojo ryšio informacijos kanalą-ir koderį ir dekoderį.Org.sistemos su grįžtamuoju ryšiu sk.į:Grįžtamojo ryšio valdymo sistemos be atminties;su fiksuota atmintimi;su kaupiančia informaciją atmintimi.Kombinuoto valdymo sistema-tokia sist.,turinti abi-tiesioginio ir grįžtamojo ryšio informacines sistemas,t.y.turinti pilnus informacinius kanaluskontaktams su aplinka bei su vidinėmis struktūromis.Sk.į :kombinuoto valdymo be atminties;komb.v.su fiksuota atm.;k.v.su kaup.informaciją atmintimi.Organizuotų sistemų valdymo principai pagal:grįžtamojoryšio,tiesioginio ryšiobei kombinuoto ryšio informaciją.Valdymas pagal grįžt. R.informaciją-tai valdymas pagal to momento poreikį,tikslą,bei visą laiką gaunamą informaciją apie sistemos esamą būklę.Šios valdymo sistemos valdo pagal esamą realią sistemos būseną,nepriklausomai nuo to,kokios priežastys ją į tą būseną atvedė.Valdymas pagal tiesioginio ryšio informaciją-t.y. valdymasvaldymas be grįžtamojo ryšio,vadovaujantis gauta inf. iš aplinkos.Kibernetika teigia,kad tiesioginio valdymo sistemos teoriškaigalėtų funkcionuoti idealiai,be paklaidų,jei valdančios posistemės struktūroje,atmintyje,būtųvisiškai pilna informacija apie pačios sistemos savybes ir aplinką.Ties. vald. Sistemos teoriškai gali valdyti be paklaidų,tačiau dėl aplinkos atsitikt.daro grubias klaidas.Į tiesioginio valdymo sistemas galima žiūrima kaip į vald.sistemas su grįžtamuoju ryšiu per aplinką.Vald.sist. pagal grįžt. r. informaciją grubių klaidų nedaro,bet funkcionuoja su paklaidomis,todėl tobulos valdymo sistemos turi savyje talpinti ir grįžtamojo ir tiesioginio informacijos apdorojimo struktūras.Valdymas pagal kombinuotų ryšių informaciją.tai hibridinė sistema,savyje vienijanti abiejų valdymo sistemų(ties.ryšio,grįžt.ryšio).Ji turi abiejų sistemų savybes:greitą reagavimą į aplinkos pokyčius per tiesioginio valdymo inf.struktūras,ir greitą kompensavimąmomentinių pačios sistemos nukrypimų nuo tikslogrįžtamojo ryšio informacijos dėka.Komb. sistemų funkc.struktūroje yra strateginis ir taktinis valdymas.Komb.vald sistemos visada funkcionuoja su atmintimi.Tiesiog.vald.informacinės struktūros vykdo prognozuojantį modeliavimą,grįžt.ryšiostruktūros gali būti be atminties arba su fiksuota būsenų atmintimi.Neabejojama,kad beveik visos organizuotos gyvosios.sist.funkcionuoja kombinuotų valdymo sistemų principu ir jų vald posistemės sud. iš 2 struktūrinių informaciją perdirbančių dalių. Valdymo sistemos:automatai su atmintimi arba be jos.Valdymo sistemas kibernetika pateikia pagal valdymo sudėtingumą:nuo paprasčiausiųloginių automatų iki saveorganizuojančių sistemų.Paprasčiausia tiesioginio valdymo-dekodavimo organizuota sistema-loginis automatas,kuris gali būti be atminties arba su atmintimi.Loginis aut.be atminties yra paprasčiausia vykdanti grandis.Atsiradus signalui,nešančiam informaciją,jis paleidžia ar sustabdo virsmą.Sudėtingose sistemoseatminties struktūra gali keistis,priklausomainuo įėjimo signalų ar informacijos.Automatas be atminties tiesiogiai,pagal tam tikrus poveikius,bei jų kombinacijas,įjungia arba išjungia virsmus,paleidžia ar sustabdo vyksmus.Automatas su atmintimituri sudėtingesnękodavimo struktūrą,gali kaupti informaciją apie aplinkoje vykstančius priimamų poveikių pokyčius.Tai primityvi aplinkos modelių kūreimo struktūra.Šie automatai gali atlikti dauglog.veiksmųpagalatmintyje užrašytas funkcijas.jei atmintyje informacija ir kaupiama,toks automatas gali numatyti tolimesnių aplinkos pokyčių galimas tendencijas,todėl sakoma,kad automatas sugeba mokytis. Sekimo sistema.tai sistema,besistengianti pakartoti aplinkoje kintantį procesą.Tai reguliavimo-stabilizacijos sistema,kurios tikslo funkcija yra už sistemos ribų.Informaciją apie sekimo funkciją sistema gauna receptorinių struktūrų pagalba pagal aplinkos sekamojo proceso duomenis.Tai atlieka receptoriai-koderiai,kurie kurie aplinkos fizinį procesą verčia tokia signalų forma,kurią gali priimti informacinė valdymo struktūra-posistemė.Sekimo sistemoje daug.atvejų valdoma tik grįžtamojo ryšio informacija.Jos turi arba gali turėti ir tam tikras prognozuojančias struktūras. Pagrindinis sekimo sistemos reikalavimas-minimizuoti paklaidas.Sekimo sistemos,turinčios atmintį,priimant spredimus veiksmams,gali prognozuoti,o jeigu tos atminties struktūrų atmintis kintanti,tokia sistema yra besimokanti,sugeba kurti aplinkos modelius ir formuotinaujus elgsenos algoritmus. Optimalaus reguliavimo sistemaGyvieji organizmai sugeba susirasti optimalias funkcionavimo būsenas.O techninėje veikloje kuriama optimalių būsenų ieškojimo sistemas-optimalius reguliatorius(optimizatorius). Optimalaus valdymo situacijoje turi būti parinktas optimalumo kriterijus.Tai gali būti išteklių sunaudojimas,realizuojant tikslą,laikas,reikalingas tikslui pasiekti.Optimalaus reguliatoriaus tikslas-kriterijaus minimumas arba maksimumas.reguliatorius turi rasti tokią dekoderio-išteklių valdymo būsenos padėtį,kad sistema funkcionuotų maximumo ar minimumo režime.Optimalaus reg.sistema pasiekusi optimumo režimą,elgiasi švytuojančiai. Prognozuojančios sistemos Gyviesiemsa organizmams būdinga elgsenos savybėveikti prognozuojant,numatant ateitį.tai būdinga prognozuojančioms organizuotoms sistemomsŠioje sistemoje turi egzistuoti informacinės struktūros,sugebančios kurti ne tik savos sistemos,bet ir aplinkos modelius.Pagal juos Organizuota sistema įgija savybę numatyti ateinančių įvykių galimybesir paruošti planus atitinkamam elgesiui. Tai informacija,užrašyta koduotais signalais atminties struktūrose.Kad organizuota sistema galėtų prognozuoti,jos atmintyje turi būti sukauptair kaupiama patirties informacija.Prognozuojanti sistema yra efektyvi informacijos kaupimo ir apibendrinimo sistema. Adaptyvios sistemosTai tokios prisitaikančios sistemos,kurios keisdamos savo struktūrąpagerina egzistencinį stabilumą.Vidinės struktūros keitimas gali būti iššauktas pakitusių išorės sąlygų arba gali vykti visą laiką priklausomai ar nepriklausomai nuo aplinkos.Adaptyvios sistemos pasižymi sugebėjimu siektistrateginių tikslų.Adaptyvi sistema-visa gyvoji gamta,atskiros populiacijos,bei organizmai.Kibernetikoje yra 2 adaptacijos sampratos:tokia s.,kurikeisdama savo vidinę struktūrą,gerina funkcionavimą kintančiose aplinkos sąlygose;ir tokia sist.,kuri,keisdamasavo funkcionavimo algoritmusgerina veiklos efektyvumą. 5.Ląstelė-organizuota sistemaLąstelė-minimali,universali biologinė organizuota sistema.Ji sudaryta iš 2 posistemių-valdymo ir medžiagų bei energijos virsmų.Valdymo p.priima,saugo ir perdirba,siunčia informaciją,kuri valdo IIp.veiklą.Abi posistemėssudaro bendrą organizuotą sistemą.Įrodyta,kad visa,kas siejasi su nukleorūgštimis ir fermentais imtinai-tai informacinių bei valdymo procesus valdančios struktūros.Fermentai dalyvauja,sujungiant informacinius procesus su metaboliniais.Ląstelė ,laikui bėgant nesuirsta,bet organizuotumą didina,kas pasireiškia sugebėjimu augti ir daugintis,ląst.būdingas adaptyvumas-tai sugebėjimas prisitaikyti prie įvairių aplinkos sąlygų,net ir mirties atvejais ląstelėje įsijungia spec.programos,leidžiančios kaim Ląstelėms pasiimti tai,kas dar gali būti panaudota,stengiasi neleisti neorganizuoto savaiminio irimo.Visa tai reguliuoja ląstelės valdymo posistemė.Ląstelėssugebėjimas palaikyti organizuotumą daugiausia priklauso nuo genetinės informacijos,kuri realizuojama 4molekulinės genetikos mechanizmais:1)baltymų sinteze2)DNR reparacija 3)DNR replikacija, 4)DNR rekombinacija.Sakoma,kad viską lemia genai,genetinės programos,genetinė informacija.Ląstelės organizuotumą lemia genai,valdydami vykstančias biochemines reakcijas.Ląstelė-ir prokariotinė ir eukariotinė-tai organizuota sistema,kurioje lemiamą vaidmenį atlieka informacinės valdymo procedūros.informacijos nešikliai-nukleorūgštys,o baltymai-programų realizatoriai-vykdytojai.Ląstelėms sudarius agregatus,atsirandanaujas daugialąsčių organizmų lygis,kuris išlaikydamas naują sistemą organizuotą ,be genetinės informacijos,sistemos valdymui sukuria papildomas viršląstelines valdymo struktūras. Neumann‘o besigaminantis ir besitobulinantis automatas.Vienas pirmųjų bandymų išsiaiškinti,ko reikia mašinai,kad ji gamintų pati save ir tobulėtų ,yra N. besigaminančio automato teorinis modelis.Pagal jį tokia ma- šina privalo turėti 3 sud.dalis:1)gamybos ir transporto priemones,2)nuorodas gamybai bei struktūras,saugojan- čias šias nuorodas,3)nuorodų kopijavimo struktūras.Be to,kad mašina galėtų tobulėti,ji privalo turėti stabilias, nekintančias struktūras ir str.,galinčias kisti.Šis N.teoriškai išsamprotautas automatas anksčiau nei buvo išaiškintas genetinis koda,įrodė,kad privalo būti atminties struktūros.Akivaizdu,kad N.automato esmėje slypi informacinio dekodavimo procedūros. Apibendrintos prokariotinės ląstelės schema Vadovaujantis N. besidauginančio automato požiūriu,matomi morf.struktūros elementai,atliekantys tam tikras funkcijas.Ląstelėje yra fermentai,atliekantys Medžiagų ir energijos virsmus-sintezę ir transportą.Energiją ląstelei tiekia chlorofilai su tilakoidais,vykdančiais fotosintezę,mezosomos,kurios aprūpina ląstelę makroerginėmis molekulėmis,kurių energija gali virsti bet kuria kita organizmui reikalinga energija.Fotojautrumo paskirtį atlieka fotoreceptoriai-rhodopsinai.Medžiagų apykaita ląstelėje vyksta per membraną,turinčią poras ir supančios aplinkos vertinimoreceptorius-koderius.Ląstelėje informacija patalpinta molekulinės atminties struktūrose-DNR ir RNR.Jos valdo visus ląstelėje vykstančius procesus dekodavimo principu. Eukariotinės ląstelės schema sudėtingesnė.Tai sistema,sudaryta iš atskirų prokariotinių komponentų-orga- Noidų,turinčių nukleorūgštis.Gyvybine f.vykdo ryškiai matomi organoidai:fotosintezę-plastidės,energiją tiekia mitochondrijos.Kiekv organoidas turi savas nukleor.Tai reiškia,kad kiekvienas organoidas yra autonomiška organizacija,turinti savasValdymo struktūras,kuriose yra organoidų funkcijų realizavimo programos.Neumano automato požiūriu,charakteringiausia struktūra yra branduolys,kuriame yra genetinėa atminties struktūros-chromosomos.Tai pagrindinė eukariotinės ląstelės valdymo posistemė.be to šiose atminties struktūrose yra ir nuorodų kopijavimo programos-mitozės,kurios aktyvuojamos,susidarius tam tikrai ląstelės vidinei būsenai.Medžiagų apykaityos funkcinės struktūros yra citoplazmoje ir yra įv. fermentinių reakcijų kompleksai. Transportas tarp ląstelės ir aplinkos vyksta išorinės membranos pagalba.Fermentinių reakcijų produktai grįžtamaisiais ryšiais įtakoja sekančių fermentinių reakcijų atsiradimą. Ląstelės gyvenimo ciklai-bioinformacinės procedūros Ląstelės gyvenimo ciklas akivaizdžiai parodo bioinformacinės technologijos procesus

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!