Занятие № 12. Тема: Колебательные процессы в природе

ТЕМА: Колебательные процессы в природе. Автоволновые процессы в активных средах

Цель: Изучить распространенность и механизмы возникновения автоколебательных и автоволновых процессов в биологических системах

Автоволновыми процессами называют процессы распространения волн возбуждения в активных средах.

Характерными признаками активных сред является: а) существует распределенный источник энергии или вещества, богатых энергией; б) каждый элементарный объем среды находится в состоянии, далеком от термодинамического равновесия, т.е. является открытой термодинамической системой в которой диссипируется часть энергии, поступающей из распределенного источника; в) связь между соседними элементарными объемами осуществляется за счет процессов переноса.

По аналогии с автоколебательными Рем Викторович Хохлов предложил назвать системы, в которых возможно возникновение волн или структур в результате потери устойчивости однородного состояния, автоволновыми (АВ).

Периодические, автоколебательные явления свойственны процессу гликолиза. В Опытах Чанса, Гесса и сотрудников сначала были обнаружены затухающие концентрационные колебания в гликолизе, затем были открыты незатухающие автоколебания.

Колебания концентрации NAD•H в экстракте дрожжей.	Реакция Белоусова-Жаботинского

Вопросы для рассмотрения на занятии:

1. Колебательные процессы в природе. Свободные, вынужденные, автоколебания.

2. Механизмы возникновения колебаний на клеточном и внутриклеточном уровнях:

· Автоколебания в биохимических системах.

· Механизм возникновения колебаний на мембранах.

3. Активная среда, автоволны, их отличие от колебаний механических и электромагнитных волн. Механизм распространения нервного импульса.

4. Распространение автоволн в однородной среде. τ – модель Винера и Роземблюта.

5. Основные свойства автоволн. Однородные, неоднородные среды.

6. Условия возникновения циркуляции автоволн.

7. Трансформация ритма в неоднородной среде.

8. Ревербератор в среде с отверстием.

9. Возникновение ревербераций в неоднородных средах.

10. Свойства ревербератора. Условия возникновения мерцательной аритмии.

Самостоятельная работа

1. Тест (Антонов В.Ф. Биофизика. – М., 1999, стр. 141-143)

2. Колебательные процессы в биологии. Предельные циклы.

3. Колебания в ферментативных системах.

Литература

· Антонов В.Ф. Биофизика. – М., 1999, стр. 127-143 (Глава 6)

· Волькенштеин М.В. Биофизика. – М., 1988, стр. 514-533

· Рубин А.Б. Биофизика. Т 1. – М., 2000, стр. 43-49, 71-77, 83-86

· Рубин А.Б. Лекции по биофизике. – М., 1998, стр. 31-35, 43-45

· Васильев В. А., Романовский Ю М., Яхпо В. Г. Автоволновые процессы в распределенных кинетических системах. // Успехи физических наук, Т 128, 1979, стр. 626-666