Abstract

Thermodynamics serves as a basis for optimal solutions of the tasks of physiology, which are solved by organisms in the characteristic process of life: evolution, development, homeostasis, and adaptation. It is stated that the quasiequilibrium thermodynamics of quasiclosed complex systems serves as an impetus of evolution, functions, and activities of all levels of biological systems’ organization. This fact predetermines the use of Gibbs’ methods and leads to a hierarchical thermodynamics in all spheres of physiology. The interaction of structurally related levels and sub-levels of biological systems is determined by the thermodynamic principle of substance stability. Thus, life is accompanied by a thermodynamic optimization of physiological functions of biological systems. Living matter, while functioning and evolving, seeks the minimum of specific Gibbs free energy of structure formation at all levels. The spontaneous search of this minimum takes place with participation of not only spontaneous, but also non-spontaneous processes, initiated by the surrounding environment. The hormone optimization of the treatment of various pathologies, presented by Dr. Sergey A. Dzugan et al. demonstrates the effectiveness of their innovative medical approach.

Эпиграф

«Иерархическая термодинамика в соответствии с законами природы создает и оптимизирует форм и функций живых систем в их среде обитания. Эта оптимизация связана с поиском минимумов конкретных Гиббса энергия образования динамических структур всех иерархий»

1. Термодинамика и физиологии

Термодинамикаэто наука о преобразовании энергии тепла и с участием других видов энергии. Таким образом, термодинамики представляет собой универсальный набор законов, регулирующих все процессы. Термодинамика использует аппарат полные дифференциалы и изучает изменения функций государства. Термодинамика является движущей силой эволюции и развития.

http://knol.google.com/k/georgi-gladyshev/what-is-thermodynamics/3hr52gyju6t3d/16

Физиологииявляется изучение функций живых систем. Это включает в себя как организмы, системы органов, органов, клеток, супрамолекулярных структур и биологических молекул проводить химические или физические функции, которые существуют в живой системе. Физиология как научная дисциплина очень обширна, она включает в себя различные аспекты смежных наук. Термодинамика исследует движущие силы физиологических процессов и их функции.

Физиология человекаесть наука о механических, физических, биоэлектрические и биохимические функции человека по отношению к своему здоровью, их органы и клетки, из которых они состоят. Физиология фокусируется главным образом на уровне органов и систем.

http://en.wikipedia.org/wiki/Human_physiology

2. О жизни и термодинамики

Жизнь во Вселенной продолжает появляться и развиваться при определенных условиях в соответствии с общими законами природы, в частности, в соответствии с законом временных иерархий, со вторым законом термодинамики и принцип стабильности вещества.

http://knol.google.com/k/georgi-p/science-evolution-and-reality/169m15f5ytneq/12

Биологическая эволюция сопровождается изменением химического и супрамолекулярных композиции живых организмов, и это сопровождается изменением состава всех высших иерархий живой материи тоже. Как показано автором в 1977 году эти хорошо известные изменения термодинамической природы (происхождения). Феноменологическая термодинамика, близких к равновесию квази-замкнутых систем позволяет объяснить и предсказать эволюционные преобразования в живом мире. С точки зрения энергоемких веществ из биологических объектов, явление жизни является борьба за энергоемких химических веществ. Накопление этого вещества в биологических системах связано со стремлением определенной функции Гиббса образования супрамолекулярных структур живых организмов к минимуму [2, 4, 7, 9. 11, 13, 15, 17].

3. Физиологический принцип “термодинамической оптимизации жизни” – частный случай принципа стабильности вещества

“Природа стремится к минимизации свободной энергии Гиббса подсистемы образования”. Принцип стабильности вещества описывает тенденции или тренда природных систем искать местного и общего равновесия (квази-равновесия) на всех временных и структурных уровней организации материи [1, 5, 6-9, 11, 14, 20]. Эти тенденции вытекают из второго закона термодинамики (Клаузиуса-Гиббса вариации) по согласованию с Ле Шателье-Брауна.

Принцип стабильности вещества связано с ограниченными возможностями власти, т.е. ограниченные изменения свободной энергии Гиббса, совместно взаимодействующих элементарных структур соседних (смежных) иерархии. Этот принцип появляется на всех иерархических уровнях, временные и структурные, живой материи. Это связано с тем, что мы можем наблюдать тенденции стабилизации и действия во временных масштабах соответствующий нашим возможностям.

Этот принцип был сформулирован автором которой акцент делается понимание наибольшую простоту создания термодинамической модели нашего мира. Такой подход был применен классиков научной мысли, в том числе Уилларда Гиббса и Анри Пуанкаре.

Ранее автором предложены различные формулировки принципа стабильности вещества, которые не являются противоречивыми.

Принцип применяется для молекулярных и супрамолекулярных структур получил название “принцип стабильности химического вещества”. Впоследствии этот принцип был применен автором в различных иерархиях как часть теории эволюции жизни. Этот принцип также известен как:. Принципе стабильности вещества, принцип стабильности вещества, принципу обратной связи, а также принцип Гладышева принцип сводится к следующему:

“Во время формирования или самосборка

наиболее термодинамически устойчивых структур на самом высоком иерархическом уровне(у), например, надмолекулярных уровня, характера, в соответствии со вторым законом спонтанно использует преимущественномере термодинамически устойчивых структурдоступны из данной локальной части биологической системы, принадлежащие к более низкому уровню, то есть молекулярном уровне (у– 1), и включает в себя этих нестабильных конструкций на следующий более высокий уровень, т.е. уровень надмолекулярных (у) “.

Справедливость принципа подтверждается на количественной основе применительно к молекулярным и надмолекулярных структурных уровнях биологических тканей. F urthermore, справедливость принципа доказано до социологическом уровне.

Чем выше это относительная стабильность супрамолекулярных структур, тем ниже относительная стабильность химических молекул или их фрагментов, которые были включены в эти супрамолекулярных структур. Подтвердив принцип в сжатом формате:

«Чем вышеG_J-1(G_J-1> 0), тем выше| ΔG_J|( G_J<0).

Для супрамолекулярных (межмолекулярных) и химического (молекулярной) иерархии в эволюции и старения:

«Чем выше супрамолекулярной стабильности (G_им<0), тем ниже химическая стабильность (G_м> 0) “или” выше химическую стабильность (G_м<0), тем меньше супрамолекулярной стабильности (G_-им> 0) “.

Эти правила соответствуют схемам: в статье [1] (рис. 1), в книге [2] (рис. 4), а также в книге [8] (рис. 11).

Рис. 1.Схема участка (рис. 4, из книги [8]).

Срок действия «принципа стабильности вещества” является количественное сравнение ΔG _им (уровень

у) и ΔG _{м (CH)} (уровеньу-1) на углеводороды и их производные, и нуклеиновых кислот. Такие данные приводятся в заявление он-спиртов показано на рис. 2.

См. : http://creatacad.org/doc/news2-5.pdf

Рис. 2.Удельная (на моль вещества) функции Гиббса образования (на 298K) изN-спирты C ₁ -C ₁₀ , C ₁₂ , C ₁₄ , C ₁₆ , C ₁₈ , C ₂₀ , ( ) в зависимости от конкретных (на моль вещества) функции Гиббса неравновесного фазового перехода вещества из состояния переохлажденной газа конденсированного состояния (на 298K) . Расчет проводился [6] с использованием опубликованных данных Сталл и др.. Al, 1969. Справочник …, 1986).

То же самое относится и к нуклеиновых кислот.

Рис. 3.Структура части ДНК

http://en.wikipedia.org/wiki/DNA

Например, пуринов (A, G) базы относительно неустойчивым с точки зрения термодинамической устойчивости химических веществ. В то же время, они образуют очень стабильную супрамолекулярных структур между цепочки нуклеиновых кислот. Другими словами, низкая химическая стойкость нуклеиновые сопровождается повышенной стабильностью супрамолекулярных структур формируется в основном за счет водородных связей. Теперь это известная Некоторые результаты представлены в таблице ” Свойства молекул “[20].

Таблица 1Свойства молекул.

	Молекула	Формула	Мол. Масса	Т _{плавления} K (декабрь)	Т _{кипения} K	ΔGf ^о₂₉₈(ккал / моль) (с)	ΔGf ^о₂₉₈(ккал / г)
1	Аденин( А )	C ₅H ₅N ₅	135,13	633 – 638(365 ° C)	–	+ 71,58 (ы)	+ 0,530
2	Гуанин( G )	C ₅H ₅N ₅O	151,13	633(360 ° C)	–	+ 11,33 (ы)	+ 0,075
3	Цитозин(C )	C ₄H ₅N ₃O	111,10	593 – 598(325 ° C)	–	отрицательное
4	Тимин( T )	C ₅H ₆N ₂O ₂	126,11	589 – 590(317 ° C)	–	– ” –
5	Урацила( U )	C ₄H ₄N ₂O ₂	112,09	608(335 ° C)	–	– ” –

В таблице 2представлены ближайшими соседями параметров ДНК / ДНК-дуплексов. Видно, что все дуплексы (за исключением терминала пару оснований), имеют стабильные супрамолекулярных структур ( Δ G ° ₃₇<0).

Таблица 2. Ближайшего соседа параметров ДНК / ДНК-дуплексов (1 М NaCl) http://en.wikipedia.org/wiki/Nucleic_acid_thermodynamics
Ближайший сосед-последовательности (5′-3 ‘/ 3′-5’)	Δ H ° кДж / моль	Δ S ° Дж / (моль · К)	Δ G ° ₃₇ кДж / моль
AA / TT	-33,1	-92,9	-4,26
AT / TA	-30,1	-85,4	-3,67
TA / AT	-30,1	-89,1	-2,50
CA / GT	-35,6	-95,0	-6,12
GT / CA	-35,1	-93,7	-6,09
CT / GA	-32,6	-87,9	-5,40
GA / КТ	-34,3	-92,9	-5,51
CG / GC	-44,4	-113,8	-9,07
GC / CG	-41,0	-102,1	-9,36
GG / CC	-33,5	-83,3	-7,66
Терминал AT пар оснований	9,6	17,2	4,31
Терминал GC пар оснований	0,4	-11,7	4,05

Возникновение жизни на Земле в ее нынешнем виде, связано с появлением и функционированием биологических иерархий. Жизнь становится возможным прежде всего благодаря соизмеримости конкретные функции Гиббса образования химических молекул – метаболитов и супрамолекулярных структур живых организмов [2]. Другими словами, термодинамической устойчивости химических и биологических супрамолекулярных структур сопоставимы.

В то же время, сильное неравенство разделить эти ценности различных течением времени. Их различие зависит от типов сравниваемых молекул и супрамолекулярных структур. Диапазон различий этих показателей способствует большое разнообразие супрамолекулярных структур. Биологическое разнообразие клеток, органов и живых организмах высших иерархии также связан с широким спектром различий термодинамической устойчивости смежных уровней иерархической структуры. Существование различных соизмеримостей (или оптимальности) связан с разнообразными условиями жизни на планете, и наличие химических элементов, которые присутствуют в биосфере. Здесь принцип стабильности вещество проявляет себя как взаимодействие смежных иерархических уровней и подуровней “по оптимальному пути”. Это способствует эффективному воспроизводству иерархических структур и их взаимодействия. Применяя к физиологии и медицине, этот принцип можно назвать принципом “термодинамической физиологических соизмеримости» или принцип «термодинамической оптимизации жизни”. Последнее физиолого-медицинский принцип является частным случаем общего термодинамического «принципа стабильности вещества. “Таким образом, принцип стабильности вещества проявляется в биосфере Земли, как принцип” термодинамической оптимизации жизни “. Принцип стабильности вещество снимает вопрос о таинственных возникновение и существование жизни. Все происходит в соответствии с известными законами природы, которые проявляются в конкретных условиях, существующих на Земле. С этой точки зрения, определение жизни может быть представлена в [20]. Теперь мы можем сказать:

В формулировке сжатого общем, жизнь может быть определен как феномен существования энергии зависит от динамических иерархических структур, как это предусмотрено в термодинамике при определенных условиях, существующих на небесных телах.

4. Жизнь и ее физиологическая оптимизация

Супрамолекулярные (иерархических) термодинамики стремится к минимальной удельной свободной энергии Гиббса (Gibbs функции) формирования надмолекулярных структур. Супрамолекулярные термодинамики устанавливает квази-равновесия во всех местах тела. Эти квази-равновесия характеризуются равенством химических потенциалов и супрамолекулярных компонентов взаимодействующих фаз, которая достигается за счет электрохимических и других взаимодействий. Организм представляет собой единую структуру, которая поддерживает общий внутренний баланс. Этот баланс обеспечивает принцип вещества стабильности. Функции тела уравновешиваются действиями иерархической термодинамики. Экологические изменения приводят к отклонению от этого равновесия. Если гомеостаз не в состоянии компенсировать отклонение указанных изменений, изменений в питании, условиях жизни и использование лечебных и другие методы становятся необходимыми.

Рис. 4рождение нового организма, в процессе воспроизводства, напоминает emergences кристаллического вещества при введении в кристаллы перенасыщенный раствор в лабораторных и геохимических систем. Продолжительность жизни организма, как показано на рисунке, существенно зависит от условий окружающей среды, питания и других известных факторов.

Известный термодинамических и экспериментальных рекомендации коррекции питания, добавки витаминов, гормонов и их подражатели, а также другие препараты, может значительно улучшить состояние здоровья пациентов.

Термодинамика может предложить нам то, что мы должны есть и какой образ жизни следует вести, чтобы увеличить время здоровый образ жизни и, следовательно, общую жизнь. Определяя термодинамические основе геронтологических (против старения) ценности пищевых продуктов на основе количественных показателей, например, один расчет, научное (а не эмпирически) рекомендации для долгой здоровой жизни [2]. Это легко определить один из этих параметров используя то, что автор называют GPG (Георгий П. Гладышев).

Самый простой метод, используемый сделать это с помощью измерения температуры кристаллизации (плавления) натуральных жиров и масел, содержащихся в натуральных продуктах питания.

Использование в пищу различные масла и жиры, вызывающей изменения в составе тканей организма в связи с изменениями в составе липидной фракции. Кроме того, это изменение также медленно (несколько) влияет на состав пептидов и белков тканей. Функция многих уровнях организма, в первую очередь зависит от низкомолекулярных компонентов весом, таких как вода, жиры, аминокислоты, витамины, гормоны и другие. Все эти компоненты участвуют в функционировании организма в целом.

Несмотря на различную природу биологических компонентов тканей, они сочетаются друг с другом в процессе формирования местных супрамолекулярных структур », как подобное с подобным».Это обстоятельство позволило обосновать и создать упрощенный количественный метод для определения анти-старения качества (геронтологической ценности) продуктов питания, определение только термодинамических характеристик липидных фракций продуктов [3, 9, 10, 12, 16, 18 19]. Шкала для оценки геронтологической ценности природных продуктов, основанных на измерении температуры плавления T _м отдельных фракций липидов [10, 20]. Эта шкала называется “масштаб Гладышева” [20].

Данные, представленные на схеме (рис. 5) и температура плавления масла семян помогает нам оценить омолаживающие свойства натуральных семян.

Рис. 5свойствах орехов и масличных семян.

Есть новые методы комплексной гормональной терапии. Например, С. Dzugan и его коллеги сделали важное открытие. Было установлено, что поддержание нормального уровня конкретных гормонов в организме способствует появлению других гормонов в нормальной концентрации. Все происходит в соответствии с химическими и супрамолекулярных термодинамики. Это также подтверждает тот факт, что все процессы в организме самосогласованного процесса (они сбалансированы) и происходят в квазиравновесных условиях.

Организм имеет одну общую сеть взаимодействующих квази-равновесных структур.оптимальный самосогласования структур и их функционирования вышли из эволюции, ведущей силой которого является иерархической термодинамики. Это самосогласования было достигнуто за счет всех сил и факторов, которые представлены членами общего соотношения (1).

Это соотношение в дифференциальной форме можно представить в виде [2, 11, 14-16, 20]:

(1)

где: G-свободная энергия Гиббса, Т-температура, S-энтропия, U-внутренняя энергия, V-объем, р-давление, X-любой обобщенной силы, за исключением давления, х-любой обобщенной координаты, за исключением объема, μ – химический (эволюционная ) потенциала; м – масса к веществам, работа реализована система является отрицательным. Индекс я относится к конкретной эволюции, к – к компоненту я эволюции. ‘*’ Верхняя звездочка используется здесь, означает, что свободная энергия рассчитывается по внимание, что поведение системы является сложным.

Представленные уравнения обобщенного уравнения, так как в принципе все взаимодействия (внутри и снаружи) всех структур каждом иерархическом уровне учитываются независимо от масштаба этих взаимодействий. Логично рассматривать это уравнение как один с значительно разделены параметры, символический или спекулятивных, которые могут быть эффективно использованы только в отношении каждой иерархии или смежных структур.

В этом случае уравнение Гиббса существенно упрощается в связи с пренебрежимо малой величины большинства своих изолированных или отдельных его членов. Символизм или спекуляции состоит в том, что трудно учесть одновременно все несколько масштабных эффектов, определяющих поведение сложной гетерогенной поли-иерархической системы сразу.

Важно отметить, что упрощенные соотношения, полученные из уравнения (1) используются в изучении тропизмы [20], и во многих физиологических и других исследований [2]. Закон временных иерархий первый обосновал правильность этих подходов на основе термодинамики.

Рис. 6Фототропизм.

Важно также отметить, что некоторые медицинские рекомендации могут быть основаны на Вебера-Фехнера закон [2], который также имеет термодинамического происхождения.

Вебера-Фехнера закон (или закон Фехнера) представляет собой закон психофизики (физиологический закон ). Это понятие, что величина субъективное ощущение увеличивается пропорционально логарифму интенсивности раздражения. Этот закон можно представить в виде:

Л.Н. Y = BZ + LNY ₀ , (2)

Были Z определяется некоторыми авторами как интенсивность ощущения (интенсивность звука, вкуса и т.д.) и Y и Y ₀ являются интенсивности (энергии, концентрации) стимулятор, который вызывает данное и порог ощущения. Вебера-Фехнера закон в ряде случаев (в настоящее время, наиболее часто используемые формулы является формула Стивенса ). Вебера-Фехнера закон помогает нам дать некоторое количество “терапевтических, фармакологических и спортивной медицины рекомендации.

5. Заключение

Наши результаты подтверждают мнение, что жизнь возникает и развивается в соответствии с общими законами природы. Термодинамики решает многие загадки возникновения и существования жизни как явление природы. Термодинамика оптимизирует физиологии жизни и помогает нам предоставить нам медицинские рекомендации. Хочется надеяться, что вскоре новые широкие областидеятельности известного как “научно оптимизации медицины” появятся.

Литература

1. Гладышев Г.П. О термодинамике биологической эволюции / / Журнал теоретической биологии -.

1978-. Vol. 75 -. Выпуск 4 -. Декабря 21.-P. 425-441. Препринт. Мая. 1977 год. ” О термодинамике биологической эволюции “.

2. Гладышев Г.П. Термодинамическая теория эволюции живых существ. NY: Nova Sci. Изд. Инк

1997. 142 р.

3. Гладышев Г.П. Термодинамические старения / / Биология бюллетень.

1 998 – V. 5. № 5. – P. 533-543.

4. Гладышев Г.П. Термодинамическая теория биологической эволюции и старения. Экспериментальное подтверждение теории / / Энтропия

.–1999. – Vol. 1. – 4. P. 55-68. www.mdpi.org / энтропия

5. Гладышев Г.П. О принципе стабильности вещества и обратных термодинамических связях в иерархических системах биомира / / Изв. РАН. Сер. биол.

2002. № 1. С. 5-9

6. Гладышев Г.П. О принципе стабильности вещества и термодинамические обратной связи в иерархической системы Bioworld / / Вестник биологии, Vol. 29. № 1.

2002. P. 1-4.

7. Гладышев Г.П. Термодинамика биологической эволюции и старения / / Электрон. J. Math. Phys. Sci. –

2002– сем. 2. P. 1-15. www.ejmaps.org .

8. Гладышев Г.П. Супрамолекулярная термодинамика является ключом к пониманию феномена жизни. Что такое жизнь с точки зрения физической химика. Второй ред. Москва – Ижевск: «Регулярная и хаотическая динамика”,

2003, 144 с. (На русском).

9. Гладышев Г.П. Термодинамический самоорганизации как механизма формирования иерархических структур биологических веществ / / Прогресс в реакции Кинетика и механизм (International Review Journal. Великобритания, США). –

2003. – V. 28. – № 2 – С. 157-188.

10. Гладышев Г.П. геронтологии и физико-химической Диетология / / Adv. Gerontol

.2004. V. 13. P. 70-80. (На русском).

11. Гладышев Г.П. Macrothermodynamics биологической эволюции: старения живых существ / / Международный журнал современной физики Б. –

2004. -V. 18. – № 6. – P. 801-825.

12. Гладышев Георгий Павлович. Метод измерения геронтологических значение биологически активных веществ и композиций, в основном, продукты питания и косметики / / патент Канады 2327747. –

2004/ 12/14.

13. Гладышев Г.П., жизнь является неотъемлемым компонентом вопроса эволюции / / Adv. Gerontol.

2005. V. 16. P. 21-29. (На русском).

14. Георгий Гладышев П. Принцип устойчивости вещества применяется на всех уровнях организации живой материи / / Int. J. Mol. Научно -.

2006-. 7 -.. P. 98-110 http://www.mdpi.org/ijms/papers/i7030098.pdf

15. Методы Гладышев Г.П. Леонарда Эйлера и идеи живут в термодинамическом иерархической теории биологической эволюции. Int. J. Appl. Math. Stat,. Vol. 11, № N07, ноябрь

200767 http://ceser.in/ceserp/index.php/ijamas/article/view/1014

http://aexion.org/Documents/GladyshevEuler_P5-IJAMAS-November-2007Gladyshev.pdf

16. Гладышев Георгий Петрович пригласил спикера и гостей. Лекция. Термодинамической теории старения в действии: медицинские рекомендации питание для пациентов любого возраста. Anti-Aging терапия – ред.. Д-р Р. Klats и д-р Р. Голдман, – том IX, Американской академии антивозрастной медицины (A4M), –

17. Гладышев Г.П. Что такое жизнь? Био-физической точки зрения. Adv Gerontol.

2009, 22 (2): 233 -. http://knol.google.com/k/what-is-life-bio-physical-perspectives #

2011. Оригинальный русский текст © Г.П. Гладышев, 2010, опубликован в УФН Gerontologii, 2010, Vol. 23, № 2, стр. 175-178.

19. Георгий П. Гладышев, yet2.com – Tech недели. Подробнее Технология недели

http://www.yet2.com/app/insight/techofweek/6806

20. Георгий Гладышев.

gladyshevevolution

Thermodynamics optimizes the physiology of life

Abstract

2. О жизни и термодинамики

Л.Н. Y = BZ + LNY ₀ , (2)

Meta

Abstract

2. О жизни и термодинамики

Л.Н. Y = BZ + LNY 0 , (2)

Related

Meta

Л.Н. Y = BZ + LNY ₀ , (2)