Довольно долгое время циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ) рассматривался как антипод цАМФ. Ему приписывали функции, противоположные цАМФ. К настоящему времени получено много данных, что цГМФ принадлежит самостоятельная роль в регуляции функции клеток. В частности, в почках и кишечнике он контролирует ионный транспорт и обмен воды, в сердечной мышце служит сигналом релаксации и т.д.

33. Трансдукция рецепторного сигнала. G -белки.В кл. сущ. сложная с-ма сигнальных каскадов, обеспечивающая восприятия или переработку внеш. сигналов. Чаще всего первичными сигнальными молек. выст-т мол-ка гормонов, кванты света, др. В кл. мембране всех организ. встроены специализированные белки-рецепторы, воспринимающие сигналы. В качестве сигналов могут выступать: кванты света, мол-лы гормонов, простогландинов, нейромедиаторв, вкусовые, мол-лы запаха. Рецептор при активации сигнальной мол-лы (гормонов) взаимодействует с G -белком и активирует его. G -белок – гетеротример, состоит из 3-ех различных субъедениц: альфа, бета, гамма. В акт.состоянии G -белок связан с GTF , а в неакт. GDF . Играет роль мол-лы-переключателя. Активированный G взаимод-ет с белком-эффектором (аденилатциклаза АС). АС-превращ. мол-ку АТФ в цАМФ. Мол-ла цАМФ-вторичный мессенджер, сигнальная мол-ла. кот.регулирует множество процессов в к-ке. Вторичные мессенджеры переносчики информации в к-ке: цАМФ, цГМФ, Ca ²⁺ , NO (окись азота). Взаимод-вия гормона с регулятором приводит к изменению концнет. вторичных месенджеров в к-ке. Один гормон может привести к синтезу миллионов в-в. Гормоны (первичные сигнальные мол-лы.) – хим. сигналы сигнализируемые к-ками эндокринной с-мы поступающие в кровь и дейст-щие на к-ки мишени (инсулин, глюкогон, АКТ). Взаимо-вия гормона с к-кой рецептором приводит к обр. гормон-рецепт. компл. активир. G -белка-белков-эффекторов (аденилациклаза) и к обр. вторичных мессенджеров (цАМФ). Вторичные мессенджеры внутри к-ки вызывают след. процессы: изменение проницаемости кл. мембраны, изменение метаболист. активности кл.-быстрые процессы., экспрессия различ. генов(медленный, заним.часы и более).

34. Биофизика сложных систем. В основе функционирования биол. с-м лежат проц. поглощения, пр-ва и трансформац. энергии. Энергия в биол. с-ме испол-ся для их роста, развития, размн., движения, трансп. в-в с/з кл-ные мембраны, способн. трансформ-ть энергию – это важн. св-во биол. с-м. Раздел физики изуч-щий проц. трансформации энергии наз. термодинамикой. Термодинамика – наука о законах хранения и преобразования энергии, осн на 3-х феноменологич постулатах. Термодинам. биолог.с-м – это термодин. с-м далеких от равновесия (неравновесная термодин.) – разраб. рус. физ. Пригожиным. Термодин. основана на 3 зак. (началах), получен-х эксперемент-м путём. Т. явл. феноменологической наукой , т.е. наука, к. основ. на эксперемент-х исслед-ях. 3 начала Т. 1-ое: Зак. сохранения Е . С-ма – часть простр-ва, сод. опр-ный набор предметов и отд-ная границей от окр. ср. В завис. от проницаемости границы с-мы м.б. закрытыми, (граница непроницаема для энергии и в-ва). С-мы м.б. изолированными (в-во не м. перенос. ч/з мембр., а энергия м.), открытыми (граница прониц. для энерг.и в-ва). Все БИОС-мы открытые. Состоян. с-мы опис-ся набором физ. и хим. величин, к. наз. параметрами. m, c, V, мю, Н, р - параметры, опис-щие с-му. Состояние с-мы м. изобразить в виде точки на фазовой плоскости  Мы живём в 4-х мерном пространстве. Люб.проц., протек. в с-ме опис-ся в виде линии в фазовом простр-ве параметров. Параметры, хар-е состояние с-мы, к. не зависят от пути, по к-му с-ма пришла в это состояние, а зависят тол.от самого состояния наз. ф-ми состоян. или термодинамическими ф-ми: Е с-мы, Н (энтальпия– та часть внутр. энергии, к. превращ-ся в тепло), G – своб. Е Гипса (та часть внутр.Е с-мы,. к. м. б. превращена в работу.), S – мера беспорядка в с-ме (энтропия).Равновесное состояние – так состояние с-мы, находясь в к-м с-ма м. существ-ть бесконечно долго, будучи выведенной из равновесного состоян. с-ма стремится в него возвратится. Биолог.с-мы нах. в неравновесном состоян. (равнов. состоян. для неё гибель). Процессе, осуществл-мый в виде перехода ч/з множ-ва равновесных состояниё наз. равновесным. Равновесн. процессы – бесконечно медленные процесс., они предст-т идеализир-ное описание реальных процессов. Е. равновесн. состоян. с-мы мы предст-м в виде точки в фазовом простр-ве, а равновесн. проц. мы предств-м в виде линии в фазовом пространстве.(график) Равновесн. проц. явл. обратимым. В реальности равновесн. прац-в не сущ-т поскол. всякий проц. пред-т переход с-мы из одного состояния в другое и связан с нарушением равновесия. Равновесн. прац. хар-ся тем, ч. м. пренебречь взаим-ем с-мы с окр. ср. В люб. биол. с-ме в обязат-м порядке присут-т времен. параметр, при этом ось времени направлена из прошлого ч/з наст.в будущее. Термодинамика–наука, изучающая з-ны превращения Е. Первое начало термодинамики (закон сохранения энергии). Был открыт учен. Майером (нем. врач), он доказал 1-й закон термодинамики (1841г.) ∆Е = ∆Q – ∆A Энергия закрытой системы постоянна. Изменение внутренней энергии системы (∆Е) равно количеству теплоты, поступившей в систему (∆Q) минус работа (∆A), которую система совершает над окружающей средой. Внутрен. Е с-мы явл-ся суммой Е всех компонентов, входящих в с-му. Энтальпия ( теплосодержание) – это термодинамическая ф-ция, хар-ая ту часть энерг. С-мы, к-ая м.б. выделена в виде тепла. ∆Q = ∆Е + ∆A,∆Н=∆Е + р∆V – энтальпия

35. Второй з-н термодинамикиопр-т возможность протек-я того или иного процесса. Второе начало термодинамики имеет несколько формулировок. Формулировка Клаузиуса: невозможен процесс перехода теплоты от тела с более низкой температурой к телу с более высокой. Формулировка Томсона: невозможен процесс, результатом которого было бы совершение работы за счет теплоты, взятой от одного какого-то тела. Формулировка Больцмана: Энтропия — это показатель неупорядоченности системы. Чем выше энтропия, тем хаотичнее движение материальных частиц, составляющих систему.

Энтропия ∆S= ∆Q/T формула Больцмана. Q- изменение теплоты в системе, T- Т при кот.это изменение произошло. Формула Людвига-Больцмана S=k*lnW. k-константа Больцмана, W-вероятность данного состояния. Энтропия с-мы прямо пропорц-на логорифму вероятности дан.состояния. Один из важнейших зак. природы - зак. возрастания Энтропии – это статический зак. В прир. действ-т 2 типа зак: 1. динамическ. – к. выполн-ся всегда (зак. Ньютона), 2. статические (зак.,выполняемые для огромного числа случаев). Энтропия и информация. 1 из точек зрения гласит ч. пр-во информ. предст. соб. запоминанием случ-го выбора есть точка зрения, согл. к-й пр-во инф. закл-ся в отделение её от шума. Чем < вероятность, тем > инф. I=log2(р1/р), где I – кол-во инф. о событ, р1 – вероятн. событ. после проведения эксперемента, р – вероятн. о событии до провед-ся экспер-та р1=1 I=log2 (р1 /р) =log2(1/р)= - log2р Инф. в 1 dit –это инф. о событ. вер-сть к-со ½. Инф., поступ-я в с-му м. расход-ся на уменшение энтропии. Кол-во энергии расходуемое на с-з молек. белка, в расчете на 1 пептидную связь в 20 – 30 раз > кол-ва энергии, неох-мой для ощ-ния р-ций образ-я хим. связей. Избыток энергии расх-ся на получении инф. о послед-сти АК-х остатков. Энтропия с-мы – логорифм вероятности состояния системы. S=k ln W. Чем более вероятное состояние системы, тем > энтопия этого состояния. Самое вероятное состояние, хар-ся mах. энтропией. А.Б.Рубин: В биологии нах-т успешное применение методы хим. кинотики, математ-го моделирования, т., теор. инф. и синергетики, связан-е с выяснением мех-змов соорганизации с-м. Одним из важн-х св-в живых с-м явл. их способность поглащать и трансформир-ть энергию, используя её в метаболических процессах. Стало ясно, ч. метаболические проц. подчин-ся зак. сохранения энергии. Однако из рассмотрения этого зак. выпадает фактор времени согласно 2-му зак. Т. вводится величина, наз. энтропией , к.в изолирован. с-ме всегда возраст-т до своего знач. предостережения равновесия. Однако в открыт.с-ме в том числе и биологическое равновесное состояние означает фактические разрушение.

3 зак. Т. (теорема Нернета): энтропия мира стремится к нулю, когда темпер.мира стрем-сяк обсалютн. нулю.(S→0 при t→0).

Термодинамика стационарных состояний. Ур-е Онзагера. Идеальные пр-сы, протекающие в физических с-мах – пр-с, сост-щий из набора равновесных состояний. Равновесный пр-с – обратимый пр-с, при котором с-ма проходит через набор одних и тех же состояний двигаясь как в прямом, так и в обратном направлении. Биол. с-мы от простейших субклеточных органелл и биомолекул до биосферы не нах-ся в равновесном состоянии. Биос-мы – неравновесные открытые с-мы, поск. они явл. функционир с-ми. Равновесные с-мы могут нах-ся в неизмененном сост сколь угодно долго, т.к. они не взаимод с ОС. Равновесные с-мы описывают равновесной термодинамикой. Неравновесные с-мы, обменив с ОС, описыв неравновесной термодинамикой или биологич термод-кой.