动力学与生命 生物在线.doc

标题：分子、动力学与生命 专业与班级：生物科学六班；学号：姓名： 赵雪泥 在宇宙的形成过程中，物质的运动从未停止。自然界物质的自发反应始终包含着这样两个定律，随机性和不可逆性。这本书出版的目的在于，描述无生命的物质怎样能够获得自组织及其他的性质，而那些性质一贯认为是属于生命的。我选择书时，考虑到化学动力学是已经学完的内容，近期数学学习微积分。这本书的内容需要的基本知识我已经具备，通过学习其中的研究方法，可以促进我更好的运用已学过的知识。 本书分为三部分，评述了化学动力学、热力学与分子生物学。运用数学的语言，热力学的定律以解释生命系统中有序性的出现。 第一章物质的结构,作者引导我走过原子结构发现历程,从本质上探讨化学反应的发生。物质的结构决定它的性质,人类在物质结构的探索中逐渐深入到它的性质的根源，通过对结构与性质之间对应关系的规律的探索，诞生了元素周期表。随着近代物理学的发展，我们进入量子力学时代，宏观与微观实现统一。第二章化学动力学从自然现象入手,通过宏观现象的分析让我认识化学动力学的思想，即化学动力学就是研究化学反应速率的科学，它还研究化学反应速率与化学反应机制之间的关系。作者还用微积分的方法表示化学反应速率，即速率方程。通过阅读这部分内容，结合学习过的有效碰撞理论，我了解了化学反应中反应级数，反应分子性与化学计量数之间的区别。反应级数是速率表达式浓度因子上方所写的指数，是一个完全由实验测得的量。根据参与反应步骤的分子种类数对基本反应进行分类，即反应的分子性。反应的分子性从有效碰撞原理角度，将一个复杂的化学反应分解成几个基本元反应。只有在基本步骤中这三个概念才能重合在一起，一旦反应级数与化学计算方程式出现分歧时，这个化学反应是复杂的。了解反应机理，作者继续介绍了反应过程中量的测定，我学到一些有用的微积分分析化学反应方法。实验科学的研究，不单纯依靠实验，还可以通过数学分析的方法简化实验过程，同样可以得出真实有效的结果，甚至可以事结果更加严谨可靠。第三章平衡热力学，概述平衡热力学的应用，主要介绍了热力学研究对象是一个反应的状态。作者由浅入深，首先介绍一个热力学系统的概念，平衡热力学的概念，热力学零号定律将温度概念延伸到温度计的界限之外。我随着作者的介绍思路，了解了热力学领域研究内容。第一热力学定律即能量守恒定律，我学习了内能的测定；第二热力学定律，无穷慢的膨胀与无穷慢的压缩过程叫做可逆过程，绝热可逆的反应过程中熵恒定不变，而不可逆反应过程中熵增加，使反应气体内能减少。平衡热力学的方法具有一定的普遍性，基本可以满足日常的需要，如糖在细胞内被氧化成水和二氧化碳的过程，热咖啡在室内变冷的过程，但大量的自然现象是在非平衡力的作用下从而产生的能量循环，因此需要用热力学的宏观方法推广到不可逆过程的非平衡系统。所以作者第四章介绍非平衡热力学。能与物质的恒定的输入与输出可以把系统保持在一个恒定的非平衡状态中，唯有在非平衡系统中才有可能看到不可逆过程。在自然状态下,各种能量流动都表现出一定得对称性,通过昂萨格倒易关系，我读出自然界的规则是可以通过数学语言来描述的。例如系统的温度差可以产生流体内化学组分浓度的变化，即产生热扩散。一个不可逆过程本质上是一个动力学过程,对于一个给定的系统,总熵的变化只有两种可能性,一是熵流穿过边界,二是产生内部熵。平衡系统只有在熵穿越系统边界才能改变系统的熵，孤立系统的熵只会增加。生物膜本身是一不连续系统，同时也是各向异性介质。生物膜对物质具有高度选择性，它可以通过消耗ATP将离子逆浓度梯度运输。第五章演化判度自发改变,体系进入一个新的热力学状态,因此需要用热力学的稳定性理论来研究据主要讲述了一切热力学系统都不可抗拒地向平衡态发展。在线性不可逆过程热力学的有效范围内，定态的特征是最小熵产生的。第六章稳定性的判据,由于体系温这个新状态是暂时的还是永久的。 第二部分主要介绍了一种化学研究方法，用数学建模来分析化学现象。第七章新化学的诞生，主要介绍了耗散结构和化学震荡两中化学概念，作者在分析它们概念的同时引入许多生物学相关实例，如生物体的周期性行为与空间形态有序的形成。第八章伯洛乌索夫扎波廷斯基反应（BZ反应）中介绍了许多有趣的化学振荡实验。如柠檬酸在酸性条件下被溴酸甲氧化，颜色呈现淡黄色和无色振荡。（如图8.1）再如在一支试管中加入BZ反应试剂，最后加硫酸，出现一条条相继交替的水平红带与蓝带的带纹（如图8.7）。作者详细分析了BZ反应的原理。BZ反应的精妙之处在于发生反应的物质基本不受外界环境的影响，如光照，温度等，只是四种简单易溶的化学物质的本身或者来自于水的对流与化学反应之间的耦合。生命的形成是许多复杂的化学反应构成，其中有一部分远离热力学平衡条件下发生，可以预测许多化学反应与