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结构、过程与功能的相互关系

  • 日期:2009-09-22 07:54
  • 来源: 互联网
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  • 发布者:小菊
人们通常是这样来表述化学结构和化学性能的关系:结构决定性能,澳门永利:性能反映结构,性能可以能动地作用于结构。这种表述原则上是正确的,但是必须注意到,这种关系只有在与过程相联系时才可能是现实的关系。因为结构和性能的关系只有在过程中才可能得以实现。性能表达的是潜在的行为,离开了过程,脱离开时空的发展,就体现不出现实的行为。在实际研究中由于化学反应体系情况复杂,只企图依据单个分子的静态结构去演绎出具有众多分子参加并由各种条件所制约的反应体系的规律是不可能的。因此,需要把单个分子放到整个反应体系中去考察。反过来说也是一样,考察整个反应系统时也要考虑其中反应物的结构变化。这样,就使得在反应物个体与反应物体系、微观结构与宏观效应之间建立了联系。例如当统计热力学应用于分子反应系统时,就要根据对分子结构的某些基本假定而在个体的微观结构和系统的宏观性质之间建立一定的联系。现在,这种研究已扩展到非平衡态领域,并正在向纵深发展而越来越深刻地把结构、过程和功能三者之间联系起来。当前,随着化学研究从小分子向大分子的过渡,而发展到特别注意于高分子尤其是生物大分子的功能。当使用功能这一概念时就进一步强调了物质的特性与其内部的组织化和秩序化的密切关系,甚至包括了所具有的自我复制和自我调节的能力。
     在这种情况下,一般已不再使用“结构和性质(性能)”的概念,而是使用“结构和功能”概念了。因此,这种发展已从一个侧面反映了化学向生物学领域的深度渗透趋向。70 年代以后提出的超循环理论①进一步揭示了结构、过程和功能的内在本质联系。超循环论提出在化学进化和生物学进化之间有一个分子自组织进化阶段。在这个阶段,具有特定结构的生物大分子的自组织过程由于采取超循环组织结构而能够实现功能优化,并最终导致了生物信息的产生和原细胞组织的出现。这个理论的奠基人艾根(M·Eigen)还认为,在社会系统、神经系统中也存在着形形色色的超循环组织。此外,依照普里戈金耗散结构关于功能—结构—涨落关系所提供的启示,我们可以进一步认识到,功能不仅同结构密切相联系,而且功能也内在地同过程相联系。在此,功能的发挥不仅离不开过程,而且功能还作用于过程。反之过程也作用于功能。我们在此可以仿照耗散结构论的图示法,把结构、过程和功能三者的关系表示为:
过去,人们早已认识到,深入揭示结构和功能的关系是实现分子设计的方法论基础。然而当代化学以及其它科学的成果表明,要真正揭示分子的结构和功能的关系,还必须进一步联系过程来加以考虑。换言之,过程也成为了分子设计的方法论基础的一个因素。

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