Nyílt rendszerek szervezése térben és időben
A modern fogalmak szerint az élet olyan komplex biológiai rendszerek létezésének folyamata, amelyek nagy szerves molekulákból állnak, és képesek az önreprodukcióra, és fenntartják életüket az energia és az anyagok környezettel való cseréjének eredményeként.
Minden egyes szervezet interaktív módon kölcsönható struktúrák sorozata, amelyek egyetlen egészet alkotnak, vagyis egy rendszer.
Az élő rendszerek nyitott rendszerek. Az élő rendszerek külső energiaforrásokat használnak táplálék, fény stb. Formájában. Ezeken keresztül anyag- és energiaáramlás következik be, melynek köszönhetően az anyagcserét a rendszerekben - az anyagcserében végezzük. A bázis anyagcsere - anabolizmust (asszimiláció), azaz olyan vegyületekkel, szintézis és katabolizmus (disszimilációs), azaz a felbomlása komplex vegyületek egyszerű energia felszabadulással, mellyel a bioszintézist.
Az élet egy makromolekuláris nyílt rendszer, melyet hierarchikus szervezet jellemez, reprodukálhatósági képességet, anyagcserét, finoman szabályozott energiaáramlást. Az élet a meghatározás szerint a rendelés magja, egy kevésbé rendezett univerzumban terjed.
Eljárások asszimiláció és disszimilációs bemutatott számos kémiai reakció a metabolikus lánc hurkok kaszkádok. Az utóbbiak egymáshoz kapcsolódó reakciók sorozata, melynek menetét szigorúan időben és térben rendezzük. Ennek eredményeként a metabolikus sejtciklus specifikus biológiai eredmény érhető el: Az aminosavakból kialakított a fehérje molekula, tejsav molekulát hasítjuk, hogy a szén-dioxid és víz. A rendelési különböző aspektusait metabolizmus strukturálásával érjük el a sejttérfogat, mint például a kiosztási ott lipid és vizes fázisokat, a jelenléte kötő intracelluláris struktúrák, mint a mitokondriumot, lizoszómák, és mások. A fontosságát strukturáló jellemzőinek jelzi a következő példa. Mycoplasma test (mikroorganizmus mérete foglal közötti közbenső helyzetben a tipikus vírusok és baktériumok) meghaladja az átmérője egy hidrogénatom csak 1000-szer. Még ilyen kis térfogatban, körülbelül 100 biokémiai reakció szükséges a szervezet létfontosságú aktivitásához. Összehasonlításképpen: az emberi sejt élettartama több mint 10 000 reakció következetes áramlását igényli.
A fentiekből következik, hogy a strukturálás szükséges a hatékony anyagcserére. Másrészről a karbantartás minden rendbenessége energiaköltséget igényel. Az élő rendszerek struktúrájának, anyagcseréjének és nyíltságának összefüggéseinek tisztázása érdekében hasznos az entrópia fogalmához fordulni.
A törvény szerint az energiamegmaradás (első főtétele), kémiai és fizikai átalakulások nem múlik el, és nem képez újra, és átalakított egyik formából a másikba. Ezért elméletileg minden folyamatnak ugyanolyan könnyen kell haladnia előre és hátra. A természetben azonban ezt nem tartják be. Anélkül, külső behatások folyamatok rendszerekben megy az egyik irányba, a hő átadódik a melegebb tárgyat a hideg oldathoz molekulák mozog nagy koncentrációban terület alacsony koncentrációban területen, stb
A fenti példákban a rendszer kezdeti állapotát a hőmérséklet vagy koncentráció gradiensek jelenléte miatt egy bizonyos strukturáltság jellemezte. A folyamatok természetes fejlődése elkerülhetetlenül egyensúlyi állapotot eredményez, statisztikailag valószínűbb. Ugyanakkor a strukturáltság elvész. A természetes folyamatok visszafordíthatatlanságának mértéke az entrópia, amelynek mennyisége a rendszerben fordítottan arányos a megbízási fokhoz (strukturáltság).
Az entrópia változásának mintáit a termodinamika második törvénye írja le. E törvény szerint egy energia-elszigetelt rendszerben, amelyben nincs egyensúly, az entrópia mennyisége egy irányban változik. Növeli, az egyensúlyi állapot elérése után a maximális értéket érte el. Az élő szervezetet nagyfokú strukturálás és alacsony entrópia jellemzi. Ezt a külső áramlás folyamatos beáramlása révén érik el, a belső struktúra fenntartásához. Az entrópia növekedésének ellenállása, a magas rendűség fenntartása az élet elengedhetetlen tulajdonsága.