介观层次的描述方法已经越来越广泛被用于研究实际的生化反应系统。已有研究表明,细胞内的许多生化反应过程存在大量不可避免的噪声,介观尺度上的系统噪声会使得具有相同基因的细胞变现出复杂的多样性,进而对生命过程的发生起到积极的作用。因此重新考量这类介观层次上的系统行为就成为一个重要的科学问题。已有实验和理论研究表明,在介观层次与宏观层次上系统的双稳行为表现出明显差异。但已有工作主要着眼于单一的整体系统,并未具体讨论生化反应系统空间不均匀性对其行为的影响。而已有实验表明,生化反应发生的随机性和反应系统的群体结构(包括系统体积、形状、空间分布等),都是细胞内生物过程中噪声的主要来源。我们所面对的实际的细胞内生物过程更与其所在的空间结构密.切相关。所以,本文引入系统的空间结构,详细讨论了空间结构因素对介观层次上生化反应系统自组织行为的影响,以及自组织临界特征的变化情况。我们首先通过定义距离函数,讨论了系统体积、维度、扩散系数等空间因素对系统稳定性的影响。实验结果表明,对于不存在空间异质性的系统,随着系统体积的增大,双稳性质越来越清晰,系统状态逐渐趋于宏观确定性方程得到的结果。当系统具有非均匀的空间结构时,由于受到空间各点的涨落的影响,存在一个最合适的体积范围,使系统涌现出显著的双稳现象,而且该体积范围与系统维度和扩散系数等因素密切相关。然后对空间不均匀的生化反应系统,我们研究了双负反馈回路的典型系统在分支点附近的行为特征和统计规律,对这些特征和规律的研究有可反过来用于衡量介观系统的临界行为。我们的统计结果显示,由双向负反馈回路产生的双稳系统,其分子聚团规模分布均为指数分布。