Контрольная работа по "Естествознание"

Бозоны - переносят взаимодействие. Между частицами существуют четыре типа взаимодействий, каждое из которых переносится своим типом бозонов: фотон, квант света – электромагнитные взаимодействия, гравитон – силы тяготения, действующие между любыми телами, имеющими массу. Восемь глюонов переносят сильные ядерные взаимодействия, связывающие кварки. Промежуточные векторные бозоны переносят слабые взаимодействия, ответственные за некоторые распады частиц. Считается, что к этим четырем взаимодействиям сводятся все силы в природе. Одним из самых ярких достижений нашего века стало доказательство того, что при очень высоких температурах (или энергиях) все четыре взаимодействия сливаются в одно. Так называемые слабые бозоны осуществляют слабое ядерное взаимодействие, и одни субатомные частицы могут превращаться в другие. Слабое взаимодействие субъядерных частиц вызывает множество превращений. Сверхновые звезды – один из случаев наблюдаемого слабого взаимодействия. После этого открытия в современной физике значительно возросла уверенность в том, что все виды взаимодействий тесно связаны между собой и по существу являются различными проявлениями некоторого единого поля4.

 

Вопрос № 3 (вариант 132)

 

Молекулярно – генетический уровень организации живого. Его элементарная единица. Основные структуры этого уровня и их характеристики. Молекулярная ассимметричность (молекулярная хиральность). Основные проблемы молекулярной биологии.

 

Молекулярно – генетический уровень – предмет молекулярной биологии и генетики. В них изучаются механизмы передачи генной информации, проблемы генной инженерии и биотехнологий. Любая живая система проявляется на уровне взаимодействия молекул. Известно, что живое вещество обладает способностью к саморегуляции, поддерживающей жизнедеятельность и препятствующей неуправляемому распаду структур и веществ и рассеянию энергии, тогда как органическое вещество подвержено самопроизвольному распаду. Молекулярно-генетический уровень в организации живой материи – самый глубинный. На молекулярном уровне теперь исследуются и проблемы происхождения жизни, и эволюция, и механизмы преобразования энергии. На этом уровне происходят химические реакции, обеспечивающие энергией клеточный уровень. Предпосылкой учения о наследственности и изменчивости явилось создание клеточной теории. Идея единства живой природы нашла выражение в морфологическом строении, в нахождении универсальной единицы структурной организации живой материи. И стали считать, что процесс образования клеток тоже должен регулироваться единым механизмом, скрывающим тайну наследственности и изменчивости. В этом направлении работали ученые: О.Сажрэ, Г.Мендель, Г.де Фриз, К.Корренс, Э.Чермак. Было установлено, что хромосомы находятся внутри клеточного ядра. Основой новой науки – генетики – стал ген, элементарная единица наследственности. Общее количество генов в больших организмах огромно – несколько миллиардов, они входят в состав всех клеток организма. При исследовании молекулярно-генетического уровня наиболее интересно взглянуть на работу генетического кода, на мутации, различия между бесполым и половым размножением.

Важнейшей феноменологической теорией этого уровня служат законы наследственности Г. Менделя.

Носителями наследственной информации, согласно современным представлениям, являются хромосомы и гены. Они были открыты в конце XX века.

Одним из величайших прорывов науки в познании структуры живой материи на молекулярно-генетическом уровне стала публикация в 1953 году работы американского биохимика Д. Уотсона и английского биофизика

Ф. Крика, в которой раскрывалась структура носителя наследственности всего живого на Земле – молекулы ДНК.

Основу гена составляют нуклеиновые кислоты ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота) – сложные органические соединения, состоящие из углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора.

Рентгеноструктурные исследования и анализ результатов на ЭВМ показали, что ДНК состоит из двух цепей, правозакрученных между собой так, чтобы сохранялись определенные углы между разными атомными группировками. Таким образом, ДНК – двойная спираль, составленная из аминокислот белков. Белки – структурные элементы живых клеток, регулирующие процессы метаболизма и играющие роль катализаторов во многих важных процессах жизнедеятельности. Белки – основа жизни животных и растительных клеток. В обмене веществ участвуют белки называемые ферментами, многие гормоны – тоже белки. Белки выполняют защитную функцию, обеспечивая свертывание крови, входят в состав иммунной системы. Белки – это сложнейшие органические соединения, состоящие из мономеров – аминокислот.

Нуклеиновые кислоты, являющиеся носителями информации, выполняют три функции: 1) хранение информации; 2) реализацию ее в процессе роста новых клеток; 3) самовоспроизведение.

Сходство и различие живых тел определяется набором белков. Путем синтеза различных белков в соответствии с генетическим кодом реализуется многообразная информация о свойствах организма.

Участок молекулы ДНК, служащий матрицей для синтеза белка, называется геном . Ген представляет собой внутриклеточную молекулярную структуру. Гены располагаются, как правило, в ядрах клеток и являются своего рода “мозговыми центрами” клеток.

У высших организмов гены входят в состав хромосом – самовоспроизводящихся структур, постоянно присутствующих в ядрах клеток животных и растений и участвующих в процессе размножения.

Гены располагаются в хромосомах в линейном порядке. Самоудвоение и распределение хромосом при клеточном делении обеспечивают передачу наследственных свойств организма от поколения к поколению. Хромосомы различимы в виде четких структур под микроскопом во время деления клеток. Каждая хромосома имеет специфическую форму и размер.

Например, у человека из 23 пар хромосом 22 пары одинаковы у мужского и женского организмов, а одна пара различна. Именно благодаря этой паре хромосом, называемых половыми хромосомами, различаются два пола. Половые хромосомы у женщины одинаковые, их назвали X-хромосомами. У мужчин кроме X-хромосом имеется Y-хромосома, которая и играет решающую роль при определении пола.

Совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом данной растительной или животной клетки, называется геномом.

Процесс воспроизводства состоит из трех частей: репликации, транскрипции, трансляции. Репликация – это удвоение молекул ДНК, необходимых для последующего деления клеток. Основой способности клеток к самовоспроизведению является уникальное свойство ДНК самокопироваться и строго равноценное деление репродуцированных хромосом. Это служит условием деления клетки на две идентичные. При репликации ДНК разделяется на две цепи, после чего вдоль каждой цепи из нуклеотидов, свободно пребывающих внутри клетки, выстраивается еще одна цепь, идентичная матричной.

Транскрипция представляет собой перенос кода ДНК путем образования одноцепочной молекулы информационной РНК на одной нити ДНК. Информационная РНК – это копия части молекулы ДНК, состоящая из одного или группы рядом лежащих генов, которые несут информацию о структуре белков.

Трансляция – это синтез белка на основе генетического кода информационной РНК в особых частях клетки – рибосомах, куда транспортная РНК доставляет аминокислоты.

Оптическая активность живого была открыта Л. Пастером. Все аминокислоты, входящие в белки, оказались вращающими влево плоскость поляризации, тогда как молекулы неорганических веществ построены симметрично, а в нуклеиновых кислотах – только правовращающие сахара. Пастер связал это с молекулярной хиральностью (от греческого cheir – рука), или асимметрией левого и правого: поскольку живое возникло из неживого, то симметричное должно потерять симметрию, что могло случиться под влиянием каких-либо космических факторов. Но эта гипотеза пока не подтверждена. Выходит, предбиологическая среда потеряла первичную симметрию. Опыты последних лет показали, что только в хирально чистых растворах могут возникнуть биологически значимое удлинение цепочки полинуклеотидов и процесс саморепликации. Живые системы организованы так, что РНК из правых сахаров присоединяют к себе только левые аминокислоты. Все живые системы поддерживают хиральную чистоту.

Актуальные проблемы молекулярной биологии – исследование молекулярных механизмов злокачественного роста клеток, поиск способов предупреждения наследственных заболеваний, познание механизмов памяти, дальнейшее изучение механизмов действия ферментов, гормонов, лекарств и токсических веществ5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Горелов А.А. Концепции  современного естествознания –  М.: Центр, 2003. – 208 с.

2. Гуляев С. А., Жуковский  В.М., Комов С.В. Основы естествознания. Учебное пособие. – Екатеринбург: Издательство “Урал Эко Центр”, 2000. – 560 с.

3. Данилова В.С., Кожевников  Н.Н. Основные концепции современного  естествознания: Учебное пособие  для вузов. – М.: Аспект Пресс, 2000. – 256 с.

4. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов вузов / Т.Я. Дубнищева. – 7-е изд., стер. – М.: Издательский центр “Академия”, 2006. – 608 с.

5. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. – М.: Агар, 1996. – 384 с.

6. Скрябин Д.А. Концепции  современного естествознания: Учебное  пособие. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф. – пед. ун-та, 2004. 104 с.

 

 

 

1 Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов вузов / Т.Я. Дубнищева. – 7-е изд., стер. – М.: Издательский центр “Академия”, 2006. 18-26с.

 

2 Данилова В.С., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания: Учебное пособие для вузов. – М.: Аспект Пресс, 2000. 146-155с.

 

3 Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов вузов / Т.Я. Дубнищева. – 7-е изд., стер. – М.: Издательский центр “Академия”, 2006. 519-535 с.

 

4 Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов вузов / Т.Я. Дубнищева. – 7-е изд., стер. – М.: Издательский центр “Академия”, 2006. 239-242 с.

 

5 Скрябин Д.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф. – пед. ун-та, 2004. 67-71с.