Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Классическая физика предполагает, что характеристики объекта – скорость, координаты, импульс и т.д. – существуют как бы сами по себе вне зависимости от их измерения, то есть как объективные для данной системы свойства. С точки зрения квантовой физики у микрообъекта до измерения объективно нет таких характеристик – они появляются только в процессе взаимодействия частицы с макротелом – прибором. Этот процесс взаимодействия частицы с прибором в квантовой механике определяется как «затвердевание» частицы, которая обычно рассматривается как волна.

Представления о случайном и закономерном изменялись на протяжении всего времени.

Так, концепция постепенных изменений противоречит известным биологическим фaктaм. Но и предстaвление о быстрых изменениях стaлкивaется с нерaзрешимой проблемой ничтожной вероятности случaйного совпaдения одновременных блaгоприятных мутaций.

Абсолютно случайные события, то есть события, происходящие без причин, существуют. Неуместно задавать вопрос: «почему такое событие произошло?», так как оно произошло без причины. Осуществление случайного события всегда ведет к появлению нового качества, новой информации.

Детерминированные события, то есть события необходимые, существуют. Неуместно задавать вопрос: «почему необходимое событие произошло?», так как оно необходимо. Осуществление детерминированного события всегда ведет к изменению количества.

Подобное представление о необходимом и случайном может оказаться полезным при серьезном анализе понятия «время».

7. Поясните процессы в расплавах и растворах. Почему при растворении обычно температура понижается? Каковы особенности растворения в воде? Какую роль играют гидрофильные и гидрофобные процессы в живых организмах?

Рассмотрим процессы, происходящие в расплавах. Стоит говорить о двух типах зарождения магм, на разных уровнях Земли, в разных геодинамических условиях: первые – основные и ультраосновные базальтоидные, возникшие на ранних этапах развития планеты в условиях развития мантийного вещества, в образование которого ведущая роль, повидимому, принадлежало плазме, коллапсу и другим термоядерным процессам. Вторые – расплавы кислого и среднего состава, возникшие многократно на разных уровнях земной коры, путем плавления пород, при складкообразовании.

Температура при растворении понижается, это означает что тепловой эффект растворения положителен.

Самая удивительная особенность воды – ее способность растворять другие вещества. Способность веществ к растворению зависит от их диэлектрической постоянной. Чем она выше, тем больше способно вещество растворять другие. Так вот, для воды эта величина выше, чем для воздуха или вакуума в 9 раз. Поэтому пресные или чистые воды практически не встречаются в природе. В земной воде всегда что-то растворено. Это могут быть газы, молекулы или ионы химических элементов. Считается, что в водах Мирового океана могут быть растворены все элементы таблицы периодической системы элементов, по крайней мере, на сегодня их обнаружено более 80.

Гидрофильные процессы играют важную роль в поддержании онкотического давления.

Гидрофобные процессы играют важную роль образовании пространственной структуры казеина.

8. Опишите функции клеточных мембран. Что такое «ионный насос»? Охарактеризуйте строение и биологическое значение АТФ, почему АТФ называют основным источником энергии в клетке?

Не останавливаясь подробно на строении мембран, можно лишь подчеркнуть, что, несмотря на существование многочисленных моделей мембран и различия в их некоторых деталях, все они основываются на представлениях о мембране как о жидком бислое определенным образом ориентированных фосфолипидных молекул, в который вмонтированы собранные в сетку-каркас белки. Согласно этой жидкостно-мозаичной гипотезе строения, мембрана состоит из бислоя липидных молекул, которые повернуты друг к другу гидрофобными концами, жестко не закреплены и постоянно меняются местами в пределах одного монослоя или путем перестановки двух липидных молекул из разных монослоев.

В жидкие слои липидов погружены специализированные белковые комплексы, называемые интегральными белками. С внутренней поверхности мембраны к некоторым интегральным белкам прикрепляются периферические белки. Интегральные липопротеиды удерживаются в бислое гидрофобными связями, а периферические гидрофильные белки на внутренней и внешней поверхностях мембран – электростатическими связями, взаимодействуя с гидрофильными головками полярных фосфолипидов. Короткие углеводные цепи присоединены к белкам с внешней стороны плазматической мембраны.

Таким образом, динамические свойства мембраны обусловлены подвижностью ее молекулярной организации. Белки и липиды взаимосвязаны в мембране непостоянно и образуют подвижную, гибкую, временно связанную в единое целое структуру, способную к структурным перестройкам. При этом изменяются, например, взаиморасположение компонентов мембраны, конформация белков, конфигурация липидов. Молекулярные сдвиги и структурные перестройки в молекулах мембранных компонентов оказывают глубокое влияние на все формы функциональной активности биологических мембран.

Основные функции клеточных мембран заключаются в отделении содержимого клеток от внешней среды, в создании внутренней архитектуры клетки, поддержании градиента концентраций и электрохимического градиента, осуществлении транспорта веществ. Это барьерная, транспортная, осмотическая, структурная, энергетическая, биосинтетическая, секреторная, рецепторно-регуляторная и другие функции.

Благодаря барьерной функции мембран, окружающих клетку снаружи или ее отдельные отсеки (компартменты), в клетке и ее органоидах создается гетерогенная физико-химическая среда, и на разных сторонах мембраны происходят разнообразные, часто противоположно направленные биохимические реакции. Наряду с барьерной функцией мембраны осуществляют и трансмембранный перенос ионов и различных метаболитов в ходе пассивного (по химическому и электрохимическому градиентам) или активного транспорта (против электрохимического градиента с затратой энергии).

Осмотическая функция мембран связана с регуляцией водного обмена клетки. Благодаря структурной функции поддерживается основа мембран и упорядоченно располагаются полиферментные комплексы, контактирующие с фосфолипидами. Для этого контакта и сохранения активности ферментов важно, чтобы находящиеся в непрерывном движении липиды находились в жидком агрегатном состоянии. «Затвердевание» липидов, связанное с качественными перестройками в их жирнокислотном составе, приводит к нарушению липидного окружения белков-ферментов, в результате чего их функции нарушаются.

Энергетическая функция мембран определяется аккумуляцией и трансформацией энергии. Наиболее эффективно она осуществляется в мембранах митохондрий и хлоропластов, где синтез АТФ сопряжен с образованием электрохимического мембранного потенциала ионов Н+.

Биосинтетическая функция связана с синтезами различных веществ. Особенно широкий спектр синтезов представлен в мембранах эндоплазматического ретикулума (ЭР). В ЭР происходит синтез мембранных белков и липидов (фосфолипидов, жирных кислот), углеводов, терпеноидов. Участие в секреторных процессах также характерно для мембран. Так, плазмолемма активно взаимодействует с везикулами, производными аппарата Гольджи и ЭР.

Рецепторно-регуляторная функция определяется наличием в мембранах хемо-, фото- и механорецепторов белковой природы, воспринимающих сигналы из внешней и внутренней среды и способствующих возникновению ответных реакций на изменение условий существования. Мембраны клеточных компонентов генетически связаны между собой и способны взаимопревращаться и переходить из одного компартмента в другой. Так, мембраны вакуолей, пластид, митохондрий являются производными мембран ЭР. Последний связан непосредственно с ядерной мембраной и опосредованно (через мембраны аппарата Гольджи) с плазмалеммой.

На основании данных о взаимодействии мембранных компонентов в настоящее время выдвинута концепция эндомембранной системы. Наличие эндомембранной системы, указывающее на существование регуляторных взаимодействий клеточных органелл, обеспечивает системный ответ клетки на изменение условий внутренней и внешней среды.

При кратковременных воздействиях на клетки ионизирующих излучений с высокой проникающей способностью уменьшается разность электростатических потенциалов между сторонами биомембраны, накопленная в результате длительной работы «ионных насосов ». Резко уменьшается число образующихся ионов.

Итак, ионный насос – это механизм воздействия на клетки.

АТФ – это аденозинтрифосфат, нуклеотид, относящийся к группе нуклеиновых кислот. Концентрация АТФ в клетке мала (0,04%; в скелетных мышцах 0,5%). Молекула АТФ состоит из аденина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты (рис. 12). При гидролизе остатка фосфорной кислоты выделяется энергия:

АТФ + H₂O = АДФ + Н₃РО₄ + 40 кДж/моль.

Связь между остатками фосфорной кислоты является макроэргической, при ее расщеплении выделяется примерно в 4 раза больше энергии, чем при расщеплении других связей. Энергия гидролиза АТФ используется клеткой в процессах биосинтеза и деления клетки, при движении, при производстве тепла, при проведении нервных импульсов и т.д. После гидролиза образовавшийся АДФ обычно с помощью белков-цитохромов быстро вновь фосфорилируется с образованием АТФ. АТФ образуется в митохондриях при дыхании, в хлоропластах – при фотосинтезе, а также в некоторых других внутриклеточных процессах. АТФ называют универсальным источником энергии, потому что энергетика клетки основана главным образом на процессах, в которых АТФ либо синтезируется, либо расходуется.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – это молекула, состоящая из двух спирально закрученных полинуклеотидных цепей. ДНК образует правую спираль, диаметром примерно 2 нм, длиной (в развернутом виде) до 0,1 мм и молекулярной массой до 6ґ10–12 кДа. Структура ДНК была впервые определена Д. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г. Мономером ДНК является дезоксирибонуклеотид, состоящий из азотистого основания – аденина (А), цитозина (Ц), тимина (Т) или гуанина (Г), – пентозы (дезоксирибозы) и фосфата. Нуклеотиды соединяются в цепь за счет остатков фосфорной кислоты, расположенных между пентозами: в полинуклеотиде может быть до 30 000 нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов одной цепи комплементарна (т.е. дополнительна) последовательности в другой цепи за счет водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями (по две водородные связи между А и Т и по три – между Г и Ц). В интерфазе перед делением клетки происходит репликация (редупликация) ДНК: ДНК раскручивается с одного конца, и на каждой цепи синтезируется новая комплементарная цепь; это ферментативный процесс, идущий с использованием энергии АТФ. ДНК содержится в основном в ядре; к внеядерным формам ДНК относятся митохондриальная и пластидная ДНК.

9. Дайте понятие о неодарвинизме и синтетической теории эволюции. Поясните, как происходит эволюция видов с точки зрения генетики. Какова роль мутаций и окружающей среды в эволюции живого?

Неодарвинизм – эволюционная концепция, созданная в 80–90-х гг. ХIХ в. А. Вейсманом; основана на его гипотезе о зачатковом отборе. Отбор расположенных в хромосомах единиц наследственности – детерминант – и их неравномерное распределение, вытекающие, по Вейсману, из борьбы между ними в половой клетке, ведут к образованию новых жизненных форм. Концепция неодарвинизма, пытавшаяся увязать данные цитологии об оплодотворении с эволюционной теорией и дополнить дарвиновское представление о естественном отборе, противостояла неоламаркизму и содержала плодотворные идеи (роль хромосом в наследственности, отрицание наследования приобретенных признаков), но в целом не подтвердилась.

Синтетическая теория эволюции строится на следующих принципах и понятиях:

• элементарной «клеточкой» биологической эволюции является не организм, не вид, а популяция. Именно популяция – та реальная целостная система взаимосвязи организмов, которая обладает всеми условиями для саморазвития, прежде всего способностью наследственного изменения в системе биологических поколений. Популяция – это элементарная эволюционная структура. Через изменение ее генотипического состава осуществляется эволюция вида;

• элементарный эволюционный материал – это мутации (мелкие дискретные изменения наследственности), обычно случайно образующиеся. В настоящее время выделяют генные, хромосомные, геномные (изменения числа хромосом и др.), изменения внеядерных ДНК и др.;

• наследственное изменение популяции в каком-либо определенном направлении осуществляется под воздействием элементарных эволюционных факторов, таких как: мутационный процесс, поставляющий элементарный эволюционный материал; популя-ционные волны (колебания численности популяции в ту или иную строну от средней численности входящих в нее особей); изоляция (закрепляющая различия в наборе генотипов и способствующая делению исходной популяции на несколько новых, самостоятельных популяций); естественный отбор².

Гены, казалось, помогли ответить на ряд вопросов, смущавших Дарвина, в частности почему полезные изменения не «растворяются» при скрещивании с неизмененными особями, и, таким образом, дополнить классический дарвинизм, превратив его в неодарвинизм, или синтетическую теорию эволюции. Основной заслугой СТЭ обычно считают объяснение исходной изменчивости, устранение из эволюционизма телеологических (пангенез, «ламарковские факторы») и типологических (макромутации, скачкообразное видообразование) элементов, перевод эволюционных построений на экспериментальную основу. Каркас новой теории образовали постулаты о случайном (истинно случайном, в отличие от условно случайного – «убежища невежества», по Дарвину) характере мутаций, постоянной скорости мутирования и постепенном возникновении больших изменений путем суммирования мелких.

Возможности проверки этих постулатов в период построения СТЭ были весьма ограниченными. Считается, что постулат о случайности мутирования впоследствии получил подтверждение на молекулярном уровне. Однако молекулярные мутации неадекватны тем их фенотипическим проявлениям, которые наблюдали ранние генетики, само понимание мутации изменилось. На молекулярном уровне есть некоторые основания говорить о пространственно-временной неопределенности единичного мутационного акта, но (по аналогии с квантовой механикой) неопределенность не может быть априорно экстраполирована на уровень фенотипических свойств, подлежащих естественному отбору.

Одни теоретики исходят из того, что тело подобно механизму, другие – представляют его организмом. При этом в одних механицистских теориях тело может рассматриваться как наиболее совершенный механизм, а в других аналогичных теориях – особо не выделяться из совокупности других механизмов. Точно также у одних сторонников органицистского подхода появлением нашего организма венчается процесс развития земных существ (как у основателя теории «естественного отбора» и «эволюции видов» Чарльза Дарвина), а у других сторонников данного подхода человеческое существо оказывается лишь элементом, входящим в число остальных представителей животного и растительного мира, мало чем отличающегося от большинства из них с точки зрения своих генетических качеств (такова точка зрения современной генетики). Таким образом, в современном познании человеческой телесности из-за влияния этих двух метафор – органицистсткой и механицистской – мы сталкиваемся сразу с несколькими парадоксами. «Механицисты» рассматривают то человекоподобную машину, то машиноподобного человека; «органицисты» же видят в человеке то «воплощение чаяний» природы, то, всего-навсего, одно из природных созданий, не обладающее особыми привилегиями по сравнению со всеми остальными.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)