Контрольная работа по "Концепциям современного естествознания"

Неправильные  галактики — это галактики, которые  не обнаруживают ни спиральной, ни эллиптической структуры. Чаще всего такие галактики имеют хаотичную форму без ярко выраженного ядра и спиральных ветвей. В процентном отношении составляют одну четверть от всех галактик. Большинство неправильных галактик в прошлом являлись спиральными или эллиптическими, но были деформированы гравитационными силами.

9

 

Эволюция  галактик

Образование галактик рассматривают как естественный этап эволюции Вселенной, происходящий под действием гравитационных сил. По-видимому, около 14 млрд. лет назад в первичном веществе началось обособление протоскоплений (прото - от греческого - первый). В протоскоплениях в ходе разнообразных динамических процессов происходило выделение групп галактик. Многообразие форм галактик связано с разнообразием начальных условий образования галактик.

Сжатие галактики  длится около 3 млрд. лет. За это время происходит превращение газового облака в звездную систему. Звезды образуются путем гравитационного сжатия облаков газа. Когда в центре сжатого облака достигаются плотности и температуры, достаточные для эффективного протекания термоядерных реакций, рождается звезда. В недрах массивных звезд происходит термоядерный синтез химических элементов тяжелее гелия. Эти элементы попадают в первичную водородно-гелиевую среду при взрывах звезд или при спокойном истечении вещества со звездами. Элементы тяжелее железа образуются при грандиозных взрывах сверхновых звезд. Таким образом, звезды первого поколения обогащают первичный газ химическими элементами, тяжелее гелия. Эти звезды наиболее старые и состоят из водорода, гелия и очень малой примеси тяжелых элементов. В звездах второго поколения примесь тяжелых элементов более заметная, так как они образуются из уже обогащенного тяжелыми элементами первичного газа.

10

Процесс рождения звезд идет при продолжающемся сжатии галактики, поэтому формирование звезд  происходит все ближе к центру системы, и чем ближе к центру, тем больше должно быть в звездах  тяжелых элементов. Этот вывод хорошо согласуется с данными о содержании химических элементов в

звездах гало нашей Галактики и эллиптических галактик. Во вращающейся галактике звезды будущего гало образуются на более ранней стадии сжатия, когда вращение еще не повлияло на общую форму галактики. Свидетельствами этой эпохи в нашей Галактике являются шаровые звездные скопления.

Когда прекращается сжатие протогалактики, кинетическая энергия образовавшихся звезд диска равна энергии коллективного гравитационного взаимодействия. В это время, создаются условия для образования спиральной структуры, а рождение звезд происходит уже в спиральных ветвях, в которых газ достаточно плотный. Это звезды третьего поколения. К ним относится наше Солнце.

Запасы межзвездного газа постепенно истощаются, рождение звезд становится менее интенсивным. Через несколько миллиардов лет, когда будут исчерпаны все  запасы газа, спиральная галактика  превратится в линзообразную, состоящую из слабых красных звезд. Эллиптические галактики уже находятся на этой стадии: весь газ в них израсходован 10-15 млрд. лет назад.

11

Возраст галактик равен примерно возрасту Вселенной. Одним из секретов астрономии остаётся вопрос о том, что из себя представляют ядра галактик. Очень важным открытием явилось то, что некоторые ядра галактик активны. Это открытие было неожиданным. Раньше считалось, что ядро галактики – это не больше чем скопление сотен миллионов звёзд. Оказалось, что и оптическое и радиоизлучение некоторых галактических ядер может меняться за несколько месяцев. Это означает, что в течении короткого времени из ядер освобождается огромное количество энергии, в сотни раз превышающее то, которое освобождается при вспышке сверхновой. Такие

ядра получили название «активных», а процессы происходящие в них - «активность».

В1963 году были обнаружены объекты нового типа, находящиеся  за приделами нашей галактики. Эти  объекты имеют звездообразный вид. Со временем выяснили, что их светимость во много десятков раз превосходит светимость галактик! Самое удивительное то, что их яркость меняется. Мощность их излучения в тысячи раз превосходит мощность излучения активных ядер. Эти объекты назвали квазарами. Сейчас считается, что ядра некоторых галактик представляют собой квазары.

 

 Внутреннее строение Земли

Сейчас ученые знают о внутреннем строении Земли меньше  чем, скажем, о космическом окружении нашей планеты. Проникнуть в недра можно только "На крыльях науки". То, что расположено у нас под ногами, упорно сохраняет свои тайны. Ученые предполагают, что Земля состоит из трех основных частей: ядра, мантии и земной коры.

Ядро - это  центральная, сердцевинная часть земного  шара. Оно пока является загадкой для  науки. Уверенно можно говорить лишь о его радиус - около 3500 км. Ученые считают, что внешняя часть ядра находится в расплавленно-жидком состоянии, а внутренняя - в твердом. Предполагают также, что ядро состоит из вещества, похожего на металлы (из железа с примесью кремния или из железа и никеля, есть и другие предположения). Температура в ядре достигает 5 0000 С.

12

Мантия. Это - внутренняя оболочка, покрывающая  ядро (с греческого "мантия" - "покрывало"). Ее мощность почти 3 000 км. Мантия - Крупнейшая

 из внутренних  оболочек планеты (83% объема Земли). Мантию, как и ядро, никто никогда не видел. Предполагают, что, чем ближе к центру Земли, тем давление в ней больше, а температура выше: от нескольких сотен градусов к  2 500 С. При такой температуре вещество мантии должна быть расплавленной, но плавлению мешает большое давление. Поэтому считают, что она твердая, но одновременно и накалена.

Ученые предполагают, что верхняя часть мантии составлена плотными породами, т.е. она твердая. Однако в ней на глубине 50-250 км от поверхности Земли размещается  частично расплавленный слой - астеносфера. Он сравнительно мягкий и пластичный, как пластилин или воск. Это  вещество мантии способна медленно течь и таким способом перемещаться. Скорость перемещения очень невелика - несколько  сантиметров в год. Однако это  играет решающую роль в движениях  земной коры, о которых пойдет речь.

 Земная  кора - верхний твердый слой нашей  планеты. По сравнению с ядром  и мантией, она очень тонкая. Толща (мощность) земной коры наибольшее под горами - 70 км, под равнинами она составляет 35-40 км, а под океанами - лишь 5-10 км. Земную кору часто сравнивают с кожурой яблока в противовес всей его мякоти. Однако, это и земная твердь, что является для людей основой мира. Именно на этой тонкой земной коре построен города, по ней ходят люди, текут реки, в понижениях лежат моря и океаны, из нее добывают полезные ископаемые.

13

Заглянуть вглубь земной коры помогают шахты и скважины, которые создаются для добычи полезных ископаемых. Люди давно заметили, что в шахтах с увеличением глубины температура повышается. Например, на глубине 1000 м шахтеры работают в условиях жары (около 30 0С). Тепло земной коре передается от мантии. С научной целью геологи бурят

сверхглубокие скважины. Глубочайшая из них (До 15 км) пробурена в России на Кольском полуострове. Из таких узких отверстий получают образцы вещества и тщательно исследуют.

Лучше строение земной коры известно в поверхностной части на суше. Оно видно в обнажениях на склонах гор, крутых берегах рек, карьерах. На поверхностный слой земной коры влияет солнечный луч. Летом он прогревается, осенью охлаждается, зимой промерзает, а весной тает и постепенно снова нагревается. Однако, уже на глубине 20-30 м, независимо от времен года, температура круглогодично содержится одинаково. А дальше с глубиной она начинает повышаться.

Земная кора вместе с верхней мантией образуют оболочку - литосферу. Она является единственным твердым ("каменным") слоем, который будто плавает  в пластической астеносфере. Толщина  литосферы разная: под океанами - около 50 км, на материках - до 200 км.

С внутренним строением Земли связано много  вопросов, важных для  людей. Почему случаются землетрясения и как  их предсказывать? Или движутся материки? Хватит полезных ископаемых и где  их искать? Как видим, существует немало тайн, ключ к которым лежит глубоко  в недрах планеты. Их познания позволит прочитать каменную летопись Земли. В нем - информация о веществах и энергию земных глубин.

 

 Структура белка и его роль в живом организме

14

Молекулы  белков представляют собой линейные полимеры, состоящие из α-L-аминокислот (которые являются мономерами) и, в некоторых случаях, из модифицированных основных аминокислот (правда, модификации

происходят  уже после синтеза белка на рибосоме). Для обозначения аминокислот  в научной литературе используются одно- или трёхбуквенные сокращения. Хотя на первый взгляд может показаться, что использование в большинстве белков «всего» 20 видов аминокислот ограничивает разнообразие белковых структур, на самом деле количество вариантов трудно переоценить: для цепочки всего из 5 аминокислот оно составляет уже более 3 миллионов, а цепочка из 100 аминокислот (небольшой белок) может быть представлена более чем в 10130 вариантах. Белки длиной от 2 до нескольких десятков аминокислотных остатков часто называют пептидами, при большей степени полимеризации — белками, хотя это деление весьма условно.

При образовании  белка в результате взаимодействия α-аминогруппы (-NH2) одной аминокислоты с α-карбоксильной группой (-COOH) другой аминокислоты образуются пептидные связи. Концы белка называют C- и N-концом (в зависимости от того, какая из групп концевой аминокислоты свободна: -COOH или -NH2, соответственно). При синтезе белка на рибосоме новые аминокислоты присоединяются к C-концу, поэтому название пептида или белка даётся путём перечисления аминокислотных остатков начиная с N-конца.

15

Последовательность  аминокислот в белке соответствует  информации, содержащейся в гене данного  белка. Эта информация представлена в виде последовательности нуклеотидов, причём одной аминокислоте соответствует  в ДНК последовательность из трёх нуклеотидов — так называемый триплет или кодон. То, какая аминокислота соответствует данному кодону в  мРНК, определяется генетическим кодом, который может несколько различаться у разных организмов. Синтез белков на рибосомах происходит, как правило, из 20 аминокислот, называемых стандартными.

Триплетов, которыми закодированы аминокислоты в  ДНК, у разных организмов от 61 до 63 (то есть из числа возможных триплетов (4³ = 64) вычтено число стоп-кодонов (1—3)). Поэтому появляется возможность, что большинство аминокислот  может быть закодировано разными  триплетами. То есть, генетический код  может являться избыточным или, иначе, вырожденным. Это было окончательно доказано в эксперименте при анализе мутаций. Генетический код, кодирующий различные аминокислоты, имеет разную степень вырожденности (кодируются от 1 до 6 кодонами), это зависит от частоты встречаемости данной аминокислоты в белках, за исключением аргинина. Часто основание в третьем положении оказывается несущественным для специфичности, то есть одна аминокислота может быть представлена четырьмя кодонами, различающимися только третьим основанием. Иногда различие состоит в предпочтении пурина пиримидину. Это называют вырожденностью третьего основания.

Такой трёхкодонный код сложился эволюционно рано. Но существование различий в некоторых организмах, появившихся на разных эволюционных стадиях, указывает на то, что он был не всегда таким.

Гомологичные  белки (предположительно имеющие общее  эволюционное происхождение и нередко  выполняющие одну и ту же функцию), например, гемоглобины разных организмов, имеют во многих местах цепи идентичные, консервативные остатки аминокислот. В других местах находятся различные  аминокислотные остатки, называемые вариабельными. По степени гомологии (сходства аминокислотной последовательности) возможна оценка эволюционного расстояния между  таксонами, к которым принадлежат  сравниваемые организмы.

16

Белки - незаменимый  строительный материал. Одной из важнейших  функций белковых молекул является пластическая. Все клеточные мембраны

 содержат  белок, роль которого здесь  разнообразна. Количество белка  в мембранах составляет более половины массы.

Многие белки  обладают сократительной функцией. Это, прежде всего, белки актин и миозин, входящие в мышечные волокна высших организмов. Мышечные волокна - миофибриллы - представляют собой длинные тонкие нити, состоящие из параллельных более тонких мышечных нитей, окруженных внутриклеточной жидкостью. В ней растворены аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), необходимая для осуществления сокращения, гликоген - питательное вещество, неорганические соли и многие другие вещества, в частности кальций.

Велика роль белков в транспорте веществ в  организме. Имея различные функциональные группы и сложное строение макромолекулы, белки связывают и переносят  с током крови многие соединения. Это, прежде всего, гемоглобин, переносящий кислород из легких к клеткам. В мышцах эту функцию берет на себя еще один транспортный белок - миоглобин.