Шпаргалка по предмету "Концепции современного естествознания"

 

Вопрос 11. Биохимическая  эволюция. теория Опарина.

В 1923 году советским биохимиком Алексеем Опариным была разработана  теория биохимической эволюции.

Основу этой теории составляла идея о том, что миллиарды лет  назад при формировании планеты  первыми органическими веществами были углеводороды, которые образовались в океане из более простых соединений.

Соединения углеводорода с другими химическими элементами образовывали сложные органические вещества. Энергию для осуществления  этих процессов создавали частые грозовые электрические разряды  и интенсивная солнечная радиация, выделявшая значительное количество ультрафиолетового  излучения, падавшего на Землю до того, как образовался озоновый слой.

Органические вещества, постепенно накапливаясь в океане, создавали  прочные молекулярные связи, которые  были устойчивы к разрушающему действию ультрафиолетового излучения.

Позднее теория биохимической  эволюции получила развитие в трудах английского учёного Джона Холдейна, который сформулировал гипотезу о том, что жизнь явилась результатом длительных эволюционных углеродных соединений. Вещества, близкие по своему химическому составу к белкам и другим органическим соединениям, составляющие основу живых организмов, возникли на основе углеводородов.

Белковые соединения в  «первичном бульоне» притягивали и  связывали молекулы жиров и воды, что позволяло жирам обволакивать поверхность белковых тел, структура  которых напоминала мембрану клеток. Полученные в результате такого взаимодействия тела Опарин назвал коацерватами (коацерватными каплями), а сам процесс – коацервацией.

В дальнейшем поглощая из окружавшей среды белковые вещества, структура  коацерватов усложнялась, и они  стали похожи на примитивные, но уже  живые клетки, а химические соединения внутреннего состава позволяли  им расти, видоизменяться, осуществлять обмен веществ и размножаться.

Теория биохимической  эволюции, важным этапом которой явилось  формирование мембранной структуры, предполагала, что с появлением мембраны ускорился  процесс упорядочения и усовершенствования метаболизма, а дальнейшее усложнение обмена веществ происходило с  помощью катализаторов.

 

Вопрос 12. Белки и нуклеиновые  кислоты.

Нуклеиновая кислота — высокомолекулярное органическое соединение, образованное остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.  Нуклеиновые кислоты состоят из остатков фосфорной кислоты, сахаров и азотистых оснований.

Нуклеиновые кислоты хорошо растворимы в воде, практически не растворимы в органических растворителях. Очень чувствительны к действию температуры и критическим значениям  уровня pH. Молекулы ДНК с высокой молекулярной массой, выделенные из природных источников, способны фрагментироваться под действием механических сил, например при перемешивании раствора.

Полимерные формы нуклеиновых  кислот называют полинуклеотидами. Цепочки из нуклеотидов соединяются через остаток фосфорной кислоты (фосфодиэфирная связь). Поскольку в нуклеотидах существует только два типа гетероциклических молекул, рибоза и дезоксирибоза, то и имеется лишь два вида нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК).

 

Белки́ (протеины, полипептиды) — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью альфа-аминокислот.

 

Функции белков:

1. Каталитическая функция (катализ различных химических реакций).
2. Структурная функция (придают форму клеткам и многим органоидам и участвуют в изменении формы клеток).
3. Защитная функция (образование основы межклеточного вещества соединительных тканей, волос, кожи. Связывание токсинов белковыми молекулами может обеспечивать их детоксикацию. Белки, входящие в состав крови и других биологических жидкостей, участвуют в защитном ответе организма на повреждение)
4. Регуляторная функция (Многие процессы внутри клеток регулируются белковыми молекулами, которые не служат ни источником энергии, ни строительным материалом для клетки)
5. Сигнальная функция (Сигнальная функция белков — способность белков служить сигнальными веществами, передавая сигналы между клетками, тканями, органами и разными организмами.)
6. Транспортная функция
7. Запасная (резервная) функция (К таким белкам относятся так называемые резервные белки, которые запасаются в качестве источника энергии)
8. Рецепторная функция
9. Моторная (двигательная) функция (обеспечивают движение организма)

 

 

Вопрос 13. Строение и роль ДНК в передаче генетической информации.

Дезоксирибонуклеиновая  кислота (ДНК) — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в  поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК  в клетках — долговременное хранение информации о структуре РНК и  белков.

Полимер ДНК обладает довольно сложной структурой. Нуклеотиды соединены  между собой ковалентно в длинные полинуклеотидные цепи. Эти цепи в подавляющем большинстве случаев попарно объединяются при помощи водородных связей во вторичную структуру, получившую название двойной спирали. Остов каждой из цепей состоит из чередующихся фосфатов и сахаров.

Каждое основание на одной  из цепей связывается с одним  определённым основанием на второй цепи. Такое специфическое связывание называется комплементарным. Пурины комплементарны пиримидинам: аденин образует связи только с тимином, а цитозин — с гуанином.

 

Вопрос 16. Уровни организации  живых систем.

Молекулярный уровень. Молекулярный уровень несет отдельные, хотя и существенные признаки жизни. На этом уровне обнаруживается удивительное однообразие дискретных единиц. Основу всех животных, растений и вирусов составляют 20 аминокислот и 4 одинаковых азотистых основания, входящих в состав молекул нуклеиновых кислот. 

Клеточный уровень. Клетка является основной самостоятельно функционирующей элементарной биологической единицей, характерной для всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уровне возможны биосинтез и реализация наследственной информации. Клеточный уровень у одноклеточных организмов совпадает с организменным. 

Тканевый уровень. Совокупность клеток с одинаковым типом организации составляет ткань. Тканевый уровень возник вместе с появлением многоклеточных животных и растений, имеющих различающиеся между собой ткани. Большое сходство между всеми организмами сохраняется на тканевом уровне.

Органный уровень. Совместно функционирующие клетки, относящиеся к разным тканям, составляют органы. Всего лишь шесть основных тканей входят в состав органов всех животных и шесть основных тканей образуют органы у растений.

Организменный уровень. На организменном уровне обнаруживается чрезвычайно большое многообразие форм. Разнообразие организмов, относящихся к разным видам, а также в пределах одного вида, объясняется не разнообразием дискретных единиц низшего порядка - клеток, тканей, органов, а усложнением их комбинаций, обеспечивающих качественные особенности организмов.

Популяционно-видовой уровень. Совокупность организмов одного вида, населяющих определенную территорию, составляет популяцию. 

Биоценотический уровень. Биогеоценозы – исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций различных видов, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ, энергии и информации.

Биосферный уровень. Биогеоценозы в совокупности составляют биосферу и обусловливают все процессы, протекающие в ней.

Вопрос 17. Концепция Вернадского о биосфере. Учение о живом и неживом веществе.

Живое вещество определяется как совокупность живых организмов. Кроме животных и растений В.И. Вернадский включил сюда и человечество.

В частности, создание новых видов  культурных растений и домашних животных. Без человека эти новые виды либо угасают, либо погибают.

Вернадский В.И. считал важными  и неоцененными ранее два фактора, которые характеризуют живые  тела.

   1) Открытие  Пастера,  которое   заключается  в  следующем:

аминокислоты, содержащиеся в живом  организме (животных, растениях, вирусах), являются левовращающими плоскость  поляризации (оптически активными), хотя в природе встречаются и правого вращения. Обе формы почти одинаковы и отличаются пространственной конфигурацией. Одна является зеркальным отражением другой. 

2) Влияние живых организмов на  энергетику биосферы и на неживые  тела. В состав биосферы входят  не только живое вещество, но  и разнообразные неживые тела, которые Вернадский называет косными (атмосфера, горные породы, минералы), а также биокосные тела, образованные из разнородных живых и косных тел (почвы, поверхностные воды и т.п.).

Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны.

Вернадский искал ответ на вопрос о существовании начала жизни. Если есть, то где его искать  –  на Земле или в Космосе. Может  ли возникнуть живое из неживого?

Вернадский рассматривал наиболее интересные точки зрения и пришел к заключению, что убедительного  ответа на эти вопросы пока нет.

Несмотря на некоторые противоречия, учение Вернадского о биосфере представляет собой новый крупный шаг в понимании не только живой природы, но и ее связи с исторической деятельностью человечества.

Вопрос 18. Переход от биосферы к ноосфере.

Французский математик и философ П. Леруа ввел понятие ноосферы, или сферы, как облекающей земной шар идеальной «мыслящей» оболочки, формирование которой связано с возникновением и развитием человеческого сознания. Вернадский внес в термин материалистическое содержание:  Hоосфера – новая, высшая стадия биосферы, связанная с возникновением и развитием в ней человечества, которое, познавая законы природы и совершенствуя технику, становится крупнейшей силой и начинает оказывать определяющее влияние на ход процессов в охваченной его воздействием сфере Земли.

Концепция  Вернадского впервые  привела  все  известные   эмпирические факты в систему, которая объясняет, какие факторы способствовали переходу от биосферы к ноосфере. Признается решающая роль труда, человеческой деятельности и мысли в эволюции биосферы и в изменении всей земли.

Влияние человека на биосферу приводит к возникновению новых видов  растений и животных, постоянно увеличивается  количество земного живого вещества в биосфере за счет расширения посевных площадей и интенсификации земледелия.

 

Вопрос 19. Эволюционная теория Ламарка.

Эволюционная теория возникла в  результате неоднократных попыток  ученых объяснить целесообразность в живой природе. Смысл этого понятия заключается в том, что органы и части тела всех живых существ на земле, мельчайшие детали их структур как бы созданы для выполнения определенной цели. Порой совершенство этих структур наводит на мысль о некоем создавшем их разумном начале.

Первым по времени было теологическое объяснение приспособленности. Все виды животных и растений созданы богом в первую неделю существования Вселенной.

Второе объяснение органической целесообразности называется телеологическим. Оно ведет начало от Аристотеля. Согласно Аристотелю, форма какого-либо органа  –  конечная цель и вместе с тем сила, осуществляющая эту цель. Учение Аристотеля – смесь идеалистических и материалистических взглядов.

Все последующие попытки объяснить  процессы развития в природе были телеологичны и сводились к возникновению целесообразности у организмов путем прямого, направленного влияния внешней среды.

 

Вопрос 20. основные принципы эволюционной теории Дарвина. Изменчивость, наследственность и естественный отбор.

Дарвин и его последователи  к основным факторам эволюции относили изменчивость, наследственность и естественный отбор, связанный с борьбой за существование. 

1. Изменчивость

Дарвин установил, что изменчивость является неотъемлемым свойством всего  живого. Он определил изменчивость, которая может передаваться по наследству как «неопределенную», т.е. ненаправленную.

Однако имеет место и другая изменчивость – «определенная», приспособительного характера (изменения такого типа называются «модификациями»).

2. Наследственность

Мендель установил, что признаки организмов можно разделить на две группы – доминантные и рецессивные. Проявлялись они при скрещении. Например, желтый цвет горошин подавляет зеленый цвет. Во втором поколении зеленый цвет возникает в  25 %  случаев. Гениальность Менделя заключалась в том, что он истолковал полученный факт абсолютно правильно. Один признак организм получал от отца, другой  –  от матери. Наследственные факторы организмов распределяются в потомстве случайно.

3. Естественный  отбор

Отбор является направленным процессом. Он осуществляет обратную связь между условиями обитания и генофондом популяции, накладывает печать полезности на происходящие в популяции изменения.