User16: Новая страница: «Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Естествознание, 11 класс, Ко...»

2012-03-27T09:47:38Z

Новая страница: «<metakeywords>Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Естествознание, 11 класс, Ко...»

Новая страница

<metakeywords>Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Естествознание, 11 класс, Концепция физико-химической эволюции</metakeywords>

'''[[Гипермаркет знаний - первый в мире!|Гипермаркет знаний]]>>[[Естествознание|Естествознание]]>>[[Естествознание 11 класс|Естествознание 11 класс]]>> Концепция физико-химической эволюции'''

 

5.4.3. Концепция физико-химической эволюции В  отличие  от  предыдущей  концепции,  основанной  на  логике  качественного  анализа  ситуации  и философских  принципах,  современная  концепция  исходит  из  результатов  физико-химического  моделирования  процессов добиогенного  синтеза  все более  сложных молекул. Она пытается подойти к тому моменту, когда накопление количественных изменений привело к появлению нового качества - самовоспроизводству. В какой-то мере эта концепция  возвращает  нас  к  идее  самозарождения Жизни,  описывая  этот  процесс как совокупное и синергетическое (взаимно усиливающее) действие нескольких факторов в течение длительного периода времени. Прежде всего следует отметить роль космической окружающей среды.   Выше  мы  уже  отмечали  многообразие  соединений  наиболее  распространенных элементов - водорода, кислорода, углерода и азота в гигантских молекулярных  облаках. К  настоящему  времени по линиям радиоизлучения в космическом пространстве обнаружено более 60 соединений.  Наибольшее  распространение имеют водород и монооксид углерода (СО). Гораздо  реже.  но  встречаются,  цианистый водород (НСN), формальдегид (НСНО), ацетальдегид (СН3СНО),  аммиак и  вода. Те же и более сложные соединения встречаются на поверхности  метеоритов  и  микрометеоритов. Например,  тщательный анализ показал, что  на  поверхности  и  в  составе  углистого хондрита, выпавшего в 1969 г. в Австралии (Мерчисонский метеорит), имеются следы более 50 аминокислот, причем восемь из них входят в состав современных белков (глицин, аланин, валин, лейцин и другие). Здесь же обнаружено  присутствие  аденина,  урацила  и  гуанина,  являющихся  азотистыми основаниями  нуклеиновых  кислот (рис. 5.11). карт Рис. 5.10. Источники  добиогенного синтеза органических молекул   Многие  среди 50  обнаруженных аминокислот  не  входят  в  состав  живых организмов,  ряд  соединений  встречается в  виде  двух  оптических  изомеров.  Это доказывает,  что  все  обнаруженные  соединения не являются примесями или загрязнениями,  попавшими  на  метеорит  в земных условиях.   В  работах  Дж.М.  Гринберга  было экспериментально  показано,  что  под  действием  ультрафиолетового  излучения на поверхности микропылинок окись углерода, метан, аммиак, вода и кислород могут вступать в реакции между собой создавая своеобразные, иногда многослойные оболочки. В экспериментах замороженная при 10 К смесь молекул СН4, СО, Н2О, СО2, Н2, N2 и О2 осаждалась на поверхность микропылинок при действии УФ-излучения и без него. При этом происходят процессы  фотодиссоциации,  фотовозбуждения  и  последующей  радикалрадикальной  рекомбинации. В  результате  общий  состав многослойной  оболочки  приближается  к  составу  аминокислот  и  даже  простейших  бактерий. Считается, что аналогичные процессы могут происходить и в открытом космическом пространстве, затем микропылинки входят в атмосферу Земли без всякого  разогрева  и  вносят  органическое  вещество  в  гидросферу,  где  оно продолжает цепь реакций уже в виде растворов. По оценкам Дж.М. Гринберга  за время пребывания Земли в типичном пылевом облаке (это от 100 тыс. до 1  млн.  лет)  с  космической  пылью  на  её  поверхность  могло  бы  выпасть около 109  т  органического  вещества.  Если  учесть  то  обстоятельство,  что Солнце движется в зоне коротации и её скорость не слишком отличается от скорости волн плотности в пылевых скоплениях, то эта оценка выглядит завышенной.   карт Рис. 5.11. Мембранные везикулы с поверхности метеорита Тем  не менее  этот  источник  органических  веществ  добиологического происхождения свою лепту вносит.   При извержении вулканов вместе с магмой извергается огромное количество газов: сероводорода, метана, аммиака, окислов азота и углерода. Жидкая  среда  более  благоприятна  для  удержания рядом  как простых реагентов, так и продуктов реакций - более сложных соединений.   Поэтому Л.М. Мухин выдвинул гипотезу о возможности добиологического синтеза в зоне подводных вулканов и гидротерм. К тому же повышенная  температура  и  значительное  гидростатическое  давление  способствуют   105высокой  эффективности  химических  реакций.  По  усредненным  оценкам  Л.М. Мухина гидротермальная система может дать за 1 млрд. лет 1012 - 1013 т органического вещества. Совместно извергаемые  твердые минеральные частицы могут служить катализаторами и адсорбентами полученных продуктов. В частности показана возможность следующих реакций: CH4 + NH3 => HCN + 3H2 2CO2 + NH3 => HCN + CO2 + H2                          (5.1) Образование цианистого водорода очень важно, так как он играет центральную  роль  в  синтезе  оснований нуклеиновых  кислот. Суммарно можно записать, например, такую реакцию: 5HCN => аденин.                                              (5.2) Аминокислоты также образуются с участием цианистого водорода, либо путем взаимодействия в растворе аммиака, альдегида и цианида, либо путем  превращения  самого НСN  в  аминокислоты -  через  последовательность реакций в водном растворе: NH3 + KCHO + HCN => NH2CH(K)CN + H2O.                    (5.3)                       (аминонитрил) Газовая  оболочка  Земли  не  могла «остаться  в  стороне»  от  участия  в процессах накопления первичного органического  вещества. Выше мы отмечали,  что молодая  Земля  образовалась  из  твердых материалов,  которые  содержали  определенное  количество  поглощенных  и  адсорбированных  газов. Под действием тепла, выделяющегося при гравитационном сжатии планеты и энергии распада радиоактивных изотопов, соединения разлагались с образованием газов различного химического состава. При извержении вулканов газы вырывались из земных недр и образовывали первичную атмосферу Земли. Она  была  преимущественно  восстановительной,  как  и  условия  в  протопланетном  диске,  и  содержала  в  большом  количестве  углекислый  газ, метан  и аммиак, а также сероводород, пары воды. Выделение тектонической энергии, сопровождаемое  мощными  извержениями вулканов, приводило  к ураганным  ветрам и сильной  электризации  атмосферы.  Гигантские молнии инициировали целый ряд реакций  газо-плазменного  синтеза. Попытки  их воспроизведения в контролируемых лабораторных условиях были начаты в 1957 г., когда С. Миллер  впервые  получил  некоторые биологически важные соединения с использованием  электрических  разрядов.  Схема экспериментов была достаточно простой. rfhn Моделируя условия первичной атмосферы, С. Миллер поместил в колбу немного воды и заполнил её смесью водорода, метана и аммиака. Затем в колбе  создавались  электрические  разряды  между  электродами.  Смесь  подвергалась разрядам в течение недели, после чего химический анализ показал присутствие в воде небольших количеств аланина, глицина, аспарагиновой и глутаминовой  кислот.  Эти  соединения  входят  в  состав  белков.  На  стенках колбы также образовывался налет, в составе которого были органические соединения.  В  дальнейшем  состав  газа  изменялся (водород  удалили,  аммиак заменили азотом), что расширило список образующихся аминокислот до 12.   Поскольку  в первичной  атмосфере не  было  озона,  эффективно поглощающего УФ-излучение Солнца, то оно пронизывало всю атмосферу до поверхности  Земли.  Ряд  последующих  экспериментов  различные  группы  исследователей проводили, совмещая электрические разряды с УФ-освещением или используя только одну ультрафиолетовую радиацию. Всегда в восстановительных условиях получали положительный результат: происходил синтез органических соединений, входящих в состав белков и нуклеиновых кислот. Максимальный выход продуктов реакций получали при добавлении сероводорода (Н2S),  который  хорошо поглощает  более  длинноволновое излучение Солнца. В настоящее время установлено образование аминокислот при возникновении ударных волн в смесях газов, порождающих всплески высокой температуры и давления. Такие волны вполне могли возникать в атмосфере под действием громовых  раскатов  или падающих метеоритов. Одни  только  метеориты,  микропылинки,  гидротермальные  источники не могут привнести весь спектр биологически активных соединений, необходимых для  создания сложной  генетической системы живых организмов. Реакции в газовой фазе расширяют круг синтезируемых веществ. Сравнительно недавно было обнаружено, что четыре  азотистых основания РНК (рибонуклеиновая кислота) образуются в последующих реакциях, в которые начинают вступать первичные продукты газоразрядного синтеза. rfhn Рис. 5.12. Последовательность усложнения структуры Представляется  очевидным,  что  в  конечном счете созданные различными путями или  привнесенные  из  космоса «строительные»  материалы  белков  и  нуклеиновых  кислот смывались с поверхности Земли и из её атмосферы в океаны. В стерильных условиях (отсутствие  микробов!)  в  течение  миллионов  лет  происходит  накопление  необходимых элементов в «первичном бульоне».     При определенных условиях формальдегид  конденсируется  в  водном  растворе, образуя различные сахара. Одним из побочных продуктов этой реакции является рибоза - основной компонент РНК. Постепенно разрозненные молекулы будут собираться в молекулярные агрегаты, насчитывающие сотни тысяч и миллионы мономеров. Такие агрегаты получили название коацерватных капель, их особенностью  является  свойство «вытягивать»  из  окружающего  их  низкомолекулярного раствора некоторые вещества, что похоже на зачаток «обмена веществ». Академик А.И. Опарин (1894-1980)  считал,  что  именно  коацерватные капли послужили тем «микрососудами», в которых произошло формиро- вание динамически устойчивых первичных микроорганизмов.   Таким  образом,  современная  концепция  не  выясняет,  какой  из  рассмотренных выше источников «на самом деле» является главным в зарождении  жизни,  а,  наоборот,  подчеркивает  многообразие  и  различную  физическую и химическую природу поставщиков биологически активных веществ, их совместное взаимно дополнительное действие. Хотя ещё не всё понятно в процессе  перехода  к  синтезу  самокопирующихся  молекул  и  появления  построенных на них примитивных организмов, основные положения концепции считаются экспериментально обоснованными. Следует  иметь  в  виду,  что  для  построения  простейшей  генетической системы  достаточно  было  коротких  полимерных  цепей  РНК. Первым  организмам не требовалось быть высокоэффективными, поскольку ещё не существовало «врагов» и проблемы добывания пищи в первичном бульоне. Достаточно  было  приобрести  свойство  воспроизведения  своих  копий  быстрее, чем происходила химическая или физическая деструкция клетки. Несколько лет назад удалось «в пробирке» воспроизвести простой вариант копирования и отбора на молекулярном уровне. В раствор хлороформа вводили молекулы эфира и амина, которые образовывали более сложные по составу и конфигурации молекулы амида. Реакция оказалась автокаталитической: одна образовавшаяся молекула амида становилась центром сборки другой, этому способствует своеобразная форма молекулы  амида. При повышении  температуры раствора комплементарные пары молекул  амида расходились и  становились  самостоятельными. При циклическом охлаждении - нагреве молекулы  амида «размножались» – рис. 5.13.   rfhn   Рис. 5.13. Последовательность копирования молекул амида Затем  опыты  были  усложнены  тремя  различными  аминами и  эфиром. Если на смесь воздействовать УФ-лучами, то один из получающихся амидов видоизменялся (мутировал) и накапливался в растворе с большей скоростью, чем другие. Поэтому мы можем подчеркнуть ещё раз: Жизнь возникает как планетарное явление, только в совместном участии космической среды, недр Земли, её атмосферы и океанов появляется и реализуется самоорганизация жизни на молекулярном уровне, а затем и на уровне клетки. Простейшими организмами были одноклеточные и не имеющие ядра прокариоты, вступление в действие  естественного  отбора  и мутаций  привело  к появлению  эукариот и многоклеточных организмов, у которых генетическая информация находится в хромосомах. 

 

''Концепции современного естествознания. Стародубцев В.А., 2-е изд., доп. — Томск.: Том. политех. ун-т, 2002. — 184 с.''

 

'''Содержание урока'''
'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] конспект урока'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] опорный каркас
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] презентация урока
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] акселеративные методы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] интерактивные технологии

'''Практика'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] задачи и упражнения
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] самопроверка
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] практикумы, тренинги, кейсы, квесты
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] домашние задания
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] дискуссионные вопросы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] риторические вопросы от учеников

'''Иллюстрации'''
'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] аудио-, видеоклипы и мультимедиа '''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] фотографии, картинки
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] графики, таблицы, схемы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] юмор, анекдоты, приколы, комиксы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

'''Дополнения'''
'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] рефераты'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] статьи
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] фишки для любознательных
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] шпаргалки
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] учебники основные и дополнительные
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] словарь терминов
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] прочие
''''''
Совершенствование учебников и уроков
'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] исправление ошибок в учебнике'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] обновление фрагмента в учебнике
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] элементы новаторства на уроке
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] замена устаревших знаний новыми

'''Только для учителей'''
'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] идеальные уроки '''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] календарный план на год
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] методические рекомендации
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] программы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] обсуждения

'''Интегрированные уроки'''


 

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, [http://xvatit.com/index.php?do=feedback напишите нам].

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - [http://xvatit.com/forum/ Образовательный форум].

Концепция физико-химической эволюции - История изменений

User33 в 10:13, 9 июля 2012

User16 в 10:16, 27 марта 2012

User16 в 10:15, 27 марта 2012

User16: Новая страница: «Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Естествознание, 11 класс, Ко...»