1. Охарактеризуйте чотири фундаментальні взаємодії в природі. Поясніть, які взаємодії і де грають основну роль (мегасвіт, макросвіт, мікросвіт).
З представлених в таблиці даних видно: гравітаційна взаємодія (при його класичному уявленні) у процесах мікросвіту важливої ролі не грає.
З іншого боку, у процесах макросвіту провідна роль належить саме йому.
Так, геліоцентричне планетарне рух Сонячної системи відбувається в точній відповідності з законами гравітаційної взаємодії. Йому ж підпорядковується і скупчення зірок в галактики, і взаєморозташування галактик у Всесвіті.
Наявність сильного (внутрішньоядерної) взаємодії було підтверджено дослідами Резерфорда в 1919 році, і головна роль у мікросвіті належить саме йому.
Короткий (в межах ядра) радіус сильної взаємодії пояснюється формулою комптонівське довжиною хвилі частки. Макро і мегасвіту сильне взаємодія не властиве.
Слабка взаємодія також характерно для мікросвіту. Воно відіграє основну роль у дослідженні мікропроцесів, проте в 1967 році з'явилася теорія (Салам, Вайнберг), що об'єднувала слабка взаємодія з електромагнітним. Отже, виходячи з необмеженого радіуса електромагнітної взаємодії, воно може існувати і в макро, і в мегасвіті.
3. Що таке ядерна та термоядерна реакції? Визначте енергію при наступних реакціях. Використовувати формулу:
Ядерна реакція - процес перетворення атомних ядер, що відбувається при їх взаємодії один з одним, з елементарними частинками або гамма-квантами. Дана реакція часто характеризується виділенням величезної кількості енергії і радіоактивністю - явищем спонтанного перетворення одних ядер в інші з випусканням різних частинок.
Термоядерна реакція (реакція термоядерного синтезу) - є різновидом ядерної реакції, в якій при високій, більше К, з легких ядер синтезуються більш важкі.
Для визначення спочатку визначаємо енергію зв'язку нуклонів в ядрах.
Е = 931 МеВ / а.е.м. х 2,01410 = 1875, 1721 МеВ;
QUOTE
Е = 931 МеВ / а.е.м. х 2,01410 = 1875, 1721 МеВ;
QUOTE
Е = 931 МеВ / а.е.м. х 3,01603 = 2807,9239 МеВ;
QUOTE
Е = 931 МеВ / а.е.м. х 1,00867 = 939,07177 МеВ.
Таким чином:
QUOTE
1875,1271 МеВ + 1875,1271 МеВ = 3750,2542 МеВ;
QUOTE
2807,9239 МеВ + 939,07177 МеВ = 3746,9956 МеВ.
Звідси: QUOTE
3750,2542 МеВ - 3746,9956 МеВ = 3,2586 МеВ.
Отже, при злитті двох легких ядер QUOTE
QUOTE утворюється одне важке ядро QUOTE 
з великою енергією зв'язку. А також виділяється енергія 3,2586 МеВ, що дорівнює різниці енергій зв'язку важкого ядра і двох легких ядер, близько 30% якої набуває утворюється при реакції нейтрон QUOTE 
.
4. Виходячи з положення елемента в періодичній системі елементів Д.І. Менделєєва, вкажіть
1). Скільки протонів і скільки нейтронів в ядрі атома?
2). Скільки електронів в атомі?
3). Скільки електронних рівнів?
а). Магній Mg 12
QUOTE
24,312
магній
Згідно періодичній системі елементів:
1. У ядрі атома 12 протонів (відповідно з порядковим номером елемента);
У ядрі атома 12 нейтронів (різниця між атомною масою елемента і його порядковим номером у системі).
2. Число електронів в атомі тотожне порядковому номеру елемента, отже, атом Mg має 12 електронів.
3. Так як магній є хімічним елементом III періоду періодичної системи, відповідно і електронних рівня у нього три.
б). Водень H 1
QUOTE
1,00797
водень
Згідно періодичній системі елементів:
1. У ядрі атома 1 протон (плюс - заряджена частка).
2. Число електронів в атомі одно його порядковому номеру, отже, атом Н має 1 електрон.
3. Так як водень є хімічним елементом I періоду періодичної системи, відповідно і електронний рівень у нього один.
5. Які хімічні елементи є найголовнішими для життя і чому? Поясніть. Напишіть про значення для організмів кожного хімічного елемента
Найбільш важливими для життя є вуглець, азот і кисень.
Вуглець. Від латинського «carboneum». Існує у вільному вигляді у двох формах - графіт і алмаз. Вуглець є одним з найважливіших елементів у природі. Його сполуки становлять основу флори і фауни, а сам хімічний елемент бере участь в утворенні вуглеводів, жирів, білків і нуклеїнових кислот.
Кругообіг вуглецю в біосфері починається з фіксації атмосферного вуглекислого газу в процесі фотосинтезу рослинами і деякими мікроорганізмами. Частина поглиненого вуглецю витрачається при диханні рослин, а частина споживається тваринами, які теж виділяють QUOTE
. Загиблі рослини і тварини розкладаються, вуглець їхніх тканин окислюється і у вигляді діоксиду надходить в атмосферу. При відсутності кисню, в процесі розкладання мертвих організмів утворюються нафта, торф і кам'яне вугілля. Вони використовуються людиною для отримання енергії, а виділився діоксид вуглецю повертається в атмосферу.
Подібний кругообіг вуглецю присутній і в гідросфері. Тільки частина вуглецю, освічена й похована в літосфері, стає елементом гірських порід, а потрапила у водойми - бере участь в утворенні карбонатних порід (вапняків, доломітів).
До активного втручання людини у природні екосистеми та їх різкого скорочення, рівновагу між зв'язуванням і вивільненням вуглецю підтримувалося на планеті з великою точністю. Зараз же воно призводить до розбалансування вуглецевого циклу, а значить і до зниження стабільності концентрації ряду інших хімічних речовин. Крім природного, особливе місце в круговороті вуглецю наших днів набуває масове спалювання органічних речовин з поступовим зростанням змісту QUOTE в атмосфері, і як наслідок - виникнення «парникового ефекту» з імовірним різкою зміною клімату.
Азот. Назва «азот» походить від грецького слова «azoos» - неживий, по-латині Азот - один з найпоширеніших елементів на Землі, причому основна його маса зосереджена у вільному стані в атмосфері. У повітрі вільний азот (у вигляді молекул N 2) становить 78,09% від загального обсягу. Кругообіг цього елементу в природі - один з найбільш складних, і в той же час - він практично ідеальний. Адже біогеохімічний цикл азоту включає в себе кілька основних етапів:
- Фіксація азоту з повітря живими організмами (бактеріями і водоростями), що збагачують грунт азотом при мінералізації;
- Поглинання азоту коренями рослин і транспортування його в листя зі стеблами, де в процесі біосинтезу будуються білки;
- Використання рослинних білків як харчування тваринами;
- Розкладання тварин останків з виділенням аміаку, використовуваного бактеріями, і освіта нітратів, частково відновлюваних до елементарного азоту, що повертається в атмосферу.
Кисень. Названий перекладом з латинського слова «oxygenium». При нормальних умовах - газ без кольору і запаху. Разом з азотом і незначною кількістю інших газів вільний кисень утворює атмосферу Землі (23, 15% за масою або 20,95% за обсягом, всього QUOTE
QUOTE 
кг). У гідросфері міститься QUOTE QUOTE 
кг розчиненого кисню (тобто 1% атмосферного). Великі також запаси пов'язаного кисню: 58% атомів у земній корі - це атоми пов'язаного кисню.
Практично весь вільний кисень планети виник і зберігається в результаті фотосинтезу. Фотосинтезом ж, (від грецьких слів «Фотос» - світло і «синтез - з'єднання), називають процес створення рослинами органічних молекул з неорганічних за рахунок енергії сонячного світла. Відбувається він з-за наявності в рослинах хлоропластів, містять хлорофіл - речовина, якому своїм існуванням зобов'язана все живе на Землі. Адже за винятком рідкісних анаеробних бактерій, кисень при диханні використовує кожен організм, а отже - для живого він має першорядне значення і є самим важливим хімічним елементом.
Кисень - сильний окислювач (кисень - «народжує кислоту»). Практично всі реакції за участю кисню - реакції окислення, в результаті яких утворюються речовини - оксиди. І в живому світі, потрапляючи в організм через дихання, кисень вступає в реакцію з вуглецем і виводить відходи дихання у вигляді молекул QUOTE , Сприяючи зростанню і розвитку клітини.
Інші хімічні елементи, хоча і не мають настільки яскраво вираженого для життя значення, тим не менше - теж необхідні в його фізіологічних процесах.
Калій. Сріблясто-білий метал, назва якого походить від латинського «kali-um». За поширеністю в земній корі калій займає сьоме місце (близько 2,5% за масою). У вільному стані в природі не зустрічається, а представлений мінералами, солями та силікатами.
Найбільш важливе значення для життя калій має у вигляді калійних добрив. Вони істотно збільшують здатність рослин до фотосинтезу, особливо для цукристих культур. До калійним добрив відносяться природні солі калію: сильвін, сильвініт, каїніт, а також продукти їх переробки: поташ, сульфат QUOTE
та інші хімічні речовини. Крім того - калій сприяє якнайшвидшому відтоку органічних речовин від листя до коренів.
Магній. У вільному стані являє собою сріблясто-білий, дуже легкий метал з яскраво вираженими металевими властивостями, широко поширений в природі. У великих обсягах він зустрічається у вигляді карбонату магнію, утворюючи мінерали магнезит і доломіт. Іон QUOTE
представлений в морській воді, надаючи їй гіркий смак, а загальна кількість магнію в земній корі становить близько 2% від маси.
Магній є складовою частиною багатьох ферментів живої клітини, що беруть участь в енергетичному обміні і синтезі ДНК. У рослинному організмі магній входить до складу молекули хлорофілу, а іон QUOTE утворює з пектиновими речовинами солі. У тваринному організмі метал є значущою частиною ферментів, необхідних для функціонування м'язової, нервової і кісткових тканин.
Марганець. Належить до досить поширеним елементам, складаючи 0,1% від маси земної кори. Марганець - сріблясто-білий твердий, але крихкий метал. З сполук, що містять марганець, найбільш часто зустрічається мінерал піролюзит, що представляє собою діоксид марганцю.
Перебуваючи у складі ферментів, які беруть участь у диханні і окисленні жирних кислот, марганець істотно підвищує активність ферменту карбоксилази. У структурі рослин, хімічний елемент перебуває в складі ферментів, які беруть участь в темнових реакціях фотосинтезу та відновленні нітратів. Для організму тварини роль марганцю не менш значима: він входить в структуру фосфатаз-ферментів, необхідних для росту кісток.
6. Побудуйте схему з таких понять: 1) клітина; 2) вид, 3) молекула; 4) органи, тканини, 5) біосфера; 6) цілісний організм; 7) біоценоз. Поясніть послідовність схеми. Вкажіть, де проходить межа між живим і неживим. Вкажіть основні ознаки живого
Схема:
Молекула QUOTE
клітина QUOTE органи, тканини QUOTE цілісний організм QUOTE вид QUOTE біоценоз QUOTE біосфера.
Методика побудови послідовності:
Молекула - найменша частка речовини, яка може мати його властивостями.
Клітина - основна структурно-функціональна і генетична одиниця живого організму. Клітина є найменшою одиницею живого і в біологічній ланцюжку стоїть на наступній після молекули ступені, так як формується безпосередньо з молекул або молекулярних сполук.
Орган, тканина - надклітинному рівня утворення, що складається з об'єднаних за функціонально-типовому ознакою клітин, яке формує своєю сукупністю організм і служить для внесення до нього певної функції.
Цілісний організм - відкрита, самообновляющиеся, саморегульована, самовідтворювана система, побудована з тканин і органів і проходить шлях незворотного розвитку.
Вид - природне об'єднання живих організмів за схожими ознаками.
Біоценоз - поняття, що об'єднує вже всіх тварин, рослини і мікроорганізми, що мешкають у відносно однорідному життєвому просторі (біотопі).
Біосфера - оболонка Землі, що містить в собі повну сукупність живих організмів і частину речовини планети, що знаходиться в безупинному обміні з даними організмами. Під біосферою В. І. Вернадський мав на увазі «область існування живої речовини», що включає навколоземну (до озонового шару) область атмосфери, гідросферу до максимальної глибини і літосферу (до глибини 2-3 кілометри).
Таким чином, межа живого і неживого проходить на рівні молекула QUOTE клітина, адже саме органічні (неживі) молекулярні сполуки є основою, будівельним речовиною для клітин живого організму. Доказом цього твердженням можуть бути досліди в галузі дослідження виникнення «живого з неживого»:
Американський біохімік С. Міллер після ряду експериментів в 1953 році змоделював умови, схожі з існуючими на первісній Землі. Він створив оснащену джерелом енергії установку, де вдалося синтезувати багато які відіграють важливу біологічну роль з'єднання. Досліди Міллера продемонстрували, як під впливом випромінювань такі органічні речовини можуть утворюватися в найрізноманітніших, що містять азот, вуглекислий газ, водень, аміак, воду, синильну кислоту або метан сумішах.
А.І. Опарін ж, розглядаючи проблему виникнення життя шляхом біохімічної еволюції, виділяє наступні етапи можливого переходу від неживої матерії до живої:
| Вид взаємодії | Джерело взаємодії | Сила взаємодії | Радіус взаємодії | Квант-переносник | Константа взаємодії | |
| 1 | Гравітаційна взаємодія | Притаманне всім матеріальним об'єктам | Визначається законами Всесвітнього тяжіння QUOTE | Не обмежений | Гравітаційні хвилі | 6х QUOTE |
| 2 | Електромагнітна взаємодія | Електричне і магнітне поле | Діючі між зарядженими частинками електромагнітні сили. Загальний опис дають рівняння електромагнітної теорії Д. Максвелла | Не обмежений | Фотони | |
| 3 | Сильна взаємодія | У межах розміру ядра | Ядерні сили (чим нуклони в ядрі взаємодіють сильніше, тим воно стійкіше). Ці сили - короткодіючі. | (0,1 - 1) х QUOTE | Глюони | 1 |
| 4 | Слабка взаємодія | В окремих видах ядерних процесів, повільно протікають з елементарними частинками | Розпад ядер. Взаємодія лептонів, або речовини з нейтрино, наприклад: n QUOTE | QUOTE | Слабкі бозони |
З іншого боку, у процесах макросвіту провідна роль належить саме йому.
Так, геліоцентричне планетарне рух Сонячної системи відбувається в точній відповідності з законами гравітаційної взаємодії. Йому ж підпорядковується і скупчення зірок в галактики, і взаєморозташування галактик у Всесвіті.
Наявність сильного (внутрішньоядерної) взаємодії було підтверджено дослідами Резерфорда в 1919 році, і головна роль у мікросвіті належить саме йому.
Короткий (в межах ядра) радіус сильної взаємодії пояснюється формулою комптонівське довжиною хвилі частки. Макро і мегасвіту сильне взаємодія не властиве.
Слабка взаємодія також характерно для мікросвіту. Воно відіграє основну роль у дослідженні мікропроцесів, проте в 1967 році з'явилася теорія (Салам, Вайнберг), що об'єднувала слабка взаємодія з електромагнітним. Отже, виходячи з необмеженого радіуса електромагнітної взаємодії, воно може існувати і в макро, і в мегасвіті.
3. Що таке ядерна та термоядерна реакції? Визначте енергію при наступних реакціях. Використовувати формулу:
| ЕЛЕМЕНТ | ІЗОТОП | МАСА а.е.м. |
| Водень | 1,00783 2,01410 3,01605 | |
| Гелій | 3,01603 4,00260 | |
| Літій | 6,01513 | |
| Берилій | 9,01505 | |
| Бор | 10,01294 | |
| Протон | p | 1,00728 |
| Нейтрон | n | 1,00867 |
Термоядерна реакція (реакція термоядерного синтезу) - є різновидом ядерної реакції, в якій при високій, більше К, з легких ядер синтезуються більш важкі.
Для визначення спочатку визначаємо енергію зв'язку нуклонів в ядрах.
Е = 931 МеВ / а.е.м. х 2,01410 = 1875, 1721 МеВ;
QUOTE
QUOTE
QUOTE
Таким чином:
QUOTE
QUOTE
Звідси: QUOTE
Отже, при злитті двох легких ядер QUOTE
4. Виходячи з положення елемента в періодичній системі елементів Д.І. Менделєєва, вкажіть
1). Скільки протонів і скільки нейтронів в ядрі атома?
2). Скільки електронів в атомі?
3). Скільки електронних рівнів?
| 4. 2 | Магній; Водень |
QUOTE
магній
Згідно періодичній системі елементів:
1. У ядрі атома 12 протонів (відповідно з порядковим номером елемента);
У ядрі атома 12 нейтронів (різниця між атомною масою елемента і його порядковим номером у системі).
2. Число електронів в атомі тотожне порядковому номеру елемента, отже, атом Mg має 12 електронів.
3. Так як магній є хімічним елементом III періоду періодичної системи, відповідно і електронних рівня у нього три.
б). Водень H 1
QUOTE
водень
Згідно періодичній системі елементів:
1. У ядрі атома 1 протон (плюс - заряджена частка).
2. Число електронів в атомі одно його порядковому номеру, отже, атом Н має 1 електрон.
3. Так як водень є хімічним елементом I періоду періодичної системи, відповідно і електронний рівень у нього один.
5. Які хімічні елементи є найголовнішими для життя і чому? Поясніть. Напишіть про значення для організмів кожного хімічного елемента
Найбільш важливими для життя є вуглець, азот і кисень.
Вуглець. Від латинського «carboneum». Існує у вільному вигляді у двох формах - графіт і алмаз. Вуглець є одним з найважливіших елементів у природі. Його сполуки становлять основу флори і фауни, а сам хімічний елемент бере участь в утворенні вуглеводів, жирів, білків і нуклеїнових кислот.
Кругообіг вуглецю в біосфері починається з фіксації атмосферного вуглекислого газу в процесі фотосинтезу рослинами і деякими мікроорганізмами. Частина поглиненого вуглецю витрачається при диханні рослин, а частина споживається тваринами, які теж виділяють QUOTE
Подібний кругообіг вуглецю присутній і в гідросфері. Тільки частина вуглецю, освічена й похована в літосфері, стає елементом гірських порід, а потрапила у водойми - бере участь в утворенні карбонатних порід (вапняків, доломітів).
До активного втручання людини у природні екосистеми та їх різкого скорочення, рівновагу між зв'язуванням і вивільненням вуглецю підтримувалося на планеті з великою точністю. Зараз же воно призводить до розбалансування вуглецевого циклу, а значить і до зниження стабільності концентрації ряду інших хімічних речовин. Крім природного, особливе місце в круговороті вуглецю наших днів набуває масове спалювання органічних речовин з поступовим зростанням змісту QUOTE
Азот. Назва «азот» походить від грецького слова «azoos» - неживий, по-латині Азот - один з найпоширеніших елементів на Землі, причому основна його маса зосереджена у вільному стані в атмосфері. У повітрі вільний азот (у вигляді молекул N 2) становить 78,09% від загального обсягу. Кругообіг цього елементу в природі - один з найбільш складних, і в той же час - він практично ідеальний. Адже біогеохімічний цикл азоту включає в себе кілька основних етапів:
- Фіксація азоту з повітря живими організмами (бактеріями і водоростями), що збагачують грунт азотом при мінералізації;
- Поглинання азоту коренями рослин і транспортування його в листя зі стеблами, де в процесі біосинтезу будуються білки;
- Використання рослинних білків як харчування тваринами;
- Розкладання тварин останків з виділенням аміаку, використовуваного бактеріями, і освіта нітратів, частково відновлюваних до елементарного азоту, що повертається в атмосферу.
Кисень. Названий перекладом з латинського слова «oxygenium». При нормальних умовах - газ без кольору і запаху. Разом з азотом і незначною кількістю інших газів вільний кисень утворює атмосферу Землі (23, 15% за масою або 20,95% за обсягом, всього QUOTE
Практично весь вільний кисень планети виник і зберігається в результаті фотосинтезу. Фотосинтезом ж, (від грецьких слів «Фотос» - світло і «синтез - з'єднання), називають процес створення рослинами органічних молекул з неорганічних за рахунок енергії сонячного світла. Відбувається він з-за наявності в рослинах хлоропластів, містять хлорофіл - речовина, якому своїм існуванням зобов'язана все живе на Землі. Адже за винятком рідкісних анаеробних бактерій, кисень при диханні використовує кожен організм, а отже - для живого він має першорядне значення і є самим важливим хімічним елементом.
Кисень - сильний окислювач (кисень - «народжує кислоту»). Практично всі реакції за участю кисню - реакції окислення, в результаті яких утворюються речовини - оксиди. І в живому світі, потрапляючи в організм через дихання, кисень вступає в реакцію з вуглецем і виводить відходи дихання у вигляді молекул QUOTE
Інші хімічні елементи, хоча і не мають настільки яскраво вираженого для життя значення, тим не менше - теж необхідні в його фізіологічних процесах.
Калій. Сріблясто-білий метал, назва якого походить від латинського «kali-um». За поширеністю в земній корі калій займає сьоме місце (близько 2,5% за масою). У вільному стані в природі не зустрічається, а представлений мінералами, солями та силікатами.
Найбільш важливе значення для життя калій має у вигляді калійних добрив. Вони істотно збільшують здатність рослин до фотосинтезу, особливо для цукристих культур. До калійним добрив відносяться природні солі калію: сильвін, сильвініт, каїніт, а також продукти їх переробки: поташ, сульфат QUOTE
Магній. У вільному стані являє собою сріблясто-білий, дуже легкий метал з яскраво вираженими металевими властивостями, широко поширений в природі. У великих обсягах він зустрічається у вигляді карбонату магнію, утворюючи мінерали магнезит і доломіт. Іон QUOTE
Магній є складовою частиною багатьох ферментів живої клітини, що беруть участь в енергетичному обміні і синтезі ДНК. У рослинному організмі магній входить до складу молекули хлорофілу, а іон QUOTE
Марганець. Належить до досить поширеним елементам, складаючи 0,1% від маси земної кори. Марганець - сріблясто-білий твердий, але крихкий метал. З сполук, що містять марганець, найбільш часто зустрічається мінерал піролюзит, що представляє собою діоксид марганцю.
Перебуваючи у складі ферментів, які беруть участь у диханні і окисленні жирних кислот, марганець істотно підвищує активність ферменту карбоксилази. У структурі рослин, хімічний елемент перебуває в складі ферментів, які беруть участь в темнових реакціях фотосинтезу та відновленні нітратів. Для організму тварини роль марганцю не менш значима: він входить в структуру фосфатаз-ферментів, необхідних для росту кісток.
6. Побудуйте схему з таких понять: 1) клітина; 2) вид, 3) молекула; 4) органи, тканини, 5) біосфера; 6) цілісний організм; 7) біоценоз. Поясніть послідовність схеми. Вкажіть, де проходить межа між живим і неживим. Вкажіть основні ознаки живого
Схема:
Молекула QUOTE
Методика побудови послідовності:
Молекула - найменша частка речовини, яка може мати його властивостями.
Клітина - основна структурно-функціональна і генетична одиниця живого організму. Клітина є найменшою одиницею живого і в біологічній ланцюжку стоїть на наступній після молекули ступені, так як формується безпосередньо з молекул або молекулярних сполук.
Орган, тканина - надклітинному рівня утворення, що складається з об'єднаних за функціонально-типовому ознакою клітин, яке формує своєю сукупністю організм і служить для внесення до нього певної функції.
Цілісний організм - відкрита, самообновляющиеся, саморегульована, самовідтворювана система, побудована з тканин і органів і проходить шлях незворотного розвитку.
Вид - природне об'єднання живих організмів за схожими ознаками.
Біоценоз - поняття, що об'єднує вже всіх тварин, рослини і мікроорганізми, що мешкають у відносно однорідному життєвому просторі (біотопі).
Біосфера - оболонка Землі, що містить в собі повну сукупність живих організмів і частину речовини планети, що знаходиться в безупинному обміні з даними організмами. Під біосферою В. І. Вернадський мав на увазі «область існування живої речовини», що включає навколоземну (до озонового шару) область атмосфери, гідросферу до максимальної глибини і літосферу (до глибини 2-3 кілометри).
Таким чином, межа живого і неживого проходить на рівні молекула QUOTE
Американський біохімік С. Міллер після ряду експериментів в 1953 році змоделював умови, схожі з існуючими на первісній Землі. Він створив оснащену джерелом енергії установку, де вдалося синтезувати багато які відіграють важливу біологічну роль з'єднання. Досліди Міллера продемонстрували, як під впливом випромінювань такі органічні речовини можуть утворюватися в найрізноманітніших, що містять азот, вуглекислий газ, водень, аміак, воду, синильну кислоту або метан сумішах.
А.І. Опарін ж, розглядаючи проблему виникнення життя шляхом біохімічної еволюції, виділяє наступні етапи можливого переходу від неживої матерії до живої:
- Синтез вихідних органічних сполук з неорганічних речовин в умовах первинної атмосфери первісної планети;
- Формування у первинних водоймах з скупчилися там органічних сполук біоплоімеров, вуглеводнів і ліпідів.
- Самоорганізація складних органічних сполук. Виникнення і еволюційне вдосконалення на їх основі процесів обміну речовиною з відтворенням органічних структур, що завершилося утворенням найпростішої клітини.
Теорія А.І. Опаріна послужила початком фізико-хімічного моделювання процесу утворення молекул амінокислот, вуглеводнів та нуклеїнових підстав в первинній атмосфері Землі.
А з точки зору академіка В.І. Вернадського, живе і неживе речовина біосфери тісно пов'язані між собою біогеохімічними циклами. Саме ж вчення Вернадського про біосферу являє систему поглядів на планетарне та космічне значення життя, взаємозв'язок і взаємодія живої та неживої природи.
Так, з позиції вченого: біогеохімічний цикл - процес обміну енергією і речовиною між компонентами біосфери, що має циклічний характер і зумовлений життєдіяльністю поглинаючих із зовнішнього середовища одні речовини і виділяють у неї інші живих організмів.
Основним енергетичним джерелом і каталізатором подібних циклів є сонячне випромінювання у видимій частині спектру. Воно використовується зеленими рослинами для створення в процесі фотосинтезу органічних речовин, які забезпечують енергією і їжею всі інші організми.
Живе речовина представлено серед загального речовини біосфери лише незначною часткою - близько 0,25%. Однак, завдяки того, що відбувається в живих організмах обміну речовин, в біогеохімічних процесах саме йому належить основна роль. Адже наявністю живих організмів обумовлені, як формування грунтового покриву літосфери, так і хімічний склад атмосфери з гідросферою.
Жива речовина є найпотужнішою і активною в геологічному плані субстанцією нашої планети, здатної провести величезну за наслідками і масштабами геохімічну роботу, яка полягає в його функціях:
- Енергетична. Виявляється в засвоєнні живою речовиною сонячної енергії та передачі її по харчовій (трофічної) ланцюга;
- Газова. Сприяє збереженню і підтримці сучасного складу атмосфери, а полягає в поглинанні і виділення кисню, вуглекислого газу з деякими іншими газоподібними речовинами (сірководень, метан);
- Концентраційна. Реалізується шляхом вилучення і виборчого накопичення організмами хімічних елементів навколишнього середовища (азот, кремній, кальцій, магній та інші), завдяки якому утворилися поклади корисних копалин;
- Окислювально-відновна. Виявляється в реакціях, що лежать в основи будь-якого виду біологічного обміну речовин. Наприклад, відновлення діоксиду вуглецю з вуглеводів в ході фотосинтезу та їх окислення до діоксиду вуглецю при диханні;
- Репродуктивна. Універсальна функція на основі процесу поділу клітин, завдяки якій життя на Землі не припиняється. Існує в двох основних формах: безстатеве і статеве розмноження;
- Деструктивна. В її процесі відбувається руйнування відмерлого органічної речовини до мінеральних сполук.
Отже, ознаками живого є здатність до поглинання різних необхідних для життєдіяльності речовин, їх накопичення, виділенню, саморегуляції, саморозмноження і руйнування після закінчення життєвого циклу.
7. Які органічні речовини входять до складу клітини? Які органічні речовин є найпоширенішими на Землі? Охарактеризуйте, які функції в клітинах виконують органічні речовини
У своєму складі клітини живих організмів містять органічні сполуки - біополімери. Це високомолекулярні природні сполуки, які беруть участь у всіх процесах життєдіяльності організму. Біополімери включають в себе білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти, вуглеводи. Органічні речовини займають 20-30% маси клітини, і крім головних біополімерів в її складі присутній ряд невеликих молекул: гормонів, пігментів, АТФ і безліч інших.
Найпоширенішими на Землі є найпростіші органічні сполуки - вуглеводні, що містять тільки вуглець і водень. Однак, поряд з ними досить поширені вуглецеві сполуки, до складу яких входять і інші елементи (кисень, сірка, азот). Наприклад - діоксид вуглецю QUOTE , Представлений в атмосфері планети 1% загального обсягу.
У складі клітин всіх живих організмів вуглеводи мають широке розповсюдження. Це органічні сполуки, що складаються з вуглецю, водню і кисню. У їхній більшості, як правило, водень і кисень перебувають у тих же відповідностях, що й у воді (звідси назва - вуглеводи). Загальна формула таких вуглеводів QUOTE
.
Найважливіша функція вуглеводів - енергетична.
Адже саме вони служать основним джерелом енергії для організмів, що харчуються органічними речовинами.
Приміром, один з найбільш поширених вуглеводів - глюкоза. Будучи простим цукром, з декількох залишків вона утворює вже складні цукру (діа і полісахариди).
Так, до складу молока входить молочний цукор (діасахарід), а він займає місце основного джерела енергії для дитинчат всіх ссавців Землі.
Також вуглеводи є будівельним матеріалом багатьох організмів (клітинна стінка рослин в основному складається з полісахариду целюлози) і виконують запасаючу функцію, накопичуючись в якості резервного продукту клітин.
Ліпіди (жири) клітин досить різноманітні за структурою.
Тим не менш, усім їм належить одна загальна властивість: вони важкорозчинних.
Отже, і розчиняються ліпіди в таких рідинах, як хлороформ, ефіри, органічні розчинники, але практично нерозчинні у воді.
При окисленні жирів в клітці утворюється велика кількість енергії, яка витрачається на різні процеси.
У цьому полягає енергетична функція ліпідів.
Надлишки ж потрапили в організм жирів мають властивість накопичуватися в клітинах і служити запасним живильною речовиною, а у багатьох ссавців жировий прошарок є ще й захистом від переохолодження.
Крім вищевказаних функцій, деякі ліпіди є гормонами і приймають участь в регулюванні фізіологічних процесів організму.
А ліпіди, що містять фосфор, складають основу клітинних мембран; тобто виконують структурну функцію.
8. Поясніть значення наступних термінів і понять
Адронів (від грецького hadros - великий, сильний) - елементарні частинки, які беруть участь у сильному (короткодействующим, в розмірах ядра) взаємодії. В даний час до класу адронів відносять близько трьохсот елементарних частинок. У значенні від значення спина, дані частинки діляться на дві групи: мезони (від грец. Meso - середній), і баріони (від грец. Barys - важкий). У свою чергу, у групі баріонів виділяються нуклони (протони і нейтрони), і гіперонів. Адрони є складовими частками. Так, нуклони складаються з трьох фундаментальних, електрично заряджених частинок, які називаються кварками. Експериментальне підтвердження даної тези було отримано в 1969 році в Стенфорді.
ВІТАМІН (за словником Ожегова) - органічна речовина, першоджерелом якого звичайно служать рослини, необхідне для нормальної життєдіяльності організму, а також препарат, що містить такі речовини). Слово «вітамін» утворена від грецьких «віта» і «аімн», що значить життєва кислота. Вітаміни - учасники хімічних процесів у тілі. Організм не може їх синтезувати самостійно, а отримує з їжею. Вітаміни поділяються на групи, позначені латинськими літерами А, B, C ..., і для нормальної життєдіяльності людині необхідно 13 вітамінів. Особливо важливі два з них: вітамін С, при недоліку якого він захворює цингу, і вітамін D, необхідний для нормального розвитку кісток і зубів.
ГЕН - елементарна одиниця спадковості, що представляє собою внутрішньоклітинну молекулярну структуру, ділянка молекули ДНК. За хімічним складом, гени - нуклеїнові кислоти, в основі яких головну роль грають азот і фосфор. Як правило, гени розташовуються усередині ядер клітин (в хромосомах) і є в кожній клітині. Загальна їх кількість у великих організмах сягає мільярдів, а сукупність всіх генів організму називається генотипом. У генах фіксуються всі ознаки і властивості організму, що передаються у спадок.
Гравітон - квант гравітаційного поля (поля тяжіння), який є переносником гравітаційної взаємодії. Гравітон володіє нульовою масою спокою, спінові числом 2 (в одиницях постійної Планка), електрично нейтральний. Експериментально поки не виявлений.
ІЗОТРОПНЕ - інваріантність фізичних законів щодо вибору осей координат системи відліку (щодо повороту замкнутої системи в просторі на будь-який кут). Або ж незалежність властивостей середовища або речовини від напрямку.
ІНТЕРПРЕТАЦІЯ - тлумачення, роз'яснення змісту будь-якої знакової системи (символу, вирази, тексту). Або - ретрансляція явища в ламанні через світогляд очевидця.
Корпускул - дуже мала частка речовини. Дане поняття є специфічним науковим терміном і використовується переважно у фізиці (наприклад - корпускулярна теорія світла).
КОСМОС (від грецького кохток - всесвіт) - поняття, вперше введене Піфагором для позначення єдності світу на противагу хаосу. Головною властивістю космосу вважалася гармонія сфер. В історії філософської думки використання даного поняття вело або до визнання ролі творця (деміурга), або до обожнювання самого космосу у вигляді пантеїзму або космотеізма. З розвитком космонавтики поняття космосу стало порівнюватися з освоєної людської частиною сонячної системи і Всесвіту.
Нейтрино (від італійського neutrino-нейтрончік) - електрично нейтральна елементарна частинка, що виникає при бета-розпаді, яка набуває імпульс і забирає з собою частину енергії розпаду. Спін QUOTE
нейтрино спрямований протилежно його імпульсу (напрямку швидкості руху) QUOTE 
. У сильній взаємодії нейтрино не бере участь, і його гравітаційна маса вкрай мала (менше 1 / 20000 маси електрона). Зате довжина вільного пробігу нейтрино з енергією 1 МеВ становить близько 1000 світлових років, і його енергії вистачає, щоб вільно пронизати сонце.
ПАРАДИГМА (від грецького pаradeigma - приклад, зразок) - поняття, яке здобуло особливо широке поширення після робіт сучасного американського історика науки Т. Куна. Означає сукупність теоретичних, методологічних і інших установок, прийнятих науковим співтовариством на кожному етапі розвитку науки, якими керуються в якості зразка (моделі, стандарту) при вирішенні наукових проблем. Як певний «набір» приписів (регулятивов), кожна парадигма включає в себе наступні елементи: символічні (знакові) узагальнення, філософські компоненти, ціннісні установки, схеми вирішення конкретних завдань (головоломок). Поняття парадигми уточнюється за допомогою поняття «дисциплінарна матриця», що виражає не тільки належність вчених оскільки даної наукової дисципліни, але і систему методів, прийомів, норм їх дослідницької діяльності.
9. Поясніть стійкість біосферного рівня. Опишіть кругообіг одного із біогенних елементів
У вченні Вернадського про біосферу проводиться поділ речовини на кілька різних, хоча і геологічно взаємопов'язаних типів:
- Живе речовина: речовина, утворене сукупністю організмів;
- Биогенное речовина. Створюється і переробляється організмами в процесі їх життєдіяльності (нафта, вугілля, вапняки, атмосферні гази та інші сполуки);
- Відсталу речовину. Утворюється без участі живих організмів (продукти тектонічної або ерозійної діяльності планети, космічні тіла);
- Биокосное речовина. Речовина, що утворюється в результаті спільної діяльності живих організмів і абіогенних факторів (водне середовище, грунт).
Згідно з цим вченням, все живе і неживе речовина біосфери пов'язано між собою біогеохімічними циклами. А під ними можна розуміти процес обміну речовиною та енергією між компонентами біосфери, що носять стійкий циклічний характер і зумовленими життєдіяльністю живих організмів, що поглинають із зовнішнього середовища одні речовини і виділяють у неї інші.
Таким чином, основа організації та стійкості біосферного рівня криється в двох причинах:
- Різноманіття живих організмів;
- Нескінченний кругообіг важливих для живих речовин біогенних елементів (кисень, вуглець, сірка, кальцій, фосфор та інші).
Для розуміння стійкості біосфери, її сучасного рівня, біохімічні цикли основних для життєдіяльності організмів елементів є ключовими. Їх кругообіг ми розглянемо на прикладі азоту.
Назва хімічного елемента «азот» походить від грецького слова «azoos» - неживий, по-латині Nitrogenium. Хімічний знак елемента - N. Азот - елемент V групи періодичної системи Менделєєва, порядковий номер 7, відносна атомна маса 14,0067; безбарвний газ, який не має запаху і смаку.
Сполуки азоту - селітра, азотна кислота та аміак - були відомі задовго до отримання азоту у вільному стані. У 1772 році Д. Резерфорд, спалюючи фосфор та інші речовини в скляному дзвоні, показав, що залишається після згоряння газ, названий їм «задушливим повітрям», не підтримує дихання і горіння. У 1784 році Г. Кавендіш довів, що азот входить до складу селітри, звідси і відбувається латинська назва азоту (від позднелатінского «nitrum» - селітра і грецького «gennao» - народжую, виробляю). А хімічна інертність азоту у вільному стані і виняткова роль його у з'єднаннях з іншими елементами в якості пов'язаного азоту.
Азот - один з найпоширеніших елементів на Землі, причому основна його маса (близько 4х10 15 тонн) зосереджена у вільному стані в атмосфері. У повітрі вільний азот (у вигляді молекул N 2) становить 78,09% за обсягом (або 75,6% за масою), не рахуючи незначних домішок його у вигляді аміаку і окислів. Середній вміст азоту в літосфері 1,9 х10 -3% за масою. Природні сполуки азоту - хлористий амоній NH 4 CI і різні нітрати.
Хоча назва «азот» означає «не підтримує життя», насправді це один з найнеобхідніших для життєдіяльності елемент. Азот входить білок тварин і людини, а міститься там його до 16-17%.
В організмах м'ясоїдних тварин азот утворюється за рахунок споживаних білкових речовин, що є в організмах травоїдних тварин і рослини. Рослини ж синтезують білок, засвоюючи містяться в грунті азотисті речовини, головним чином - неорганічні. Значні кількості азоту надходять в грунт завдяки азотфіксуючих мікроорганізмів, здатним перекладати вільний азот повітря в сполуки азоту. Або в процесі розкладання тварин останків з виділенням аміаку і утворенням нітратів, які використовуються бактеріями. Дані сполуки частково відновлюються до елементарного азоту і повертаються назад у атмосферу.
Головну роль у природному кругообігу азоту відіграють мікроорганізми - нитрофицирующие, денітрофіцірующіе, азотфіксуючі та інші. Проте в результаті вилучення з грунту рослинами величезної кількості зв'язаного азоту (особливо при інтенсивному землеробстві) вона виявляється збідненої. Дефіцит азоту характерний для землеробства майже всіх країн, спостерігається він і в тваринництві («білкове голодування»). Адже на грунтах, бідних доступним азотом, рослини погано розвиваються.
10. Зіставте природничо-наукову і гуманітарну культури
Система наукових знань про природу, суспільстві і мисленні, взятих за єдине ціле, представляє собою досить складне, що володіє різними сторонами і зв'язками явище. Цим і зумовлено її місце в суспільному житті, як невід'ємної частини духовної культури людства.
Система наукових знань має:
- Предмет і цілі;
тобто, природничо-наукову і пов'язану з нею гуманітарну культури, їх матеріальні носії, взаємовплив, внутрішню структуру та генезис. При цьому вивчення піддаються не тільки явища і закономірності загального характеру, але й специфічні нюанси, що стосуються лише окремих сторін наукового знання.
- Власні закономірності та особливості розвитку;
З урахуванням специфіки науки, це:
а) Обумовленість практикою.
б) Відносна самостійність.
в) Наступність у розвитку ідей і принципів.
г) Поступовість розвитку.
д) Взаємодія наук і взаємопов'язаність усіх галузей природознавства.
е) Суперечливість у розвитку.
- Методи наукового пізнання, серед яких можна виділити:
а) Емпіричну сторону знань.
б) Теоретичну сторону знань.
в) Прикладну бік знань.
У світоглядному плані, наука, як єдина система знань про все сущому, грає фундаментальну роль, і в конкретний історичний період визначає один із сегментів культури - домінуючу систему поглядів суспільства на навколишній світ. Також, на певних етапах суспільного розвитку саме наукова думка формує і методологію пізнання в цілому.
Самі знання людства можна розділити на галузі, в кожній з яких виділити конкретні напрямки. Так, наукові пізнання можуть підрозділятися на:
- Природні (фізика, хімія, біологія і т.д.)
- Технічні (машинобудівні, архітектурні, мікроелектроніка і т.д.)
- Соціальні та гуманітарні (культурологічні науки, соціологічні, політологічні і т.д.)
Як видно з наведеної вище класифікації, знання в галузі фізики, хімії, біології та пов'язаних з ними наук формують блок природних пізнань людства про природу. І в силу цього, відіграють вирішальну роль у заповненні сфери світогляду, сукупно з якою відтворюють відповідне епосі бачення картини світу. А з урахуванням розвитку інших галузей знань, природна наука вже формує всю культурну надбудову суспільства, її світогляд.
Хоча, вивчення становлення і розвитку матеріального світу має не лише світоглядне значення, а й пізнавальне. Тому синтез сучасних концепцій фізичної картини світобудови закладає базис для якісних кроків у її пізнанні, а звідси - веде і до вдосконалення гуманітарної культури в цілому.
Поняття «наукова картина світу» стало широко використовуватися з кінця XIX століття, а історія науки стоїть в нерозривному зв'язку з історією суспільства. Отже, кожному типу і рівню розвитку цивілізації, її культури, продуктивних сил, техніки, відповідає своєрідний період у розвитку науки і панівних поглядів на картину світу.
Науково-технічна революція, що розгорнулася в останні десятиліття, внесла багато нового в наші уявлення про природничо-концепції світобудови. Наприклад, виникнення системного підходу дозволило поглянути на навколишній світ, як на єдине, цілісне утворення, що складається з величезної кількості взаємодіють один з одним систем. З іншого боку, прогрес науки дав можливість представити його у вигляді сукупності самоорганізованих процесів, а інтеграція сучасних наукових знань з гуманітарною культурою перейшла в розряд найбільш точного пояснення закономірностей глобального світового розвитку. Відповідно, характерні риси науки на сучасному етапі можуть проявлятися у багатьох формах:
· В організації досліджень на стику суміжних наукових дисциплін, де більшістю і ховаються найбільш цікаві або багатообіцяючі наукові проблеми;
· У розробці наукових методів, які мають значення для багатьох сфер пізнання (спектральний аналіз, хроматографія, комп'ютерний експеримент);
· В пошуку «об'єднавчі» теорій і принципів, до яких можна було б звести нескінченна різноманітність явищ природи (гіпотеза «Великого об'єднання» всіх типів фундаментальних взаємодій у фізиці, глобальний еволюційний синтез в біології, фізики, хімії тощо);
· У розробці теорій, що виконують загальнометодологічні функції в науці (загальна теорія систем, кібернетика, синергетика);
· У зміні характеру розв'язуваних сучасною наукою проблем - вони все більше стають комплексними, які вимагають участі відразу декількох дисциплін (екологічні проблеми, проблема виникнення життя та інші загальносвітові проблеми).
Таким чином, диференціація та інтеграція в розвитку сучасного наукового пізнання - зовсім не взаємовиключні, а лише взаємодоповнюючі тенденції. Будучи елементом гуманітарної культури, її вагомою складовою, спрямована в майбутнє наука наших днів служить і фундаментом для її подальшого розвитку. Адже не секрет, що саме зараз ми використовуємо в повсякденності все більше спеціальних наукових термінів і досягнень науково-технічного прогресу. Ще нам стали набагато ближче і доступніше, як багато незрозумілі раніше наукові відкриття, так і проблеми. Життя стає досконалішою, а обов'язкова зворотна сторона будь-якого удосконалення - ускладнення. Здавалося б, пізнавати світ стає все немислимо, але на допомогу людині приходить наука.
Звідси, головні риси науки початку XXI століття: з одного боку - її глобалізація з взаємопроникненням і об'єднанням тих галузей, які ще недавно вважалися абсолютно несумісними. А з іншого - дедалі більша популяризація та інтеграція в загальгуманітарну культуру.
Бібліографічний список
1. Карпенків С.Х. Концепції сучасного природознавства: Навчальний посібник для вузів / С.Х. Карпенків. - М.: Юніті, 1998. - 208 с.
2. Грушевіцкая Т.Г. Концепції сучасного природознавства: Навчальний посібник / Т.Г. Грушевіцкая, А.П. Садохін. - М.: Вища школа, 1998. - 383 с.
3. Акімова Т.А. Екологія: Навчальний посібник для вузів / Т.А. Акімова, В.В. Хаскин. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 566 с.
- Формування у первинних водоймах з скупчилися там органічних сполук біоплоімеров, вуглеводнів і ліпідів.
- Самоорганізація складних органічних сполук. Виникнення і еволюційне вдосконалення на їх основі процесів обміну речовиною з відтворенням органічних структур, що завершилося утворенням найпростішої клітини.
Теорія А.І. Опаріна послужила початком фізико-хімічного моделювання процесу утворення молекул амінокислот, вуглеводнів та нуклеїнових підстав в первинній атмосфері Землі.
А з точки зору академіка В.І. Вернадського, живе і неживе речовина біосфери тісно пов'язані між собою біогеохімічними циклами. Саме ж вчення Вернадського про біосферу являє систему поглядів на планетарне та космічне значення життя, взаємозв'язок і взаємодія живої та неживої природи.
Так, з позиції вченого: біогеохімічний цикл - процес обміну енергією і речовиною між компонентами біосфери, що має циклічний характер і зумовлений життєдіяльністю поглинаючих із зовнішнього середовища одні речовини і виділяють у неї інші живих організмів.
Основним енергетичним джерелом і каталізатором подібних циклів є сонячне випромінювання у видимій частині спектру. Воно використовується зеленими рослинами для створення в процесі фотосинтезу органічних речовин, які забезпечують енергією і їжею всі інші організми.
Живе речовина представлено серед загального речовини біосфери лише незначною часткою - близько 0,25%. Однак, завдяки того, що відбувається в живих організмах обміну речовин, в біогеохімічних процесах саме йому належить основна роль. Адже наявністю живих організмів обумовлені, як формування грунтового покриву літосфери, так і хімічний склад атмосфери з гідросферою.
Жива речовина є найпотужнішою і активною в геологічному плані субстанцією нашої планети, здатної провести величезну за наслідками і масштабами геохімічну роботу, яка полягає в його функціях:
- Енергетична. Виявляється в засвоєнні живою речовиною сонячної енергії та передачі її по харчовій (трофічної) ланцюга;
- Газова. Сприяє збереженню і підтримці сучасного складу атмосфери, а полягає в поглинанні і виділення кисню, вуглекислого газу з деякими іншими газоподібними речовинами (сірководень, метан);
- Концентраційна. Реалізується шляхом вилучення і виборчого накопичення організмами хімічних елементів навколишнього середовища (азот, кремній, кальцій, магній та інші), завдяки якому утворилися поклади корисних копалин;
- Окислювально-відновна. Виявляється в реакціях, що лежать в основи будь-якого виду біологічного обміну речовин. Наприклад, відновлення діоксиду вуглецю з вуглеводів в ході фотосинтезу та їх окислення до діоксиду вуглецю при диханні;
- Репродуктивна. Універсальна функція на основі процесу поділу клітин, завдяки якій життя на Землі не припиняється. Існує в двох основних формах: безстатеве і статеве розмноження;
- Деструктивна. В її процесі відбувається руйнування відмерлого органічної речовини до мінеральних сполук.
Отже, ознаками живого є здатність до поглинання різних необхідних для життєдіяльності речовин, їх накопичення, виділенню, саморегуляції, саморозмноження і руйнування після закінчення життєвого циклу.
7. Які органічні речовини входять до складу клітини? Які органічні речовин є найпоширенішими на Землі? Охарактеризуйте, які функції в клітинах виконують органічні речовини
У своєму складі клітини живих організмів містять органічні сполуки - біополімери. Це високомолекулярні природні сполуки, які беруть участь у всіх процесах життєдіяльності організму. Біополімери включають в себе білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти, вуглеводи. Органічні речовини займають 20-30% маси клітини, і крім головних біополімерів в її складі присутній ряд невеликих молекул: гормонів, пігментів, АТФ і безліч інших.
Найпоширенішими на Землі є найпростіші органічні сполуки - вуглеводні, що містять тільки вуглець і водень. Однак, поряд з ними досить поширені вуглецеві сполуки, до складу яких входять і інші елементи (кисень, сірка, азот). Наприклад - діоксид вуглецю QUOTE
У складі клітин всіх живих організмів вуглеводи мають широке розповсюдження. Це органічні сполуки, що складаються з вуглецю, водню і кисню. У їхній більшості, як правило, водень і кисень перебувають у тих же відповідностях, що й у воді (звідси назва - вуглеводи). Загальна формула таких вуглеводів QUOTE
Найважливіша функція вуглеводів - енергетична.
Адже саме вони служать основним джерелом енергії для організмів, що харчуються органічними речовинами.
Приміром, один з найбільш поширених вуглеводів - глюкоза. Будучи простим цукром, з декількох залишків вона утворює вже складні цукру (діа і полісахариди).
Так, до складу молока входить молочний цукор (діасахарід), а він займає місце основного джерела енергії для дитинчат всіх ссавців Землі.
Також вуглеводи є будівельним матеріалом багатьох організмів (клітинна стінка рослин в основному складається з полісахариду целюлози) і виконують запасаючу функцію, накопичуючись в якості резервного продукту клітин.
Ліпіди (жири) клітин досить різноманітні за структурою.
Тим не менш, усім їм належить одна загальна властивість: вони важкорозчинних.
Отже, і розчиняються ліпіди в таких рідинах, як хлороформ, ефіри, органічні розчинники, але практично нерозчинні у воді.
При окисленні жирів в клітці утворюється велика кількість енергії, яка витрачається на різні процеси.
У цьому полягає енергетична функція ліпідів.
Надлишки ж потрапили в організм жирів мають властивість накопичуватися в клітинах і служити запасним живильною речовиною, а у багатьох ссавців жировий прошарок є ще й захистом від переохолодження.
Крім вищевказаних функцій, деякі ліпіди є гормонами і приймають участь в регулюванні фізіологічних процесів організму.
А ліпіди, що містять фосфор, складають основу клітинних мембран; тобто виконують структурну функцію.
8. Поясніть значення наступних термінів і понять
| 8. 2 | Адрони; Вітамін; Ген; Гравітон; Ізотропності; Інтерпретація; Корпускули; Космос; Нейтрино; Парадигма. |
Адронів (від грецького hadros - великий, сильний) - елементарні частинки, які беруть участь у сильному (короткодействующим, в розмірах ядра) взаємодії. В даний час до класу адронів відносять близько трьохсот елементарних частинок. У значенні від значення спина, дані частинки діляться на дві групи: мезони (від грец. Meso - середній), і баріони (від грец. Barys - важкий). У свою чергу, у групі баріонів виділяються нуклони (протони і нейтрони), і гіперонів. Адрони є складовими частками. Так, нуклони складаються з трьох фундаментальних, електрично заряджених частинок, які називаються кварками. Експериментальне підтвердження даної тези було отримано в 1969 році в Стенфорді.
ВІТАМІН (за словником Ожегова) - органічна речовина, першоджерелом якого звичайно служать рослини, необхідне для нормальної життєдіяльності організму, а також препарат, що містить такі речовини). Слово «вітамін» утворена від грецьких «віта» і «аімн», що значить життєва кислота. Вітаміни - учасники хімічних процесів у тілі. Організм не може їх синтезувати самостійно, а отримує з їжею. Вітаміни поділяються на групи, позначені латинськими літерами А, B, C ..., і для нормальної життєдіяльності людині необхідно 13 вітамінів. Особливо важливі два з них: вітамін С, при недоліку якого він захворює цингу, і вітамін D, необхідний для нормального розвитку кісток і зубів.
ГЕН - елементарна одиниця спадковості, що представляє собою внутрішньоклітинну молекулярну структуру, ділянка молекули ДНК. За хімічним складом, гени - нуклеїнові кислоти, в основі яких головну роль грають азот і фосфор. Як правило, гени розташовуються усередині ядер клітин (в хромосомах) і є в кожній клітині. Загальна їх кількість у великих організмах сягає мільярдів, а сукупність всіх генів організму називається генотипом. У генах фіксуються всі ознаки і властивості організму, що передаються у спадок.
Гравітон - квант гравітаційного поля (поля тяжіння), який є переносником гравітаційної взаємодії. Гравітон володіє нульовою масою спокою, спінові числом 2 (в одиницях постійної Планка), електрично нейтральний. Експериментально поки не виявлений.
ІЗОТРОПНЕ - інваріантність фізичних законів щодо вибору осей координат системи відліку (щодо повороту замкнутої системи в просторі на будь-який кут). Або ж незалежність властивостей середовища або речовини від напрямку.
ІНТЕРПРЕТАЦІЯ - тлумачення, роз'яснення змісту будь-якої знакової системи (символу, вирази, тексту). Або - ретрансляція явища в ламанні через світогляд очевидця.
Корпускул - дуже мала частка речовини. Дане поняття є специфічним науковим терміном і використовується переважно у фізиці (наприклад - корпускулярна теорія світла).
КОСМОС (від грецького кохток - всесвіт) - поняття, вперше введене Піфагором для позначення єдності світу на противагу хаосу. Головною властивістю космосу вважалася гармонія сфер. В історії філософської думки використання даного поняття вело або до визнання ролі творця (деміурга), або до обожнювання самого космосу у вигляді пантеїзму або космотеізма. З розвитком космонавтики поняття космосу стало порівнюватися з освоєної людської частиною сонячної системи і Всесвіту.
Нейтрино (від італійського neutrino-нейтрончік) - електрично нейтральна елементарна частинка, що виникає при бета-розпаді, яка набуває імпульс і забирає з собою частину енергії розпаду. Спін QUOTE
ПАРАДИГМА (від грецького pаradeigma - приклад, зразок) - поняття, яке здобуло особливо широке поширення після робіт сучасного американського історика науки Т. Куна. Означає сукупність теоретичних, методологічних і інших установок, прийнятих науковим співтовариством на кожному етапі розвитку науки, якими керуються в якості зразка (моделі, стандарту) при вирішенні наукових проблем. Як певний «набір» приписів (регулятивов), кожна парадигма включає в себе наступні елементи: символічні (знакові) узагальнення, філософські компоненти, ціннісні установки, схеми вирішення конкретних завдань (головоломок). Поняття парадигми уточнюється за допомогою поняття «дисциплінарна матриця», що виражає не тільки належність вчених оскільки даної наукової дисципліни, але і систему методів, прийомів, норм їх дослідницької діяльності.
9. Поясніть стійкість біосферного рівня. Опишіть кругообіг одного із біогенних елементів
| 9. 2 | Азот |
- Живе речовина: речовина, утворене сукупністю організмів;
- Биогенное речовина. Створюється і переробляється організмами в процесі їх життєдіяльності (нафта, вугілля, вапняки, атмосферні гази та інші сполуки);
- Відсталу речовину. Утворюється без участі живих організмів (продукти тектонічної або ерозійної діяльності планети, космічні тіла);
- Биокосное речовина. Речовина, що утворюється в результаті спільної діяльності живих організмів і абіогенних факторів (водне середовище, грунт).
Згідно з цим вченням, все живе і неживе речовина біосфери пов'язано між собою біогеохімічними циклами. А під ними можна розуміти процес обміну речовиною та енергією між компонентами біосфери, що носять стійкий циклічний характер і зумовленими життєдіяльністю живих організмів, що поглинають із зовнішнього середовища одні речовини і виділяють у неї інші.
Таким чином, основа організації та стійкості біосферного рівня криється в двох причинах:
- Різноманіття живих організмів;
- Нескінченний кругообіг важливих для живих речовин біогенних елементів (кисень, вуглець, сірка, кальцій, фосфор та інші).
Для розуміння стійкості біосфери, її сучасного рівня, біохімічні цикли основних для життєдіяльності організмів елементів є ключовими. Їх кругообіг ми розглянемо на прикладі азоту.
Назва хімічного елемента «азот» походить від грецького слова «azoos» - неживий, по-латині Nitrogenium. Хімічний знак елемента - N. Азот - елемент V групи періодичної системи Менделєєва, порядковий номер 7, відносна атомна маса 14,0067; безбарвний газ, який не має запаху і смаку.
Сполуки азоту - селітра, азотна кислота та аміак - були відомі задовго до отримання азоту у вільному стані. У 1772 році Д. Резерфорд, спалюючи фосфор та інші речовини в скляному дзвоні, показав, що залишається після згоряння газ, названий їм «задушливим повітрям», не підтримує дихання і горіння. У 1784 році Г. Кавендіш довів, що азот входить до складу селітри, звідси і відбувається латинська назва азоту (від позднелатінского «nitrum» - селітра і грецького «gennao» - народжую, виробляю). А хімічна інертність азоту у вільному стані і виняткова роль його у з'єднаннях з іншими елементами в якості пов'язаного азоту.
Азот - один з найпоширеніших елементів на Землі, причому основна його маса (близько 4х10 15 тонн) зосереджена у вільному стані в атмосфері. У повітрі вільний азот (у вигляді молекул N 2) становить 78,09% за обсягом (або 75,6% за масою), не рахуючи незначних домішок його у вигляді аміаку і окислів. Середній вміст азоту в літосфері 1,9 х10 -3% за масою. Природні сполуки азоту - хлористий амоній NH 4 CI і різні нітрати.
Хоча назва «азот» означає «не підтримує життя», насправді це один з найнеобхідніших для життєдіяльності елемент. Азот входить білок тварин і людини, а міститься там його до 16-17%.
В організмах м'ясоїдних тварин азот утворюється за рахунок споживаних білкових речовин, що є в організмах травоїдних тварин і рослини. Рослини ж синтезують білок, засвоюючи містяться в грунті азотисті речовини, головним чином - неорганічні. Значні кількості азоту надходять в грунт завдяки азотфіксуючих мікроорганізмів, здатним перекладати вільний азот повітря в сполуки азоту. Або в процесі розкладання тварин останків з виділенням аміаку і утворенням нітратів, які використовуються бактеріями. Дані сполуки частково відновлюються до елементарного азоту і повертаються назад у атмосферу.
Головну роль у природному кругообігу азоту відіграють мікроорганізми - нитрофицирующие, денітрофіцірующіе, азотфіксуючі та інші. Проте в результаті вилучення з грунту рослинами величезної кількості зв'язаного азоту (особливо при інтенсивному землеробстві) вона виявляється збідненої. Дефіцит азоту характерний для землеробства майже всіх країн, спостерігається він і в тваринництві («білкове голодування»). Адже на грунтах, бідних доступним азотом, рослини погано розвиваються.
10. Зіставте природничо-наукову і гуманітарну культури
| 10. 2 | Характерні риси науки |
Система наукових знань має:
- Предмет і цілі;
тобто, природничо-наукову і пов'язану з нею гуманітарну культури, їх матеріальні носії, взаємовплив, внутрішню структуру та генезис. При цьому вивчення піддаються не тільки явища і закономірності загального характеру, але й специфічні нюанси, що стосуються лише окремих сторін наукового знання.
- Власні закономірності та особливості розвитку;
З урахуванням специфіки науки, це:
а) Обумовленість практикою.
б) Відносна самостійність.
в) Наступність у розвитку ідей і принципів.
г) Поступовість розвитку.
д) Взаємодія наук і взаємопов'язаність усіх галузей природознавства.
е) Суперечливість у розвитку.
- Методи наукового пізнання, серед яких можна виділити:
а) Емпіричну сторону знань.
б) Теоретичну сторону знань.
в) Прикладну бік знань.
У світоглядному плані, наука, як єдина система знань про все сущому, грає фундаментальну роль, і в конкретний історичний період визначає один із сегментів культури - домінуючу систему поглядів суспільства на навколишній світ. Також, на певних етапах суспільного розвитку саме наукова думка формує і методологію пізнання в цілому.
Самі знання людства можна розділити на галузі, в кожній з яких виділити конкретні напрямки. Так, наукові пізнання можуть підрозділятися на:
- Природні (фізика, хімія, біологія і т.д.)
- Технічні (машинобудівні, архітектурні, мікроелектроніка і т.д.)
- Соціальні та гуманітарні (культурологічні науки, соціологічні, політологічні і т.д.)
Як видно з наведеної вище класифікації, знання в галузі фізики, хімії, біології та пов'язаних з ними наук формують блок природних пізнань людства про природу. І в силу цього, відіграють вирішальну роль у заповненні сфери світогляду, сукупно з якою відтворюють відповідне епосі бачення картини світу. А з урахуванням розвитку інших галузей знань, природна наука вже формує всю культурну надбудову суспільства, її світогляд.
Хоча, вивчення становлення і розвитку матеріального світу має не лише світоглядне значення, а й пізнавальне. Тому синтез сучасних концепцій фізичної картини світобудови закладає базис для якісних кроків у її пізнанні, а звідси - веде і до вдосконалення гуманітарної культури в цілому.
Поняття «наукова картина світу» стало широко використовуватися з кінця XIX століття, а історія науки стоїть в нерозривному зв'язку з історією суспільства. Отже, кожному типу і рівню розвитку цивілізації, її культури, продуктивних сил, техніки, відповідає своєрідний період у розвитку науки і панівних поглядів на картину світу.
Науково-технічна революція, що розгорнулася в останні десятиліття, внесла багато нового в наші уявлення про природничо-концепції світобудови. Наприклад, виникнення системного підходу дозволило поглянути на навколишній світ, як на єдине, цілісне утворення, що складається з величезної кількості взаємодіють один з одним систем. З іншого боку, прогрес науки дав можливість представити його у вигляді сукупності самоорганізованих процесів, а інтеграція сучасних наукових знань з гуманітарною культурою перейшла в розряд найбільш точного пояснення закономірностей глобального світового розвитку. Відповідно, характерні риси науки на сучасному етапі можуть проявлятися у багатьох формах:
· В організації досліджень на стику суміжних наукових дисциплін, де більшістю і ховаються найбільш цікаві або багатообіцяючі наукові проблеми;
· У розробці наукових методів, які мають значення для багатьох сфер пізнання (спектральний аналіз, хроматографія, комп'ютерний експеримент);
· В пошуку «об'єднавчі» теорій і принципів, до яких можна було б звести нескінченна різноманітність явищ природи (гіпотеза «Великого об'єднання» всіх типів фундаментальних взаємодій у фізиці, глобальний еволюційний синтез в біології, фізики, хімії тощо);
· У розробці теорій, що виконують загальнометодологічні функції в науці (загальна теорія систем, кібернетика, синергетика);
· У зміні характеру розв'язуваних сучасною наукою проблем - вони все більше стають комплексними, які вимагають участі відразу декількох дисциплін (екологічні проблеми, проблема виникнення життя та інші загальносвітові проблеми).
Таким чином, диференціація та інтеграція в розвитку сучасного наукового пізнання - зовсім не взаємовиключні, а лише взаємодоповнюючі тенденції. Будучи елементом гуманітарної культури, її вагомою складовою, спрямована в майбутнє наука наших днів служить і фундаментом для її подальшого розвитку. Адже не секрет, що саме зараз ми використовуємо в повсякденності все більше спеціальних наукових термінів і досягнень науково-технічного прогресу. Ще нам стали набагато ближче і доступніше, як багато незрозумілі раніше наукові відкриття, так і проблеми. Життя стає досконалішою, а обов'язкова зворотна сторона будь-якого удосконалення - ускладнення. Здавалося б, пізнавати світ стає все немислимо, але на допомогу людині приходить наука.
Звідси, головні риси науки початку XXI століття: з одного боку - її глобалізація з взаємопроникненням і об'єднанням тих галузей, які ще недавно вважалися абсолютно несумісними. А з іншого - дедалі більша популяризація та інтеграція в загальгуманітарну культуру.
Бібліографічний список
1. Карпенків С.Х. Концепції сучасного природознавства: Навчальний посібник для вузів / С.Х. Карпенків. - М.: Юніті, 1998. - 208 с.
2. Грушевіцкая Т.Г. Концепції сучасного природознавства: Навчальний посібник / Т.Г. Грушевіцкая, А.П. Садохін. - М.: Вища школа, 1998. - 383 с.
3. Акімова Т.А. Екологія: Навчальний посібник для вузів / Т.А. Акімова, В.В. Хаскин. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 566 с.