Контрольная работа по "Концепциям современного естествознания"

                                           10 вариант

 

                                         Содержание

1.Синтез белка…………………………………………………………………...….3

2.Терия происхождения и эволюция Вселенной………………………..………..2

3.Структурные уровни живого…………………………………………….………5

4. Глобальные экологические  проблемы и пути выхода………………………...7

5.Список  литературы………………………………………………………..........11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         1.Синтез белка.

         Синтез белка (трансляция)- является самым сложным из биосинтетических процессов: он требует очень большого количества ферментов и других специфических макромолекул, общее количество которых, видимо, доходит до трёхсот. Часть из них к тому же объединены в сложную трёхмерную структуру рибосом. Но несмотря на большую сложность синтез протекает с чрезвычайно высокой скоростью (десятки аминокислотных остатков в секунду). Процесс может замедляться и даже останавливаться ингибиторами-антибиотиками.

          В пятидесятых годах XX века было установлено, что синтез белка происходит в рибонуклеопротеиновых частицах, называющихся рибосомами. Диаметр рибосомы бактерии E. coli составляет 18 нм, а их общее количество – десятки тысяч в клетке. Рибосомы эукариот несколько крупнее (21 нм). Сам процесс протекает в пять этапов.

          Активация аминокислот. Каждая из 20 аминокислот белка соединяется ковалентными связями к определённой т-РНК, используя энергию АТФ. Реакция катализуется специализированными ферментами, требующими присутствия ионов магния. Инициация белковой цепи. и-РНК, содержащая информацию о данном белке, связывается с малой частицей рибосомы и с инициирующей аминокислотой, прикреплённой к соответствующей т-РНК. т-РНК комплементарна с находящимся в составе и-РНК триплетом, сигнализирующим о начале белковой цепи.

           Терминация. После завершения синтеза цепи, о чём сигнализирует ещё один специальный кодон и-РНК, полипептид высвобождается из рибосомы. Сворачивание и процессинг. Чтобы принять обычную форму, белок должен свернуться, образуя при этом определённую пространственную конфигурацию. До или после сворачивания полипептид может претерпевать процессинг, осуществляющийся ферментами и заключающийся в удалении лишних аминокислот, присоединении фосфатных, метильных и других групп и т. п.

          Синтез белка требует больших затрат энергии – 24,2 ккал/моль. После окончания синтеза белок при помощи специального полипептидного лидера доставляется к месту своего назначения. Синтез белка контролируют гены-операторы. Совокупность рабочих генов – операторов и структурных генов – называется оперон. Опероны не являются самостоятельной системой, а «подчиняются» генам-регуляторам, отвечающим за начало или прекращение работы оперона. Свой контроль гены-регуляторы осуществляют при помощи специального вещества, которое они при необходимости синтезируют. Это вещество реагирует с оператором и блокирует его, что влечёт за собой прекращение работы оперона. Если же вещество реагирует с небольшими молекулами – индукторами, это будет являться сигналом к возобновлению работы системы.

                  2.Теория происхождения и эволюция Вселенной.

     Проблема эволюции Вселенной является центральной в естествознании. Это естественно, поскольку самое главное звено в эволюции Вселенной – жизнь, разум. Какова их судьба в дальнейшем, в ходе эволюции Вселенной – или полное исчезновение, когда вся субстанция Вселенной через 1032 лет распадется до фотонов и нейтрино, или циклы развития Вселенной будут периодически повторяться. Общепризнанным является тот факт, что Вселенная около 13 млрд. лет тому назад находилась в состоянии сингулярности, состоянии бесконечно большой плотности – 1093 г/см3. Затем в результате Большого Взрыва она начала расширяться, и это расширение длится и в настоящее время.

            Немецкий философ Эммануил Кассет в 1755 г. высказал идею происхождения Вселенной из первичной материи, состоящей из мельчайших частиц. Образование звезд, Солнца и других космический тел, по его мнению, произошло под воздействием сил притяжения и отталкивания в условиях хаотического движения частиц. Астроном В. Г. Фесенков в 50-е годы предложил решение проблемы с точки зрения образования Солнца и планет из общей среды, возникшей в результате уплотнения газопылевой материи. При этом предполагалось, что Солнце образовалось из центральной части сгущения, а планеты – из внешней частей.

Самая передовая гипотеза – это объяснение возникновения  Вселенной теорией Большого взрыва. В соответствии с этой теорией ~ 15 млрд. лет назад наша Вселенная  была сжата в комок, в миллиарды  раз меньше булавочной головки. По математическим расчетам ее диаметр был равен, а  плотность близка к бесконечности. Такое состояние называется сингулярным – бесконечная плотность в точечном объеме. Неустойчивое исходное состояние вещества привело к взрыву, породившему скачкообразный переход к расширяющейся Вселенной.

Самый ранний этап развития Вселенной называется инфляционным – его период до 10-33 секунды после  взрыва. В результате возникают пространство и время. Размеры Вселенной в  несколько раз превышают размеры  современной, вещество отсутствует.

Следующий этап – горячий. Выброс тела связан с высвободившейся  энергией при Большом взрыве. Излучение  нагрело Вселенную до 1027 К. Затем  наступил период остывания Вселенной  в течение ~500 тысяч лет. В результате возникла однородная Вселенная. Переход  от однородной к структурной происходил от 1 до 3 млрд. лет.

                               3.Структурные уровни живого.

                                         

1. Молекулярный   представлен молекулами органических веществ - белков, липидов, полисахаридов, нуклеиновых кислот. Исследуется роль биологически важных органических макромолекул в жизни организмов( росте, развитии, хранении и передаче наследственной информации, обмене веществ и превращении энергии).

 На молекулярном уровне  проходит граница между живой  и неживой природой.

2.Субклеточный или органоидный.  Органоиды – это постоянные клеточные структуры, выполняющие определенные функции. На этом уровне изучают строение, функции, взаимодействия органоидов клетки, роль ядра – хранителя наследственной информации, работу митохондрий и хлоропластов – главных поставщиков АТФ в клетке.

3. Клеточный. Клетка - структурная и функциональная единица живого. Это начальный уровень организации живого, который обладает всеми свойствами живого. На этом уровне исследуется морфология и физиология клеток, их специализация, функции клеточной мембраны , механизмы деления клеток, поток мембран в клетке, механизмы клеточной регенерации.

 Неклеточных форм жизни  нет, а существование вирусов  лишь подтверждает это правило,  так как вирусы проявляют свойства  живых систем только в живых  клетках.

4. Тканевый. Ткань - совокупность сходных по происхождению и строению клеток и межклеточного вещества, объединенных выполнением общей функции. Исследуется дифференцировка клеток на ткани , их строение, функции, регуляция.

5. Органный. Органы – это структурно-функциональные объединения нескольких типов тканей. Органы объединяются в системы органов. Исследуется строение, функции, взаимодействие органов.

6. Организменный. Организм -  это целостная одноклеточная или многоклеточная живая система, способная к самостоятельному существованию, обладающая рядом свойств, которые отличают его от неживой природы. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, приспособленных для выполнения различных функций. На этом уровне изучают организм как целое, способы его регуляции, поведение, адаптацию в разных экологических условиях.

7. Популяционно-видовой.  Популяция – совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, занимающих часть ареала вида, частично или полностью изолированная от других популяций вида. Совокупность популяций образует вид. На этом уровне изучают законы внутривидовых взаимоотношений, факторы, влияющие на динамику численности и возрастной состав популяции, проблемы сохранения исчезающих видов, действие факторов  микроэволюции (мутационный процесс, поток генов, разные формы изоляции, естественный отбор).

8. Биогеоценотический или экосистемный уровень. Биогеоценоз (экосистема)– совокупность популяций разных видов в их взаимосвязи между собой и со всеми факторами среды их обитания (компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы). Биогеоценоз включает: неорганические и органические вещества, автотрофные и гетеротрофные организмы. На этом уровне изучаются взаимоотношения организмов и среды, условия , определяющие продуктивность экосистем, их устойчивость, антропогенное влияние на экосистемы.

9. Биосферный  уровень -  высшая форма организации живой материи, объединяющая все экосистемы планеты. Биосфера – живая оболочка Земли, охватывающая все явления жизни на планете. На этом уровне  изучают глобальные биогеохимические циклы (круговорот веществ и превращение энергии), связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле, антропогенное воздействие с целью предотвращения глобального экологического кризиса.

                       4. Глобальные экологические проблемы.

ГЛОБАЛЬНЫЕ  ПРОБЛЕМЫ- проблемы человечества от решения, которых зависит его развитие: предотвращение мировой термоядерной войны; преодоление разрыва в уровне социально-экономического развития между развитыми и развивающимися странами, устранение голода, нищеты и неграмотности; регулирование стремительного роста населения в развивающихся странах; предотвращение катастрофического загрязнения окружающей среды; обеспечение необходимыми ресурсами - продовольствием, промышленным сырьем, источниками энергии; предотвращение отрицательных последствий научно-технической революции. Глобальные проблемы порождены противоречиями общественного развития, резко возросшими масштабами воздействия деятельности человека на окружающий мир, неравномерностью социально-экономического и научно-технического развития стран и регионов. Решение глобальных проблем требует международного сотрудничества.

Антропогенное изменение климата.

Причины:

– сжигание ископаемого  топлива; 
– антропогенные нарушения условий жизни микробных сообществ почв Сибири и Северной Америки.

Последствия:

– ускоряется процесс опустынивания (в мире ежегодно 6 млн. га); 
– изменение климата Сибири и Скандинавии; 
– ускоряется подъем уровня Мирового океана (за счет таяния полярных льдов). За последнее столетие уровень океана поднялся на 10–12 см, а к середине XXI в. прогнозируется подъем на 150 см.

Парниковый  эффект - парниковые газы, попадая в атмосферу, затрудняют отдачу тепла с поверхности планеты, т.е. действуют как стекло в теплице. Углекислый газ ответствен примерно за 50% парникового эффекта. Сегодня в 50-километровой зоне морских побережий проживает до 30% населения планеты, и хотя подъем уровня океана растянется на многие десятилетия, ущерб от него для мировой экономики станет одним из главных последствий изменения климата. Парниковый эффект негативно влияет на влажнотропические леса, которые приспособлены к существованию в узком диапазоне температур и влажности, приводит к деградации природной среды, уменьшению количества осадков в одних регионах Земли и их увеличению в других.

          Положительные стороны парникового эффекта: расширение лесных экосистем в связи с потеплением климата; изменение режима атмосферных осадков в сторону их увеличения; повышение урожайности с/х растений за счет увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере.

Для предотвращения глобального  потепления климата экологи предлагают следующие меры:

– замена ископаемого топлива на экологически чистую энергию (энергия ветра, Солнца, морских течений);  
– создание энергосберегающих и безотходных технологий, позволяющих уменьшить выброс в атмосферу углекислого газа, метана и других газов;  
– разработка технологий поглощения и связывания углекислого газа (создание хранилищ сжиженного CO2 на больших глубинах в морях; поглощение CO2 с помощью цеолитов по методу, разработанному японскими учеными);  
– сохранение лесных экосистем, которые выполняют функцию природного поглотителя CO2 (1 га леса поглощает в течение года 15–30 т CO2 и выделяет до 11–23 т O2); 
– повышение культуры земледелия, в частности применение фитомелиорации, поможет регулировать содержание CO2 в атмосфере.

2. Истончение  озонового экрана в стратосфере.

Озон защищает биоту от гибельной дозы жесткой ультрафиолетовой (УФ) радиации, которая может проникать  и через водную толщу до глубины 300 м. Повышение интенсивности УФ-радиации приводит к гибели планктона, бактерий, снижению интенсивности фотосинтеза у растений, а у людей, кроме рака кожи, возникают патологии сетчатки глаза, крови, ЦНС. Разрушение озонового экрана может изменить и общую циркуляцию атмосферы, т.е. климат.

Антарктида – 2/3 южного материка озоновая «дыра».

Сокращение количества озона  в стратосфере над Россией  составляет около 3%. Уменьшение содержания озона только на 1% ведет к увеличению заболеваемости раком кожи на 5–7% (6–9 тыс. человек на европейской территории ежегодно заболевают раком кожи только из-за разрушения озонового слоя).

Для предотвращения истончения озонового экрана:

1.1.04.89 г. – Монреальский протокол: снижение выпуска хлорфторуглеводородов на 50% к 1999 г.;

2. Необходим контроль  состояния озонового слоя;

3.Уменьшение или прекращение  выброса оптически и химически  активных газов в атмосферу.

3. Экологические проблемы, связанные с водой.

Причины: – неконтролируемое увеличение количества различных загрязнителей (сельское хозяйство, промышленность, транспорт, бытовое загрязнение); 
– экстенсивное использование водных ресурсов; 
– водохозяйственное строительство без учета воздействия на природу. В воде могут быть обнаружены повышенные концентрации токсичных тяжелых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома (только в Северное море ежегодно сбрасывается до 50 000 т тяжелых металлов)), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВы).

Кислотные дожди способны растворять в грунте минералы, что  приводит к увеличению содержания в  воде ионов тяжелых металлов. С  атомных электростанций в круговорот воды в природе попадают радиоактивные  отходы. Сброс неочищенных сточных  вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям воды. По оценкам  Всемирной организации  здравоохранения (ВОЗ) 80 % заболеваний в мире вызваны неподобающим качеством и антисанитарным состоянием воды. В сельской местности проблема качества воды стоит особенно остро — около 90 % всех сельских жителей в мире постоянно пользуются для питья и купания загрязненной водой.