Космология, геология, биология

    Главнейшим  внешним процессом на земной поверхности  является деятельность текучей воды. Она практически повсеместна, за исключением полярных районов и гор, покрытых ледниками, и ограничена в пустынях. За счет текучей воды происходит общее понижение поверхности под влиянием сноса почвы и горных пород, образуются такие эрозионные формы рельефа, как овраги, балки, речные долины, а также аккумулятивные формы — конусы выноса балок и оврагов, дельты рек.

    В горах большой разрушительной силой  обладают временные грязекаменные  потоки, называемые селями. Содержание твердого материала в них может достигать 75 % общей массы потока. Сели перемещают к подножиям гор огромное количество обломочного Материала. С селями связаны катастрофические разрушения селений, дорог, плотин.

    Большую постоянную разрушительную работу как  в горах, так на равнинах производят реки. В горах, используя межгорные  Долины и тектонические разломы, они образуют глубокие узкие Речные долины с крутыми склонами типа ущелий, на которых развиваются различные склоновые процессы, снижающие горы. На равнинах реки тоже производят активную работу, подмывая склоны и расширяя долину до десятков километров в ширину. В отличие от горных рек у них есть пойма. Склоны речных долин на равнинах обычно имеют надпойменные террасы — прежние поймы, свидетельствующие о периодическом врезании рек. Поймы и русла рек служат теми уровнями, к которым «привязаны» овраги и балки. Поэтому понижение их вызывает рост и врезание оврагов, увеличение крутизны прилегающих к ним склонов, смыв почв и т. д.

    Поверхностные текучие воды на протяжении длительного  геологического времени способны произвести грандиозную разрушительную работу в горах и на равнинах. Именно с ними в первую очередь связано образование равнин на месте некогда горных стран.

    Определенную  разрушительную работу в горах и  на равнинах производят ледники. Они  занимают около 11 % суши. Более 98 % современного оледенения приходится на покровные ледники Антарктиды, Гренландии и полярных островов и только около 2 % на горные ледники. Мощность покровных ледников до 2—3 км и более. В горах ледники занимают плоские вершины, понижения на  склонах и межгорные долины. Долинные ледники удаляют с гор весь тот материал, который поступает на его поверхность со склонов, и тот, который он выпахивает при движении по подледному ложу. Транспортируемый ледником материал в виде несортированного суглинка и супеси с валунами, так называемой морены, откладывается у края ледника, а потом реками, начинающимися у края ледников, выносится к подножию гор.¹

    Ветер — повсеместный фактор на Земле. Однако полнее всего его разрушительная и созидательная работа проявляется  в пустынях. Там сухо, почти отсутствует растительность, много рыхлых сыпучих частиц — продуктов интенсивного физического выветривания,  обусловленного резким  перепадом  температур  в течение суток. Формы рельефа, созданные ветром, называются эоловыми (по имени греческого бога Эола — повелителя ветров). В каменистых пустынях ветер не только выдувает мелкие частицы, образующиеся за счет процессов разрушения. Ветропесчаный поток обтачивает скалы, придает им причудливые формы и в конце концов разрушает их и выравнивает поверхность.

    Таким образом, рельеф Земли формируется  за счет внутренних и внешних сил — вечных антагонистов. Внутренние процессы создают основные неровности на поверхности Земли, а внешние процессы за счет разрушения выпуклых форм и накопления материала в вогнутых формах стремятся их уничтожить, выровнять земную поверхность. 
 
 
 

    3. ЖИВАЯ КЛЕТКА

    Все живые организмы состоят из клеток и подразделяются на одноклеточные  и многоклеточные. Популяция одноклеточных  организмов включает клетки одного типа или небольшого количества типов, тогда как у многоклеточных организмов клетки специализированы. По типу строения клетки подразделяются на прокариотческие и эукариотические.

    Все клеточные организмы имеют сходный  химический состав и содержат три  основных типа макромолекул: ДНК, PHK белки, а также полисахаридные и липидные компоненты. В среднем около 80% клеточной массы составляет вода.

    Клетки  окружены двумя оболочками: клеточной  стенкой и цитоплазматической мембраной, для эукариотических клеток применяют  название плазмолемма.

    Клеточная стенка обеспечивает механическую прочность  клетки, придавая ей жесткую (ригидную) структуру, благодаря чему клетка выдерживает  высокое внутреннее осмотическое давление (5—20 МПа). Кроме того, клеточная стенка может обусловливать некоторую  степень избирательной проницаемости для низкомолекулярных веществ, а также способность взаимодействовать с другими клетками, вирусами и физическими поверхностями. Строение клеточной стенки у разных организмов имеет свои особенности.

    Цитоплазматическая  мембрана состоит из белков и липидов. Во многих мембранах присутствуют небольшие  количества углеводов (до 5%) и следы  РНК, а также неорганические катионы (в основном Са2+ и Mg2+). Существенную часть мембран составляет вода —  она участвует в формировании гидрофобных (энтропийных) связей между компонентами мембраны.

    Для изучения структуры, состава и функции  органелл необходимо, как правило, изолировать  их из клетки в чистом виде. Обычно это  достигается методом дифференциального  центрифугирования после разрушения клеток в механических или ультразвуковых гомогенизаторах.

    Кратко  охарактеризуем основные процессы и  органеллы (в алфавитном порядке).

    Аэросомы  — однослойные везикулы, мембрана которых построена только из белка. Способствуют повышению плавучести клеток, так как в них содержится газовая фаза, совпадающая по составу с газовой фазой окружающей среды.

    Вакуоли — мембранные образования, служащие для поддержания тургорного давления, запасания различных веществ, а  также выполняющие лизосомные функции.

    Внехромосомная  ДНК. В митохондриях и хлоропластах содержится ДНК, образующая нуклеоид бактериального типа. Заключенная в ней генетическая информация не дублируется в ядерной  ДНК и способна к автономному  выражению в белках посредством  собственных систем транскрипции и трансляции.

    У прокариот внехромосомная ДНК организована в виде плазмид, которые могут  существовать и реплицироваться  автономно или в интегрированном  в хромосому состоянии (например, в виде профага).

    Гидрогеносомы — окружены однослойной мембраной и содержат комплекс пируватдегидрогеназ (у трихомонад).

    Гистоны — представляют собой положительно заряженные (основные) белки, входящие в состав хромосом в комплексе  с ДНК (обнаружены также у архебактерий).

    Гликосомы — окружены однослойной мембраной и содержат ферменты гликолиза (у некоторых протозойных микроорганизмов, в частности у возбудителей сонной болезни).

    Глиоксисомы — разновидность пероксисом —  место локализации ферментов  глиоксалатного шунта, участвующих  в превращении запасных жиров  в углеводы. Поэтому они тесно ассоциированы со сферосомами, жирозапасающими органеллами растительных клеток.

    Жгутики и реснички представляют собой аппарат, определяющий подвижность клеток или  их способность создавать поток  окружающей среды к органам поглощения пищи. Жгутики эукариот и прокариот сильно различаются по строению и составу.

    Карбоксисомы  — окружены однослойной мембраной  и содержат ключевые ферменты фиксации углекислоты в цикле Кальвина (у фототрофных и некоторых  хемолитотрофных прокариот).

    Лизосомы — мембранные везикулы, содержащие гидролитические ферменты, участвующие в круговороте белков, полисахаридов, липидов и нуклеиновых кислот. Для предотвращения неорганизованного действия этих ферментов они заключены в органеллу, окруженную однослойной мембраной. Некоторые наследственные болезни связаны с недостаточностью лизосомных ферментов.

    Микротрубочки и микрофиламенты, по-видимому, исполняют  роль цитоскелета и формируются  из белка тубулина. Они входят в  состав центриолей, играющих важную роль в делении ядра, а также в состав жгутиков и ресничек.

    Митоз — деление ядра, сопровождающееся удвоением числа хромосом; мейоз  — деление ядра без удвоения числа  хромосом, в результате чего образуются гаплоидные клетки.

    Митохондрии являются местом осуществления окислительных процессов, в них локализованы ферменты цикла трикарбоновых кислот, дыхательная цепь, система окислительного фосфорили-рования. В клетках содержится от 1 до нескольких тысяч митохондрий. Митохондрии содержат внехромосомную ДНК, способны к самовоспроизведению и, возможно, ведут свое начало от прока-риотических клеток (эндосимбиотическая гипотеза).

    Пероксисомы — органеллы, окруженные однослойной  мембраной и содержащие ряд окислительных  ферментов, а также каталазу, разрушающую  перекись водорода, образующуюся в процессе окисления. Могут рассматриваться как более древние аналоги митохондрий и играют важную роль в обмене липидов.

    Пили, фимбрии представляют собой выросты  поверхности клеток и бывают простые  и половые. Простые пили построены  из белка пилина и играют важную роль в прикреплении бактерий к субстрату. Половые пили (1 на клетку) используются в процессе конъюгации. Выросты клеток, содержащие цитоплазму, называют простеками.

    Они служат для увеличения поверхности  клеток, прикрепления к субстрату  или участвуют в почковании клеток.

    Хитосомы  — место локализации хитинсинтетазы, встречаются у грибов. Осуществляют функцию переноса микрофибрилл хитина к клеточной стенке.

    Хлоропласты содержат хлорофилл и осуществляют процесс фотосинтеза у растений. Как и в митохондриях, в них содержится собственная ДНК. Аналогичные по функциям бактериальные структуры называют хроматофорами, а также тилакоидами и хлоросомами. В отличие от хлоропластов они не содержат ДНК и происходят из цитоплазматической мембраны.

    Целлюлосомы — содержат комплекс ферментов и липидов. Определяют присоединение бактерий к целлюлозным субстратам и их расщепление.

    Эндоплазматтеский ритикулум — это внутриклеточная  сеть взаимосвязанных, ограниченных мембраной  трубочек и пузырьков. Мембрана эндоплазматического ретикулума образует единое целое с ядерной мембраной.

    Ядро (нуклеоплазма) эукариотических клеток окружено двойной мембраной (плазмолеммой), содержащей поры (поросомы). В ядре присутствует ядрышко (место синтеза РНК и  сборки рибосом). В отличие от ядра нуклеоид прокариотических клеток не отделен мембраной от цитоплазмы и представляет собой комплекс ДНК, РНК и белков.