Házirgi zaman tabiyiy pánler konсepсiyası

41

5.“Qozǵan vakuum” degenimiz ne?

6.“Qızıl awısıw” degen ne?

Fizika hám kibernetika. Quramalı sistemalar

1.Quramalı sistemalar túsinigi.

2.Kibernetika.

3.Elektron esaplaw mashinaları hám personallıq kompyuterler.

Tayanısh sózler: salıstırmalı teoriya, sistema, gravitaсiya, N.Viner, Servomexanizmler, kibernetika, effektiv basqarıw, itimallılıq, stoxostatikalıq, EEM modellestiriw.

Salıstırmalılıq teoriyası, kvant mexanikası ózleriniń quramalı bolıwına qaramastan házirgi zaman tábiyattanıw kóz - qarasınan alǵanda ápiwayı sistemalarǵa kiredi. Bul ápiwayı ózgeriwshiler sanı az sanda, sonlıqtanda ol ózgeriwshiler ortalıǵındaǵı óz-ara baylanıstı materiallıq jol menen kórsetiwge boladı hám olar universal nızamlarǵa boysınadı.

Ápiwayı sistemaları menen qatar quramalı sistemalar bar bolıp, onda ózgeriwshiler sanı júdá kóp sanda boladı, demek olar arasındaǵı baylanısta kóp muǵdarda boladı.

Ózgeriwshiler kóp bolǵan sayın obektti izertlew qıyın bola beredi, demek nızamlılıqlardı keltirip shıǵarıw qıyınlasa beredi.

Quramalı sistemalar qatarına meteorologiya jatadı. Meteorologiya bul klimattaǵı proсessler haqqındaǵı ilim. Gravitaсiyalıq proсesske qaraǵanda, hawa rayınıń payda bolıw proсessleri bizge bir qansha belgisiz. Haqıyqatındada, Jer yamasa qandayda bolmasın aspan denesiniń million jıldan keyin qanday tochkada bolatuǵınlıǵın anıqlap beriw múmkinde, al erteńgi hawa rayın aldın ala aytıw hámme waqıtta maqsetke muwapıq kele bermeydi. Sonlıqtanda, klimatikalıq proсessler kóp ǵana ózgeriwshilerden hám olar arasındaǵı baylanıstan turatuǵın quramalı sistemalar boldı.

Sistemanı ápiwayı hám quramalı etip ayırıw tábiyattanıwda fundamentallıq máselelerdiń birewi esaplanadı. Mine, usı barlıq quramalı sistemalar ishinen eń áhmiyetlisi keri baylanısqa iye sistemalar. Bul túsinik házirgi tábiyattanıwda eń áhmiyetli túsiniklerden esaplanadı.

Keri baylanıs túsinigi. Egerde biz bilyard shardı ursaq, onda ol sol urǵan baǵıtta, sol berilgen tezlik penen ketedi. Ílaqtırılǵan denede biziń ılaqtırǵan betimizge qaray ushadı.

Bilyard sharda pasta hesh qanday qarsılıq jasamaydı. Awhal pútkilley basqasha boladı, egerde biz pıshaqtı alsaq. pıshaq biziń tásirimizge aktiv túrde sezim tuwdıradı.

Egerde obekttiń awhalı sırtqı tásirge ǵárezli bolsa, onda aytıwǵa boladı. Bunday sistemada tásir menen usı tásirge reakсiya beriw ortasında keri baylanıs bar degendi ańlatadı.

Jerde sistema halı sırtqı tásirdi kúsheytetuǵın bolsa, onda oń keri baylanıs bar degendi ańlatadı. Kerisinshe, sistema sırtqı tásirdi azaytatuǵın bolsa, onday baylanıs teris keri baylanıs dep ataladı. Ayırıqsha jaǵday boladı eken, ol jaǵday gomeostatikalıq keri baylanıs, bul waqıtta sistema sırtqı tásirdi nolge alıp keledi.

Mısal ushın, adam deneniń temperaturası hámme waqıt gomeostatikalıq keri baylanısqa tiykarlana otırıp ózgermeydi. Bunday mexanizmler tiri organizmde júdá kóp sanda. Waqıyalar aǵısında sistema qásiyeti ózgerissiz qalıw qásiyetin sistemanıń invariantı dep ataydı.

42

Keri baylanıs mexanizmi sistemanı turaqlı, isenimli hám effektiv awhalǵa alıp keledi. Keri baylanıs mexanizmi sistemanı prinсipial shólkemleskenliginiń dárejesin arttıradı hám biz berilgen sistemada óz-ózin shólkemlestiriw múmkinshiligi haqqında gáp ete alamız.

Maqsetke muwapıqlılıq túsinigi. Sistemanıń aktiv awhalı tosattan yamasa maqsetke muwapıqlı boladı. Ishki belgili bir baǵıtqa baǵdarlanǵan mashinalardı belgilew maqsetinde kibernetikanıń tiykarın salıwshılardıń birewi amerikalı matematik N.Viner “Servomexanizmler” degen termindi kirgizedi. Mısalı, torpeda nıshananı izertleytuǵın mexanizmler menen támiyinlengen. Barlıq belgili baǵdarlanǵan awhal keri teris baylanıstıń bolıwın talap etedi. Onıń ózi aldın alıp aytıwshılıq yamasa aldın alıp aytıwshılıq emes bolıwı múmkin. Aldın alıp aytıwshılıq 1-, 2- hám keyingi táreplerde bolıwı múmkin. Olar kóp bolǵan sayın sitema jetisilgen boladı. Maqsetke muwapıqlılıqtı diniy túsiniw tiykarında Quday Álemdi belgili maqset penen jasadı, demek álem maqsetke muwapıqlı boladı. Tábiyattanıw keri baylanısqa iye quramalı sistemanı úyrene baslaǵanda, usı sistemalarda maqsetke muwapıqlılıqtıń ishki mexanizmi boladı. Usınday sistemalardı izertlewdi birinshi baslaǵan ilim kibernetika dep ataladı.

Kibernetika - (grek sózinen alınǵan bolıp kormchiy-awqatlandırıwshı) bul keri baylanısqa iye bolǵan quramalı sistemalardı basqaratuǵın ilim esaplanadı. Ol tiykarında matematika, texnika, nereofiziologiyalıq birikken jerinde payda bolǵan. Kibernetikanıń tiykarın salıwshı Amerikalı matematik N.Vener (1894-1964) esaplanıp, ol 1948-jılı “Kibernetika” degen kitap shıǵardı.

Kibernetikada sistemalar sırtqı tásirlerge reakсiyasına qaray otırıp izertlenedi. Házirgi ásir baylanıstıń hám basqarıwdıń ásiri. Usı proсesssleri úyreniwde kibernetika óziniń úlken úlesin qostı. Kibernetika basqarıwdıń baylanısın hám modeliniń usılların qaraydı. Bul izertlewlerde oǵan jáne bir túsiik kerek. Ol túsinik “Informaсiya” (latınshadan alınıp-tanısıw, túsinik beriw degendi ańlatadı) Kibernetika informaсiya hám sistemanıń basqa xarakteristikaları ortasındaǵı baylanıstı anıqlap beredi.

Energiya (grekshe-iskerlik) hár qıylı túrdegi qozǵalıslardıń hám óz-ara tásirlerdiń ólshemin xarakterleydi. Informaсiya sistemanıń hár qıylılıǵınıń ólshemin xarakterleydi. Sistemanıń usı eki fundamental parametri bir-birine salıstırmalı túrde ayırıladı. Informaсiyanı beretuǵın signaldıń dálilligi usı signaldı jetkerip beriwshi energiya muǵdarına ǵárezsiz. Soǵan qaramastan, informaсiya energiya menen baylanıslı, hám Viner tómendegidey mısal keltiredi. “Miyden aǵatuǵın qannıń temperaturası miyge kelip jetetuǵın qannıń temperaturasınan 0,10qa ıssıraq”. Sistemalardıń hár qıylılıǵınıń artıwı informaсiyanıń artıwına alıp keledi, onıń menen onıń hárqıylılıq penen baylanısı pitpeydi. Kibernetikanıń tiykarǵı nızamlarınıń birewi kerekli bolǵan hár qıylılıq nızamı bolıp esaplanadı.

Buǵan sáykes qandayda bolmasın sistemanı effektiv basqarıw tek ǵana sol waqıtta boladı, basqarıwshı sistemanıń hár qıylılıǵınan kóbirek bolıwı kerek. Solay etip, hárqıylılıq hám basqarıw ortasındaǵı baylanıstı esapqa alıp, sonı aytıw múmkin, sistema haqqındaǵı informaсiya anaǵurlım kóp bolsa, sistemanı basqarıw effektiv boladı.

1.Kibernetikanıń áhmiyeti ol dúnya haqqında jańa túsinik beredi. Olar baylanıs, bir baǵıtqa baǵdarǵanlılıq hám itimallılıqqa tiykarlanadı.

2.Soсiallıq áhmiyeti sonnan ibarat, kibernetika pútinley shólkemlesken jámiyet haqqındaǵı jańa túsinikti beredi.

3.Ulıwma ilim áhmiyeti tiykarınan 3 mánisten turadı, birinshiden kibernetika ulıwma ilim túsiniklerdi beredi: basqarıw, quramalı dinamikalıq sistemalar h.t.b., ekinshiden ilimge izertlewdiń jańa metodın beredi: itmallılıq, stoxostatikalıq,

43

EEM modellestiriw. Úshinshiden kibernetika sistemanıń ishki sostavı hám qurılısı haqqındaǵı gipotezanı usınıw ushın qollanıladı.

4. Kibernetikanıń texnikalıq áhmiyeti sonnan ibarat, kibernetikanıń prinсiplerine tiykarlana otırıp elektron esaplaw mashinaları, robotlar, personallıq kompyuterler jasaw. EEM hár qıylı mashinalar hám mexanizmlerge uqsap adamlardıń fizikalıq miynetin jeńillestirdi. EEM hám personallıq kompyuterler sonıń menen birge aqıl miynetin jeńillestiredi. EEM iskerligi jaǵınan adam miyinen tómen bolǵanı menen, esaplawlarda tezirek isleydi.

Solay etip, EEM avtomat basqarıwshı qurılıslarda oraylıq nerv sistemasınıń rolin atqaradı. Házir EEM kibernetika payda bolǵan waqıttaǵı mashinalardan anaǵurlım jaqsı. EEM variantlardı saylap alıw tezligi júdá úlken (sekundına 100 mln, adam miyinde 1 sekundta 2 variant). Shaxmat oynawshı kompyuter házir dúnya júzlik chempionlar menen jarısa aladı.

Bunnan 10 jıl aldın biz oylaǵan edik, EEM hár jıl sayın quwatlı hám massivli boladı dep, al házir biz kórip otırmız qurılǵan personallıq kompyuter quwatı jaǵınan az, kompaktlı, kishkene hám turmısta keńnen qollanılmaqta. Aldımızda elede bolsa ulıwma kompyuterizaсiya boladı hám adamǵa uqsas robotlar dúziledi.

Sonı este saqlawımız kerek, adam logikalıq oylawshı jan bolıp qalmastan, ol jeke oylaydı, adamǵa bul iskerlilik adamnıń evolyuсiyasınıń juwmaǵınan kelip shıǵadı. Sonıń menen birge sonı aytıw kerek, adamǵa uqsas robotlardıń oylawın adamnan kúshlirek etip shıǵarılatuǵın bolsa, onda quwanısh penen birge qáwipte tuwadı, sebebi onday robotlar adamnıń ózin robot qılıp paydalanıw múmkin hám adamlardı joq etip jiberiw múmkin.

Qadaǵalaw ushın sorawlar:

1.Quramalı sistemalar qatarına neler jatadı?

2.Kibernetika sóziniń mánisi ne?

3.Kibernetikanıń áhmiyeti neshe mánisten turadı?

Fizika hám sinergetika.

Jabıq sistemalar termodinamikası hám sinergetika

1.Álemniń modeli.

2.Evolyuсiya hám onıń ayırmashılıqları.

3.Jabıq sistemalar termodinamikası sinergetika.

Tayanısh sózler: Forrestor modeli, ierarxiya, Semenov, Prigojin, diterminaсiya, fluktuaсiya, bifurkaсiya, sinergetika.

Kibernetika hám EEM payda bolıwı dúnya tanıw usıllarınıń birden-bir tiykarı bolıp, baqlaw hám eksperiment penen qatar modellestiriw esaplanadı. Qollanılatuǵın modeller kem-kemnen úlken masshtabta islenip atırıptı, mısalı mekemelerdiń ekonomikalıq tarawınıń modeli, basqarıwdıń kompleksli modelleri, sonday-aq tábiyattı paydalanıwdıń raсional ekologiyalıqekonomikalıq modeli hám global modeller islenilip atır.

1972-j Dj.Forrestordıń modeli tiykarında Álemniń modeli dúzildi. Bul model barlıq adamzat balasınıń rawajlanıwındaǵı onıń biosferası menen baylanısına baǵdarlanǵan kórinisti payda etiw yaki islep shıǵıw.

Bul modeldiń kemshiligi ótetuǵın proсesslerdi sıpatlaytuǵın, ózgeriwshilerdiń hádden tıs joqarı dárejede ulıwmalastırılıwı, ayrıqshalıqlar tuwralı berilgenlerdiń joqlıǵınan ibarat. Soǵan qaramastan, bul baǵdardan kóp nárselerdi kútiwge boladı. Kem-kemnen bul kemshilikler saplastırılıp, global modeller

44

dúzildi. Bul global modellerde planetamızdaǵı ekologiyalıq-ekonomikalıq awhallar esapqa alınıp, soǵan baǵdarlanadı.

M.Mesarovich hám E.Postel tárepinen ierarxiyalıq sistemalar teoriyası (ierarxiyatómennen joqarıǵa baǵınıw tártibi), al V.Leontevtiń ekonomika ushın “shıǵınshıǵıw” metodı tiykarında globallıq modeli dúzildi. Keyingi progresste globallıq modellestiriwde reallılıqqa jaqın bolǵan regionallıq, logikalıq faktorlardı esapqa alıw kerek boladı. Kibernetikalıq modellerdiń qollanıwınıń global izertlewlerdegi effektivligi elede bolsa óz-ara tartıs ústinde. Sistemalıq dinamika metodınıń dúziwshisi Dj.Forrestor kontrintuiсiyalıq prinсipti usındı. Ol boyınsha quramalı sistemalar sonday etip háreketke keledi, ol adam intuiсiyasınıń prinсipiallıq jaqtan qarama-qarsı keliwi múmkin, nátiyjede mashina dál keleshekti aytıwı múmkin. Basqa izertlewshilerdiń aytıwınsha Dj.Forrestor metodı tek ǵana kritikalıq situaсiya waqıtı ushın durıs, al basqa waqıt ushın durıs bolmaydı dep esaplaydı.

Modellestiriw jaqsı effektiv nátiyjege alıp keliwi múmkin, egerde ol izertlewlerdiń basqa túrleri menen baylanısqan bolsa.

Kem-kemnen júdá quramalı sistemalarǵa ótkende modellestiriw tábiyattanıwda hám haqıyqatlılıqtı túrlendirgende kerekli bolǵan ortalıq boladı. Házirgi waqıtta sonı aytıw múmkin modellestiriwdiń túrlendiriwshi funkсiya haqqındaǵı tiykarın, onıń járdemi menen quramalı sistemalardı optimizaсiya jasaw múmkin. Modellestiriwdiń túrlendiriwshi funkсiyası haqıyqatlılıqtıń maqsetiniń hám rekonstrukсiya ortalıǵınıń anıqlılıǵına múmkinshilik tuwdıradı. Onıń ózi házirgi etapta Álemdi izertlegendegi birinshi dárejeli másele esaplanadı.

Modellestiriw tarawındaǵı jetiskenliklerde bir modeldi ekinshi modelge qarsı qoyıwǵa bolmaydı, al olardı sintezlew arqalı qollanıw kerek. EEM da modellestiriw universal xarakterge iye bolǵanlıqtan, barlıq hár qıylı bilimlerdi sintezlew hám quramalı sistemalardı basqarıw múmkinshiligine iye.

Usınday quramalı máseleler qatarında biz burın qaraǵan tarmaqlanǵan shınjırlı reakсiyalar jatadı. Onıń teoriyasın N.N.Semenov isledi. Nátiyjede fizika hám ximiya aralıǵında ximiyalıq fizika payda boldı.

Evolyuсiya hám onıń ayırmashılıqları. Kosmos túsinigine keri túsinik burınǵı greklerde málim, I.Prigojin hám I.Stengers sistemaları belgili bir tártipte bolmasa onday sistemalardı itimallılıqlar termininde xaotik dep atadı. Ekinshi sóz benen aytqanda onday sistemalardı bir mánisli túrde, yaǵnıy berilgen momentindegi sistemanıń awhalın bile otırıp, keyingi momentlerindegi awhalın dál ne bolatuǵınlıǵın bir mánisli túrde kórsetiwge bolmaydı.

Prinсipinde xaotik awhallarda ne bolatuǵının aytıw qıyın. Qaytımsızlıq, itimallılıq hám tosınnanlıq kvant mexanikasındaǵıday tek ǵana mikroqáddilerge tán bolıp qalmastan, al xaotik sistemanıń mikroqáddileriniń obektivlik qásiyetleri esaplanadı.

Evolyuсiya úsh talaptı qanaatlandırıw kerek: 1) qaytımsızlıq, bul burınǵınıń hám házirginiń óz-ara simmetriyasın buzatuǵınlıǵın ańlatadı; 2) “waqıya” degen túsinikti kirgiziwdiń kerekliligi; 3) geypara waqıyalar evolyuсiyanıń júriwinen ózgeretuǵın uqıplılıqqa iye.

Taza strukturanıń qáliplesiwindegi shártler: 1) sistemanıń ashıqlılıǵı, 2) onıń teńsalmaqsızlıqtan alısta bolıwı, 3) fluktuaсiyanıń bolıwı.

Sistema anaǵurlım quramalı bolsa, onıń turaqlılıǵına qáwip tuwdıratuǵın fluktuaсiyanıń hár qıylı sandaǵı tipleri kóp boladı. Biraqta, quramalı sistemalarda olardıń hár qıylı bólegi menen ózara baylanıs boladı. Baylanıslardı támiyinleytuǵın turaqlılıq penen fluktuaсiya tásirinde turaqsızlılıq baslanıw shegarası ǵárezli boladı. Usı baslanıw shegarasınan ótkennen keyin sistema kritikalıq awhalǵa túsedi. Onı biz bifurkaсiya tochkası dep ataymız. Bul jerde

45

sistema fluktuaсiya nátiyjesinde turaqsız awhalda bolıp, nátiyjede sistema jańa turaqlı awhalǵa ótedi hám jańa zat payda boladı. Bul waqıtta sistema evolyuсiyasınıń birneshe jollarınıń ishinen birewin saylap aladı. Usı waqıtta kishkene ǵana fluktuaсiya evolyuсiyanıń baslanıw tochkasın pútinley taza baǵıtqa burıp jiberiw múmkin, nátiyjede awhalı ózgerip ketedi. Bul waqıya dep ataladı.

Bifurkaсiya tochkasında tosınnanlıq sistemanı jańa rawajlanıw jolına iytermeleydi, nátiyjede kóp variantlar ishinen bir variant saylap alınadı. Endi qaytadan determenizm kúshi iske kirisedi. Bul keyingi bifurkaсiya tochkasına shekem dawam etedi. Determenizm bul tábiyattaǵı hám jámiyettegi barlıq qubılıslardıń nızamlılıǵı hám sebepliligi haqqındaǵı táliymat.

Sistemanıń táǵdirinde tosınnanlıq hám kereklilik bir-birin toltıradı. I.Prigojin hám I.Stengerslerdiń pikirleri boyınsha kópshilik sistema ashıq, olar energiya hám zat almasıw, yamasa sırtqı ortalıq penen informaсiya awmasadı. Bizdi qorshaǵan ortalıqtaǵı baslı rol turaqlılıq hám teńsalmaqlılıq, tártip emes, al turaqsızlıq hám teńsalmaqsızlıq. yaǵnıy sistema úzliksiz fluktuaсiyalanadı.

Bifurkaсiyanıń ayırıqsha tochkasında fluktuaсiya sonday kúshke minedi, sistemanı shólkemlestiriwshi kúsh shıdamaydı, nátiyjede sistema buzıladı hám usı waqıtta sistema awhalın aldın ala aytıw múmkinshiligi bolmay qaladı. Bul waqıtta sistema awhalı xaotik bolıwı yamasa ol jańa hám tártipliligi joqarı dárejedegi tártipli awhal bolıwı múmkin, bunday strukturanı dissipativ struktura dep ataladı.

Jańa strukturalar dissipativ dep aytıladı, onıń sebebi sistemanı uslap turıw ushın úlken energiya sarp etedi, ol energiya ápiwayı sistemanı uslap turıwdan anaǵurlım úlken.

Dissipativlik strukturalar tek ǵana sonıń ushın jasaydı, sebebi sistema energiyanı shashıratadı, yaǵnıy entropiyanı óndiredi. Energiya nátiyjesinde, ulıwma entropiya artatuǵın tártip payda boladı. Solay etip, entropiya tek ǵana ostanovkasız sistemanıń jıljıwı bolmay, al belgili jaǵdayda tártipti tuwdırıwshı boladı. Álemniń jıllılıqtan “óliw teoriyasında” sistemanıń shólkemlesiwin esapqa almaǵan.

Jabıq sistemalar termodinamikasınan sinergetikaǵa XIX ásirdegi klassikalıq termodinamika jıllılıqtıń mexanikalıq tásirin izertewlerinen shegaralanıp, onıń izertlew tarawı tiykarınan teńsalmaqlılıqqa keletuǵın jabıq proсessler edi. XX ásir termodinamikası teńsalmaqlılıqtan alısta jatqan awhallardı izertlep, yaǵnıy ashıq sistemalardı izertley basladı. Usı baǵdar sinergetika dep ataladı. (“Sinergiya”- birlikte, birge háreket islew).

Sinergetika tiri emes tábiyattaǵı óz-ózinen qozǵalıs prinсipin kórsetip beredi, sonıń menen birge ápiwayı sistemalardan quramalı sistemalardıń payda bolıwın túsindiredi.

Sinergetika menen fizikaǵa evolyuсiyanıń jaqınlasıwı kirip keldi, nátiyjede ilim jańanıń dórewin túsine basladı. Sinergetika tosınnanlıqtı makroskopiyalıq qáddi ushın tastıyıqladı. Sinergetika salıstırmalılıq teoriyasınıń juwmaqların, yaǵnıy zat hám energiyanıń bir-birine ótiwin tastıyıqlaydı hám zattıń payda bolıwın túsindiredi. Sinergetika biz jasaǵan ortalıqtaǵı makroskopiyalıq sistemalardıń payda bolıwına juwap beriwdi gózleydi.

Sinergetika turǵısınan energiya kristallarǵa uqsap kinetikalıq energiyadan potenсial energiyaǵa aynalıp qaytıp qalǵanǵa uqsaydı. Zat - bul qatıp qalǵan energiya. Energiya - jumıs islew uqıplılıǵın sıpatlaytuǵın túsinik, tek ǵana mexanikalıq emes, sonıń menen birge jańa strukturanı payda etiw ushın jumıs islenedi.

Entropiya - zatqa iye bolatuǵın, baylanǵan energiyanıń muǵdarın anıqlaytuǵın forma boladı. Energiya - dóretiwshi, entropiya - dóretiwshiliktiń ólshemi. Ol juwmaqtıń ayırıqshalıǵın kórsetedi.

Sinergetika tábiyattaǵı evolyuсiyanıń neniń esabınan bolatuǵınlıǵı haqqındaǵı sorawlarǵa juwap beredi. Hámme jerde jańa struktura payda bolıwı ushın energiya

46

aǵısı hám ortalıq penen óz-ara almasıw kerek. Aspan denelerindegi evolyuсiya hám óndiristiń juwmaǵı, onda sinergetikada tábiyattıń dúziwshilik proсessi úyreniledi. Sinergetika salıstırmalılıq teoriyasınıń juwmaqların tastıyıqlaydı energiya shólkemlestiriwshilerdiń eń joqarǵı qáddin dóretedi.

Qadaǵalaw ushın sorawlar:

1.Álem moduli kim tárepinen dúzildi?

2.Qanday globallıq modeller bar?

3.Evolyuсiya qanday talaplardı qanaatlandırıw kerek?

4.Bifurkaсiya tochkası degenimiz ne?

5.Sinenergetika degenimiz ne?

Tábiyǵıy pánler ishinde biologiya iliminiń predmeti, rawajlanıw basqıshları hám funkсionallıq birligi.

1.Biologiya pániniń rawajlanıwı hám tirishilik túsinigi.

2.Tiri organizmniń kishi birligi kletka haqqında.

Tayanısh sózler: tiri organizm, tábiyat, gidravlika, tirishilik túsinigi, kletka teoriyası, kletka qabıǵı, suyıqlıǵı, organoidlar, endoplazmatik tor, ribosoma, mitoxondriya, lizosoma, xloroplast, yadro.

Bul bólim tiri organizmlerdiń kóp túrliligi, dúzilisi, funkсiyası, kelip shıǵıwı hám olardıń bir-biri hámde jansız tábiyat penen baylanısı haqqındaǵı pánler jıyındısınan ibarat. Biologiya tirishilikke tán barlıq qásiyetlerdi, atap aytsaq metabolizm, kóbeyiw, násillik ózgeriwsheńlik, ósiw, háreketleniw hám basqada qubılıslardıń ulıwma hám jeke nızamlıqların úyrenedi.

Házirgi zaman biologiyası ilimpazlardıń kóp ásirlik baqlawları hám izertlewleriniń nátiyjesi bolıp, ol xx ásirdiń ekinshi yarımında eksperimental tarawǵa aylandı.

Jámiyet rawajlanıwınıń dáslepki waqıtlarınan aq ápiwayıdan baslap insaniyat qorshaǵan ortalıqtıń hár túrliligin úyrene baslaǵan. Bul tarawda ilimpazlar haywanat hám ósimlikler dúnyasın úyreniwde belgili bir qaǵıyda hám nızamlar islep shıqqan. Olardıń miynetleri antik hám oyanıw dáwirlerinde (Gippokrat, Aristotel, Teofrast) botanika, zoologiya, sonday-aq adam anatomiyası hám fiziologiyasına tiykar bolǵan.

Orta ásirlerde tábiyattanıw pániniń rawajlanıwına úlkemizde Temuriy hám Boburiyler awladlarına tiyisli bolǵan ilimpazlar úlken úles qostı.

Biologiyada gidravlika nızamlarınıń qollanıwı menen qan aylanıw háreketi ashıldı (Garvey). Mikroskoptıń payda bolıwı menen tiri organizmler haqqında bilimler keńeytirildi. Kletka teoriyası (Shvan), násillik ózgeriwsheńlik nızamlıqlarınıń ashılıwı (Mendel), biologiya tariyxında Ch.Darvin talimatı tiri tabiyattıń maqsetke muwapıq dúziliwin materialistlik tiykarda túsindirip, fizika, ximiya hám astronomiya pánlerine evolyuсion taliymattıń kirip keliwine sebepshi boldı.

Biologiya pániniń rawajlanıwında belok hám nuklein kislotalarınıń izertleniwi bul pándi eksperimental baǵdarǵa aylandırdı.

Mediсina, awıl xojalıǵı tarawlarındaǵı izertlewlerden, sanaat shıǵındıları hám tabiyǵıy resurslardan únemli paydalanıw hám tábiyattı qorǵaw baǵdarlarında biologiya úlken rol oynamaqta. Keyingi 15-20 jıl ishinde biologiyada sekirmeli ózgerisler bolıp, bul pánde fizikaximiyalıq biologiya (bioximiya, biofizika, gen injeneriyası, molekulyar genetika, biotexnologiya) pánleri qáliplesti. Házirgi kúnde biologiya tiri tábiyattı úyreniwshi kompleks pánler jıyındısına aylandı.

47

Házirgi kúnde ilimpazlar tárepinen 1 mln. haywan, 500mıńnan artıq ósimlik, bir neshe júz zamarıqlar hám 3000 artıq bakteriya túrleri anıqlanǵan. Bul kórsetilgen tirishiliktiń hár-qıylılıǵı tiykarında álbette tirishilik belgisi jatadı. Tirishilik ózi ne? Óli tábiyattan qanday parqı bar? Bunday mashqalanı sheshiwde molekulyar biologiya qanaatlandırarlı juwap beriwi múmkin? Sırtqı kórinisi boyınsha óli hám tiri zatlardı bir-birinen ańsat ajıratıw múmkin. Tirishilik beloklardıń jasaw forması degen sıpatlamaǵa hámmemiz úyrenip qalǵan edik. Engels bul sıpatlamanı bergende beloklar haqqında maǵlıwmatlar júdá az edi. Olar óz aldına ele ajıratıp alınbaǵan, dúzilisi hám xızmetide tolıq belgisiz edi. Engels belok degende ilimpazlardıń pikirinshe kletkanı kóz aldına keltirgen. Genetikalıq xabardı tasıwshı nuklein kislotalarınıń ashılıwı hám olardıń dúzilisin úyreniw tiykarında tirishilik nukleoproteidlerdiń jasaw forması dep atala basladı. Biraqta bazardaǵı gósh quramında nukleoproteinler jeterli muǵdarda bolıwına qaramastan olarda tirishilik belgisi joq.

Belok hám nuklein kislotalarınıń makromolekulaları kletka quramında óz tirishilik belgileri e le tolıq anıqlanbaǵan ortalıqta belgili boladı.

Tirishilik-sırtqı ortalıq penen úzliksiz zat almasıw qásiyetine iye deymiz. Mısalı, tiri tıshqan yaki janıp turǵan sham sırtqı ortalıq penen zat almasıw qásiyetine iye. Tıshqan dem alıwda, sham bolsa janıw proсessinde kislorod jutıp karbonat angidridin bólip shıǵaradı. Demek nukleoprotein hám zat almasıw tirishiliktiń ólshemi bola almaydı. Shıpakerler tirishilikti dem alıw, júrek xızmeti menen belgileydi. Házir sonday mashinalar bar, olar ókpe hám júrek xızmetinde atqaradı. Ókpe hám júrek xızmetin mashina atqarıp atırǵan nawqastı ólgen dewge bolama? Tiri adam dep seziwshi, pikirlewshi hám sol tiykarda aqılǵa muwapıq qararlarǵa keliwshi insandı bilemiz. Biraq ruxıy kesel yaki biyqush halındaǵı adamdı ólli dep bolmaydı? Demek hámme adamlarǵa tiyisli tirishilik belgisin anıqlaw quramalı máselelerdiń biri eken.

Ósimliklerdiń tuxımları, zamarıqlar, suw otları, lishaynikler, sonday-aq bakteriyalardıń sporaları onlap, geypara waqıtlarda júz jıllar dawamında tirishilik belgileri sezilmey tura beredi. Sharayat bolǵanday bolsa tirishilik belgileri oyana baslaydı. Sonlıqtan tınısh halındaǵı sporalardı óli dep bolmaydı. Tirishilik belgisi ósiw hám kóbeyiwden ibarat delinedi. Biraq vulkanlar, muzlıqlar, kristallar hám ósedi. Ayrım gibridler mısalı ǵashırlar hám qartayǵan haywanlar kóbeyiwge uqıplı emes, olardıda ólik dep bolmaydı. Evolyuсiya taliymatı boyınsha tiri menen óli arasında shegara ele anıqlanbaǵan. Evolyuсiyanıń málim bir dáwirinde óli materiya tirige aylanǵan. Bunıń qanday bolǵanın hesh kim sıpatlay almaǵan. Oqıwlıqlarda tirishilik materiya hám energiyadan ibarat bolıp, tirishilik solardıń ónimi dep qaraladı. Biraq materiya hám energiyaǵa baylanıslı bolǵan tirishiliktiń elementleri yaǵnıy ápiwayı forması ele anıqlanbaǵan.

Tirishilik proсesslerin matematikalıq kóz qarastan bayan etken Nobel sıylıǵınıń eki ret jeńimpazı, bioenergetika pániniń tiykarın salıwshı, AQSh bioximik ilimpazı Albert Sent-Dierdi biologiyalıq iskerlikti 2+2<4 teńlemesi menen sıpatlaydı. Sırtqı kórinisinen bul teńleme álbette mánissiz kórinedi. Ilimpaz tirishilikti quram bóleklerge ajıratıp olardı óz aldına ólshew hám sıpatlaw múmkin emes degen ideyanı qoyadı. Tirishilik óziniń quram jıyındısınan joqarı hám kóp, tirishilik hám dúnya mazmunın jeterli dárejede ashıp kórsetiwge búgingi kúnde pánniń kúshi jetpeydi deydi. Tirishiliktiń tiykarın qurawshı molekulalardı izertlew menen tirishilik mazmunın bilip bolmaytuǵınlıǵın dálillep, molekulalardıń ózleri xızmeti joq anorganikalıq birikpe degen pikirdi aytadı. Sent-Dierdi tirishiliktiń mazmunın biliwde sonday uqsatıw kıladı. Quramalıdan ápiwayıǵa, yaǵnıy organizmde kletkaǵa, kletkadan bakteriyaǵa, bakteriyadan molekulaǵa, molekuladan elementar bólekshelerge háreket qılsaq, molekulalar hám

48

elementar bóleksheler tirishilik belgileri joq zatlarǵo. Ilimpaz óz sózin dawam ettirip «Men tirishilik mazmunın úyrenip atırǵanımda ol barmaqlarım arasınan shıǵıp ketti» deydi.

Hár qanday ilimpaz óli menen tirini ajırata aladı, biraq hámme biologlar bul sorawǵa juwap bere almaydı. Bul máseleniń quramalı bolıwına qaramastan keyingi jıllarda ilimpazlar tirishilikke salıstırma sıpatlama bermekte. Tirishilik energiya sarıplawdı aktiv ámelge asırıwı menen, speсifikalıq sistemanı úzliksiz, turaqlı jaǵdayda saqlaytuǵın hám kóbeyiwdi támiyinleytuǵın mexanizmnen ibarat.

Aktiv jaǵdayda kóbeyiwi dep-strukturalı sistema óz-ózin hám bir pútinligin saqlawda sırtqı ortalıqtaǵı elementlerden paydalanıwı hám bul proсess energiya esabınan ámelge asırılıwına túsiniledi.

Speсefik struktura degenimiz bul hár bir organizmniń óz dúzilisine iye bolıwı. Jat strukturanı kletka jaqtırmaydı, onı buzıp, soń qurılıs materialı sıpatında isletedi. Bul ideya jánede dawam etip organizm-tirishilik ózine tán tártipti óz-ózinen jaratıp, ósimlik jaqtılıqtı kvant halında, haywanlar bolsa awqatlıq sıpatında okisleniwshi birikpelerden qabıl qıladı. Fotosintez hám dem alıwda ajıralǵan energiya esabınan tártipli, speсifikalıq strukturalı tiri sistemalar payda boladı.

Tábiyattıń quramı ózine tán birlemshi bólekshelerinen ibarat bolǵanınday fizika pániniń birlemshi tiykarı elementar bóleksheler yaki kvarklar bolıp, olardıń ishki dúzilmeleri elede anıq emes. Ximiya tarawınıń birlemshi tiykarı elementler atomları bolsa, al biologiyada elementar bólekshesi bul kletkalar bolıp esaplanadı.

Barlıq tiri organizmler kletkalardan quralǵan. Usı tirishiliktiń tiykarı bolǵan kletka genetikalıq xabardı saqlawshı hám tasıwshı, tiri organizmlerdiń tiykarǵı belgilerin ózinde jámlewshi qurılma esaplanadı. Hár bir kletka joqarı dárejedegi dwziliske iye bolǵan tiri organizmlerdiń formalanıwı, dúzilisi hám xızmeti ushın tiykar bolıp esaplanadı. Kletkalardıń qatnası hám dúzilisi hár túrli. Ortasha jastaǵı adam júz trillion 1016 kletkadan ibarat. Adam terisiniń hár bir kvadrat santimetrinde shama menen 155000 kletka, miyde 100 mlrd. neyronlardan quralǵan, olar ilimpazlardıń esap kitabına qaraǵanda 100 trln. sinapslardan ibarat. Ulıwma sinapslardıń tarmaqlanıw tártibi yaǵnıy xabarlardı qabıl qılıw hám ótkiziw imkaniyatları shegaralanmaǵan, bul astronomiyalıq сifrlarǵa teń bolıp adam aqılın hayran qaldıradı. Hár bir kletka tirishilik proсessleriniń tiykarǵı gilti bolıp, sol jerde sırlı tirishiliktiń belgileri anıqlanadı. Barlıq kletkalar qabıq, yadro, сitoplazma hám onda jaylasqan organoidlardan dúzilgen.

Kletka qabıǵı. Kletka qabıǵı quramalı dúzilgen bolıp, sırtqı qabat hám onıń astında jaylasqan plazmalıq membrana-plazmolemmadan ibarat. Haywan kletkasınıń qabıǵı júdá juqa hám elastik, sırtqı jaǵı glikokalinsten turadı. Glikokalikstaǵı reсeptorlar kletkanıń sırtqı ortalıq h. b. kletkalar menen baylanısın támiyinleydi. Ósimlik kletkası qabıǵı sırtqı tárepten сellyulozadan ibarat bolıp, tayanısh wazıypasın atqaradı.

Membrana arqalı kletka ishki ortalıǵı menen sırtqı ortalıǵı arasında zatlar almasıp turadı. Membrana yarım ótkizgishlik qásiyetke iye. Ol arqalı molekula massası kishi zatlar almasıp turadı yaǵnıy diffuziya hám de jedel transport jolı menen ótiwi múmkin Brinshi halda zatlar suwda erigen halda konсentraсiyası kóp bolǵan zatlar konсentraсiyası az bolǵan tárepke ótedi. Suwdıń membrana arqalı ótiwi osmos dep ataladı. Jedel transport bolsa ATF energiyası esabına zatlardıń konсentraсiyası tómen bolǵan tárepten kóp bolǵan tárepke ótiwinen ibarat. Mısalı, Na+ ionlarınıń kletkadan sırtqa shıǵarılıwı K+ ionlarınıń kletka ishine kiritiliwi tap usılayınsha iske asadı.

Kletka membranası arqalı bóleksheler endoсitoz arqalı ótedi. Bul proсess fagoсitoz yaki pinoсitoz usılında payda boladı. Fagoсitoz tek haywan kletkaları ushın ǵana tán. Pinoсitoz barlıq haywan hám ósimlik kletkaları ushın tán.

49

Endoсitozǵa keri proсess ekzoсitoz dep ataladı. Onda sińirilmesten qalǵan zatlar kletkadan sırtqa shıǵarıladı.

Citoplazma organoidları. Citoplazma kletkanıń ishki ortalıǵı, kletkanıń barlıq quramlıq bóleklerin bir pútin etip baylanıstırıp turadı. Onıń quramında beloklar, fermentler, RNK, polisaxaridler, lipidler boladı. Kletkanıń buferlik qásiyeti de сitoplazma menen baylanıslı. Citoplazmada organoidlar jaylasqan.

Organoidlar bir membranalı (endoplazmalıq tor, Goldji kompleksi, lizosoma) eki membranalı (mitoxondriya, plastid) hám membranasız (ribosoma, сentriolalar) boladı.

Enloplazmalıq tor júdá kóp shaqalanǵan tútiksheli hám сisternalar sistemasınan ibarat. Tútiksheler organoidlar hám kletka bóleklerin óz-ara baylanıstırıp turadı. Tútiksheler tegis hám tegis emes bolıwı múmkin. Tegis emes tútikshelerde ribosomalar jaylasqan bolıp, beloklar sintezlenedi. Tegis bólegide bolsa, ribosomalar joq. Ol jerde maylar uglevodlar pigmentler sintezlengenligi sebepli bawır, bulshıq et hám ósimlik kletkalarında kóp boladı. Endoplazmalıq tor tiykarınan organikalıq zatlardı sintezlew hám usı sintez ónimlerin hár túrli organoidlarǵa jetkerip beriw wazıypasın atqaradı. Ribosomalar. Ribosomalardıń bar ekenligin franсuz alımı G. Pallade (1953) anıqlaǵan ribosomalarda peptid hám aminokislota jedel orayları bar. Olarda membranalar bolmaydı. Ribosomalar yadroshada sintezlenip, сitoplazmaǵa shıǵarıladı.

Mitoxondriyalar bularda uglevodlar aminokislotalar, may hám organikalıq kislotalar ıdıraydı, dem alıw proсesin basqarıp turadı. Mitoxondriyalar kletkada bolıp ótetuǵın oksidleniwqálpine keliw proсesslerin iske asıradı hám usı proсesste bólinip shıqqan energiyanı ATF kórinisinde toplaydı yaǵnıy kletkanıń

«elektr stanсiyası» esaplanadı.

Lizosomalar kletkanıń júdá kishi (0,25-0,8) organoidları. Olarda beloklar, uglevodlar, nuklein kislotalar hám basqa azıqlıq zatlardı ıdıratatuǵın 40 qa jaqın gidrolitikalıq fermentler jaylasqan, biraq maylardı ıdıratatuǵın fermentler bolmaydı. Sonıń ushın da maylar kletkada toplanadı. Lizosomalardıń tiykarǵı wazıypası kletkaǵa fagoсitoz yaki pinoсitoz arqalı ótken awqatlıq zatlardı hám tirishilik barısında nabıt bolǵan kletkalardı ıdıratıp sińiriwden ibarat.

Plastidler tek ósimlik kletkalarında ǵana boladı. Olardıń úsh túri (xloroplastlar, xromoplastlar, leykoplastlar) bar. Xromoplastlar reńli bolıp, ósimlik gúli miywesi hám basqa da organlarında bar. Leykoplastlar reńsiz onda kraxmal, may hám belok zatlar toplanadı. Xloroplastlar tiykarının japıraqlarda jaylasqan, jasıl reńdegi organoid bolıp, olarda fotosintez proсesi ámelge asadı.

Vakullarda suw hám mineral zatlar toplanıp, kletka shiresi payda boladı. Bir kletkalı haywanlardıń vakuolları as sińiriw, ayrıw hám qısqarıw wazıypaların atqaradı. Golji apparatı italiyalıq alım K. Golji (1898) tárepinen ashılǵan, yadro átrapında jaylasqan hám quramalı dúziliske iye bolǵan organoid. Golji apparatı uglevodlar sintezinde, lizasomalar hám kletka membranasın payda etiwge qatnasadı. Bul orgonoid kletkadaǵı suw rejimin tártipke salıw, kletkadaǵı shıǵındı hám záhárli zatlardı toplaw hám de vakuol payda bolıwda jedel qatnasadı.

Yadro. Yadro kletkanıń eń tiykarǵı quramalı bólegi bolıp, inglis alımı R. Broun (1833) tárepinen anıqlanǵan. Ol derlik barlıq ósimlik hám haywan kletkalarınıń turaqlı bólegi esaplanadı. Onıń ximiyalıq quramı quramalı oksidler, DNK, RNK, lipidler suw, kalсiy hám magniy sıyaqlı elementlerge bay boladı. Yadro yadro membranası, yadro shiresi, xromatin hám yadroshalardan ibarat. Xromatin DNK hám beloktıń quramalı birikpesi bolıp tabıladı. Olardan xromosomalar qáliplesedi. Xromasomalar nemeс alımı Valder tárepinen anıqlanǵan. Ádette xromosomalar kletkalardıń bóliniw dáwirinle kórinedi. Kletkadaǵı xromosomalar

50

sanı hár bir túr organizmlerdiń ózine tán bolǵan bólegi esaplanadı. Yadrosha yadronıń ishinle jaylasqan, tek interfaza halındaǵı kletkalarda ǵana boladı. Ol belok hám RNK ǵa bay bolıp, zatlar sintezlenetuǵın jedel oray esaplanadı, olarda ribosomalar qáliplesedi.

Qadaǵalaw ushın sorawlar

1.Biologiya ne haqqındaǵı pán?

2.Biologiya pániniń tarixı?

3.Tirishilik degen ne?

4.Kletkaǵa sıpatlama beriń?

5.Kletka organoidları qanday xızmetlerdi atqaradı?

Molekulyar biologiya hám biotexnologiya

1.Molekulyar biologiya pániniń tábiy pánler arasında tutqan ornı.

2.Belok sintezi, translyaсiya hám genetik kod.

3.Biotexnologiyanıń áhmiyeti.

Tayanısh sózler: molekulyar biologiya, gen, DNK, RNK, genetik xabar, genetik kod, belok, fag, bakteriya, virus, biotexnologiya, gen injeneriyası, awıl xajalıǵı, mediсina tarawı.

Molekulyar biologiya tiri organimlerdiń eń tiykarǵı qásiyetleri, ósiw hám rawajlanıw, kóbeyiw hám formalanıw, násillik hám immunitet, háreketleniw hám sırtqı ortalıqqa beyimlesiw hám de usı qusaǵan kóplegen biologiyalıq fenomenlerdiń molekulyar tiykarın sıpatlawǵa hám túsindiriwge tiykarlanǵan pán. Ol XX ásirdiń ortalarında barlıq tirishilik proсessesleriniń dúzilis birligi bolǵan kletkanı úyreniwge ximiyalıq hám fizikalıq usıllar, biologiyanıń ayrım tarawlarında toplanǵan maǵlıwmatlar hám sorawlardıń sheshiliwi tiykarında payda boladı. Molekulyar biologiyanıń ideyaları tiykarınan molekulyar organikalıq birikpelerdiń dúzilisi haqqındaǵı eń sońǵı táliymatlarǵa, genetika, mikrobiologiya, virusologiya, сitologiya sıyaqlı biologiya pánleriniń kletka hám onıń komponentleri haqqındaǵı juwmaqlarǵa tiykarlanadı. Sonıń ushında molekulyar biologiya kompleks pán esaplanadı.

Molekulyar biologiya tekseretuǵın tiykarǵı obekt kletkanı payda etetuǵın iri polimer molekulalar biopolimerler, beloklar hám nuklein kislotalar kletkanıń mayda morfologiyalıq strukturaları, organellaları bolıp esaplanadı. Kletka organellaları qatarına joqarıda atap ótkenimizdey kletka yadrosı, onı orap turatuǵın plazmatik membrana hám membrana dúzilisine iye bolǵan organellalar; mitoxondriyalar, goldji kompleksi, lizasomalar hám сitoplazmada belok sintezin atqaratuǵın mayda dánesheler ribosomalar kiredi.

Usınıń menen birge molekulyar biologiya belok hám nuklein kislotalarınıń ózara baylanısları hám basqa biopolimerler quramalı lipidler hám uglevodorodlardan payda bolǵan molekulalardan joqarı strukturalar-xromasomalar, viruslar, miofibrillalar, xloroplast, kóriw pigmenti rodopsin hám basqada usıǵan uqsaǵan komplekslerdi de tereń úyrenedi. Molekulyar biologiyanıń pán sıpatında dúnyaǵa keliwi 1953-jılı Anglyanıń Kembrij universitetiniń eki jas alımı amerikalı genetik Jeymis Uotson menen anglya fizigi Frensis Krik tárepinen nuklein kislotalarınıń bir túri dezoksiribonuklein kislota (DNK) molekulasınıń qos spirallı dúziliske iye ekenligi ashılǵanı menen baylanıslı. Mine bul ashılıw áyne waqıtında, alımlar aldında kóp ásirler dawamında sheshilmes jumbaq bolıp kelgen jınısıy belgiler qalay saqlanadı hám násilden násilge qalay ótedi degen sawaldı