Вопрос 45.

Биологизация современной химии. Освоение каталит-ого опыта живой природы. Химия будущего. Проблемы создания лаборатории живых организмов.

Биологизация химии– изучение работы живой клетки с точки зрения, т.е. мех-зм проведения хим р-ций. Одно из направлений– изучение ферментов.

Ферменты – белковые мол-лы с актив центром не в белке, а в комплексном соединении. Это биокатализаторы, играющие осн роль в биор-циях. Известно более 1000 ферментов.

Преимущества перед катализаторами:

• Работают при физиологических температурах и давлениях.

• Долго работают без регененрации.

• Ускор-ют ход хим р-ции в 10-100 млн раз

• Все ферменты способны, как все биологич системы к самоорганизации и саморегуляции=> естест отбор актив центров.

Но как внедрить их в произ-во?

Сначала ферменты выделяли из жив в-ва, но жизнь их оказалась слишком мала. К тому же сколько надо живого в-ва даже для небольшого кол-ва ферментов.да еще они при высоких Т денатурируются. Сейчас сущ-ет неск направлений по разработке:

Выделение и очистка природ ферментов (энзимология). Или используют иммобилизацию– изготовление ферментов на подложках (казеин, силикон) для увеличения жизни

Разработка и синтез искусственных ферментов.# инсулин, лактаза, витамины, др. гормоны.

Моделирование работы жив клетки(наиб перспективно).

Давнишняя мечта химиков – освоение опыта лаборатории жив организмов, чтобы понять, как из неогранич материи возникает органич-я, а с нею и жизнь. Первым ученым, осознавшим важность исключительно высокой упорядоченности, организ-ти и эффективности процессов в жив организмах, был один из основателей органич химии, Якоб Берцелиус. Именно он впервые установил, что основой лаборатории жив организма явл-ся катализ, а точнее, биокатализ. Идеально совершенные превращения посредством катализа способна производить лаборатория жив организма.

Используя принципы химии организмов, можно построить совершенно новую химию, основанную на необычном управлении хим процессами. Будут созданы аналогичные кат-ры, далеко превосходящие промышленные аналоги последнего t. Тогда станет возможным преобразование солнеч энергии с большим коэффиц-ом полезного действия в др виды энергии: химическую, электрическую, тепловую.

Вопрос 46.

Гипотезы происх-я жизни на земле. Живое и неживое.

Сущ-ет множ-во теорий о возникновении жизни на Земле:

Креационизм: все от Бога. Бог создал Землю и все живое на ней за семь дней.эту теорию нельзя считать теорией, т.к. никаких эмпирических доказ-в не сущ-ет. Но даже некоторые великие ученые верили в нее. # Тимирязев и Павлов.

Теория стационарного состояния: Земля никогда не возникала, а сущ-ла всегда. Все что когда-либо происходило, произойдет еще раз по крайней мере, т.к. все повторяется. Даже динозавры скоро снова появятся.

Теория Панспермия: здесь предлагается идея о внеземном происхождении жизни. Наиболее достоверное док-во: в метеоритах нашли HCN, аминокис-ты, сахара, простейшие бактерии. В космосе есть жизнь, и, может быть, она породила жизнь на Земле. Вернадский придерживался этой теории. Он утверждал, что никогда в течение всех геологич периодов (даже архейской эры) не было найдено следов самозарождения. В архейской эре нашли 0,1%кислорода, а даже если есть 0,01%, то есть озоновый слой – жизнь уже сущ-ла.

Гипотеза самопроизвольного зарождения: глав мысль– из живого– неживое и наоборот. Еще Аристотель считал, что во всем неживом есть начало, из кот-го появляется живое.# при гниении сырого мяса это начало начинает действовать, и появляются личинки. Ван Гельмот(16в) получил живое из неживого: в шкаф положил грязную рубашку и зерно=>получились мыши.

Эту «теорию» экспериментально опроверг Луи Пастер, открывший пастеризацию.

Гипотеза Опарина (1922г): основана на абиогенном синтезе. По Опарину сначала у Земли была t=4000-8000^oC. Гравитационное поле несильное=> H₂, He, N₂, O₂, Ar улетели. Удержались пары аммиака, воды, синильной кис-ты, газ метан.=> восстановительная атмосфера. (# железо было только двухвалентное, т.к. не было окислителей). УФ облучение очень сильное, а атмосфера ионизирована: постоянные разряды, извержения вулканов). Потом Земля стала охлаждаться. При t=1500 появились аминокис-ты (мономеры)– это доказ-но экспериментально в 1953г. При t=150-100 – всемирный потоп, т.к. конденсация паров. Появился Мировой океан. В воде аминокис-ты стали соединятся друг с другом. Так появились белки. Белки скапливались с помощью гидротации. И с помощью образовавшихся ферментов и кат-ров, работающих в белковой среде образовалась РНК=> генетич мех-изм=> деление клетки. Но все точно Опарин не объяснил.

ЖИВОЕ И НЕЖИВОЕ.

Сходство: единство химсостава (Са, Mg, Kd).

Обмен веществ : для неживых– изменнеие агрегатного состояния, размыв почвы. А у живых– это ассимиляция (соединение)# фотосинтез и диссимиляция – окисление, дыхание, распад сл орг вещ-в на простые. Это два энергетич обмена.

Наследственность и изменчивость присущи только живым организмам. Наследственность – общее сво-во всех организмов сохранять и передавать особенности строения и ф-ций от предков к потомству. Изменчивость– общее сво-во всех организмов приобритать новые признаки – различия м/у особями в пределах вида.

А вот к росту и развитию способны как живые, так и неживые сис-мы. Ведь развитие– это эволюция– необратимый процесс, в рез-те кот-го меняется качественное состояние объекта. Для живой формы: развитие жив формы– это индивидуальное развитие(онтогенез) и филогенез– эволюция жив организмов, приводящая к образованию новых видов., что обеспечивает многообразие.

Раздражимость– только для живых сис-м. Многоклеточные обладают условными и безусловными рефлексами, а одноклеточные – только безусловными. У растений тоже есть рефлексы– таксисы– изменение хар-ра движения или роста растения.

Дискретность хар-на для всех орг-мов, т.к. это всеобщее св-во материи.

Саморегуляция – сво-во всех слож открытых систем(биологические и соцструктуры). Саморегуляция – способность живых организмов поддерживать постоянство своего химсостава.

Ритмичность присуще всем организмам. Ритм – повторение опред состояния через опред период времени.# биение сердца, цикличность появления пятен на Солнце, приливы и отливы.

Все организмы состоят из неск типов макромол-л: белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кис-ты.