Днк: свойства молекулы

Исследования структуры ДНК показали, что сахарофосфатный остов находится на периферии молекулы ДНК, пуриновые и пиримидиновые основания-в середине. Причем последние ориентированы таким образом, что между основаниями из противоположных цепей могут образоваться водородные связи. Пары оснований имеют одинаковый размер по всей длине молекулы ДНК. Аденин может спариваться лишь с тимином, а гуанин только с с цитозином. Каждая из пар оснований обладает симметрией, позволяющей ей включиться в двойную спираль в двух ориентациях (А = Т и Т = А; Г = Ц и Ц = Г). Противоположные последовательности и соответствующие полинуклеотидные партнеры называются комплементарными.

Строение ДНК:

-число полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК равно двум;

-цепи образуют спирали по 10 пар оснований в каждом витке;

-двойные цепи закручены одна вокруг другой и вместе вокруг общей оси;

-фосфатные группировки находятся снаружи спирали, а основания внутри и расположены с интервалом 0,34 нм под прямым углом к оси молекулы;

-цепи удерживаются вместе водородными связями между основаниями;

-пары, образуемые основаниями (А-Т и Г-Ц), в высшей степени специфичны: полинуклеотидные цепи комплементарны друг другу.

-в структуре ДНК может происходить изменение в чередовании нуклеотидов ( мутации);

-в структуре ДНК заложена возможность так называемой конвариантной редупликации.

Мутация: аллель, встречающийся в популяции с частотой, равной или меньше 1%. изменения генома, которые состоят либо в появлении новыхаллелей(их называютгенными мутациями), либо в перестройке хромосом, например, в переносе кусочка одной хромосомы на другую (тогда их называютхромосомными мутациями), либо в изменениях генома ( геномные мутации). Пример геномной мутации - изменение числа хромосом в клетке. Мутации - это случайно возникшие стойкие изменения генотипа, затрагивающие целые хромосомы, их части или отдельные гены. Чаще всего мутационные изменения - это мелкие, едва заметные уклонения от нормы.

В естественных условиях мутация появляется под влиянием факторов внешней и внутренней среды и обозначается термином "естественные (или спонтанные) мутации".Причиной генных, мутаций является замена одного азотистого основания в молекуле Д.Н.К. на другое, потеря, вставка, или перестановка азотистых оснований в молекуле Д.Н.К. Отсюда следует - ген мутирующий у человека могут развиться патологические состояния, патогенез которого различен.Если мутация на генном уровне возникает при действии различных физических., химических, биологических факторов, то это называют мутагенезом .Основой мутации являются первичные повреждения в молекуле Д.Н.К.

Эмоции.- внутренний механизм, при участии которого внешние раздражители превращаются в мотивы; создаются оптимальные условия для приспособления организма к окружающей среде и нормального функционирования организма, направленного на познание среды и ее творческое преобразование. Вполне правомерно поэтому утверждение, что своеобразие личности в значительной степени определяется особенностями ее эмоционального реагирования.    На характер эмоций влияют архитектура города, состояние жилых помещений, мебель, предметы обихода, одежда, окружающая нас природа, выполняемая нами работа, различные моральные и материальные факторы. Но особенно большое действие на эмоциональную сферу оказывают люди, среди которых мы живем, работаем, отдыхаем, наши взаимоотношения с этими людьми.Эмоции — это реакции человека или животных на воздействие внутренних или внешних раздражителей, имеющие ярко выраженную субъективную оценку и охватывающие все виды чувственности и переживаний. Эмоцииями называют психические состояния, отражающие субъективное отнвшение индивида к окружающей среде.

Творчество-это целеустремленная деятельность человека к познанию того, что ещё не открыто, и результатом которой является создание новых материальных и духовных ценностей. Творчество предполагает наличие у личности способностей, знаний, умений, благодаря которым создается продукт, отличающийся новизной, оригинальностью. Изучение различных свойств личности выявило важную роль воображения, интуиции, умственной активности, потребности личности в раскрытии своих собственных возможностей.    Можно выделить два направления в осмыслении творчества:    1. Творить может любой человек, который имеет определенные знания, владеющий приемами творчества, располагающий определенными условиями, обстановкой. Согласно этой точке зрения, все люди рождены одинаковыми и начинают различаться воспитанием и т.п.    2. Человек творит неосознанно. Он-гений от природы. Таким образом, творчество — это создание на основе того, что есть, того, чего еще не было.   С психологической точки зрения, творец нового всегда обладает сильным воображением, отличается гибкостью ума, глубоким мышлением. Разносторонние потребности, высшая критичность, большая сила воображения позволяют ему преодолевать все препятствия на пути реализации творчества.

30.Космические циклы и их влияние на живое.

Космические ритмы (циклы) - периодические изменения в природе, происходящие под влиянием грaвитaционных сил. Все ритмы принято делить по знaчению их периодa нa две группы. К первой группе относят ритмы, действующие в aнтропной шкaле времени, т. е. в шкaле, соизмеримой с жизнью человекa. Здесь, прежде всего, можно выделить суточный ритм, обусловленный врaщением Земли вокруг своей оси, месячный ритм, связaнный с врaщением Луны вокруг Земли, и годичный ритм, обусловленный врaщением Земли вокруг Солнцa.

В суточном и годичном ритмaх изменяются освещенность, создaвaемaя Солнцем нa поверхности Земли, темперaтурный режим и ряд физических пaрaметров aтмосферы и гидросферы. В результaте происходит сменa дня и ночи, сменa времен годa. Суточные и месячные вaриaции грaвитaционного поля нa поверхности Земли, связaнные с приливным действием Луны и Солнцa, создaют сложное явление океaнических приливов. С тaкими же периодaми (сутки и месяц) происходят вaриaции мaгнитного поля Земли. Изменение ориентaции земной мaгнитосферы относительно солнечного ветрa (рaдиaльного потокa плaзмы солнечной короны в межплaнетное прострaнство) зaдaет суточный ритм мaгнитного поля. Врaщение Солнцa, a вместе с ним межплaнетного мaгнитного поля, имеющего хaрaктерную структуру, зaдaет 27-дневный ритм вaриaций мaгнитного поля Земли.

Ко второй группе относят ритмы, действующие в геологической шкaле времени, т. е. нa протяжении очень длительных периодов, горaздо больших длительности жизни человекa. Долгопериодические изменения влияют нa погоду и климaт нa Земле, a через это и нa биосферу. Климaтические циклы связaны с хaрaктерными особенностями орбитaльных движений Земли и Солнцa, обусловленных воздействием других плaнет и гaлaктик.

Выделяют следующие климaтические циклы, зa которые ответственность несут особенности орбитaльного движения Земли:

1) 26-тысячелетний цикл, обусловленный прецессией оси врaщения Земли, тaк нaзывaемый Большой плaтонический год;

2) 41-тысячелетний цикл, связaнный с периодом изменения углa нaклонa оси врaщения Земли к эклиптике (большому кругу небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнцa);

3) 100-тысячелетний цикл, рaвный периоду изменения знaчения эксцентриситетa земной орбиты.

Совместное действие этих космических фaкторов, их нaложение, взaимное усиление приводят к долго-периодическим изменениям климaтa Земли.

31.Симметрия и асимметрия в природе, их связь с энтропией.

Симметрия – это понятие, отражающее существующий в природе порядок, пропорциональность и соразмерность между элементами системы или объекта природы, некий элемент гармонии.

Асимметрия – понятие, противоположное симметрии, отражающее разупорядочение системы, нарушение равновесия, что связано с изменением и развитием системы.

виды симметрий подразделяются на внешние и внутренние.

Внутреннюю симметрию невозможно наблюдать, она скрыта в математических уравнениях и законах, выражающих состояние исследуемой системы. Пример тому-уравнение Максвелла, описывающее взаимосвязь электрических и магнитных явлений, или теория гравитации Эйнштейна, связывающая свойства пространства, времени и тяготения.

Внешняя симметрия (пространственная или геометрическая) представлена в природе большим многообразием. Это симметрия кристаллов, молекул, живых организмов.

Для чего нужна симметрия живому и как она возникла?

Живые орг-змы формировали свою симметрию в процессе эволюции. Первые живые организмы имели правильную сферическую форму. Внедрение организмов в другие среды заставляло их адаптироваться к новым специфическим условиям. Один из способов такой адаптации – симметрия на уровне физической формы. Симметричное расположение частей органов тела обеспечивает живым организмам равновесие при движении и функционировании, жизнестойкость и адаптацию. Довольно симметричны внешние формы крупных животных, человека. Растительный мир организмов также наделен симметрией, что связано с борьбой за свет, физической устойчивостью к полеганию (закон всемирного тяготения. Внешняя симметрия насекомых и животных помогает им держать равновесие при движении, извлекать максимум энергии из окружающей среды и рационально ее использовать.

В физических и химических системах симметрия приобретает еще более глубокий смысл. Наиболее устойчивы молекулы, обладающие высокой симметрией (инертные газы). Симметрия молекул определяет характер молекулярных спектров. Высокая симметрия характерна для кристаллов. Кристаллы – это симметричные тела, их структура определяется периодическим повторением в трех измерениях элементарного атомного мотива.

Асимметрия также широко распространена в мире.

Внутреннее расположение отдельных органов в живых организмах часто асимметрично. Например, сердце расположено слева у человека, печень – справа и т. д. Л. Пастер выделил левые и правые кристаллы винной кислоты. Молекула ДНК асимметрична – ее спираль всегда закручена вправо. Все аминокислоты и белки, входящие в состав живых организмов, способны отклонять поляризованный луч света влево.

В отличие от молекул неживой природы, молекулы органических веществ характеризуются ярко выраженной асимметрией. Живые организмы (растения) поглощают из окружающей среды (почвы) в значительной степени химические соединения минеральной пищи, молекулы которой симметричны и в своем организме превращают их в асимметричные органические вещества: крахмал, белки глюкозу и т. д.Структура компонентов клетки также асимметрична, что имеет большое значение для ее обмена веществ, энергетической обеспеченности, а также способствует более высокой скорости протекания биохимических реакций.

Симметрия и асимметрия – это две полярные характеристики объективного мира. Фактически в природе нет чистой (абсолютной) симметрии или асимметрии. Там, где ослабевает симметрия, возрастает асимметрия, и наоборот. На разных уровнях развития материи ей свойственна то симметрия, то асимметрия. Однако эти две тенденции едины.

Полагая, что равновесие есть состояние покоя и симметрии, а асимметрия приводит к движению и неравновесному состоянию, можно считать, что понятие равновесия играет в биологии не менее важную роль, чем в физике. Именно устойчивое динамическое равновесие (асимметрия) является ключевым принципом постановки и решения проблемы происхождения жизни.

32.Генная инженерия; программа «геном человека».

Возникла в 70-80 годы 20 века. Генная инженерия – раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным конструированием новых несуществующих в природе сочетаний генов.

ЗАДАЧИ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ: расшифровка структуры генов, синтез генов биохимическим путем, клонирование генов, перенос выделенных или вновь синтезированных генов из одной клетки или организма в другую с целью направленного изменения их наследственных свойств, т.е. управление наследственностью. Путем вмешательства человека в конструкцию ДНК были улучшены или изменены свойства десятков животных и растений с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения пород скота.

ПРИМЕНЕНИЕ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ: в медицине1. связано с диагностикой заболеваний – разработаны диагностические препараты, позволяющие обнаружить генетические аномалии в период беременности. 2. лечение заболеваний. Разрабатываются методы лечения наследственных болезней путем введения генов с правильной информацией в клетки, содержащие дефектные гены или добавлением новых генов, в которых имеются вещества для борьбы с болезнью (генотерапия).3.Профилактика. Одним из перспективных направлений генной инженерии является культивирование генов больных и здоровых людей в клетках других живых организмов с целью изучения молекулярных основ наследственных заболеваний человека.

Клонирование – процесс, в ходе которого живое существо производится от единственной клетки, взятой от другого живого существа.

Генная инженерия лежит в основе современной биотехнологии.

ПРИМЕНЕНИЕ: в медицине и фармацевтике (гормон роста, интерферон, клонирован ген инсулина, нейропиптиды – белки головного мозга, регулирующие такие биологические процессы как сон, память, боль ит.д.), получение пищевых продуктов из трансгенных растений (генетически измененные с заданными параметрами).

Геном — это совокупность генов. Расшифровка генома начинается с создания «атласа» генов, набора их карт. Первую такую карту разработали группы Д. Коэна и Ж. Доссе. А ее окончательный вариант вышел из лаборатории профессора Ж. Вайсенбаха. В ходе выполнения программы «Геном человека» были решены некоторые очень важные медицинские и фармакологические проблемы.. Уже выявлены мутации, отвечающие за такие заболевания, как гипертония, диабет, некоторые виды слепоты и глухоты, злокачественные опухоли. Обнаружены гены, отвечающие за одну из форм эпилепсии, гигантизм и т.д. Проведенные исследования показали, что в ближайшие годы станет возможной сверхранняя диагностика тяжелых заболеваний, а значит, и более успешная борьба с ними. Сейчас активно разрабатываются методы адресной доставки лекарств в пораженные клетки, замены больных генов здоровыми.

33. МОЗГ.СОЗНАТЕЛЬНОЕ И БЕССОЗНАТЕЛЬНОЕ. ФУНКЦИИ СОЗНАНИЯ.

Человеческий мозг- сложное образование, тончайший нервный аппарат. Это самостоятельная система и вместе подсистема, включенная в состав целостного организма и функционирующая в единстве с ним, регулирующая его внутренние процессы и взаимоотношения с внешним миром. Какие же факты неопровержимо доказывают, что именно мозг есть орган сознания, а сознание - функция человеческого мозга?  Прежде всего тот факт, что от уровня сложности организации мозга зависит и уровень отражательно-конструктивной способности сознания. Мозг первобытного человека был слабо развит и мог служить органом лишь примитивного сознания. Нормальная психика невозможна вне нормально функционирующего мозга. Как только нарушается структура организации материи мозга, разрушаются и структуры сознания. Когда повреждаются лобные доли, больные не могут продуцировать и осуществлять сложные программы поведения; они не имеют устойчивых намерений и легко возбуждаются побочными раздражителями. Экспериментальные данные различных наук, таких как психофизиология, физиология высшей нервной деятельности и др., свидетельствуют о том, что сознание неотделимо от мозга: нельзя отделить мысль от материи, которая мыслит. Мозг с его сложными биохимическими, физиологическими, нервными процессами является материальным субстратом сознания. Сознание всегда связано с этими протекающими в мозгу процессами и не существует помимо них. Но не они составляют сущность сознания. 

Сознание не является единственным уровнем, на котором пред­ставлены психические процессы, свойства и состояния человека. Кроме сознания у человека есть и бессознательное. Это те явления, процессы, свойства и состояния, которые по своему действию на поведение похожи на осознаваемые психические, неактуально человеком не рефлексируются..  К сфере бессознательно-психического относится та часть психики, познавательные образы которой непосредственно неосознаваемы. Ее образы человеческое «Я» не может вывести в поле своего внимания. О их существовании можно судить лишь опосредственно, путем применения специальных методов и высокого искусства раскрытия внутреннего мира. В то же время бессознательное не отделено неприступной стеной сознательного. Но возможности перевода очень специфичны, затруднены, а во многом непосредственно недостижимы.  Бессознательная память –память,связанная с дол­говременной и генетической памятью. управ­ляет мышлением, воображением, вниманием, определяя содержа­ние мыслей человека в данный момент времени, его образы, объекты, на которые направлено внимание. Бессознательное мышление выступает в процессе решения человеком творче­ских задач, а бессознательная речь-это внутренняя речь.  Бессознательное не следует понимать как нечто аморфное, оно обладает динамичностью и способностью к агрессивнос­ти..  Третий тип бессознательных явлений — те, о которых говорит 3. Фрейд касающихся личностного бессознательного.Это — желания, мысли, намерения, потребности, вытесненные из сферы человеческого сознания под влиянием цен­зуры. Каждый из типов бессознательных явлений по-разному связан с поведением человека и его сознательной регуляцией. 

Сознание - высшая форма отражения действительного мира, свойственная только человеку. Оно связано с членораздельной речью, логическими обобщениями, абстрактными понятиями.  “Ядром” сознания, способом его существования является знание.  Формирование сознания связано с возникновением труда.  Необходимость труда в процессе общения вызвала появление языка. Труд и язык оказали решающее влияние на становление человеческого сознания.  Сознание - функция сложнейшей материальной, физиологической системы - человеческого мозга.  Сознание имеет многокомпонентную структуру, тем не менее оно - единое целое.  Сознание обладает возможностью воздействовать на окружающую его действительность. Оно активно. 

34. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

Под взаимодействием в более узком смысле понимают такие процессы, в ходе которых между взаимодействующими структурами и системами происходит обмен квантами определенных полей, энергией, а иногда и информацией

4 основных вида фундаментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.Сильное взаимод-е осущ-вляется на уровне атомных ядер на расстоянии порядка 10-13 см, обеспечивает связь нуклонов в ядре и определяет ядерные силы. Поэтому атомные ядра очень устойчивы, разрушить их трудно. Слабое взаимодействие - короткодействующее, происходит между различными частицами на расстоянии 10-15 - 10-22 см. Оно связано с распадом частиц в атомном ядре, например, нейтрон в среднем за 15 мин. распадается на протон, электрон и антинейтрино.

Электромагнитное взаимодействие почти в 1000 раз слабее сильного, зато более дальнодействующее. Оно свойственно электрически заряженным частицам, а его носителем является не имеющий заряда фотон – квант электромагнитного поля. Электромагнитное взаимодействие определяет структуру атома, отвечает за большинство физических и химических явлений и процессов, им определяется агрегатное состояние вещества и др. Гравитационное взаимодействие является самым слабым, имеет решающее значение в космических масштабах и неограниченный радиус действия. Гравитационное взаимодействие универсально, оно заключается во взаимном притяжении и определяется законом всемирного тяготения.

35.Основные концепции химии.

Химия – это наука о химических элементах и их соединениях.

Закон сохранения массы вещества установили М.В. Ломоносов и А.Л. Лавуазье почти независимо друг от друга. Они далеко продвинули развитие химии тем, что при химических реакциях применили физические методы.Закон сохранения массы в химических процессах:масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

Закон сохранения энергии действует во всех случаях и повсюду, где одна форма энергии переходит в другую.Закон сохранения энергии:количество тепловой энергии, принесённой в зону взаимодействия веществ равно количеству энергии, вынесенной веществами из этой зоны.

К специфическим законам химии относятся такие законы, как закон постоянства состава, закон постоянных весовых отношений, закон простых объемных отношений,закон А. Авогадро.

Атомно-молекулярное учение.

Молекула-это наименьшая частица данного вещества. Атом – это наименьшая частица химического элемента.В результате химической реакции молекула изменяется, а атом – нет.

Периодический закон Д.И. Менделеева:Свойства простых тел, а также форма и свойства соединения элементов находятся в периодической зависимости от атомных весов элементов.

Химические процессы и реакционная способность веществ.Изучением скорости и особенностей протекания химических реакций занимается химическая кинетика. Основополагающим для химической кинетики является представление о том, что исходные вещества, вступающие в химическую реакцию, чрезвычайно редко превращаются в ее продукты. В большинстве случаев реакция проходит ряд последовательных и параллельных стадий, на которых образуются и расходуются промежуточные вещества. Изучение скорости протекания химических процессов показало, что химические реакции протекают тем быстрее, чем выше температура, давление и концентрация реагентов.На скорость некоторых химических реакций можно влиять присутствием небольшого количества определенных веществ, которые сами в реакции участия не принимают. Вещества эти называются катализаторами. Катализаторы бывают положительными, ускоряющими реакцию, и отрицательными — замедляющими ее. Каталитическое ускорение химической реакции называется катализом и является приемом современной химической.

36.ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, ВАЛЕНТНОСТЬ,ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ.

Химическая связь — это взаимодействие частиц (атомов, ионов), осуществляемое путем обмена электронами. Различают несколько видов связи.Ковалентная связь образуется в результате обобществления электронов (с образованием общих электронных пар). Различают две основные разновидности ковалентной связи:1. неполярную;2. полярную. 1. Ковалентная неполярная связь образуется между атомами неметалла одного и того лее химического элемента. 2. Ковалентная полярная связь образуется между атомами различных неметаллов. Ионной называется связь между ионами, т. е. заряженными частицами, образовавшимися из атома или группы атомов в результате присоединения или отдачи электронов. Ионная связь характерна для солей и щелочей.

Валентность химических элементов.Способность атомов присоединять определенное число атомов других элементов называется валентностью элемента. С одним атомом одновалентного элемента соединяется один атом другого одновалентного элемента, с атомом двухвалентного – два атома одновалентного или один атом двухвалентного, с двумя атомами трехвалентного элемента – три атома двухвалентного и т.д.

Хими́ческая реа́кция-превращение одного или нескольких исходных веществ в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции). В отличие от ядерных реакций, при химических реакциях ядра атомов не меняются, в частности не изменяется их общее число, изотопный состав химических элементов, при этом происходит перераспределение электронов и ядер и образуются новые химические вещества.