Репликация днк, трансляция, транскрипция.

Репликация ДНК – процесс удвоения молекулы ДНК. Репликация обеспечивает точное копирование генетической информации, заключенной в молекулах ДНК и передает её по наследству от поколения к поколению. Комплементарность – строгое соответствие нуклеотидов друг к другу в парных цепях молекулы ДНК. Механизм реализации генетической информации в живом организме: ДНК-транскрипция-РНК-трансляция-белки.

Транскрипция –это формирование молекул информационной РНК(иРНК) на биологической матрице(молекуле ДНК) как «перезапись» наследственной информации для дальнейшего синтеза в живых клетках белков и некоторых других молекулах.

Трансляция – синтез в живых клетках белков путем считывания наследственной информации, закодированной в молекулах иРНК.

Свойства генетического кода

1. Триплетность – когда одной аминокислоте полипептидной цепи соответствуют 3 расположенных рядом нуклеотида ДНК, называемые триплетом или кодоном.

2. Код универсален – во всех живых организмах аминокислоты кодируются одинаковыми кодонами.

3. Код однозначен – каждый кодон кодирует только одну аминокислоту.

Билет 37

• Мутации, их роль в эволюции.

Разновидности мутаций. Мутации - материал эволюции.

Мутация - Редкие, случайно возникающие стойкие изменения генотипа, затрагивающие весь геном (совокупность генов), целые хромосомы или их части. Конечный эффект мутации - изменение свойств белков. Мутационная изменчивость играет роль главного поставщика наследственных изменений. Именно она является первичным материалом всех эволюционных преобразований. Принята распространенная классификация мутаций на Соматические и половые, последние делятся на три вида: Генные, Хромосомные, Геномные. Генные мутации – наиболее частые. Они затрагивают изменения в структуре и порядке генов. Их делят на синонимичные (замена триплета, без замены аминокислоты), несинонимичные (мутации в несин. Триплетах с последующей заменой аминокислоты и изменением структуры белка: 99% - летальны, 0, 01% - материал для эволюции) нонсенс (замена триплета на начало, конец или стоп сигнал 99% - летальны, 0, 01% - материал для эволюции) Мутации отдельных генов происходят редко,все они как правило случайны. Хромосомные мутации - также играют важную эволюционную роль. Они связаны с изменением части или участка хромосом. Прежде всего необходимо указать на удвоение генов в одной хромосоме, т.к именно благодаря этому в процессе эволюции накапливается генетический материал. Нарастание сложности организации живого в ходе историч. развития в значительной степени опиралось на увеличение количества генетического материала. Геномные мутации - приводят к кратному изменению всего генома. Частный случай полипойдия - кратное увеличение числа хромосом у растений. У животных встречается крайне редко. Она характеризуется более крупными размерами и мощным ростом. Сущ. и др. классификация мутаций на Аутосомные и мутации в половых хромосомах. Первые часто смертельны для организма (болезнь дауна, синдром кошачьего крика). Вторые связаны с измененями в половых хромосомах (синдром Жанны Дарк, Тернера, «ген преступности»). Также существуют более мелкие классификации мутаций на: доминантные рецессивные, вредные и полезные, летальные и полулетальные и т.д. В естественных условиях они появляются под влиянием факторов внешней и внутренней среды. К ним относятся химические факторы (компоненты табака, формальдегиды, кофеин, пищевые консерваты и т.д), физические факторы (ионизирующее излучение), биологические факторы (вирусы). Одна из наиболее важных задач современной генетики является получение направленных мутаций, для достижения управления наследственностью.

Билет 38

• Трансгенные технологии.

Генные технологии основаны на методах молекулярной биологии и генетики, связанных с целенаправленным конструированием новых, не суще­ствующих в природе сочетаний генов. Генные техноло­гии зарождались в начале 70-х годов XX в. как методы рекомбинантных ДНК, названные генной инженерией. Основная операция генной технологии заключается в извлечении из клеток организма гена, кодирующего нуж­ный продукт, или группы генов и соединение их с моле­кулами ДНК, способными размножаться в клетках дру­гого организма. На начальной стадии развития генных технологий получен ряд биологически активных соеди­нений — инсулин, интерферон и др.

Основная цель генных технологий — видоизменить ДНК, закодировав ее для производства белка с задан­ными свойствами. Современные экспериментальные методы позволяют анализировать и идентифицировать фрагменты ДНК и генетически видоизмененной клет­ки, в которые введена нужная ДНК. Над биологичес­кими объектами осуществляются целенаправленные химические операции, что и составляет основу генных технологий.

Генные технологии привели к разработке совре­менных методов анализа генов и геномов, а они, в свою очередь, — к синтезу, т. е. к конструированию новых, генетически модифицированных микроорганизмов.

Билет 39

• Клонирование и моральный аспект современных биотехнологий.

Клонирование человека — это шанс иметь детей для тех, кто страдает бесплодием; это банки клеток и тканей, запасные органы взамен тех, что приходят в негодность; наконец, это воз­можность передать потомству не половину своих генов, а весь геном — воспроизвести ребенка, который будет копией одного из родителей. Вместе с тем остается от­крытым вопрос о правовом и нравственном аспекте дан­ных возможностей. Подобного рода доводами в 1997 — 1998 гг. были переполнены различные источники массо­вой информации во многих странах.

По принятому в науке определению, клонирова­ние — это точное воспроизведение того или иного живого объекта в каком-то количестве копий. Воспро­изведенные копии обладают идентичной наследствен­ной информацией, т. е. имеют одинаковый набор генов.

В феврале 1997 г. сообщалось о том, что в лабора­тории шотландского ученого Яна Вильмута в Рослинском институте (Эдинбург) разработан эффективный метод клонирования млекопитающих и на его основе родилась овца Долли. Говоря доступным языком, овца Долли не имеет отца — ей дала начало клетка матери, содержащая двойной набор генов.

(Как же производился опыт в лаборатории Яна Вильмута? Вначале выделялись ооциты, т. е. яйцеклет­ки. Их извлекли из овцы породы Шотландская черно­мордая, затем поместили в искусственную питатель­ную среду с добавлением эмбриональной телячьей сыворотки при температуре 37 °С и провели операцию энуклеации — удаления собственных ядер. Следующая операция заключалась в обеспечении яйцеклетки ге­нетической информацией от организма, который над­лежало клонировать. Для этого наиболее удобными оказались диплоидные клетки донора, т. е. клетки, не­сущие полный генетический набор, которые были взя­ты из молочной железы взрослой беременной овцы. Из 236 опытов успешным оказался лишь один — и роди­лась овечка Долли, несущая генетический материал взрослой овцы. После этого в различных средствах ин­формации стала обсуждаться проблема клонирования человека).( на всякий случай если не нравится, то удали)

Действительно, допустим, что трансплантировали развивающиеся яйцеклетки с чу­жеродными донорскими ядрами нескольким тысячам приемных матерей. Именно нескольким тысячам: процент выхода низкий, а повысить его, скорее всего, не удастся. И все это для того, чтобы получить хотя бы одну единственную рожденную живую копию како­го-то человека, пусть даже гения. А что будет с осталь­ными зародышами? Ведь большая их часть погибнет в утробе матери или разовьется в уродов. Представ­ляете себе — тысячи искусственно полученных уро­дов! Это было бы преступлением, поэтому во многих странах приняты законы, запрещающие такого рода исследования как в высшей степени аморальные.

Билет 40

• Происхождение человека.

Философская оценка теории происхождения человека.

Есть несколько концемций происхождения человека, но все они не имеют веских доказательств своей истины, хотя и имеют право на существование:

1. Трудовая - животное (обезьяна) взяла в руки орудие труда и стала добывать себе пищу. Эксперименты показывают, что до какой-то степени это возможно, но потом- предел. К тому же на это в естественных условиях необходимо несколько миллионов лет, чтобы сошлись вместе много факторов.

2. Дарвиновская - теория эволюции. Даже католическая и протестантская церкви согласились с правом на существование этой теории, но до определённого предела - предела эволюции, а дальше - только скачок - революция, то есть вмешательство Бога.

3. Инопланетная - люди были заселены на Землю с другой планеты с какой-то целью и освоились. 4. Теория Энгельса - труд создал человека: через труд появились примитивные услуги, товарные отношения, добавочная стоимость, сознание, ум(разум), человек.

5. Божественная - человека создал Бог, организовал всё для него.

Билет 41

• Последствия глобального перенаселения. Проблемы современного человечества.

К началу нашей эры на Земле, по приблизительным оценкам, насчитывалось около 200 млн. человек. К XV веку численность населения мира удвоилась, а к началу XIX века число жителей Земли приблизилось к одному миллиарду человек. К концу XIX века на Земле проживало уже 1 млрд. 700 тыс. человек, двухмиллиардный рубеж был перейден в 20-е годы нашего столетия. Теперь, по данным ООН, на Земле живут 5,85 млрд. человек, а в первые десятилетия XXI века население Земли превысит 6 млрд. ¹

Мировой демографический взрыв во многом связан с развивающимися странами, в которых превышение рождаемости над смертностью достигает значительных размеров.

Cвыше 90% родившихся доживает до 30 лет при средней продолжительности жизни до 70 лет; при прежнем типе смертности средняя продолжительность жизни колебалась, как правило, в пределах от 20 до 30 лет.² Увеличение продолжительность жизни людей, несомненно, сказалось на росте численности населения планеты.

Практически произвольное (нерегулируемое) развитие демографической ситуации порождает ряд сложных проблем. Одна из них связана с тем, что прирост населения опережает темпы роста производства продовольствия. Хотя за последние сто лет в культурный оборот было введено земли больше, чем за всю предыдущую историю человечества, площади пахотных земель, выпасов и других сельскохозяйственных угодий постоянно сокращаются из-за эрозии почв, их засоления, а также за счет роста городов, развития транспорта, увеличения объема добычи полезных ископаемых открытым способом и проч.

Ситуация усугубляется еще и тем, что во многих значительных по площади регионах планеты (Африка, Азия, Латинская Америка) сельское хозяйство ведется на основе патриархальных неэффективных технологий. По мнению специалистов, из-за низкой культуры сельскохозяйственного производства производится всего лишь 30% от той продукции, которую можно было бы получить на основе передовой технологии. В результате от голода и недоедания в мире сейчас страдают порядка 20% населения.

Ученые пришли к выводу: если случится так, что численность населения перейдет верхнюю допустимую черту - 12 млрд., то тогда все экосистемы будут разрушены, от 3 до 5 млрд. человек окажутся в положении медленно умирающих от голода и жажды.

Решать демографическую проблему надо начинать уже сейчас, поскольку нынешняя численность населения является практически предельной для нашей планеты, а демографическое давление на окружающую среду нарастает. Причем это происходит главным образом в тех странах, где рычаги, способные смягчить это давление, наиболее слабы из- за экономической отсталости.

Проблемы человечества обусловлены действием целого ряда факторов, к основным из которых относятся:

1. Резкое ускорение процессов общественного развития. Такое ускорение наглядно обнаружило себя уже в первые десятилетия XX века. Еще более очевидным оно стало во второй половине столетия. Причиной ускоренного развития социально-экономических процессов, является научно-технический прогресс. Всего за несколько десятилетий научной и технологической революции в развитии производительных сил и общественных отношений произошло больше изменений, чем за любой аналогичный промежуток времени в прошлом. При этом каждое последующее изменение в способах деятельности человека происходит через более короткие промежутки времени. За XX столетие сделано больше научных открытий и создано больше новых технических устройств, чем за всю предшествующую историю человечества. В ходе научно-технического прогресса биосфера земли подверглась мощному воздействию различных видов человеческой деятельности. Антропогенное воздействие общества на природу резко возросло.

2. Рост численности населения Земли. Он поставил перед человечеством ряд проблем, прежде всего, проблему обеспечения продовольствием и другими средствами существования. Одновременно обострились экологические проблемы, связанные с условиями человеческого общежития.

3. Проблема ядерного оружия и ядерной катастрофы.

Эти и некоторые другие проблемы затрагивают не только отдельно взятые регионы или страны, а и человечество в целом. Например, последствия ядерного испытания ощущаются повсеместно. Истощение озонового слоя, вызванное во многом нарушением углеводородного баланса, ощущается всеми жителями планеты. Использование химических веществ, применяемых для борьбы с вредителями полей, может стать причиной массовых отравлений в регионах и странах, географически удаленных от места производства зараженных продуктов.

Например, катастрофа на Чернобыльской АЭС напрямую затронула лишь ряд областей Украины, Белоруссии и России (региональная проблема), однако если не принять необходимых мер безопасности, ее последствия могут тем или иным образом сказаться на других странах, и даже приобрести глобальный характер. Любой локальный военный конфликт может постепенно перейти в мировой, если в его ходе будут затронуты интересы ряда других, кроме его участников, стран, о чем свидетельствует история возникновения первой и второй мировых войн и т.д.

. Общепризнанными проблемами являются: загрязнение окружающей среды, проблема ресурсов, демографии и ядерного оружия; ряд других проблем.

. Основные проблемы человечества

. Проблемы экологии и концепции их преодоления.

. Демографическая ситуация в мире,

. Проблема ресурсов в современном обществе.

Военные конфликты в современном мире.

Билет 42

• Основные проблемы современной энергетики

За время существования нашей цивилизации много раз про­исходила смена традиционных источников энергии на новые, более совершенные. И не потому, что старый источник был ис­черпан. Солнце светило и обогревало человека всегда, и тем не менее однажды люди приручили огонь, начали жечь древесину. Затем древесина уступила место каменному углю. Запасы древе­сины казались безграничными, но паровые машины требовали более калорийного "корма". Уголь вскоре уступает свое лидерство на энергетическом рынке нефти. И вот новый виток: в наши дни ведущими видами топлива пока остаются нефть и газ.

Новым лидером энергетики, несомненно, станут ядерные источники. Запасы урана в сравнении с запаса­ми угля вроде бы не столь уж и велики. Но зато на единицу веса уран содержит в себе энергии в миллионы раз больше, чем уголь. А итог таков: при получении электроэнергии на АЭС нужно затратить намного меньше средств и труда, чем при из­влечении энергии из угля. И ядерное горючее приходит на сме­ну нефти и углю... Всегда было так: следующий источник энер­гии был и более мощным.

В конце XX в., начинается новый, значительный этап земной энергетики. Появилась энергетика "щадящая", построенная так, чтобы человек заботился об охране уже сильно пов­режденной биосферы. Несомненно, в будущем параллельно с интенсивным разви­тием энергетики получит широкие права гражданства и экстен­сивное направление: рассредоточенные источники энергии не слишком большой мощности, но зато с высоким КПД, экологи­чески чистые, удобные в обращении. Яркий пример тому — бы­стрый старт электрохимической энергетики, которую позднее, видимо, дополнит энергетика солнечная.

Энергетика очень быстро аккумулирует, ассимилирует, вби­рает в себя все самые новейшие идеи, изобретения, достижения науки. Энергетика связана буквально со всем, и все тянутся к энергетике, зависят от нее. Поэтому энергохимия, водородная энергетика, космические электростанции, энергия, запечатанная в антивеществе, кварках, "черных дырах", вакууме, — это всего лишь наиболее яркие вехи, штрихи, отдельные чер­точки того сценария, который пишется на наших глазах и кото­рый можно назвать завтрашним днем энергетики.

Билет 43

• Теплоэлектростанции. Плюсы и минусы данного сектора энергетики.

ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (ТЭС), вырабатывает электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Основные типы ТЭС: паротурбинные (преобладают), газотурбинные и дизельные. Иногда к ТЭС условно относят атомные, геотермальные и с магнитогидродинамическими генераторами.

ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (ГЭС), электростанция, преобразующая механическую энергию потока воды в электрическую энергию посредством гидравлических турбин, приводящих во вращение электрические генераторы.

Гидроэлектростанции- плотины, которые перегораживают реку для получения энергии. + то, что они являются возобновляемыми ресурсами, минусы- они перегораживают реку, из за этого гибнет рыба, сооружение гидроэлектростанций обходится дорого, они нарушают экологическое равновесие, они отрицательно влияют на качество воды и портят реки. Гидроэлектростанции, построенные в горных реках наносят меньший ущерб.

ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (ТЭС), вырабатывает электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Основные типы ТЭС: паротурбинные (преобладают), газотурбинные и дизельные. Иногда к ТЭС условно относят атомные, геотермальные и с магнитогидродинамическими генераторами.

Билет 44

• Атомные электростанции. Плюсы и минусы данного сектора энергетики.

Атомная электростанция (АЭС) - электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. Установлено, что мировые энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.) существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического, топлива (нефть, уголь, природный газ и др.). Это открывает широкие перспективы для удовлетворения быстро растущих потребностей в топливе.

Типы атомных электростанций

1. Атомные конденсационные электростанции (АКЭС)

2. Теплоэлектроцентралями (АТЭЦ)

3. Они составляют основу подавляющего большинства ныне действующих АЭС в странах бывшего СССР. Атомная энергия может использоваться также и только для целей теплоснабжения:

4. атомные станции промышленного теплоснабжения (АСТП)

5. АСТП в период существования СССР явилось весьма специфическим этапом в развитии ядерной энергетики, поскольку был осуществлен принципиально новый подход в обеспечении безопасности АЭС.

6. тепловыделяющие сборки (ТВС)(топливо для АЭС /в твэллях). Для АЭС расход ядерного горючего не является характерной величиной.

ПЛЮСЫ:

• возможность использования в качестве топлива оксида урана, практически неприменимого в хозяйственной деятельности.

• существенно большее количество теплоты, даваемой ураном, по сравнению с углем и другими видами топлива. Меньшее количество отходов и отсутствие загрязнения атмосферы газами и пеплом при работе станции. Для сравнения можно сказать, что ТЭЦ мощностью один гигаватт ежегодно выбрасывает в атмосферу около 7 млн. тонн двуокиси углерода и 200 тыс. тонн сернистого газа, не считая так называемого "летучего пепла", содержащего мышьяк, кадмий, ртуть и другие субстанции, в том числе и радиоактивные.

• цена топлива для АЭС намного ниже, чем для эквивалентной угольной электростанции, и одного этого достаточно, чтобы компенсировать гораздо более высокие капитальные затраты на строительство ядерного реактора.