Контрольная работа №3

1. Атомная энергетика. Современное значение и перспективы.

2. Почему образование – определяющий фактор устойчивого развития.

3. Генетическая память, негенетическая информация, неолитическая революция.

1. Энергетика является важнейшей движущей силой мирового экономического прогресса и прямо влияет на благополучие миллиардов жителей планеты. Существует множество аспектов энергетической безопасности, однако единого принятого во всем мире определения этого понятия пока не существует. Его только предстоит выработать.

При этом разногласия разных стран в сфере энергетики усугубляются, поскольку страны-потребители и страны производители энергии демонстрируют разные подходы к пониманию того, что это понятие означает. Учитывая актуальность данной проблемы, Россия заявила глобальную энергетическую безопасность основной темой в рамках своего председательства в G8 в этом году.

До сих пор энергетическая безопасность понималась многими как энергетическая независимость отдельной страны. Такой подход привел к тому, что конкурентная борьба за ресурсы в мире постоянно усиливается и вызывает множество конфликтов. Хотя немалое количество угроз в области энергетической безопасности, которые уже давно стали глобальными, должно бы заставить стороны перейти к выработке концепции глобальной энергобезопасности.

В последнее время глобальный спрос на энергоресурсы растет темпами, опережающими возможности предложения энергии. Большинство прогнозов в области энергетики предсказывает продолжение роста глобального спроса на энергоресурсы, поддерживаемого ростом экономики в развивающихся странах и продолжающимся, хотя и гораздо более медленными темпами, ростом спроса на энергоресурсы со стороны промышленных стран. Например, по данным Международного энергетического агентства (МЭА), к 2030 году совокупный спрос на энергоресурсы в мире вырастет более чем на 50%. Мировой спрос на нефть, по тем же оценкам, может возрасти к 2025г. на 35 млн. баррелей в день (прирост 42%); газа – на 1,7 трлн. куб. м в год (прирост 60%).

В то же время, замедляется рост предложения энергии в мире. Это обусловлено сильно возросшими размерами производства, существенным усложнением и удорожанием используемых технологий при освоении всё более труднодоступных энергоресурсов.

Техника АЭС, бесспорно, является крупным достижением НТП. В случае безаварийной работы атомные электростанции не производят практически никакого загрязнения окружающей среды, кроме теплового. Правда в результате работы АЭС (и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы, представляющие потенциальную опасность. Однако объем радиоактивных отходов очень мал, они весьма компактны, и их можно хранить в условиях, гарантирующих отсутствие утечки наружу. АЭС экономичнее обычных тепловых станций, а, самое главное, при правильной их эксплуатации это чистые источники энергии.

2. Образование является определяющим фактором устойчивого развития т.к. с помощью знаний мы можем объективно судить о проблеме в окружающей среде, следовательно, правильно решить ту или иную задачу. Не зная каких-либо аспектов, сложно развивать различные отрасли страны. Если быть грамотном в чём-либо одном, то соответственно, тот аспект жизни улучшиться, но пострадает другой. Поэтому, чтобы развитие страны было устойчивым, необходимы знания.

3. Генетическая информация практически у всех организмов хранится в виде определенной последовательности нуклеотидов ДНК (или РНК у РНК-содержащих вирусов). Прокариоты и многие вирусы содержат генетическую информацию в виде одной молекулы ДНК. Все ее участки кодируют макромолекулы. В эукариотических клетках генетический материал распределен в нескольких молекулах ДНК, организованных в хромосомы.

Ген - участок молекулы ДНК (реже РНК), кодирующий синтез одной макромолекулы: мРНК (полипептида), рРНК или тРНК. Участок хромосомы, где расположен ген, называется локус. Совокупность генов клеточного ядра представляет собой генотип, совокупность генов гаплоидного набора хромосом - геном, совокупность генов внеядерных ДНК (митохондрий, пластид, цитоплазмы) - плазмон.

Реализация информации, записанной в генах, через синтез белков называется экспрессией (проявлением) генов. Генетическая информация хранится в виде определенной последовательности нуклеотидов ДНК, а реализуется в виде последовательности аминокислот в белке. Посредниками, переносчиками информации выступают РНК. То есть, реализация генетической информации происходит следующим образом:

ДНК → РНК → белок

этот процесс осуществляется в два этапа:

1) транскрипция;

2) трансляция.

Транскрипция - синтез РНК с использованием ДНК в качестве матрицы. В результате возникает мРНК. Процесс транскрипции требует больших затрат энергии в виде АТФ и осуществляется ферментом РНК-полимеразой.

Одновременно транскрибируется не вся молекула ДНК, а лишь отдельные ее отрезки. Такой отрезок (транскриптон) начинается промотором - участком ДНК куда присоединяется РНК-полимераза и откуда начинается транскрипция, а заканчивается терминатором - участком ДНК, содержащим сигнал окончания транскрипции. Транскриптон - это и есть ген с точки зрения молекулярной биологии.

Транскрипция, как и репликация, основана на способности азотистых оснований нуклеотидов к комплементарному связыванию. На время транскрипции двойная цепь ДНК разрывается, и синтез РНК осуществляется по одной цепи ДНК.

В процессе трансляции последовательность нуклеотидов ДНК переписывается на синтезирующуюся молекулу мРНК, которая выступает в качестве матрицы в процессе биосинтеза белка.

Трансляция - синтез полипептидной цепи с использованием мРНК в роли матрицы.

В трансляции участвуют все три типа РНК: мРНК является информационной матрицей; тРНК доставляют аминокислоты и узнают кодоны; рРНК вместе с белками образуют рибосомы, которые удерживают мРНК, тРНК и белок и осуществляют синтез полипептидной цепи.

мРНК транслируется не одной, а одновременно несколькими (до 80) рибосомами. Такие группы рибосом называются полисомами. На включение одной аминокислоты в полипептидную цепь необходима энергия АТФ.

Код ДНК. Информация о структуре белков "записана" в ДНК в виде последовательности нуклеотидов. В процессе транскрипции она переписывается на синтезирующуюся молекулу мРНК, которая выступает в качестве матрицы в процессе биосинтеза белка. Определенному сочетанию нуклеотидов ДНК, а, следовательно, и мРНК, соответствует определенная аминокислота в полипептидной цепи белка. Это соответствие называют генетическим кодом. Одну аминокислоту определяют 3 нуклеотида, объединенных в триплет (кодон). Поскольку существуют 4 типа нуклеотидов, объединяясь по 3 в триплет, они дают 4³ = 64 варианта триплетов (в то время как кодируются только 20 аминокислот). Из них 3 являются "стоп-кодонами", прекращающими трансляцию, остальные 61 - кодирующими. Разные аминокислоты кодируются разным числом триплетов: от 1 до 6.

Свойства генетического кода:

1.Код триплетен. Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами (триплетом) в молекуле нуклеиновой кислоты.

2.Код универсален. Все живые организмы от вирусов до человека используют единый генетический код.

3.Код однозначен (специфичен). Кодон соответствует одной единственной аминокислоте.

4.Код избыточен. Одна аминокислота кодируется более чем одним триплетом.

5.Код не перекрывается. Один нуклеотид не может входить в состав сразу нескольких кодонов в цепи нуклеиновой кислоты.

Этапы синтеза белка:

1.Малая субчастица рибосомы соединяется с инициаторной тРНК, а затем с мРНК, после чего происходит образование целой рибосомы, состоящей из малой и большой субчастиц.

2.Рибосома перемещается вдоль мРНК, что сопровождается многократным повторением цикла присоединения очередной аминокислоты к растущей полипептидной цепи.

3.Рибосома достигает одного из трех стоп-кодонов мРНК, полипептидная цепь высвобождается и отделяется от рибосомы. Рибосомные субчастицы диссоциируют, отделяются от мРНК и могут принять участие в синтезе следующей полипептидной цепи.

Реакции матричного синтеза. К реакциям матричного синтеза относятся: самоудвоение ДНК, образование мРНК, тРНК и рРНК на молекуле ДНК, биосинтез белка на мРНК. Все эти реакции объединяет то, что молекула ДНК в одном случае или молекула мРНК в другом выступают в роли матрицы, на которой происходит образование одинаковых молекул. Реакции матричного синтеза являются основой способности живых организмов к воспроизведению себе подобных.

При помощи имитационного моделирования российским ученым удалось показать, что материнский эффект — негенетическая передача от матери к потомству информации о длине светового дня и обилии пищи — играет важную роль в сезонных изменениях способов размножения и численности дафний и делает популяцию более устойчивой. Наличие материнского эффекта у дафний, вначале предсказанное теоретически, недавно получило экспериментальные подтверждения. Передача информации от родителей к потомкам может осуществляться тремя основными путями, два из которых общеизвестны: это генетическая наследственность, свойственная всем без исключения живым организмам, и обучение, характерное только для животных со сложной нервной системой. Третий путь менее известен и гораздо хуже изучен, однако и он, судя по всему, играет важную роль в жизни многих организмов. Это так называемые «родительские эффекты» — внегенетические изменения у потомства, обусловленные условиями жизни и заботой родителей. Простейший пример: самка, плохо питавшаяся в течение своей жизни, откладывает яйца с меньшим количеством питательных веществ, из которых развивается — даже при «хороших» генах — сравнительно чахлое потомство.

Неолитическая революция — Х - III тысячелетия до н.э. (в центральных областях Мир-Системы; в большинстве периферийных областей переход к производящему хозяйству завершился значительно позднее) представляет собой переход от присваивающего хозяйства (охоты, собирательства и рыболовства) к производящему (земледелию и скотоводству), приведший к трансформации охотничье-собирательских обществ в аграрные. Важнейшей причиной кардинальных изменений в развитии человечества в период между Х и III тысячелетиями до н.э., называемый неолитом (новый каменный век), стал переход к производящему хозяйству. Археологические находки позволяют выделить в рамках каменного века несколько эпох:

• Первая начинается с появления человека и продолжается до Х (VIII) тысячелетия до н. э., для неё характерно использование оббитых камней;

• Во вторую эпоху уже появляются особо тщательно обработанные и отшлифованные каменные орудия (Х-III тыс. до н. э.).

Британский исследователь Джон Лаббок ввёл в 1865 для первой эпохи название «палеолит» ( от греч. древний каменный век), а для второй — «неолит» (новый каменный век). С 1892 переходный период (Х-IХ тыс. до н. э.) стали называть мезолитом (средний каменный век). Переход к производящему хозяйству в неолите оказал такое существенное влияние на жизнь человека, что говорят о неолитической революции в истории человечества.

Переход к земледелию всегда было трудно объяснить, если учитывать, что, словами Марка Нейтана Коэна, "ведение сельского хозяйства, вероятно, обусловило увеличение доли труда на душу населения и ухудшение качества пищи". До эпохи земледелия люди имели более разнообразную пищу за счет охоты и собирательства, причем охота и собирательство само по себе являлись более приятным занятиями, чем земледелие (в особенности, интенсивное). Охотники и собиратели использовали свои умственные и физические способности так, как их к этому предназначила природа. Напротив, земледелие, особенно до начала использования тягловых животных, предполагало тяжелый механический труд. Приготовление пищи было также трудным занятием, поскольку зерна приходилось толочь вручную. А конечным результатом этого для большинства людей была однообразная пища с низким содержанием белка и витаминов.

Книга Коэна указывает на единственную причину того, почему человечество совершило революционный переход к земледелию - это был единственный способ заставить имеющиеся земли приносить урожай, достаточный для пропитания человеческого населения.

Сознательное выращивание растений создало условия для развития общества, что привело к появлению первых цивилизаций (к III тыс. до н. э.). Благодаря обработке земли людям эпохи неолита удалось впервые в истории приспособить естественную среду обитания к собственным потребностям. Люди каменного века были неразрывно связаны с природой и зависимы от неё, поскольку потребляли только естественные продукты. В эпоху неолита возникает уже производящее хозяйство. Достижения в хозяйственной жизни — получение излишков продовольствия, появление новых видов орудий труда и строительство осёдлых поселений — делали человека относительно независимым от окружающей природы. В период неолитической революции, продолжавшейся около семи тысячелетий, были заложены материальные и духовные основы культур Месопотамии и других регионов Западной Азии, Египта, Китая, Японии и древней Америки. Коренное изменение материальной, художественной и религиозной сторон жизни людей произошло после появления письменности в Месопотамии и Египте к III тысячелетию до н. э.