- •Федеральное агентство по образованию
- •Предисловие
- •1. Естественно-научная и гуманитарная формы культуры. Научный метод
- •1.1. Естественно-научная и гуманитарная формы культуры
- •1.2. Научный метод
- •Контрольные вопросы
- •2. Физические концепции описания природы
- •2.1. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы
- •2.1.1. Концепции строения материи и развития материального мира
- •2.1.2. Развитие представлений о природе света. Корпускулярно-волновой дуализм
- •2.2. Порядок и беспорядок в природе, детерминированный хаос
- •2.3. Структурные уровни организации материи
- •2.3.1. Микромир
- •2.3.2. Макромир
- •2.3.3. Мегамир
- •2.4. Пространство и время
- •2.4.1. Единство и многообразие свойств пространства и времени
- •2.4.2. Принцип причинности
- •2.4.3. Необратимость – неустранимое свойство реальности. Стрела времени
- •2.4.4. Современные взгляды на пространство и время
- •2.5. Принципы относительности
- •2.5.1. Принцип относительности в классической механике
- •2.5.2. Специальная теория относительности
- •2.5.3. Общая теория относительности
- •2.6. Принципы симметрии и законы сохранения
- •2.6.1. Симметрия: понятие, формы и свойства
- •2.6.2. Принципы симметрии и законы сохранения
- •2.6.3. Диалектика симметрии и асимметрии
- •2.7. Взаимодействие, близкодействие, дальнодействие
- •2.7.1. Концепции близкодействия и дальнодействия
- •2.7.2. Фундаментальные типы взаимодействий
- •2.8. Состояние, принципы суперпозиции, неопределенности, дополнительности
- •2.8.1. Принцип неопределенности
- •2.8.2. Принцип дополнительности
- •2.8.3. Принцип суперпозиции
- •2.9. Динамические и статистические закономерности в природе
- •2.10. Законы сохранения энергии в макроскопических процессах
- •2.10.1. Формы энергии
- •2.10.2. Закон сохранения энергии для механических процессов
- •2.10.3. Всеобщий закон сохранения и превращения энергии
- •2.10.4. Закон сохранения энергии в термодинамике
- •2.11. Принцип возрастания энтропии
- •2.11.1. Понятие энтропии
- •2.12. Основные космологические теории эволюции Вселенной
- •3. Химические концепции описания природы
- •3.1. Развитие учения о составе вещества
- •3.2. Развитие учения о структуре молекул
- •3.3. Развитие учения о химических процессах
- •3.3.1. Энергетика химических процессов и систем
- •3.3.2. Реакционная способность веществ
- •3.3.3. Химическое равновесие. Принцип Ле Шателье
- •3.4. Развитие представлений об эволюционной химии
- •4. Геологические концепции описания природы
- •4.1. Внутреннее строение и история образования Земли
- •4.1.1. Внутреннее строение Земли
- •4.1.2. История геологического строения Земли
- •4.2. Современные концепции развития геосферных оболочек
- •4.2.1. Концепция глобальной геологической эволюции Земли
- •4.2.2. История формирования геосферных оболочек
- •4.3. Литосфера как абиотическая основа жизни
- •4.3.1. Понятие литосферы
- •4.3.2. Экологический функции литосферы
- •4.3.3. Литосфера как абиотическая среда
- •5. Биологические концепции описания природы
- •5.1. Особенности биологического уровня организации материи
- •5.1.1. Уровни организации живой материи
- •5.1.2. Свойства живых систем
- •5.1.3. Химический состав, строение и воспроизведение клеток
- •5.1.4. Биосфера и ее структура
- •5.1.5. Функции живого вещества биосферы
- •5.1.6. Круговорот веществ в биосфере
- •5.2. Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем
- •5.2.1. Основные эволюционные учения
- •5.2.3. Микро- и макроэволюция. Факторы эволюции
- •5.2.4. Направления эволюционного процесса
- •5.2.5. Основные правила эволюции
- •5.3. Происхождение жизни на Земле
- •5.3.1. Условия возникновения жизни при биохимической эволюции
- •5.3.2. Механизм возникновения жизни
- •5.3.3. Начальные этапы развития жизни на Земле
- •5.3.4. Основные этапы развития биосферы
- •5.4. Многообразие живых организмов – основа организации и устойчивости биосферы
- •5.4.1. Система органического мира Земли
- •Неклеточные формы
- •Клеточные формы Надцарство Прокариоты
- •Надцарство Эукариоты
- •5.4.2. Экологические факторы. Структура и функционирование экологических систем
- •5.4.3. Глобальные экологические проблемы. Концепции устойчивого развития
- •5.5. Генетика и эволюция
- •5.5.1. Генетические признаки и носители наследственной информации
- •5.5.2. Основные генетические процессы. Биосинтез белка
- •5.5.3. Основные законы генетики
- •5.5.4. Наследственная и ненаследственная изменчивость
- •5.5.7. Генная инженерия и клонирование как факторы дальнейшей эволюции
- •Контрольные вопросы
- •6. Человек: происхождение, физиология, здоровье
- •6.1.2. Физиологические особенности человека
- •6.1.3. Здоровье человека
- •Группировка факторов риска и их значение для здоровья
- •6.1.4. Эмоции. Творчество
- •6.1.5. Работоспособность
- •7. Человек, биосфера и космические циклы
- •7.1. Биоэтика
- •7.1.1. Противоречия современной цивилизации
- •7.1.2. Понятие биоэтики и ее принципы
- •7.1.3. Медицинская биоэтика
- •7.2. Биосфера и космические циклы
- •7.3. Биосфера и ноосфера
- •7.4. Современное естествознание и экология
- •7.5. Экологическая философия
- •7.6. Планетарное мышление
- •7.6. Ноосфера
- •Контрольные вопросы
- •8. Проблемы самоорганизации материи и универсальный эволюционизм
- •8.1. Самоорганизация в живой и неживой природе
- •8.1.1. Пространственные диссипативные структуры
- •8.1.2. Временные диссипативные структуры
- •8.1.3. Химическая основа морфогенеза
- •8.1.4. Самоорганизация в живой природе
- •8.2.5. Самоорганизация в неравновесных системах
- •8.1.6. Типы процессов самоорганизации
- •8.2. Принципы универсального эволюционизма
- •8.3. Самоорганизация в микромире. Формирование элементного состава вещества материи
- •8.4. Самоорганизация в живой и неживой природе
- •8.5. Концепции эволюционного естествознания
- •8.5.1 Структурность и целостность в природе. Фундаментальность понятия целостности
- •8.5.2. Принципы целостности современного естествознания
- •8.5.3. Самоорганизация в природе в терминах параметров порядка
- •Контрольные вопросы
- •9. Путь к единой культуре. Синергетическая парадигма фундаментальности
- •9. 1. Методология постижения открытого нелинейного мира
- •9.2. Чему «учат» концепции современного естествознания?
- •9.3. Основные черты современного естествознания
- •9.4. Принципы синергетики, эволюционная триада и синергетическая среда в постижении природы
- •9.5. Принципы нелинейного образа мира
- •9.6. От автоколебаний к самоорганизации
- •9.7. Формирование инновационной культуры
- •Глоссарий
- •Список литературы
- •Приложение
- •(Для студентов дневного, заочного и дистанционного обучения)
- •Оглавление
- •Концепции современного естествознания Учебник
- •445677, Г. Тольятти, ул. Гагарина, 4.
3.4. Развитие представлений об эволюционной химии
Эволюционная химия рассматривает вопросы эволюционного развития и совершенствования химической формы материи, в том числе в процессах ее самоорганизации до перехода в биологическую форму.
Из известных в настоящее время 112 химических элементов большинство принимают участие в жизнедеятельности живых организмов. Однако основу живых систем составляют только 4 элемент (98%) – углерод, водород, кислород, азот – макроэлементы. К микроэлементам относятся магний, натрий, калий, кальций, железо, калий, сера, фосфор, хлор; в сумме они составляют около 2-3%. К группе ультрамикроэлементов относят цинк, медь, йод, фтор, марганец, кобальт, кремний и др. (суммарное содержание порядка 0,1%). Из известных сегодня более 20 млн. химических соединений, основная доля приходится на долю органических вещества.
Химическая эволюция среди огромного количества соединений для построения живых организмов отобрала лишь несколько сотен. Так, в состав белков входит только 20 аминокислот, всего четыре нуклеотида участвуют в построении ДНК и РНК, ответственных за наследственность и регуляцию белкового синтеза в любых живых организмах. В ходе эволюции отбирались те структуры, которые способствовали резкому повышению активности и селективности действия каталитических групп.
Распределение элементов в земной коре и в живом организме:
|
Элементы земной коры, % |
Элементы организма человека, % | ||
|
О |
47 |
Н |
63 |
|
Si |
28 |
О |
5,5 |
|
Аl |
7,9 |
С |
9,5 |
|
Fe |
4,5 |
N |
1,4 |
|
Са |
3,5 |
Са |
0,31 |
|
Na |
2,5 |
Р |
0,22 |
|
К |
2,5 |
Сl |
0,08 |
|
Mg |
2,2 |
К |
0,06 |
В основе химических процессов клетки лежит биокатализ, основанный на способности различных природных веществ, участвующих в химических реакциях, управлять ими, замедляя или ускоряя их протекание. Ферменты (энзимы) – белки, обладающих каталитической активностью.
В 1964 г. проф. А.П. Руденко представил теорию самоорганизации элементарных открытых каталитических систем, в последствии ставшая основой общей теории химической эволюции и биогенеза, раскрывающая многие важные эволюционные вопросы. Химическая эволюция представляет собой саморазвитие каталитических систем. Теория саморазвития открытых каталитических систем дает возможность определить рубеж перехода неживого в живое.
Контрольные вопросы
Что такое химическая связь?
От чего зависит выделение или поглощение энергии в экзотермических или эндотермических химических реакциях?
Сформулируйте основные законы термохимии.
Что такое реакционная способность вещества?
От чего зависит скорость протекания химических реакций?
Что такое химическое равновесие?
В чем заключается принцип Ле-Шателье применительно к химическим реакциям?
Назовите основные законы химического строения вещества.
Почему при обратимых реакциях особенно велика роль катализаторов?
Какова роль физики в понимании и решении проблем химического соединетия?