21. Проблемы, предмет и основные этапы развития химической науки.

Химия – это наука, изучающая свойства и превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и строения. Научный этап развития химии начинается примерно с 60-х годов XVII века. Ему предшествовал донаучный, алхимический этап развития химических знаний.

Химики всегда ставили своей практической целью получать из природных веществ все необходимые для жизни металлы, керамику, известь, стекло, красители, лекарства и др. Это определило главную задачу химии – задачу получения веществ с необходимыми свойствами. Эта задача определяет двуединую основную проблему химии: 1) получение веществ с заданными свойствами как производственная и практическая задача; 2) выявление способов управления свойствами веществ как задача научно-исследовательская.

1. Предалхимический период: до III в. н.э.

2. Алхимический период: III – XVI вв.

Алхимический период – это время поисков философского камня, считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов.

3. Период становления (объединения): XVII – XVIII вв.

4. Период количественных законов (атомно-молекулярной теории): 1789 – 1860 гг.

5. Период классической химии: 1860 г. – конец XIX в.

22. Концептуальные уровни познания химических явлений. Решение этих проблем осуществлялось в 4 основных этапа, породивших 4 концептуальные системы химии за период с XVII века по настоящий момент. Первая концептуальная система – это концепция химических элементов вещества. Она началась с трудов Роберта Бойля (1627-1691) и завершилась созданием периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева. Вторая концептуальная система – концепция структурной химии. Было обнаружено, что строение веществ определяет их химические свойства. С конца XVIII века до середины XX века. Третья концептуальная система – концепция химических процессов. Она установила особенности протекания химических процессов, выявила методы управления химическими реакциями, и позволила создать основы крупномасштабных химических технологий. Четвертая концептуальная система – концепция эволюционной химии. Она развивается последние 25-30 лет и связана с глубоким изучением природы реагентов, роли катализаторов в химических реакциях и биологических процессах.

23. Биология.

С современной точки зрения, биология – это совокупность наук о живой природе, многообразии существовавших и существующих живых организмов, их строении и функциях, происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Биология устанавливает закономерности, возникающие в живых системах во всех их проявлениях (н-р, метабилизм или обмен веществ, наслед-ственность, изменчивость, раздражимость, приспособляемость и др.). Исторически в биологии можно выделить 3 этапа развития: 1) этап систематики (К. Линней); 2) эволюционный этап (Ч. Дарвин); 3) этап биологии микромира (Г. Мендель). Каждый из этапов порождал соответствующую биологическую парадигму (научно-исследовательскую программу).

24. Структурные уровни живого. Характерные черты живого. Часто определение живого сводят к перечислению характерных свойств (или отличий от неживой материи). Во-первых, живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Во-вторых, живые организмы, беря энергию извне, используют её для поддержания своей упорядоченности (понижения энтропии). В-третьих, живые организмы активно реагируют на внешние воздействия или раздражения (камень пнуть — он сместится на некоторое расстояние, если пнуть собаку -…). В-четвертых, живые организмы в процессе развития не только изменяются, но и усложняются. В-пятых, способность к размножению. В-шестых, способность передачи наследственной информации от родителей к потомкам. В-седьмых, адаптируемость   к окружающей среде. (Если коротко — живые организмы питаются, дышат, растут, размножаются, распространяются, а неживые — нет). Структурные уровни организации живой материи.

Живой мир имеет сложную структуру. На основе критерия масштабности можно выделить следующие уровни организации живого:

• Биосферный, включающий всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой. (на нём рассматривается, например, концентрация углекислого газа в атмосфере).

• Уровень биогеоценозов, состоящий из участков Земли с определённым составом живых и неживых компонентов, представляющих единый природный комплекс, экосистему. ( необходимо знать для рационального использования природы).

• Популяционно-видовой уровень образуется свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида. (его изучение важно для выявления факторов, влияющих на численность популяции).

• Организменный и органно-тканевый уровни отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ.

• Клеточный и субклеточный уровни отражают процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения.

• Молекулярный уровень составляет предмет молекулярной биологии, одной из важнейших проблем которой является изучение механизмов передачи генной информации и развитие генной инженерии и биотехнологии.

Разделение живой материи на уровни является, конечно, весьма условным. Решение конкретных биологических проблем, таких, как регуляция численности вида, опирается на данные о всех уровнях живого.

25. Концепции происхождения жизни на земле. 1. Креационизм — это такая точка зрения, согласно которой, жизнь на земле возникла в результате творческой активности Бога. Здесь признается, что Бог создал мир, живые существа, в том числе и человека, из ничего. Считается, что это произошло единожды и в дальнейшем в этот процесс Бог не вмешивается. 2. Спонтанное зарождение. С этой точки зрения, живое возникает из неживого по некому внутреннему закону природы, которая здесь зачастую понимается пантеистически. Принимается принципиальное единство живого и неживого. В веществах есть некое «активное», жизненное, витальное начало в скрытом, потенциальном виде. При благоприятных условиях это витальное начало может развиться и создать живой организм. 3. Концепция стационарного состояния. Согласно этой точке зрения, жизнь никогда не возникала. Она была всегда. 4. Панспермия — это такая точка зрения, согласно которой жизнь на земле возникла вследствие ее заноса на землю из какого-то другого места, из Космоса. 5. Наиболее представительной и популярной в научной среде сейчас является точка зрения, согласно которой живое возникает в результате естественных физико-химических процессов из неживого. На ней мы и остановимся более подробно. Одна из последних гипотез о происхождении жизни основана на идее Н. К. Кольцова о матричном синтезе протоклеток и их структурных элементов на кристаллах апатита. Предложена она биологом Э. Я. Костецким и геологом В. В. Чернобровкиным. Они обнаружили значительное сходство в периодичности элементарной ячейки апатита и двойной спирали ДНК. Они предположили возможность абиогенного синтеза нуклеиновых кислот, белков, нуклепротеидов и полисахаридов на матрице апатита как основном источнике неорганического фосфата. Эта гипотеза учитывает тот факт, что все клеточные элементы и целые организмы являются жидкокристал-лическими гомеостатическими структурами. Эта гипотеза позволяет отказаться от рассмотрения возникновения очень сложных, упорядоченных живых систем в результате спонтанной и очень длительной эволюции. Участие минералов в процессе возникновения жизни делает его закономерным, а время этого процесса весьма кратким.

26. Классическая концепция биологической эволюции. Эволюция – всеобщее постепенное развитие. Концепции эволюции: 1. теория эволюции Ж.Б.Ламарка в 1809г. Основные положения: - простейшие организмы постоянно самозарождаются из неживой природы; -все организмы изменяются под воздействием окружающей среды и становятся более сложными; -у всех животных активные упражнения их органов приводят к их совершенствованию; -если орган не упражняется, то он деградирует. 2. Теория эволюции Дарвина (1809 – 1882). Основные положения: -изменчивость живых организмов. Индивидуальная изменчивость – основа эволюции; -борьба за существование и наследственность; -естественный отбор – выживает тот, кто наиболее приспособлен (наиболее сильные и наиболее мелкие); эта концепция господствовала до начала 20 века. 3.Мутационная теория эволюции. Возникла в результате открытия мутаций (на рубеже 19-20 в.в.) организма – наследственных изменений признаков и свойств организма, которые могут вызываться естественным или искусственным способом, которые происходят на уровне хромосом и генов. Коржинский (рус. уч.)в 1899 г. заговорил о мутационной теории. В 1901-1903 г.г. эту концепцию сформулировал голландский ученый Хуго де Фриз. Согласно этой теории резкие мутации являются решающим фактором эволюции. При этом естественному отбору уделялось недостаточное внимание. В начале 20 века существовали две противоположные концепции эволюции: теория Дарвина и мутационная теория. 4.Синтетическая теория эволюции (от «синтез»-единство). Возникает в 20-30 г.г. 20 века. Объединила в себе две предыдущие концепции, т.е. было показано, что эволюция может происходить только путем естественного отбора самих мутаций. Микроэволюция (селекция животных, растений) – совокупность изменений в генофондах популяций за небольшой период времени. Макроэволюция (происхождение человека) – совокупность изменений за длительный исторический период времени. Дополнительные характеристики данной теории: -исчезнувшие в процессе эволюции организмы, виды, группы организмов никогда не восстанавливаются в прежней форме; -чем проще организация организма, тем легче он приспосабливается к окружающей среде; -эволюция не всегда идет от простого к сложному, а может быть и наоборот (бактерии).