Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова




НазваниеЛ. Р. Родкина Е. Э. Шмакова
страница14/30
Дата публикации24.04.2013
Размер1.63 Mb.
ТипДокументы
skachate.ru > Физика > Документы
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   30
^

2.3. Контрольные вопросы


1. Дайте планетарную характеристику Солнечной системы.

2. В чем разница атмосферы Земли от других планет?

3. Что представляет собой рельеф земной поверхности?

4. Какие теории происхождения Солнечной системы вы можете назвать?

5. Охарактеризуйте планету Земля, как космическое тело.

6. Что такое магнитосфера? Радиационные пояса?

7. Объясните строение недр Земли.

8. Какие существуют оболочки Земли и как они взаимодействуют?

9. Какова роль земной коры в происхождении жизни?

10. Определите геофизические условия жизни.

^

глава 3
Биохимическая эволюция

3.1. План семинарского занятия


  1. Самоорганизация сложных молекулярных комплексов.

  2. Образование молекул живых существ в воде.

  3. Возникновение жизни в воздушной среде.

  4. Эволюция флоры и фауны.

  5. Нуклеосинтез. Биологическая роль нуклеиновых кислот.

  6. Клетка как первокирпичик жизни.

  7. Фотосинтез.

  8. Биосинтез белка. Генетический код.
^

3.2. Теоретическое обоснование темы


Биохимическая эволюция начинается с момента образования земной коры, то есть около 4,5 млрд лет назад. Ее корни уходят в ранний космический этап химической эволюции. Находки древнейших молекулярных ископаемых возрастом 3,5–3,8 млрд лет показывают, что биохимическая эволюция, которая привела к образованию первой клетки, продолжалась около миллиарда лет. Образование клетки и было самым трудным на этом долгом пути.

Как уже отмечалось, исходный материал для биохимической эволюции был заготовлен раньше, на космическом этапе развития и в начале формирования первичных литосферы, гидросферы и атмосферы. Для этого имелось достаточно источников энергии: солнечное излучение, тепловая энергия земных недр, высокоэнергетическая радиация, электрические разряды (молнии и гром, при котором возникают сильные ударные волны). Вероятно, тогда же и возникли основы естественного отбора важных биохимических молекул.

^ В неживой природе наблюдаются процессы образования высокоупорядоченных структур. Кристаллы, например, демонстрируют высокую степень порядка и симметрии, что объясняется уменьшением энтропии за счет отдачи тепла в окружающее пространство, то есть при переходе энергии в более низкое качество. Молекулы живых существ обладают не только высокой степенью упорядоченности, организованности, но и аккумулируют в себе качественную химическую энергию. Поэтому молекулы живых существ не возникают спонтанно, для их образования требуется сложный механизм непрерывного и согласованного действия «нагревателя» и «холодильника» в соответствии со вторым началом термодинамики.

Вероятность того, что белковая молекула, состоящая из 100 аминокислот 20 видов, будет случайно сформирована по определенному образцу равна 1/20100  1/10130. Число, стоящее в знаменателе, слишком велико, чтобы его можно было охватить разумом. А ведь живая клетка – это комплекс взаимодействующих белков, липидов и нуклеотидов, образующих генетический код, без которого не мыслима жизнь. Только ферментов в простейшей клетке содержится более 2000 видов.

Сложные процессы химической эволюции, которая переходит в биологическую эволюцию, могут быть выражены в виде простой схемы: атомы  простые молекулы  сложные макромолекулы и ультрамолекулярные системы (пробионты)  одноклеточные организмы.

Более 3,5 млрд лет назад на дне мелководных, теплых и богатых питательными веществами морей, водоемов возникла жизнь в виде мельчайших примитивных существ. Первый период развития органического мира на Земле характеризуется тем, что первичные живые организмы были анаэробными (жили без кислорода), питались и воспроизводились за счет «органического бульона», возникшего из неорганических систем; иначе говоря, они питались готовыми органическими веществами, синтезированными в ходе химической революции, т.е. были гетеротрофами. Но это не могло длиться долго, ведь такой резерв органического вещества быстро убывал.

Первый качественный великий переворот в эволюции живой материи был связан с «энергетическим кризисом»: «органический бульон» был исчерпан и следовало выбирать способы формирования крупных молекул биохимическим путем, внутри клеток, с помощью ферментов. В этой ситуации было преимущество у тех клеток, которые могли получать большую часть необходимой им энергии непосредственно из солнечного излучения.

Такой переход вполне возможен, так как некоторые простые соединения обладают способностью поглощать свет, если они включают в свой состав атомы магния (как в хлорофилле). Поглощенная таким образом световая энергия может быть использована для усиления реакции обмена, в частности, для образования органических соединений, которые могут сначала накапливаться, а затем расщепляться с высвобождением энергии.

На этом пути и шел процесс образования хлорофилла и фотосинтеза. Фотосинтез обеспечивает организму получение необходимой энергии от Солнца и вместе с тем независимость от внешних питательных веществ. Такие организмы называются автотрофными. Это значит, что их питание осуществляется внутренним путем благодаря световой энергии. При этом, разумеется, поглощаются из внешней среды и некоторые вещества – вода, углекислый газ, минеральные соединения.

Процесс фотосинтеза происходит в фотосинтезирующих клетках автотрофных организмов, к которым относятся зеленые растения, водоросли и некоторые бактерии. Зеленую окраску фотосинтезирующим клеткам придают хлоропласты из-за содержания в них пигмента хлорофилла. Хлорофилл кажется нам зеленым, потому что он поглощает лучи в красной и синей областях спектра и отражает зеленые лучи, которые воспринимаются нашим глазом.

Процесс фотосинтеза состоит из двух серий реакций. В первой серии световая энергия расходуется на синтез АТФ и на отщепление атомов водорода от воды. Затем АТФ поставляет энергию для второй серии реакций, известной как фиксация углерода. Из окиси углерода и воды образуется органическое вещество (углевод) и выделяется кислород.

Клетка нуждается в АТФ точно так же, как мы с вами нуждаемся в наличных деньгах, чтобы расплатиться за все, что нам необходимо.

Первыми фотосинтетиками на нашей планете были, видимо, цианеи, а затем зеленые водоросли. Остатки их находят в породах архейского возраста (около 3 млрд лет назад). В протерозое в морях обитало много разных представителей зеленых и золотистых водорослей. В это же время, видимо, появились первые прикрепленные ко дну водоросли.

Переход к фотосинтезу и автотрофному питанию был великим революционным переворотом в эволюции живого. Значительно увеличилась биомасса Земли. В результате фотосинтеза кислород уже в значительных количествах стал выделяться в атмосферу. Первичная атмосфера Земли не содержала свободного кислорода, и для анаэробных организмов он был ядом. Поэтому многие одноклеточные анаэробные организмы погибли в «кислородной катастрофе», другие укрылись в болотах, где не было свободного кислорода, и, питаясь, выделяли не кислород, а метан. Третьи приспособились к кислороду, получив огромное преимущество в способности запасать энергию (аэробные клетки выделяют энергии в 10 раз больше, чем анаэробные). Благодаря фотосинтезу в органическом веществе Земли накапливалось все больше и больше энергии солнечного света, что способствовало ускорению биологического круговорота веществ и ускорению эволюции в целом.

Переход к фотосинтезу потребовал много времени. Он завершился примерно 1,8 млрд лет назад и привел к важным преобразованиям на Земле: первичная атмосфера Земли сменилась вторичной – кислородной; возник озоновый слой, который сократил воздействие ультрафиолетовых лучей, а значит, и прекратил производство нового «органического бульона»; изменился состав морской воды, он стал менее кислотным. Таким образом, современные условия на Земле в значительной мере были созданы жизнедеятельностью организмов.

С «кислородной революцией» связан и переход от прокариотов к эукариотам. Первые организмы были прокариотами. Это были такие клетки, у которых не было ядра, деление клетки не включало в себя точной дупликации генетического материала (ДНК), через оболочку клетки поступали только отдельные молекулы. Прокариоты – это простые, выносливые организмы, обладавшие высокой вариабельностью, способностью к быстрому размножению, легко приспосабливающиеся к изменяющимся условиям природной среды. Но новая ДНК двух индивидов не идентична им. Достоинство полового размножения в том, что оно значительно повышает видовое разнообразие и резко ускоряет эволюцию, позволяя быстрее и эффективнее приспосабливаться к изменениям окружающей среды.

Значительным шагом в дальнейшем усложнении организации живых существ было появление примерно 700–800 млн лет назад многоклеточных организмов с дифференцированным телом, развитыми тканями, органами, которые выполняли определенные функции. Первые многоклеточные животные представлены сразу несколькими типами: губки, кишечно-полостные, плеченогие, членистоногие. Многоклеточные происходят от колониальных форм одноклеточных жгутиковых. Эволюция многоклеточных шла в направлении совершенствования способов передвижения, лучшей координации деятельности клеток, совершенствования форм отражения с учетом предыдущего опыта, образования вторичной полости, совершенствования способов дыхания и др.

В протерозое и в начале палеозоя растения населяют в основном моря. Среди прикрепленных ко дну встречаются зеленые и бурые водоросли, а в толще воды – золотистые, красные и другие водоросли.

В кембрийских морях уже существовали почти все основные типы животных, которые впоследствии лишь специализировались и совершенствовались. Облик морской фауны определяли многочисленные ракообразные, губки, кораллы, иглокожие, разнообразные моллюски, плеченогие.

Например, трилобиты (рис. 4) были подлинными хозяевами кембрийских морей (570 млн лет назад). Своего наивысшего расцвета они достигли в ордовикский период. Однако к концу палеозойско эры (225 млн лет назад) они полностью вымерли, просуществовав без «эволюционных изменений» примерно 250 млн лет.
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   30

Похожие:

Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconВыступление Михаила Шмакова на общественно-политическом журнале «Признание» №44-45 2007-2008
Михаил Шмаков: «Профсоюз заставляет работодателя относиться к работнику не как к винтику, а как к человеку»
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconВ. С. Барашенков, М. В. Ляблин, Н. Л. Шмакова, Я. Г. Гальперин
Сравнение групп 100 гамма-облученных, потреблявших "энерголизованную" воду мышей и 100 таких же контрольных, содержавшихся на обычной...
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconЛ. А. Шмакова финансовый анализ
Рекомендовано Сибирским региональным учебно-методическим центром высшего профессионального образования в качестве учебного пособия...
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconДоклад председателя фнпр м. В. Шмакова
Тем не менее, я хотел бы остановиться на нескольких наиболее существенных моментах прошедшего пятилетия. А также – зафиксировать...
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconДоклад Председателя фнпр шмакова М. В. на заседании Генерального...
Сегодня мы рассматриваем один из важных вопросов нашей деятельности, по которому нам необходимо и высказать свою позицию, и принять...
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconВыступление делегата профсоюзов России Михаила Шмакова на 102-й сессии...
Этот доклад посвящен столетней годовщине мот, но его идеи мобилизуют нас на практические дела уже сегодня, во имя торжества идеалов...
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconДоклад Председателя фнпр м. В. Шмакова "О ходе выполнения решений...
Оду пятилетки присваивать названия. Первый год пятилетки, второй, определяющий, решающий, завершающий. В этом смысле 2013 год определяющий,...
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconМетодические указания и задания к контрольным работам для студентов...
Финансовый анализ [Текст]: Методические указания и задания к контрольным работам для студентов специальности 080105 «Финансы и кредит»...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
skachate.ru
Главная страница