РНК получают генетическую информацию от тРНК, доставляют ее в рибосомы, где формируются соответствующие белки (происходит синтез белков).
Многоклеточны структуры управляются двумя системами: нервной (нейронной) и гормональной: нейроны посылают дискретное сообщение соответствующим клеткам мишени (сообщение – химическое вещество, названное нейромидеатором), клетки мишени воспринимают этот сигнал и происходит изменение в мембране и клетка стимулируется.
Гормональная связь происходит через эндокринную систему, которая выделяет в кровь необходимые гормоны, эти гормоны через кровь поступают ко всем клеткам тела, а каждая клетка тела распознает только свои гормоны.
29. Гипотезы возникновения живого.
Существует 5 основных гипотез возникновения живого:
1) креационизм (с лат. сотворение) – Бог за 6 дней сотворил мир.
2) Жизнь возникла самопроизвольно из неживого вещества (зародилась в Китае, Вавилоне, Египте)
Аристотель: активное начало содержится в оплодотворенном яйце, солнечном свете, гниющем мясе.
Луи Пастер (1860 г.) показал, что бактерии существуют везде и взаимодействуют с неживым веществом, разработал метод пастеризации (убиваются все вредные бактерии: нагревание, но не до кипячения; у молока - 94˚с, самая высшая 97˚с)
3) Жизнь существовала постоянно – противоречит эволюционному процессу, но указывает на неизменные, устойчивые процессы в природе.
4) Теория панспермий (pan – весь, spermei – мужское начало) – во всей вселенной существуют особо активные центры, которые разносят активное начало по всему миру. Этой гипотезы придерживаются: Кельвин и Гельмгольц, а также Костычев, Берк, Лазарев. Для подтверждения используются наскальные рисунки: люди в скафандрах. Ученые считают, что клетка как структура возникла 3 млрд. лет назад, весь возраст Земли 6.4 млрд.
5) Жизнь является результатом биохимической эволюции – основная гипотеза возникновения Земли – гипотеза двух ученых Канта и Лапласа: все планеты возникли из межзвездочной пыли под действием сил гравитации. Первоначально считалось, что температура Земли 6000˚с, но по мере остывания в ней сформировалось ядро из тугоплавких металлов и поверх слой из углерода.
Первоначально атмосфера состояла из паров воды, аммиака, метана и углекислого газа.
Одна из попыток подтвердить гипотезу предпринята Миллером в 1953 году: через смесь этих газов пропускал большие разряды тока, в результате удалось получить простейший сахар, глутоминовую кислоту, ряд аминокислот, не удалось получить нуклеотиды (фундамент для сохранения информации).
30. Современное представление об эволюции.
Эволюция – это процесс развития природы со времени возникновения жизни до настоящего времени.
Первым, кто решил систематизировать растения, был Аристотель. Карл Линней описал 8 тыс. видов растений, ввел их классификацию. «В структуре живых организмов можно выделить две тенденции: упражнение или неупражнение отдельных организмов, наследственность».
Джордж Кювье «теория катастроф» - найдя в природе останки предшествующих видов, сделал вывод: качественные изменения в природе происходят в следствии катастроф. В то же время считал, что человек – творение Бога, предков нельзя найти.
Томас Мальтус «трактат о народонаселении» считал, что основой изменений в природе является противоречие между быстрым ростом популяций (в геометрической прогрессии) и ограниченными пищевыми ресурсами (в арифметической прогрессии).
Наиболее полный подход дают Чарльз Дарвин и Уолис, которые считали, что основными факторами эволюции являются изменчивость (мутации) и естественный отбор. С развитием генетики оказалось, что двух факторов недостаточно, кроме того, на ровне с естественным отбором существует и случайный.
I. Выделяют три вида изменчивости:
1) генотипическая – изменяется ДНК в результате мутации.
2) фенотипическая – изменяются конкретные признаки развивающихся органов.
3) модификационная – возникает в результате неоднородных условий развивающихся организмов.
II. Решающую роль в мутации играет генетическая изменчивость. Кроме этого считается, что важную роль играет такой фактор как флуктуации (колебательные изменения/эволюционные волны)
III. Отбор протекает в двух формах:
1) стабилизирующий
2) движущий
2 – закономерные изменения в определенном направлении.
1 – совершенствует процессы индивидуального развития.
VI. Изоляция формирует закрепление необходимых признаков в структуре вида.
Современная теория эволюции отражает прерывистость в развитии и сейчас названа «синтетическая теория эволюции» (СТЭ).
31. Открытые системы и самоорганизации.
Термодинамика неравновесных процессов основана на двух положениях:
1) принцип линейности: если поведение системы можно описать линейным уравнение, то потоки, возникающие в системе, вызываются обобщенными термодинамическими силами, например: концентрация, температура.
2) явление переноса: если в системе имеются флуктуации (колебательные изменения), то линейный закон имеет более общее значение.
Процессам, нарушающим равновесие, противостоит внутреннее взаимодействие. Формально неравновесные процессы можно разделить на:
1) скалярные – химические реакции
2) векторные – теплопроводность и диффузия
3)тензорные – вязкое трение
В соответствии с принципом симметрии: величины разных размерностей не связаны друг с другом. Например: химические реакции не могут вызывать теплопроводность. Этому препятствуют граничные условия: оказывается, что в неравновесной системе можно выделить устойчивые элементы.
Илья Романович Пригожин сформулировал теорему о минимуме производства энтропии в стационарном неравновесном состоянии. Эта теория отражает внутреннюю инерциальность системы. Если граничные условия не позволяют системе прийти в устойчивое равновесие, где нет приращения энтропии, то система переходит в состояние с наименьшим производством энтропии.
Системы можно разделить (по состоянию устойчивости):
1) стационарные
2) нестационарные
1 – если энтропия возрастает, и система выходит из стационарного состояния, то за счет внутреннего взаимодействия она вновь возвращается в стационарное состояние (внутр. – с наименьшим производством энтропии)
2 – при возникновении флуктуаций, они усиливаются и система уходит из стационарного состояния.
Прирост энтропии в единицу времени в единице объема назван функцией диссипации (энтропия//сек∙V=0), у кот. Этот показатель >0 – диссипативные системы. Оказывается, что любая система осуществляет обмен веществом и энергией с окружающей средой: если этот объем сокращается, то в системе возникают флуктуации, которые нарастают и достигают крупномасштабного уровня (макроскопического), при этом, внутри системы из хаоса возникновение таких структур происходит не за счет внутренней перестройки системы, а за счет внутренней перестройки системы. Такой процесс назван самоорганизацией, описывается нелинейными уравнениями. В 1977 г. И.Р. Пригожин получил нобелевскую премию. Т.о. Хаос (неравновесность) становится главным источником упорядоченности.
Немецкий ученый Хакен вводит понятие «синергетика» (сотрудничество, совместное действие) – наука о самоорганизации. По Хакену, самоорганизация – спонтанное, самопроизвольное образование высокоупорядоченных структур из Хаоса за счет совместного действия. Хаотический процесс описывается с помощью вероятности, а упорядоченность описывается как проявление тенденции/закона. Т.о. упорядоченность возникает через неупорядоченность.
32. Процессы самоорганизации в живой и неживой природе.
1) Первый пример в 1900 году (ячейка Бенара): в специальный сосуд налили ртуть и начали нагревать, при определенной скорости нагрева на поверхности образуются призмы на подобие пчелиных сот.
2) Переход течения жидкости из ламинарного состояния движения в турбулентное. Первоначально жидкость течет спокойно, но, при увеличении скорости, начинают возникать внутренние возмущения, которые первоначально затухают, но, при достижении критической скорости течения, перестаю затухать и жидкость переходит в турбулентное состояние. При увеличении скорости движения флуктуации внутри жидкости усиливаются, турбулентность растет, но при достижении некоторой критической точки, в
системе возникает внутренняя упорядоченность и жидкость начинает течь в условиях новой качественной упорядоченности.
3) Реакция Белоусова – Жабатинского. В 1951 г. в раствор серной и малоновой кислот добавили сульфат цезия и бромит калия и индикатор (ферроин): цвет р-ра стал периодически меняться от красного до голубого, после некоторого числа колебаний, установились красные и синие слои, которые поддерживались более 30 минут.
Процессы самоорганизации можно обнаружить в движении планет, в изучении движения течения океанов, в движении атмосферы, кроме этого, в биологии, в экологии, в радиотехнике.
Процессы самоорганизации связаны с фазовыми переходами, общая черта – кооперативность.
33. Диалектика хаоса и порядка.
В 60-х годах XX века «Бунт роботов»: процессы, подчиненные динамическим законам, могут совершать непредсказуемые случайные действия: случайное действие нельзя устранить, увеличив точность изготовления. Парадокс: система, подчиняющаяся законам классической механики, может совершать случайные действия (Хаос). Процессы носят пороговый характер:
1) в допороговом состоянии флуктуации затухают и система возвращается в исходное состояние.
2) в сверхпороговом состоянии флуктуации усиливаются и системы уходят в неустойчивый режим. Здесь возможно несколько вариантов поведения: в неустойчивом состояния система должна совершить катастрофу, такой процесс описывается нелинейными уравнениями.
Точка катастрофы – точка бифуркации, в ней система скачком переходит в новое состояние с потерей линейности законов и в этой точке поведение системы разветвляется. Оказалось, что в этих процессах можно выделить несколько устойчивых состояний: