Простая органическая молекула
Устройство Природы
Уровни организации материи
Масштабное сопоставление материальных мегаобъектов и микрообъектов
Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров. Расстояние от солнечной системы до центра Галактики в 2 млрд. раз больше расстояния от Земли до Солнца. Размеры наблюдаемой Вселенной в миллион раз больше расстояния от Солнца до нашей Галактики. И все это огромное пространство заполнено невообразимо большим количеством вещества.
Масса Земли составляет более чем 5,97 Х 10 в 27-й степени грамм.
Масса Солнца в 333 тысячи раз больше. Только в наблюдаемой области Вселенной суммарная масса порядка 10 в 22-й степени масс Солнца.
Атом, входящий в состав твердого тела, во много раз меньше любого известного нам предмета, но во много раз больше ядра, находящегося в центре атома. В ядре сконцентрировано почти все вещество атома. Если увеличить атом так, чтобы ядро стало иметь размеры макового зернышка, то размеры атома возрастут до нескольких десятков метров. На расстоянии десятков метров от ядра будут находиться многократно увеличенные электроны, которые все равно трудно разглядеть глазом вследствие их малости. А между электронами и ядром останется огромное пространство, не заполненное веществом. Но это не пустое пространство, а особый вид материи, которую физики назвали физическим
|
|
|
вакуумом.
Физическое тело — материальный объект, имеющий постоянные: массу, форму, соответствующий ей объём; и отделенный от других телвнешней границей раздела.
Все физические тела состоят из химических веществ
Принцип комбинирования- когда из простых составляющих путем сложения или вычитания их мы получаем новое вещество, как в конструкторе Лего. Химическоевещество- устойчивая совокупность частиц (атомов, ионов или молекул), обладающая определенными химическими и физическими свойствами.
диоксид кремния
Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами. Состоит из атомов, соединенных химическими связями.
Химический элемент– совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Известно 107 химических элементов (19 получены искусственно), из которых состоят все вещества неживой и живой природы.
Атом– мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства. Он состоит из ядра и электронной оболочки. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов.
|
|
|
Электронная фотография атома водорода
Элементарные частицы– мельчайшие частицы физической материи каждая из которых имеет свою античастицу. В настоящее время известно более 300 элементарных частиц (включая античастицы), в том числе и так называемые «виртуальные частицы», существующие в промежуточных состояниях очень короткое время. Характерная особенность элементарных частиц – способность к взаимным превращениям. Кварки составляющие протонов, нейтронов и др.; взаимодействующие с помощью обмена глюонами, «склеивающими» их и лептоны (электроны, нуклоны и др.) выступают в качестве базисных объектов в системе элементарных частиц. Они являются главным строительным материалом для нашего мира, поскольку ядра веществ существуют благодаря взаимодействию кварков, а формирование электронных оболочек приводит к образованию атомов.
****У каждой частицы — почти — есть своя античастица. Антипротон — это частица. Значит, у протона заряд «плюс», да, ядро атома водорода +1, а у антипротона заряд –1. Масса в точности одинакова, а частица-античастица — они замечательны тем, что они между собой могут аннигилировать, они могут, когда встречаются друг с дружкой, превратиться, например, в фотоны, в свет. Ну, в кванты света. У большинства частиц есть такие античастицы. Вы слышали, наверное, слово «позитрон» — это положительно заряженный электрон, античастица для электрона, тоже такой существует. И для большинства частиц имеются свои античастицы. Характерно то, что, скажем, позитрон с электроном могут проаннигилировать в два или три фотона, а антипротон, скажем, с электроном проаннигилировать уже не могут. Это две разные, как бы, ипостаси, две разные сущности. А протон... Антипротон — это «двойник» протона.
|
|
|
(Валерий Анатольевич Рубаков-Академик РАН, профессор кафедры квантовой статистики и теории поля физического факультета МГУ, главный научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН)
Элементарную частицу невозможно «усложнить» добавив четвертый или пятый кварк, так же ее невозможно «упростить» убрав один кварк. Элементарные частицы всегда состоят из трех кварков и глюонного облака и отличаются между собой пространственным расположением кварков и силой их взаимодействия между собой.
Физический вакуум – не пустота, а особое состояние материи. В нем происходят сложные процессы, связанные с непрерывным появлением и исчезновением так называемых «виртуальных частиц» - своеобразных потенций соответствующих элементарных частиц (это их «вакуумные корни») при определенных условиях они могут вырываться из вакуума, превращаясь в «нормальные» элементарные частицы.
|
|
|
Фотография гравитационных волн
На сегодняшний день накопилось достаточное количество свидетельств тому, что то, что мы считали пустотой (физ. вакуум), на самом деле таковой не является. Чем наполнена эта «пустота», каковы ее свойства?
Квантовая теория поля
****"...физическое пространство и эфиp - это лишь pазличные выpажения для одной и той же вещи..."
(Эйнштейн А. Пpоблема пpостpанства, эфиpа и поля в физике: 1930 г. / " Сочинения: В 4 т.-М.: Hаука, 1965г, Т. 2. -С. 279.)
Теории эфира
Рене Декарт. Философия Декарта.
Существует две концепции взаимодействий: дальнодействие и близкодействие. Концепция дальнодействия заключается в идее о том, что две частицы, находящиеся на некотором расстоянии, действуют друг на друга непосредственно, без участия каких-либо других частиц, передающих взаимодействие. Концепция близкодействия предполагает, что частицы могут взаимодействовать только при непосредственном контакте друг с другом, т. е. если наблюдается взаимное влияние двух частиц, находящихся на расстоянии друг от друга, значит, есть среда, заполняющая пространство между частицами, посредством которой передается взаимодействие. В современной механике обе концепции признаются и занимают равноправное положение. В средние века большинство ученых придерживалось концепции близкодействия. Рене Декарт (1596-1650) был уверен, что пространство заполнено средой, которую мы не можем ощутить, но которая способна воздействовать на погруженные в нее материальные тела и таким образом передавать воздействие одного материального тела на другое. Эту среду Декарт назвал эфиром. Декарт первым ввел понятие эфира в науку, постулировав, что эфир обладает механическими свойствами.
Теория эфира МакКулага.
Джеймс МакКулаг (1809-1847) создал оригинальную теорию, безупречную в том, что касается соответствия опытам в области оптики. Отличительной чертой теории МакКулага является введение нового типа упругих твердых тел. Из результатов, полученных Грином, МакКулаг сделал вывод, что оптические явления невозможно объяснить удовлетворительно, если сравнивать эфир с упругим твердым телом обыкновенного типа, которое сопротивляется сжатию и деформации формоизменения. В результате, МакКулаг создал модель среды, внутренняя энергия которой зависит только от вращения объемных элементов, т. е. от ротора вектора перемещений. МакКулаг действительно изобрел среду, колебания которой обладают теми же свойствами, что и колебания света. Однако с теоретической точки зрения теория МакКулага была некорректна, поскольку в этой теории тензор напряжений был антисимметричным, но при этом моментные напряжения и инерция вращения не учитывались.
Вихревая теория эфира.
Иоганн Бернулли младший (1710-1790) создал модель эфира, который представляет собой жидкость, содержащую большое количество маленьких вихрей. Упругость эфира обусловлена существованием этих вихрей, поскольку под действием центробежной силы каждый вихрь постоянно стремится к расширению и давит на соседние вихри. Эта совокупность маленьких вихрей (которая через полтора века была названа "мелкозернистое турбулентное движение"), содержит твердые корпускулы, размеры которых малы по сравнению с расстояниями между ними. Вихри толкают корпускулы при любом возмущении эфира, однако корпускулы всегда занимают положение, близкое к первоначальному. Источник света создает возмущение, которое приводит к распространению колебаний в эфире. Бернулли сравнивает эти колебания с колебаниями натянутой нити, которая совершает поперечные колебания. Модель эфира Бернулли очень похожа на модель эфира, которую в 1862 году предложил Максвелл.
Модели эфира и электромагнетизм. Джеймс Клерк Максвелл
Во второй половине XIX века возникла и получила определенное развитие идея использования сред с вращательными степенями свободы в качестве механических моделей различных процессов и явлений. Такие модели были предложены Джеймсом Клерком Максвеллом (1831-1879), Джорджем Фитцджеральдом (1851-1901) и Уильямом Томсоном (1824-1907). Модель Максвелла 1862 года основана на представлении о магнетизме как о явлении вращательного характера. Под влиянием идей Фарадея Максвелл предположил, что эфир представляет собой среду, вращающуюся вокруг магнитных силовых линий, причем каждую единичную силовую трубку можно представить, как изолированный вихрь. В данной модели возникает очевидная проблема: поскольку два соседних вихря вращаются в одинаковом направлении, частицы на окружностях соседних вихрей должны двигаться в противоположных направлениях. Следовательно, нарушается непрерывность движения. Для решения этой проблемы Максвелл использовал простой технический прием: для того, чтобы два колеса вращались в одном направлении, между ними надо вставить "паразитное" колесо. Обсуждаемая модель Максвелла — это, фактически, двухкомпонентная среда. В этой модели "магнитная среда" разделена на ячейки, причем стенки ячеек состоят из отдельного слоя сферических частиц, которые являются "электричеством". Субстанция ячеек является упругой, как по отношению к сжатию, так и по отношению к деформации формоизменения. Связь между ячейками и частицами в стенках ячеек такова, что между ними происходит качение без скольжения, в результате чего они оказывают тангенциальное действие друг на друга. Если ячейки начинают вращаться, то в среде возникает напряженное состояние, эквивалентное совокупности гидростатического давления и продольного натяжения вдоль осей вращения. Исходя из своей модели Максвелл предложил математическое описание электродинамики в виде системы уравнений, которая сейчас носит его имя. Характерной чертой теории Максвелла является то, что магнитная энергия — это кинетическая энергия, а электрическая энергия — это внутренняя энергия. Данная концепция, которой Максвелл обязан, главным образом, Фарадею и Томсону, сблизила электромагнитную теорию с теориями эфира как упругого твердого тела. Логичным следствием этого сближения было создание электромагнитной теории света. К тому времени опытным путем было установлено, что значение соответствующей постоянной в уравнениях Максвелла совпадает со скоростью света. Это был очень важный результат, который дал Максвеллу основание утверждать, что свет состоит из поперечного волнового движения той же среды, которая вызывает электрические и магнитные явления. Модель, похожую на модель Максвелла, в 1885 году предложил Фитцджеральд. Эта модель основана на механизме, состоящем из нескольких колес, которые свободно вращаются на осях, закрепленных на плоской доске так, что их направления перпендикулярны доске. Оси установлены на пересечениях двух систем перпендикулярных линий, и каждое колесо связано с каждым из четырех соседних колес резиновым ремнем. Таким образом, если все колеса вращаются с одинаковой скоростью, напряжения в системе не возникают. Если некоторые колеса вращаются быстрее других, то в ремнях возникает натяжение. Очевидно, что колеса в модели Фитцджеральда играют такую же роль, как вихри в модели Максвелла. Натяжение ремней представляет собой диэлектрическую поляризацию. Проводимость представляется скольжением ремней по
модель эфира Максвелла модель эфира Фитцджеральда
Теория эфира Д.И. Менделеева
Дмитрий Иванович Менделеев зашёл в тему эфира со стороны химии. В своей работе "Попытка химического понимания мирового эфира" великий русский химик описывает ход своих мыслей по созданию химических элементов частиц эфира. Учёный пишет в своём труде, что “эфир - это легчайший — в этом отношении предельный — газ, обладающий высокою степенью проницаемости”, “его частицы имеют относительно малый вес и обладают высшею, чем для каких-либо иных газов, скоростью своего поступательного движения”. Поэтому учёный выделил эфир в отдельную - нулевую - колонку в своей таблице химических элементов (позже, после смерти Дмитрия Ивановича, эта таблица была обрезана как раз в этом месте).
Итак, Дмитрий Иванович разработал в рамках своей гипотезы два химических элемента, под которыми он подразумевал такое явление, как эфирное вещество. Первый вариант - “короний” (или “Y”) - он поместил в первый ряд нулевой группы. Второй вариант - “ньютоний” (или “X”) - химик вывел совершенно отдельно и поставил в нулевой ряд и нулевую группу.
“Задачу тяготения и задачу все й энергетики нельзя представить реально решёнными без реального понимания эфира, как мировой среды, передающей энергию на расстояниях”, - заключает великий русский учёный.
Теория эфира Никола Теслы
Противники эфира в качестве доказательства ссылаются на эксперименты Майкельсона-Морли, которые пытались обнаружить движение Земли относительно неподвижного эфира. Их эксперименты закончились неудачей, но это ещё не означает, что эфира нет. Я в своих работах всегда опирался на существование механического эфира и поэтому добился определённых успехов.
Что представляет из себя эфир и почему его так трудно обнаружить? Я долго думал, над этим вопросом и вот к каким выводам я пришёл: известно, что чем плотнее вещество, тем выше скорость распространения в нём волн. Сравнивая скорость звука в воздухе со скоростью света, я пришёл к выводу, что плотность эфира в несколько тысяч раз больше плотности воздуха. Но эфир электрически нейтрален и поэтому он очень слабо взаимодействует с нашим материальным миром, к тому же плотность вещества материального мира ничтожна по сравнению с плотностью эфира. Это не эфир бесплотен — это наш материальный мир является бесплотным для эфира.
Несмотря на слабое взаимодействие, мы всё же ощущаем присутствие эфира. Пример такого взаимодействия проявляется в гравитации, а также при резком ускорении или торможении. Я думаю, что звёзды, планеты и весь наш мир возникли из эфира, когда по каким-то причинам часть его стала менее плотной. Это можно сравнить с образованием пузырьков воздуха в воде, хотя такое сравнение очень приближенное. Сжимая наш мир со всех сторон, эфир пытается вернуться в первоначальное состояние, а внутренний электрический заряд в веществе материального мира препятствует этому. Со временем, потеряв внутренний электрический заряд, наш мир будет сжат эфиром и сам превратится в эфир. Из эфира вышел — в эфир и уйдёт.
Каждое материальное тело, будь то Солнце или самая маленькая частица, это область пониженного давления в эфире. Поэтому вокруг материальных тел эфир не может оставаться в неподвижном состоянии. Исходя из этого можно объяснить, почему эксперимент Майкельсона-Морли закончился неудачно.
Что бы понять это, перенесём эксперимент в водную среду. Представьте, что вашу лодку крутит в огромном водовороте. Попробуйте обнаружить движения воды относительно лодки. Вы не обнаружите никакого движения, так как скорость движения лодки будет равна скорости движения воды. Заменив в своём воображении лодку Землёй, а водоворот — эфирным смерчем, который вращается вокруг Солнца, вы поймете, почему эксперимент Майкельсона-Морли окончился неудачно.
В своих исследованиях я всегда придерживаюсь принципа, что все явления в природе, в какой бы физической среде они не происходили, проявляются всегда одинаково. Волны есть в воде, в воздухе… а радиоволны и свет — это волны в эфире.
Фотография электрического тока, движение электрона
Организация живой материи
Простая органическая молекула
Основные функции в многоклеточных организмах выполняют органические молекулы – химические соединения на основе углерода. Минеральные вещества – оксиды, кислород, соли, вода составляют 80% массы организма, но выполняют в основном роль промежуточных метаболитов и среды для химических реакций. Низкомолекулярные органические вещества-простые по строению и относительно небольшие по размерам: витамины, аминокислоты, органические кислоты, сахара, спирты. Большая часть низкомолекулярных веществ направлена на синтез крупных молекул.
молекула глюкозы
Макромолекула
Биологические молекулы имеют модульное строение. Высокомолекулярные органические вещества— обычно многозвеньевые (полимерные) комплексы — макромолекулы. Они являются основными химическими строительными блоками, образуют химическую основу клеток, некоторые углеводы и белки входят в состав межклеточного вещества, обычно вместе с солями. К числу важных классов биологических молекул относятся белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Множество других молекул в клетке играют роль «энергетической валюты».
Макромолекулярный комплекс
Комплекс образуется двумя или более взаимодействующими биологическими макромолекулами.
Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК)
Это макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов.
В ядрах клеток она хранится как макромолекулярный комплекс состоящий из самой молекулы ДНК и хроматина
Суммарная длина ДНК в клетках человека составляет около 2 м. Диаметр ядра клетки — порядка 7 мкм. Если учесть, что каждая хромосома представлена отдельной молекулой ДНК, уровень компактизации ДНК составляет более 6000 раз. Каким же образом это достигается?
Выделяют различные уровни упаковки ДНК. Разные участки ДНК могут быть упакованы в разной степени
1 — нуклеосомный, 2 — нуклеомерный, 3 — хромомерный, 4 — хроматидный, 5 — хромосомный уровни компактизации ДНК.
2.Клетка
Прокарио́ты (доя́дерные)— одноклеточные живые организмы, не обладающие (в отличие от эукариот) оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (митохондрии или эндоплазматический ретикулум, за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий). Прокариоты не развиваются и не дифференцируются в многоклеточную форму. Некоторые бактерии растут в виде волокон или клеточных масс, но каждая клетка в колонии одинакова и способна к самостоятельной жизни. С точки зрения биомассы и количества видов, прокариоты являются наиболее представительной формой жизни на Земле. Например, прокариоты в море составляют 90 % от общего веса всех организмов и более 10 миллиардов бактериальных клеток в одном грамме плодородной почвы. Известно около 3000 видов бактерий и архей, но это число, вероятно, составляет менее 1 % от всех существующих видов в природе.
Эукариоты(с ядром)- крупные (10-50 и более мкм) клетки, в которых ДНК в форме хромосом заключена в ядре и большинство рабочих структур, ферментов организовано в изолированных органоидах. Изолирующую роль для ядра и органоидов выполняют такие же липидно-белковые мембраны, как и мембрана клеточной поверхности. К эукариотам относятся: одноклеточные простейшие (амеба, инфузория и другие) и клетки многоклеточных организмов: грибов, растений, животных, человека.
Некоторые органоиды эукариотических клеток, такие как митохондрии и хлоропласты, похожи на прокариот- бактерий и сине-зеленых водорослей. Они имеют собственную ДНК, аппарат синтеза белка (рибосомы), систему энергообеспечения и, таким образом, мало зависят от ядерной ДНК. На этом основании разработана симбиотическая гипотеза о происхождении эукариотической клетки на основе симбиоза (взаимовыгодного объединения) некогда самостоятельных прокариотических клеток.
Ткань
Ткани- группы(слои) клеток, имеющие одинаковое или сходное строение, связанные единством происхождения и приспособленные к выполнению определенных функций. Ткань представляет собой совокупность клеток и межклеточного вещества, которого может быть много (кровь, лимфа, рыхлая соединительная ткань) или мало (покровный эпителий).
Принятая в классической медицине классификация тканей: нервная ткань, эпителиальная ткань, соединительная ткань, мышечная ткань.
Краткое наглядное ознакомление с морфологическим строением ткани на примере эпителиальных тканей:
***вГНМтканиклассифицируютсяпоэмбриональномупроисхождениюиззародышевыхлистков: энтодермальныеткани, мезодермальныеткани(старомезодермальные/новомезодермальные), эктодермальныеткани.
Орган
Орган (др. греч-орудие, инструмент)-обособленная совокупность различных типов клеток и тканей, выполняющая определенные функции в пределах организма.
Легкие
Организм
Организм—любое живое существо. Одноклеточные и многоклеточные Организмы обладают совокупностью основных жизненных свойств, отличающих их от неживой материи: клеточной организацией, обменом веществ, движением, раздражимостью, ростом и развитием, размножением, изменчивостью и наследственностью, приспособляемостью к условиям существования.
Онтогенез и филогенез
Онтогенез-это индивидуальное развитие организма от оплодотворения до смерти, в ходе которого происходит преобразование его морфофизиологических, физиолого-биохимических и цитогенетических признаков. Онтогенез включает две группы процессов: морфогенез и воспроизведение (репродукцию): в результате морфогенеза формируется репродуктивно зрелая особь. Онтогенез характеризуется устойчивостью, стабилизированным потоком событий, который представляет собой процесс реализации генетической программы строения, развития и функционирования организма.
Основные атрибуты онтогенеза
Исходная запрограммированность процессов. Наличие уникальной неизменной генетической программы развития, сформированной вследствие мейоза и оплодотворения.
Необратимость онтогенеза. При реализации генетической программы невозможен возврат к предыдущим стадиям
Углубление специализации: по мере развития уменьшается вероятность смены траектории онтогенеза.
Адаптивный характер: поливариативность онтогенеза обеспечивает возможность приспособления к различным условиям
Неравномерность темпов: скорость процессов роста и развития изменяется.
Целостность и преемственность отдельных этапов. Признаки, появляющиеся на более поздних стадиях, базируются на признаках, проявляющихся на ранних стадиях
Наличие цикличности: существует цикличность старения и омоложения
Наличие критических периодов, связанных с выбором пути в узловых точках (точках бифуркации) или с преодолением энергетических порогов.
Эмбриогенез-внутриутробное развитие организма, является частью онтогенеза.
Филогенез- характеризует историческое развитие живых организмов: как всего органического мира Земли, так и отдельных таксонов (от царств до видов). Термин «филогенез» ввел Э. Геккель в 1866 г.Геккель предложил использовать для исследования филогенеза метод тройного параллелизма - сопоставление данных палеонтологии, сравнительной анатомии и эмбриологии. Ныне в филогенетике всё шире используются данные генетики, биохимии, молекулярной биологии, этологии, биогеографии, физиологии, паразитологии. Графическое изображение филогенеза - родословное (или филогенетическое) древо. Основная движущая сила, определяющая адаптивный характер филогенетических преобразований организмов, - естественный отбор. Филогенез различных групп организмов изучен неравномерно, что определяется разной степенью сохранности ископаемых остатков, древностью данной группы и т. д. Наиболее исследован филогенез позвоночных (особенно высших групп), из беспозвоночных - филогенез моллюсков, иглокожих, членистоногих, плеченогих. Плохо изучен филогенез прокариот и низших растений. Дискуссионной остаётся проблема происхождения различных типов организмов и взаимоотношений между ними.
Итак, онтогенезом называется индивидуальное развитие организма, а филогенезом - историческое развитие группы организмов.
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 195; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!