Основные положения по курсу

Вид материала

Документы

Содержание 3.13 Химические системы 3.14 Особенности биологического уровня организации материи Единство химического состава Открытость живых систем Способность к росту и развитию. Рост Раздражимость живых систем Целостность и дискретность.

Подобный материал:

• «Безопасность жизнедеятельности» Раздел Контрольные вопросы к курсу, 43.79kb.
• 1. Консульский устав Союза СССР 1976г: основные положения, 913.69kb.
• Контрольные вопросы по курсу, 25.82kb.
• Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальной дисциплине 12. 00., 910.47kb.
• Спецкурс (40 часов) Стоимость обучения: 12 000 руб. Занятия по курсу планируются, 26.49kb.
• Гидротехнические сооружения. Основные положения, 913.46kb.
• Задания для самообразовательной деятельности учащихся по курсу географии 8 класса, 58.44kb.
• Одобрен Советом Федерации 5 декабря 2001 года Часть первая. Общие положения Раздел, 22176.68kb.
• «Сопротивление материалов», 428.03kb.
• Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов Техническое диагностирование, 656.6kb.

3.13 Химические системы

1. Наименьшая структурная единица элемента, сохраняющая его химические свойства – это атом
   
   1. В химических превращениях атом сохраняет свою индивидуальность
      
2. Хлор-35 и Хлор-37 являются изотопами
   
3. Индивидуальность химического элемента определяется зарядом ядра атома
   
4. Свойства химического элемента определяются электронным строением его атома
   
5. Согласно современной точке зрения, систематизация элементов по периодам периодической системы связана с числом энергетических уровней, по которым распределены электроны
   
   1. Согласно современной точке зрения, систематизация элементов по подгруппам периодической системы связана с одинаковым электронным строением валентных подуровней
      
6. Молекула – это структурная единица вещества молекулярного строения
   
   1. Молекула – квантово-механическая система, образованная в результате электромагнитного взаимодействия электронов и ядер нескольких атомов
      
7. Одной из отличительных особенностей молекул полимера является большая величина молекулярной массы
   
8. Теоретической основой систематизации химических элементов является периодический закон Д.И.Менделеева
   
   1. Физический смысл периодического закона Д.И.Менделеева был вскрыт при создании современной теории строения атома
      
   2. С современной точки зрения, систематизирующим фактором периодической системы Д.И.Менделеева является заряд ядра атома
      
9. Основоположником системного подхода в химии является Дж.Дальтон
   
10. Согласно атомно-молекулярному учению, в основе которого лежит принцип дискретного строения, вещество состоит из одинаковых молекул. Молекулы вещества состоят из атомов
    

Атом – это квантово-механическая система, образованная в результате электромагнитного взаимодействия электронов и ядра

Систематизирующий фактор, который был взят Менделеевым при разработке им периодической системы химических элементов – это атомная масса

Изотопы – разновидности атомов одного химического элемента, имеющие одинаковый заряд, но разные массовые числа (т.е. разное число нейтронов)

Наиболее верное определение, которое соответствует понятию полимеры: это высокомолекулярные соединения природного, синтетического или искусственного происхождения, обладающие особым комплексом физико-химических и механических свойств, которые отличают их от низкомолекулярных соединений

Система, состоящая из большой совокупности молекул одного вида, представляет собой вещество

Соединение атомов в молекулы обусловлено химическим взаимодействием (электромагнитным)

Определенный химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра

Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательных электронов, составляющих слой электронной оболочки атома

Основная масса атома сосредоточена в его ядре

Номер химического элемента в периодической таблице Менделеева связан с числом электронов.

3.14 Особенности биологического уровня организации материи

Иерархическая организация живого: клетка – единица живого

Иерархическая организация природных биологических систем: биополимеры – органы – клетки – ткани – органы – организмы – популяции – виды

Иерархическая организация природных экологических систем: особь – популяция – биоценоз – биогеоценоз –экосистемы более высокого ранга (саванна, тайга, океан) – биосферы

Химический состав живого: вода, ее роль для живой природы:

- высокая полярность воды и, как следствие – химическая активность и высокая растворяющая способность

- высокая теплоемкость воды, высокие теплоты испарения и плавления – основа для поддержания температурного гомеостаза живых организмов и регулирования тепла планеты

- аномальная плотность в твердом состоянии – причина существования жизни в замерзающих водоемах

- высокое поверхностное натяжение – жизнь на поверхности гидросферы, передвижение растворов по сосудам растений

Химический состав живого: особенности органических биополимеров как высокомолекулярных соединений – высокая молекулярная масса, способность образовывать пространственные и надмолекулярные структуры, разнообразие строения и свойств

Симметрия и асимметричность живого

Хиральность молекул живого

Открытость живых систем

Обмен веществ и энергии

Самовоспроизведение

Гомеостаз как относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды живой системы

Каталитический характер химии живого

Специфические свойства ферментивного катализа: чрезвычайно высокие избирательность и скорость, главные причины которых – комплементарность фермента и реагента, высокомолекулярная природа фермента


1 Системность живого

Неотъемлемое свойство живого – системный характер, или системность. Под биологической (живой) системой понимается совокупность взаимодействующих элементов, которая образует целостный объект, имеющие новые качества, не свойственные входящим в систему качеств элементов.

Таким образом, живой, целостной системе присущи следующие качества:

а) множественность элементов,

b) наличие связей между элементами и с окружающей средой,

c) согласованная организация взаимоотношений элементов как в пространстве, так и во времени, направленное на осуществление функций системы.

2 Клетка

Кле́тка — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.

3 Иерархическая организация биологических систем

Биологические системы организованы согласно определенной иерархии, от простого к сложному: биополимеры – клетки – ткани – органы – организмы – популяции – виды. Эта иерархия четко просматривается как на внутриклеточном (например, ген – ДНК – ядро), так и внеклеточном уровне.

4 Иерархическая организация природных экологических систем

На уровне взаимоотношений отдельных организмов с окружающей средой и друг с другом начинаются экологические взаимодействия. Экологические системы также организованы в подчинении определенной иерархии: особь – популяция – биоценоз – биогеоценоз – экосистемы более высокого ранга (тайга, саванна, океан и т.п.) – биосфера.

Таким образом, выделяют уровни организации живой материи, каждый из которых имеет свою элементарную единицу:

а) Молекулярно-генетический. Элементарная единица – ген,

b) Клеточный. Элементарная единица – клетка,

c) Организменный (онтогенетический). Элементарная единица – отдельная особь (организм),

d) Популяционно-видовой. Элементарная единица – популяция,

e) Биоценотический. Элементарная единица – совокупность популяций,

f) Биосферный. Элементарная единица – биогеоценоз. Совокупность биогеоценозов составляют биосферу и обуславливают все процессы, протекающие в ней.

5 Элементы - органогены

Элементами органогенами или биогенными элементами называют химические элементы, составляющие основную часть органического вещества: углерод, водород, кислород, азот, сера, фосфор.

6 Макроэлементы

К макроэлементам относят химические элементы, содержащиеся в организме в значительных количествах и потребность в которых у живых организмов высока. К ним относят элементы – органогены, а также калий, кальций, магний, натрий и хлор.

7 Микроэлементы

Микроэлементами называются элементы, содержание которых в организме мало, но они участвуют в биохимических процессах и необходимы живым организмам. К главным микроэлементам относят бром, железо, йод, кобальт, марганец, медь, молибден, селен, фтор, хром, цинк.

8 Углерод

Атом углерода - обладает способностью образовывать полимеры - соединяться в системы с разной структурой – в цепи и кольца, с которыми могут связываться атомы других элементов. Поэтому число соединений углерода на два порядка превышает число всех других соединений всех химических элементов, вместе взятых. Именно благодаря такому разнообразию соединений углерода оказывается возможным огромное разнообразие различных ферментов, гормонов и антител, а также нуклеиновых кислот. Оксид углерода -

СО₂ – представляет собой газ, который очень подвижен, благодаря чему углерод широко доступен биологическим объектам. Углерод способен связываться с другими атомами близких радиусов (с кислородом, азотом, серой), с образованием стабильных относительно непрочных связей, что приводит к формированию функциональных групп, которые обуславливают химическую активность органических соединений. Биологические полимеры состоят из целого набора органических молекул, зачастую различного состава (так например, белки состоят из различных аминокислот), имеют высокую молекулярную массу. Разные молекулы биополимеров, например белков, могут объединяться, образуя еще более сложные надмолекулярные комплексы. В связи с различием в составе и строении биополимеры проявляют самые разнообразные свойства.


9 Вода

а) Молекула воды имеет малые размеры и полярна. В связи с этим, вода – лучший из известных растворителей, благодаря чему обеспечивается широкий набор химических веществ и их растворов, необходимых биологическим объектам. В воде растворяются кислоты, щелочи и соли, в результате образуются положительно и отрицательно заряженные ионы, что значительно увеличивает реакционную способность химических соединений, обеспечивающих функционирование биологических объектов.

b) Удельная теплоемкость воды больше, чем у других жидкостей. Именно поэтому земные океаны способны поглощать и отдавать тепло в огромных количествах без существенного изменения температуры воды, а следовательно и атмосферы. Этим демпфирующим свойством – свойством тепловой инерции – обеспечивается относительное постоянство температуры окружающей среды, что чрезвычайно важно для оптимального протекания биологических процессов для существования живых организмов.

c) Вода обладает способностью к аномальному расширению при замерзании: в отличие от большинства веществ, вода в твердом состоянии (лед) имеет меньшую плотность, чем жидкая, благодаря чему вода в твердой фазе – лед – не тонет в воде. В противном случае, лед накапливался бы на дне водоемов, что уменьшило бы запасы жидкой воды, столь необходимой биологическим объектам.

d) Поверхностное натяжение воды выше, чем у других жидкостей (за исключением ртути), и поэтому она способна легко подниматься по капиллярам почвы и тканей растений, обеспечивая их жизнедеятельность. Кроме того, высокое поверхностное натяжение обеспечивает возможность обитания маленьких живых организмов на поверхностности водоемов.

e) В сравнении с другими аналогичными соединениями, вода имеет низкую температуру плавления, что позволяет биологическим реакциям протекать в жидкой фазе в широком диапазоне температур, в том числе при достаточно высоких температурах, и следовательно, с высокой скоростью.

f) У теплокровных организмов, благодаря воде, осуществляется гомеостаз – процесс поддержания постоянства внутренней среды живого организма.

10 Симметрия и асимметричность живого

В живой природе огромное большинство живых организмов обнаруживает различные виды симметрий (формы, подобия, относительного расположения). Причем организмы разного анатомического строения могут иметь один и тот же тип внешней симметрии. У животных встречаются следующие типы симметрии: центральная, осевая, радиальная, билатеральная, двулучевая, поступательная, поступательно-вращательная. Внешняя симметрия может выступить в качестве основания классификации организмов. Асимметрия живого проявляется уже на молекулярном уровне: Все белки построены на основе левых стереоизомеров аминокислот. Молекулы стереоизомеры имеют одинаковый атомный состав, одинаковые размеры, одинаковую структуру - в то же время они различимы, поскольку являются зеркально асимметричными, т.е. объект оказывается нетождественным со своим зеркальным двойником. Такое свойство молекул называют хиральностью. Хиральные молекулы обладают одинаковыми химическими свойствами, но различными оптическими свойствами. Каждое вещество может входить в состав живой материи только в том случае, если оно обладает вполне определенным типом симметрии. Молекулы аминокислот в любом живом организме могут быть только левыми, сахара - только правыми стереоизомерами. Асимметрию можно рассматривать как разграничительную линию между живой и неживой природой. Для неживой материи характерно преобладание симметрии, при переходе от неживой к живой материи уже на микроуровне преобладает асимметрия. Симметрия лежит в основе вещей и явлений, выражая нечто общее, свойственное разным объектам, тогда как асимметрия связана с индивидуальным воплощением этого общего в конкретном объекте.

11 Основные свойства живых систем

Живые системы обладают рядом общих признаков, которые их характеризуют. Ни один признак не является основным, отличие живого от неживого определяет совокупность всех признаков:

а) Единство химического состава. Хотя в состав живых систем входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В живых организмах ~ 98% химического состава приходится на шесть элементов: кислород (~62%), углерод (~20 %),водород (~10%), азот (~3%), кальций (~2.5%), фосфор (~1%). Кроме того, живые системы содержат совокупность сложных биополимеров, которые неживым системам не присущи.

b) Открытость живых систем. Живые системы – открытые системы. Живые системы используют внешние источники энергии в виде пищи, света и т.п. Через них проходят потоки веществ и энергии, благодаря чему в системах осуществляется обмен веществ - метаболизм.

c) Саморегуляция – свойство живых систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном уровне те или иные физиологические (или другие) показатели системы.

d) Самоорганизация – свойство живой системы приспособляться к изменяющимся условиям за счет изменения структуры своей системы управления.

e) Самоуправление – свойство живых систем самостоятельно вырабатывать управляющие факторы в процессе переработки информации, которой живая система обменивается с внешней средой.

f) Самовоспроизведение - свойство живых систем воспроизводить себе подобных.

g) Изменчивость - свойство живых систем приобретать новые признаки и свойства. Это явление противоположно наследственности и играет роль в процессе отбора организмов, наиболее приспособленных к конкретным условиям.

h) Способность к росту и развитию. Рост - увеличение в размерах и массе с сохранением общих черт строения; рост сопровождается развитием - возникновением новых черт и качеств.

i) Раздражимость живых систем. Раздражимость связана с передачей информации из внешней среды к живой системе и проявляется в виде реакций системы на внешние воздействия.

j) Целостность и дискретность. Живая система дискретна, так как состоит из отдельных, но взаимодействующих между собой частей, которые в свою очередь также являются живыми системами. Вместе с тем живая система целостна, поскольку входящие в нее элементы обеспечивают выполнение своих функций не самостоятельно, а во взаимосвязи с другими элементами системы.

12 Гомеостаз

Гомеостаз - способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

13 Фермент

Ферменты - белковые молекулы или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах. Реагенты в реакции, катализируемой ферментами, называются субстратами, а получающиеся вещества — продуктами. Ферменты специфичны к субстратам: фермент взаимодействует только со своим субстратом и не способен катализировать иные реакции.