Hayotda biz turli xil jismlar va narsalar bilan o'ralganmiz. Masalan, bino ichida bu deraza, eshik, stol, lampochka, chashka, ochiq havoda - mashina, svetofor, asfalt. Har qanday jism yoki jism materiyadan iborat. Ushbu maqolada moddaning nima ekanligi muhokama qilinadi.

Kimyo nima?

Suv muhim hal qiluvchi va stabilizator hisoblanadi. U kuchli issiqlik quvvati va issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Suv muhiti asosiy oqim uchun qulaydir kimyoviy reaksiyalar. U shaffoflik bilan ajralib turadi va amalda siqilishga chidamli.

Noorganik va organik moddalar o'rtasidagi farq nima?

Ushbu ikki guruh moddalar o'rtasida ayniqsa kuchli tashqi farqlar yo'q. Asosiy farq tuzilishda yotadi, bu erda noorganik moddalar molekulyar bo'lmagan tuzilishga ega, organik moddalar esa molekulyar tuzilishga ega.

Noorganik moddalar molekulyar bo'lmagan tuzilishga ega, shuning uchun ular yuqori erish va qaynash haroratlari bilan ajralib turadi. Ular tarkibida uglerod mavjud emas. Bularga asil gazlar (neon, argon), metallar (kaltsiy, kaltsiy, natriy), amfoter moddalar (temir, alyuminiy) va metall bo'lmagan moddalar (kremniy), gidroksidlar, ikkilik birikmalar, tuzlar kiradi.

Organik moddalar molekulyar tuzilish. Ular juda past erish nuqtalariga ega va qizdirilganda tezda parchalanadi. Asosan ugleroddan iborat. Istisnolar: karbidlar, karbonatlar, uglerod oksidi va siyanidlar. Uglerod hosil bo'lishiga imkon beradi katta soni murakkab birikmalar (ularning 10 milliondan ortig'i tabiatda ma'lum).

Ularning ko'p sinflari biologik kelib chiqishiga (uglevodlar, oqsillar, lipidlar, nuklein kislotalar) tegishli. Bu birikmalarga azot, vodorod, kislorod, fosfor va oltingugurt kiradi.

Moddaning nima ekanligini tushunish uchun uning hayotimizda qanday rol o'ynashini tasavvur qilish kerak. Boshqa moddalar bilan o'zaro ta'sirlashib, yangilarini hosil qiladi. Ularsiz atrofdagi dunyo hayotini ajralmas va tasavvur qilib bo'lmaydi. Barcha ob'ektlar ma'lum moddalardan iborat, shuning uchun ular bizning hayotimizda muhim rol o'ynaydi.

Test № 2.

Tadqiq qiling 2-bob "Yerdagi hayotning kelib chiqishi""darslikning 30-80-betlari" Umumiy biologiya. 10-sinf” muallifi va boshqalar.

I. Savollarga yozma javob bering:

1. Qadimgi yunon faylasuflarining fikricha, hayotning asoslari va mohiyati nimadan iborat?

2. F.Redi tajribalarining ma’nosi nima?

3. L.Pasterning zamonaviy sharoitda hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishi mumkin emasligini isbotlovchi tajribalarini tasvirlab bering.

4.Hayotning abadiyligi haqidagi nazariyalar qanday?

5.Hayotning kelib chiqishi haqidagi qanday materialistik nazariyalarni bilasiz?

Yadro sintezi reaksiyalari nima? Misollar keltiring.

6. Kant-Laplas gipotezasiga ko'ra, gaz-chang moddasidan yulduz sistemalari qanday hosil bo'ladi?

7. Bir yulduz tizimidagi sayyoralarning kimyoviy tarkibida farqlar bormi?

8. Sayyoramizda hayotning abiogen tarzda paydo bo'lishining kosmik va sayyoraviy zaruriy shartlarini sanab o'ting.

9.Organik molekulalarning bo'lmagandan paydo bo'lishining ahamiyati nimada organik moddalar Yerda birlamchi atmosferaning kamaytiruvchi xususiyati bor edi?

10.S.Miller va P.Uri eksperimentlarini oʻtkazish apparati va usullarini aytib bering.

11. Koaservatsiya, koaservat nima?

12. Eritmada koaservat tomchilarining hosil bo‘lishini qanday model sistemalar yordamida ko‘rsatish mumkin?

13.Birlamchi okean suvlarida organik moddalarning past konsentratsiyasini yengish uchun qanday imkoniyatlar mavjud edi?

14. Moddalar kontsentratsiyasi yuqori bo'lgan hududlarda organik molekulalarning o'zaro ta'sirining afzalliklari nimada?

15. Ular birlamchi okean suvlarida qanday tarqalgan? organik molekulalar, hidrofilik va hidrofobik xususiyatlarga ega?

16. Eritmani molekulalari yuqori va past konsentratsiyali fazalarga bo'lish tamoyilini ayting. ?

17. Koaservat tomchilari nima?

18. "Birlamchi bulonda" koaservatlarning tanlanishi qanday sodir bo'ladi?

19. Eukariotlarning simbiogenez orqali paydo bo'lishi haqidagi gipotezaning mohiyati nimada?

20. Birinchi eukaryotik hujayralar hayotiy jarayonlar uchun zarur energiyani qanday yo'llar bilan olgan?

21. Qaysi organizmlar evolyutsiya jarayonida birinchi marta jinsiy jarayonni rivojlantirdi?

22. Ko'p hujayrali organizmlarning paydo bo'lishi haqidagi gipotezaning mohiyatini aytib bering?

23. Quyidagi atamalarni aniqlang: protobiontlar, biologik katalizatorlar, genetik kod, o'z-o'zini ko'paytirish, prokariotlar, fotosintez, jinsiy jarayon, eukariotlar.

Mavzu bo'yicha bilimingizni sinab ko'ring:

Hayotning kelib chiqishi va organik dunyoning rivojlanishi

1. Biogenez tarafdorlari buni ta'kidlaydilar

· Barcha tirik mavjudotlar tirik mavjudotlardandir

· Barcha tirik mavjudotlarni Xudo yaratgan

· Barcha tirik mavjudotlar jonsiz narsalardan kelib chiqadi

· Tirik organizmlar Yerga koinotdan keltirildi

2. Abiogenez tarafdorlari hamma narsa tirik ekanligini ta'kidlaydilar

· Jonsizlardan kelib chiqadi

·Tirik mavjudotlardan kelib chiqadi

· Xudo tomonidan yaratilgan

· Kosmosdan olib kelingan

3. L.Paster tomonidan cho'zilgan bo'yinli kolbalar yordamida tajribalar

· Abiogenez pozitsiyasining nomuvofiqligini isbotladi

· Abiogenez pozitsiyasini tasdiqladi

· Biogenez pozitsiyasini tasdiqladi

· Biogenez pozitsiyasining nomuvofiqligini isbotladi

4. Hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lmasligining isboti tomonidan taqdim etilgan

· L. Paster

· A. Van Levenguk

· Aristotel

5. Aristotel bunga ishongan

· Faqat yashashdan yashash

· Hayot to'rt elementdan vujudga keladi

· Tirik mavjudotlar jonsiz narsalardan kelib chiqadi

· Tirik mavjudotlar jonsiz mavjudotlardan kelib chiqishi mumkin, agar ularda "faol printsip" bo'lsa.

6. Gipoteza

· Biogenez tarafdorlarining pozitsiyasini mustahkamlaydi

· Abiogenez tarafdorlarining pozitsiyasini mustahkamlaydi

· Biogenez pozitsiyasining nomuvofiqligini ta'kidlaydi

· Abiogenez pozitsiyasining mos kelmasligini ta'kidlaydi

7. Gipotezaga ko'ra, koaservatlar birinchi o'rinda turadi

Organizmlar

Molekulalarning "tashkilotlari"

· Protein komplekslari

Noorganik moddalarning to'planishi

8. Kimyoviy evolyutsiya bosqichida ular hosil bo'ladi

· Bakteriyalar

· Protobiontlar

· Biopolimerlar

Past molekulyar og'irlikdagi organik birikmalar

9. Biologik evolyutsiya bosqichida

· Biopolimerlar

Organizmlar

Past molekulyar og'irlikdagi organik moddalar

· Noorganik moddalar

1. Zamonaviy g'oyalarga ko'ra, Yerdagi hayot natijasida rivojlandi

Kimyoviy evolyutsiya

Biologik evolyutsiya

· Kimyoviy va keyin biologik evolyutsiya

Kimyoviy va biologik evolyutsiya

Biologik va keyin kimyoviy evolyutsiya

10. Yerda paydo bo'lgan birinchi organizmlar ovqatlangan

Avtotroflar

Geterotroflar

· Saprofitlar

11. Yer atmosferasida avtotroflarning paydo bo'lishi natijasida

Kislorod miqdori ortdi

· Kislorod miqdorining kamayishi

· soni ortdi karbonat angidrid

· Ozon ekrani paydo bo'ldi

12. Ibtidoiy okeandagi organik birikmalar miqdori tufayli kamaydi

Avtotroflar sonining ko'payishi

Geterotroflar sonining ko'payishi

Avtotroflar sonini kamaytirish

· Geterotroflar sonining kamayishi

13. Atmosferada kislorodning to'planishi tufayli sodir bo'ldi

Ozon ekranining ko'rinishi

· Fotosintez

· Fermentatsiya

· Tabiatdagi moddalar aylanishi

14. Fotosintez jarayoniga olib keldi

· Ko'p miqdorda kislorod hosil bo'lishi

Ozon ekranining ko'rinishi

Ko'p hujayralilikning paydo bo'lishi

Jinsiy ko'payishning paydo bo'lishi

15. To'g'ri bayonotlarni tekshiring:

Geterotroflar - organik moddalarni noorganik moddalardan mustaqil ravishda sintez qila oladigan organizmlar

· Yerdagi birinchi organizmlar geterotrof bo'lgan

Siyanobakteriyalar - birinchi fotosintez qiluvchi organizmlar

· Fotosintez mexanizmi asta-sekin shakllangan

16. Kislorodsiz sharoitda organik birikmalarning parchalanishi:

· Fermentatsiya

· Fotosintez

Oksidlanish

Biosintez

17. Yerda avtotroflarning paydo bo'lishi bilan:

Hayot sharoitida qaytarib bo'lmaydigan o'zgarishlar boshlandi

· Shakllangan katta miqdorda atmosferadagi kislorod

· To'planish sodir bo'ldi quyosh energiyasi organik moddalarning kimyoviy aloqalarida

· Barcha geterotroflar yo'q bo'lib ketdi

18. Inson Yerda paydo bo'lgan

Proterozoy davri

Mezozoy davri

· Kaynozoy erasi

Proterozoy

Mezozoy

· Paleozoy

Kaynozoy

20. Proterozoyning eng yirik hodisalari ko'rib chiqiladi

· Eukariotlarning paydo bo'lishi

Gullaydigan o'simliklarning ko'rinishi

Birinchi xordatlarning paydo bo'lishi

21. Yerda tuproq hosil bo'lish jarayoni tufayli sodir bo'ldi

· Tabiatdagi suv aylanishi

· Litosferaning yuqori qatlamining organizmlar tomonidan kolonizatsiyasi

Organizmlarning o'limi

· Qum va gil hosil bo'lishi bilan qattiq jinslarning yo'q qilinishi

22. Ular Arxeyda keng tarqalgan

Sudralib yuruvchilar va paporotniklar

· Bakteriyalar va siyanobakteriyalar

23. O'simliklar, hayvonlar va zamburug'lar erga tushdi

Proterozoy

· Paleozoy

Mezozoy

24. Proterozoy davri

Sutemizuvchilar va hasharotlar

Yosunlar va koelenteratlar

· Birinchi quruqlikdagi o'simliklar

· Sudralib yuruvchilarning ustunligi

Tabiat dinamik rivojlanadi, jonli va inert materiya uzluksiz o'zgarish jarayonlarini boshdan kechiradi. Eng muhim transformatsiyalar moddaning tarkibiga ta'sir qiladigan o'zgarishlardir. Togʻ jinslarining paydo boʻlishi, kimyoviy eroziya, sayyoraning tugʻilishi yoki sutemizuvchilarning nafas olishi kuzatilishi mumkin boʻlgan jarayonlar boʻlib, boshqa moddalarning oʻzgarishini oʻz ichiga oladi. Turli xilligiga qaramay, ularning barchasida umumiy narsa bor: molekulyar darajadagi o'zgarishlar.

1. Kimyoviy reaktsiyalar jarayonida elementlar o'z xususiyatlarini yo'qotmaydi. Bu reaksiyalar faqat atomlarning tashqi qobig'idagi elektronlarni o'z ichiga oladi, atomlarning yadrolari esa o'zgarishsiz qoladi.
2. Elementning kimyoviy reaksiyaga kirishish qobiliyati elementning oksidlanish darajasiga bog'liq. Oddiy kimyoviy reaksiyalarda Ra va Ra 2+ butunlay boshqacha harakat qiladi.
3. Elementning turli izotoplari deyarli bir xil kimyoviy reaktivlikka ega.
4. Kimyoviy reaktsiyaning tezligi harorat va bosimga juda bog'liq.
5. Kimyoviy reaktsiya teskari bo'lishi mumkin.
6. Kimyoviy reaktsiyalar energiyaning nisbatan kichik o'zgarishi bilan birga keladi.

Yadro reaksiyalari

1. Yadro reaktsiyalari jarayonida atomlarning yadrolari o'zgaradi va shuning uchun yangi elementlar hosil bo'ladi.
2. Elementning yadro reaksiyasiga reaktivligi amalda elementning oksidlanish darajasiga bog'liq emas. Masalan, Ka C 2 tarkibidagi Ra yoki Ra 2+ ionlari yadro reaksiyalarida xuddi shunday harakat qiladi.
3. Yadro reaktsiyalarida izotoplar butunlay boshqacha harakat qiladi. Misol uchun, U-235 jim va oson parchalanadi, lekin U-238 yo'q.
4. Yadro reaktsiyasining tezligi harorat va bosimga bog'liq emas.
5. Yadro reaktsiyasini bekor qilib bo'lmaydi.
6. Yadro reaktsiyalari energiyaning katta o'zgarishi bilan birga keladi.

Kimyoviy va yadroviy energiya o'rtasidagi farq

• Bog'lanishlar hosil bo'lganda, boshqa shakllarga, birinchi navbatda issiqlik va yorug'likka aylantirilishi mumkin bo'lgan potentsial energiya.
• Bog'lanish qanchalik kuchli bo'lsa, aylanadigan kimyoviy energiya shunchalik ko'p bo'ladi.

• Yadro energiyasi ta'lim bilan bog'liq emas kimyoviy bog'lanishlar(elektronlarning o'zaro ta'siridan kelib chiqadi)
• Atom yadrosida o'zgarish sodir bo'lganda boshqa shakllarga aylanishi mumkin.

Yadroviy o'zgarishlar uchta asosiy jarayonda sodir bo'ladi:

1. Yadro bo'linishi
2. Yangi yadro hosil qilish uchun ikkita yadroning qo'shilishi.
3. Yuqori energiyali elektromagnit nurlanishning (gamma nurlanishining) chiqishi, xuddi shu yadroning yanada barqaror versiyasini yaratish.

Energiya konvertatsiyasini taqqoslash

Kimyoviy portlashda ajralib chiqadigan (yoki aylantirilgan) kimyoviy energiya miqdori:

• Har bir gramm TNT uchun 5kJ
• Chiqarilgan yadroviy energiya miqdori atom bombasi: Har bir gramm uran yoki plutoniy uchun 100 million kJ

Yadro va kimyoviy reaktsiyalar o'rtasidagi asosiy farqlardan biri atomda reaksiya qanday sodir bo'lishi bilan bog'liq. Yadro reaktsiyasi atom yadrosida sodir bo'lsa, atomdagi elektronlar sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiya uchun javobgardir.

Kimyoviy reaksiyalarga quyidagilar kiradi:

• Transferlar
• Yo'qotishlar
• Daromad
• Elektron almashish

Atom nazariyasiga ko'ra, modda yangi molekulalar berish uchun qayta tashkil etilishi bilan izohlanadi. Kimyoviy reaksiyada ishtirok etadigan moddalar va ularning hosil bo'lish nisbati mos ravishda ifodalanadi kimyoviy tenglamalar, bu har xil turdagi kimyoviy hisoblarni bajarish uchun asos bo'ladi.

Yadro reaktsiyalari yadroning parchalanishi uchun javobgardir va elektronlar bilan hech qanday aloqasi yo'q. Yadro parchalanganda, neytronlar yoki protonlarning yo'qolishi tufayli u boshqa atomga o'tishi mumkin. Yadro reaktsiyasida protonlar va neytronlar yadro ichida o'zaro ta'sir qiladi. Kimyoviy reaksiyalarda elektronlar yadrodan tashqarida reaksiyaga kirishadi.

Yadro reaktsiyasi natijasini har qanday bo'linish yoki sintez deb atash mumkin. Proton yoki neytron ta'sirida yangi element hosil bo'ladi. Kimyoviy reaksiya natijasida elektronlar ta'sirida modda bir yoki bir nechta moddalarga aylanadi. Proton yoki neytron ta'sirida yangi element hosil bo'ladi.

Energiyani taqqoslaganda, kimyoviy reaktsiya faqat past energiya o'zgarishini o'z ichiga oladi, yadro reaktsiyasi esa juda yuqori energiya o'zgarishiga ega. Yadro reaktsiyasida energiya o'zgarishlari 10 ^ 8 kJ ga teng. Bu kimyoviy reaksiyalarda 10 - 10^3 kJ/mol.

Yadroda ba'zi elementlar boshqa elementlarga aylangan bo'lsa-da, kimyoviy moddada atomlar soni o'zgarishsiz qoladi. Yadro reaksiyasida izotoplar turlicha reaksiyaga kirishadi. Ammo kimyoviy reaksiya natijasida izotoplar ham reaksiyaga kirishadi.

Yadro reaktsiyasi kimyoviy birikmalarga bog'liq bo'lmasa ham, kimyoviy reaktsiya kimyoviy birikmalarga juda bog'liq.

Xulosa

Yadro reaktsiyasi atom yadrosida sodir bo'ladi, atomdagi elektronlar javobgardir kimyoviy birikmalar.
1. Kimyoviy reaktsiyalar yadroni jarayonga jalb qilmasdan elektronlarni uzatish, yo'qotish, olish va almashishni o'z ichiga oladi. Yadro reaktsiyalari yadroning parchalanishini o'z ichiga oladi va elektronlar bilan hech qanday aloqasi yo'q.
2. Yadro reaktsiyasida protonlar va neytronlar yadro ichida, kimyoviy reaksiyalarda esa elektronlar yadrodan tashqarida o'zaro ta'sir qiladi.
3. Energiyalarni solishtirganda, kimyoviy reaktsiya faqat past energiya o'zgarishidan foydalanadi, yadroviy reaktsiya esa juda yuqori energiya o'zgarishiga ega.

Kimyoviy reaktsiyalar paytida ba'zi moddalar boshqalarni hosil qiladi (bilan aralashmaslik kerak yadro reaksiyalari, qaysi birida kimyoviy element boshqasiga aylanadi).

Har qanday kimyoviy reaktsiya kimyoviy tenglama bilan tavsiflanadi:

Reaktivlar → Reaktsiya mahsulotlari

O'q reaktsiya yo'nalishini ko'rsatadi.

Masalan:

Bu reaksiyada metan (CH 4) kislorod (O 2) bilan reaksiyaga kirishadi, natijada karbonat angidrid (CO 2) va suv (H 2 O), aniqrog‘i suv bug‘i hosil bo‘ladi. Oshxonangizda gaz gorelkasini yoqqaningizda aynan shunday reaktsiya sodir bo'ladi. Tenglama quyidagicha o'qilishi kerak: Bir molekula metan gazi ikki molekula kislorod gazi bilan reaksiyaga kirishib, bir molekula karbonat angidrid va ikki molekula suv (suv bug‘i) hosil qiladi.

Kimyoviy reaksiya komponentlari oldiga qo'yilgan raqamlar deyiladi reaksiya koeffitsientlari.

Kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'ladi endotermik(energiya yutilishi bilan) va ekzotermik(energiya chiqishi bilan). Metanning yonishi ekzotermik reaktsiyaning odatiy namunasidir.

Kimyoviy reaksiyalarning bir necha turlari mavjud. Eng keng tarqalgan:

• ulanish reaktsiyalari;
• parchalanish reaktsiyalari;
• yagona almashtirish reaktsiyalari;
• ikki tomonlama joy almashish reaksiyalari;
• oksidlanish reaktsiyalari;
• redoks reaktsiyalari.

Murakkab reaktsiyalar

Murakkab reaksiyalarda kamida ikkita element bitta mahsulot hosil qiladi:

2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- osh tuzining hosil bo'lishi.

Murakkab reaktsiyalarning muhim nuanceiga e'tibor qaratish lozim: reaksiya sharoitlariga yoki reaksiyaga kiradigan reagentlarning nisbatlariga qarab, uning natijasi turli xil mahsulotlar bo'lishi mumkin. Masalan, ko'mirning normal yonish sharoitida karbonat angidrid hosil bo'ladi:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Agar kislorod miqdori etarli bo'lmasa, o'lik uglerod oksidi hosil bo'ladi:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)

Parchalanish reaksiyalari

Bu reaktsiyalar, go'yo, asosan, birikmaning reaktsiyalariga qarama-qarshidir. Parchalanish reaksiyasi natijasida modda yana ikkiga (3, 4...) parchalanadi oddiy element(ulanishlar):

• 2H 2 O (l) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- suvning parchalanishi
• 2H 2 O 2 (l) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- vodorod periksning parchalanishi

Yagona siljish reaksiyalari

Yagona almashtirish reaktsiyalari natijasida birikmadagi faolroq element kamroq faol elementni almashtiradi:

Zn (s) + CuSO 4 (eritma) → ZnSO 4 (eritma) + Cu (s)

Mis sulfat eritmasidagi rux kamroq faol misni siqib chiqaradi, natijada rux sulfat eritmasi hosil bo'ladi.

Faoliyatning ortib borish tartibida metallarning faollik darajasi:

• Eng faollari gidroksidi va ishqoriy tuproq metallaridir

Yuqoridagi reaksiya uchun ion tenglamasi:

Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)

CuSO 4 ionli aloqasi suvda eriganida mis kationiga (zaryad 2+) va sulfat anioniga (zaryad 2-) parchalanadi. O'rin almashish reaktsiyasi natijasida sink kationi hosil bo'ladi (u mis kationi bilan bir xil zaryadga ega: 2-). E'tibor bering, sulfat anioni tenglamaning har ikki tomonida ham mavjud, ya'ni matematikaning barcha qoidalariga ko'ra, uni kamaytirish mumkin. Natijada ion-molekulyar tenglama hosil bo'ladi:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Ikki marta siljish reaktsiyalari

Ikki marta almashtirish reaktsiyalarida ikkita elektron allaqachon almashtiriladi. Bunday reaktsiyalar ham deyiladi almashinuv reaktsiyalari. Bunday reaktsiyalar eritmada quyidagilar hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi:

• erimaydigan qattiq(yomg'ir reaktsiyalari);
• suv (neytralizatsiya reaktsiyasi).

Yog'ingarchilik reaktsiyalari

Kumush nitrat (tuz) eritmasi natriy xlorid eritmasi bilan aralashtirilganda kumush xlorid hosil bo'ladi:

Molekulyar tenglama: KCl (eritma) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (s) + KNO 3 (p-p)

Ion tenglamasi: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Molekulyar ionli tenglama: Cl - + Ag + → AgCl (s)

Agar birikma eriydigan bo'lsa, u eritmada ion shaklida bo'ladi. Agar birikma erimaydigan bo'lsa, u cho'kma hosil qilib, qattiq holga keladi.

Neytrallanish reaksiyalari

Bu kislotalar va asoslar o'rtasidagi reaktsiyalar bo'lib, natijada suv molekulalari hosil bo'ladi.

Masalan, sulfat kislota eritmasi va natriy gidroksidi (lye) eritmasini aralashtirish reaktsiyasi:

Molekulyar tenglama: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (l)

Ion tenglamasi: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)

Molekulyar ionli tenglama: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) yoki H + + OH - → H 2 O (l)

Oksidlanish reaksiyalari

Bu moddalarning havodagi gazsimon kislorod bilan o'zaro ta'siri reaktsiyalari bo'lib, ular davomida, qoida tariqasida, issiqlik va yorug'lik shaklida katta miqdorda energiya chiqariladi. Oddiy reaktsiya oksidlanish yonishdir. Ushbu sahifaning boshida metan va kislorod o'rtasidagi reaktsiya:

CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

Metan uglevodorodlarga (uglerod va vodorod birikmalariga) tegishli. Uglevodorod kislorod bilan reaksiyaga kirishganda juda ko'p issiqlik energiyasi ajralib chiqadi.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari

Bular reaktiv atomlar o'rtasida elektron almashinadigan reaktsiyalardir. Yuqorida muhokama qilingan reaksiyalar ham oksidlanish-qaytarilish reaksiyalaridir:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - birikma reaktsiyasi
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - oksidlanish reaktsiyasi
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - bitta almashtirish reaktsiyasi

Elektron muvozanat usuli va yarim reaksiya usuli yordamida tenglamalarni echishning ko'plab misollari bilan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari bo'limda iloji boricha batafsil tavsiflangan.

Joriy sahifa: 3 (kitob jami 18 sahifadan iborat) [mavjud o'qish qismi: 12 sahifa]

2.2.2. Sayyora tizimlarining shakllanishi

Olimlarning fikriga ko'ra, tumanliklar galaktikalar yoki yirik yulduz tizimlarining shakllanishidagi bosqichdir. Ushbu turdagi nazariyalarning modellarida sayyoralar yulduz shakllanishining qo'shimcha mahsulotidir. Bu nuqtai nazar birinchi marta 18-asrda ifodalangan. I. Kant va keyinchalik P. Laplas, D. Kuiper, D. Alfven va R. Kameron tomonidan ishlab chiqilgani qator dalillar bilan tasdiqlangan.

Yosh yulduzlar tumanliklar ichida joylashgan bo'lib, ular yorug'lik yili bo'lgan nisbatan zich joylashgan yulduzlararo gaz va chang mintaqalarida joylashgan. Tumanliklar bizning galaktikamizda joylashgan; Yulduzlar va ular bilan bog'liq bo'lgan sayyoralar tizimlari ushbu ulkan materiya bulutlari ichida paydo bo'ladi, deb ishoniladi.

Spektroskopiya yordamida yulduzlararo materiya gazlar - vodorod, geliy va neon - va chang zarralaridan iborat bo'lib, bir necha mikron tartibida o'lchangan va metallar va boshqa elementlardan iborat ekanligi ko'rsatildi. Harorat juda past (10-20 K) bo'lgani uchun, aytilgan gazlardan tashqari barcha moddalar chang zarralari ustida muzlashadi. Ko'proq og'ir elementlar va ba'zi vodorod oldingi avlodlarning yulduzlaridan keladi; Bu yulduzlarning baʼzilari oʻta yangi yulduzlar sifatida portlab, qolgan vodorodni yulduzlararo muhitga qaytardi va uni oʻz chuqurligida hosil boʻlgan ogʻirroq elementlar bilan boyitdi.

Yulduzlararo kosmosdagi o'rtacha gaz konsentratsiyasi bor-yo'g'i 0,1 atom N/sm 3, tumanliklardagi gaz konsentratsiyasi esa taxminan 1000 atom N/sm 3, ya'ni 10 000 marta ko'p. (1 sm 3 havoda taxminan 2,7 × 10 19 molekula mavjud.)

Og'irlik kuchi ta'sirida yulduzlararo gaz va changning sekin cho'kishi va yopishishi (akkretsiyasi) natijasida gaz va chang buluti etarlicha kattalashganda, u beqaror bo'lib qoladi - bosim va tortishish kuchlari o'rtasidagi muvozanatga yaqin munosabatlar. buzilgan. Gravitatsion kuchlar ustunlik qiladi va shuning uchun bulut qisqaradi. Siqilishning dastlabki fazalarida gravitatsion energiya radiatsiya energiyasiga aylantirilganda ajralib chiqadigan issiqlik bulutni osongina tark etadi, chunki materialning nisbiy zichligi past bo'ladi. Moddaning zichligi oshishi bilan yangi muhim o'zgarishlar boshlanadi. Gravitatsion va boshqa tebranishlar tufayli katta bulut kichikroq bulutlarga bo'linadi, bu esa o'z navbatida bizning Quyosh sistemamizdan bir necha marta kattaroq massa va o'lchamga ega bo'lgan qismlarni hosil qiladi (2.2-rasm; 1-5). Bunday bulutlar deyiladi protoyulduzlar. Albatta, ba'zi protoyulduzlar bizning Quyosh sistemamizga qaraganda massivroq bo'lib, kattaroq, issiqroq yulduzlarni hosil qiladi, kamroq massiv yulduzlar esa avvalgilariga qaraganda sekinroq rivojlanadigan kichikroq, sovuqroq yulduzlarni hosil qiladi. Protoyulduzlarning o'lchami yuqori chegara bilan chegaralanadi, undan yuqori bo'linish sodir bo'ladi va pastki chegara yadro reaktsiyalarini qo'llab-quvvatlash uchun zarur bo'lgan minimal massa bilan belgilanadi.

Guruch. 2.2. Gaz-chang tumanligining evolyutsiyasi va protoplanetar diskning shakllanishi

Birinchidan, issiqlikka (radiatsion energiya) aylantirilgan potentsial tortishish energiyasi tortishish siqilishi paytida shunchaki tashqariga tarqaladi. Ammo moddaning zichligi ortishi bilan radiatsiya energiyasi tobora ko'proq so'riladi va natijada harorat oshadi. Dastlab chang zarralari ustiga muzlatilgan uchuvchi birikmalar bug'lana boshlaydi. Endi NH 3, CH 4, H 2 O (bug ') va HCN kabi gazlar H 2, He va Ne bilan aralashtiriladi. Bu gazlar radiatsiya energiyasining keyingi qismlarini o'zlashtiradi, dissotsilanadi va ionlanishga uchraydi.

Gravitatsion siqilish chang zarralaridagi molekulalarning bug'lanishi va ionlanishi jarayonida ajralib chiqqan nurlanish energiyasi tarqalguncha davom etadi. Molekulalar to'liq ionlashganda, gazning bosimi tortishish kuchlarini muvozanatlashtira boshlaganligi sababli, siqilish deyarli to'xtaguncha harorat tez ko'tariladi. Shunday qilib, tez tortishish siqilish (qulash) bosqichi tugaydi.

Rivojlanishning hozirgi bosqichida bizning tizimimizga mos keladigan protoyulduz markazda qalinlashgan va Yupiter orbitasi darajasida taxminan 1000 K haroratga ega bo'lgan diskdir. Bunday protostellar disk rivojlanishda davom etmoqda: unda qayta qurish sodir bo'ladi va u asta-sekin qisqaradi. Protoyulduzning o'zi asta-sekin ixchamroq, massivroq va issiqroq bo'ladi, chunki issiqlik endi faqat uning yuzasidan tarqalishi mumkin. Issiqlik protoyulduzning chuqurligidan uning yuzasiga konveksiya oqimlari yordamida uzatiladi. Protoyulduz yuzasidan Pluton orbitasiga ekvivalent masofagacha bo'lgan hudud gaz va chang tumanlari bilan to'ldirilgan.

Taxminan 10 million yil talab qilingan deb hisoblangan ushbu murakkab qisqarishlar seriyasida tizimning burchak momentumini saqlab qolish kerak. Butun galaktika aylanib, har 100 million yilda 1 marta aylanadi. Chang bulutlari siqilsa, ularning burchak momenti o'zgarmaydi - ular qanchalik ko'p siqilsa, ular shunchalik tez aylanadi. Burchak impulsining saqlanishi tufayli qulab tushayotgan chang bulutining shakli sharsimon shakldan disk shakliga o'zgaradi.

Protoyulduzning qolgan moddasi qisqarganda, uning harorati vodorod atomlarining termoyadroviy reaktsiyasi boshlanishi uchun etarlicha yuqori bo'ldi. Ushbu reaktsiyadan ko'proq energiya oqimi bilan harorat keyingi tortishish siqilish kuchlarini muvozanatlash uchun etarlicha yuqori bo'ldi.

Protoyulduz diskining periferiyasida qolgan gazlar va changlardan hosil bo'lgan sayyoralar (2.3-rasm). Gravitatsion tortishish ta'sirida yulduzlararo changning aglomeratsiyasi taxminan 10 million yil ichida yulduzlar va sayyoralarning paydo bo'lishiga olib keladi (1-4). Yulduz asosiy ketma-ketlikka (4) kiradi va taxminan 8000 million yil davomida statsionar (barqaror) holatda qoladi, vodorodni asta-sekin qayta ishlaydi. Keyin yulduz asosiy ketma-ketlikni tark etadi, qizil gigant (5 va 6) bo'lish uchun kengayadi va keyingi 100 million yil ichida o'z sayyoralarini "iste'mol qiladi". Bir necha ming yil davomida o'zgaruvchan yulduz sifatida pulsatsiyalangandan so'ng (7), u o'ta yangi yulduz sifatida portlaydi (8) va nihoyat qulab tushadi. oq mitti(9). Garchi sayyoralar odatda hisobga olinadi massiv ob'ektlar, barcha sayyoralarning umumiy massasi Quyosh tizimi massasining atigi 0,135% ni tashkil qiladi.

Guruch. 2.3. Sayyora tizimining shakllanishi

Bizning sayyoralarimiz va, ehtimol, har qanday protoyulduz diskida hosil bo'lgan sayyoralar ikkita asosiy zonada joylashgan. Ichki zona, ya'ni quyosh sistemasi Merkuriydan asteroid kamariga qadar cho'zilgan va kichik quruqlikdagi sayyoralar zonasi hisoblanadi. Bu erda protoyulduzning sekin qisqarish bosqichida harorat shunchalik yuqoriki, metallar bug'lanadi. Tashqi sovuq zonada H 2 O, He va Ne kabi gazlar va H 2 O, NH 3 va CH 4 kabi muzlatilgan uchuvchi moddalar bilan qoplangan zarralar mavjud. Yupiter tipidagi sayyoralar joylashgan bu tashqi zonada ichki qismdan ko'ra ko'proq materiya mavjud, chunki u katta va dastlab ichki zonada topilgan uchuvchi moddalarning katta qismi protoyulduzning faolligi bilan tashqariga suriladi.

Yulduz evolyutsiyasining rasmini yaratish va uning yoshini hisoblashning usullaridan biri yulduzlarning katta tasodifiy namunasini tahlil qilishdir. Shu bilan birga, yulduzlargacha bo'lgan masofalar, ularning ko'rinadigan yorqinligi va har bir yulduzning rangi o'lchanadi.

Agar yulduzning yorqinligi va yulduzgacha bo'lgan masofasi ma'lum bo'lsa, uning mutlaq kattaligini hisoblash mumkin, chunki yulduzning ko'rinadigan yorqinligi uning masofasiga teskari proportsionaldir. Yulduzning mutlaq kattaligi, uning kuzatuvchidan uzoqligidan qat'i nazar, energiya ajralib chiqish tezligiga bog'liq.

Yulduzning rangi uning harorati bilan belgilanadi: ko'k juda issiq yulduzlarni, oq issiq yulduzlarni, qizil esa nisbatan sovuq yulduzlarni ifodalaydi.

2.4-rasmda astronomiya kursidan sizga ma'lum bo'lgan, mutlaq kattalik va rang o'rtasidagi bog'liqlikni aks ettiruvchi Hertzsprung-Russell diagrammasi ko'rsatilgan. katta raqam yulduzlar Ushbu klassik diagramma barcha o'lchamdagi va yoshdagi yulduzlarni o'z ichiga olganligi sababli, u evolyutsiyaning turli bosqichlarida "o'rtacha" yulduzga mos keladi.

Guruch. 2.4. Hertzsprung-Russell diagrammasi

Ko'pchilik yulduzlar diagrammaning to'g'ri qismida joylashgan; Ular muvozanatda faqat asta-sekin o'zgarishlarni boshdan kechiradilar, chunki ulardagi vodorod yonib ketadi. Diagrammaning asosiy ketma-ketlik deb ataladigan ushbu qismida massasi ko'proq bo'lgan yulduzlar yuqori haroratga ega; Ularda vodorod atomlarining birlashishi reaktsiyasi tezroq boradi va ularning umr ko'rish muddati qisqaroq. Quyoshdan kamroq massaga ega yulduzlar ko'proq massaga ega past harorat, vodorod atomlarining birlashishi ularda sekinroq sodir bo'ladi va ularning umr ko'rish davomiyligi uzoqroq bo'ladi. Har doim yulduz asosiy ketma-ketlik dastlabki vodorod zahiralarining taxminan 10% ini ishlatadi, uning harorati pasayadi va kengayish sodir bo'ladi. Qizil gigantlar ilgari asosiy ketma-ketlikka tegishli bo'lgan barcha o'lchamdagi "qari" yulduzlar ekanligiga ishonishadi. Yulduzning yoshini aniq belgilashda ushbu omillarni hisobga olish kerak. Ularni hisobga olgan holda hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, bizning galaktikamizda 11 000 million yildan ortiq yulduz yo'q. Ba'zi kichik yulduzlar bu yoshdagi; yana ko'p katta yulduzlar ancha yoshroq. Eng massiv yulduzlar asosiy ketma-ketlikda 1 million yildan ortiq qolishi mumkin. Quyosh va shunga o'xshash kattalikdagi yulduzlar qizil gigant bosqichiga etgunga qadar asosiy ketma-ketlikda taxminan 10 000 million yil sarflaydi.

Ankraj nuqtalari

1. Materiya uzluksiz harakat va rivojlanishda.

2. Biologik evolyutsiya butun materiya evolyutsiyasining muayyan sifat bosqichidir.

3. Element va molekulalarning ga aylanishi kosmik fazo juda past tezlikda doimo sodir bo'ladi.

1. Yadro sintezi reaksiyalari nima? Misollar keltiring.

2. Kant-Laplas gipotezasiga ko'ra, gaz-chang moddasidan yulduz sistemalari qanday hosil bo'ladi?

3. Bir yulduz tizimidagi sayyoralarning kimyoviy tarkibida farqlar bormi?

2.2.3. Erning birlamchi atmosferasi va hayotning paydo bo'lishi uchun kimyoviy shartlar

Sayyora tizimlarining kelib chiqishi to'g'risidagi yuqoridagi nuqtai nazarga amal qilgan holda, Yerning birlamchi atmosferasining elementar tarkibiga nisbatan oqilona baho berish mumkin. Qisman zamonaviy qarashlar albatta, kosmosda vodorodning ulkan ustunligiga asoslangan; u Quyoshda ham uchraydi. 2.2-jadvalda yulduz va quyosh moddalarining elementar tarkibi keltirilgan.

2.2-jadval. Yulduz va quyosh moddalarining elementar tarkibi

Taxminlarga ko'ra, yuqori o'rtacha haroratga ega bo'lgan ibtidoiy Yer atmosferasi shunday bo'lgan: tortishish yo'qolishidan oldin vodorod uning katta qismini tashkil etgan va asosiy molekulyar komponentlar metan, suv va ammiak edi. Yulduz materiyasining elementar tarkibini zamonaviy Yer va Yerdagi tirik materiya tarkibi bilan solishtirish qiziq.

Jonsiz tabiatdagi eng keng tarqalgan elementlar vodorod va geliydir; keyin uglerod, azot, kremniy va magniy. e'tibor bering, bu tirik materiya Yer yuzasidagi biosfera asosan vodorod, kislorod, uglerod va azotdan iborat bo'lib, bu elementlarning tabiatiga ko'ra, albatta, kutilishi kerak edi.

Erning dastlabki atmosferasi turli jarayonlar natijasida, birinchi navbatda, uning muhim qismini tashkil etuvchi vodorod va geliyning diffuziya qochishi natijasida o'zgarishi mumkin. Bu elementlar eng engil va ular atmosferadan yo'qolishi kerak edi, chunki bizning sayyoramizning tortishish maydoni gigant sayyoralar maydoniga nisbatan kichikdir. Erning dastlabki atmosferasining katta qismi juda qisqa vaqt ichida yo'qolgan bo'lishi kerak. qisqa vaqt; shuning uchun ko'p birlamchi gazlar deb taxmin qilinadi yer atmosferasi- bular Yer tubiga ko'milgan va yer tog' jinslarining asta-sekin qizishi natijasida yana ajralib chiqqan gazlardir. Erning birlamchi atmosferasi, ehtimol, kometalarda kuzatiladigan bir xil turdagi organik moddalardan iborat bo'lgan: uglerod-vodorod, uglerod-azot, azot-vodorod va kislorod-vodorod aloqalari bo'lgan molekulalar. Ulardan tashqari, yerning ichki qismini tortishish kuchi bilan qizdirish jarayonida vodorod, metan, uglerod oksidi, ammiak, suv va boshqalar ham paydo bo'lgan bo'lishi mumkin.Birlamchi atmosferani simulyatsiya qilish uchun ko'pchilik tajribalar o'tkazilgan ana shu moddalardir.

Dastlabki Yer sharoitida aslida nima sodir bo'lishi mumkin? Buni aniqlash uchun uning atmosferasiga qaysi energiya turlari ko'proq ta'sir qilganini bilish kerak.

2.2.4. Energiya manbalari va Yerning yoshi

Energiya oqimisiz materiyaning rivojlanishi va o'zgarishi mumkin emas. Keling, endi kosmosda emas, balki bizning sayyoramizda - Yerda moddalarning keyingi evolyutsiyasini belgilaydigan energiya manbalarini ko'rib chiqaylik.

Energiya manbalarining rolini baholash oson emas; Bunday holda, muvozanat bo'lmagan sharoitlarni, reaktsiya mahsulotlarini sovutish va ularni energiya manbalaridan himoya qilish darajasini hisobga olish kerak.

Ko'rinib turibdiki, har qanday energiya manbalari (2.3-jadval) sayyoramizdagi moddalarning o'zgarishiga sezilarli ta'sir ko'rsatdi. Bu qanday sodir bo'ldi? Albatta, ob'ektiv dalillar oddiygina mavjud emas. Biroq, qadimgi davrlarda Yerimizda sodir bo'lgan jarayonlarni simulyatsiya qilish mumkin. Birinchidan, vaqt chegaralarini aniqlash, ikkinchidan, sayyora mavjudligining muhokama qilingan har bir davridagi sharoitlarni iloji boricha aniqroq takrorlash kerak.

Erdagi hayotning paydo bo'lishi haqidagi savollarni muhokama qilish uchun materiyaning o'zgarishi uchun zarur bo'lgan energiya manbalarini bilishdan tashqari, ushbu o'zgarishlar vaqti haqida ham aniq tasavvurga ega bo'lish kerak.

2.3-jadval. Birlamchi kimyoviy evolyutsiya uchun mumkin bo'lgan energiya manbalari

2.4-jadval. Yerning yoshini aniqlashda foydalaniladigan ba'zi elementlarning yarim yemirilish davri va boshqa ma'lumotlar

Rivojlanish fizika fanlari hozirda biologlarga bir nechta narsalarni taqdim etdi samarali usullar muayyan zotlarning yoshini aniqlash er qobig'i. Ushbu usullarning mohiyati namunalardagi turli xil izotoplar va yadro parchalanishining yakuniy mahsulotlari nisbatini tahlil qilish va tadqiqot natijalarini dastlabki elementlarning bo'linish vaqti bilan bog'lashdan iborat (2.4-jadval).

Bunday usullardan foydalanish olimlarga Yerning sovishi paytidan boshlab, 4500 million yil oldin, hozirgi kungacha bo'lgan vaqt oralig'ini yaratishga imkon berdi (2.5-jadval). Endi bizning vazifamiz shu vaqt oralig'ida ibtidoiy Yerda qanday sharoitlar bo'lganini, Yer qanday atmosferaga ega bo'lganini, harorat va bosim qanday bo'lganini, okeanlar qachon paydo bo'lganini va Yerning o'zi qanday paydo bo'lganini aniqlashdir.

2.5-jadval. Geoxronologik shkala

2.2.5. Atrof-muhit sharoitlari qadimgi yer

Bugungi kunda birinchi "hayot embrionlari" paydo bo'lgan sharoitlarni qayta tiklash fan uchun fundamental ahamiyatga ega. 1924 yilda kimyoviy evolyutsiyaning birinchi kontseptsiyasini taklif qilgan A.I.Oparinning xizmatlari katta, unga ko'ra ibtidoiy Yer sharoitlarini ko'paytirish uchun laboratoriya tajribalarida boshlang'ich nuqta sifatida kislorodsiz atmosfera taklif qilingan.

1953 yilda amerikalik olimlar G. Urey va S. Miller metan, ammiak va suv aralashmasini elektr razryadlari(2.5-rasm). Birinchi marta bunday tajriba yordamida olingan mahsulotlar orasida aminokislotalar (glisin, alanin, aspartik va glutamik kislotalar) aniqlandi.

Miller va Ureyning tajribalari ko'plab laboratoriyalarda molekulyar evolyutsiya va hayotning kelib chiqishi bo'yicha tadqiqotlarni rag'batlantirdi va muammoni tizimli o'rganishga olib keldi, bunda biologik muhim birikmalar sintez qilindi. Tadqiqotchilar tomonidan hisobga olingan ibtidoiy Yerdagi asosiy shartlar 2.6-jadvalda keltirilgan.

Bosim, atmosferaning miqdoriy tarkibi kabi, hisoblash qiyin. "Issiqxona" effektini hisobga olgan holda hisob-kitoblar juda o'zboshimchalik bilan amalga oshiriladi.

Issiqxona effektini, shuningdek, taxminiy intensivlikni hisobga oladigan hisob-kitoblar quyosh radiatsiyasi abiotik davrda muzlash haroratidan bir necha o'nlab daraja yuqori qiymatlarga olib keldi. Dastlabki Yer sharoitlarini qayta tiklash bo'yicha deyarli barcha tajribalar 20-200 ° S haroratda o'tkazildi. Bu chegaralar ma'lum geologik ma'lumotlarni hisoblash yoki ekstrapolyatsiya qilish yo'li bilan emas, balki organik birikmalar barqarorligining harorat chegaralarini hisobga olgan holda o'rnatilgan.

Birlamchi atmosfera gazlariga o'xshash gazlar aralashmalaridan 4-4,5 × 10 9 yil oldin sayyoramizga xos bo'lgan turli xil energiya turlaridan foydalanish va o'sha davrning iqlimiy, geologik va gidrografik sharoitlarini hisobga olgan holda buni amalga oshirdi. Hayotning kelib chiqishini o'rganadigan ko'plab laboratoriyalarda aldegidlar, nitritlar, aminokislotalar, monosaxaridlar, purinlar, porfirinlar, nukleotidlar va boshqalar kabi organik molekulalarning abiotik paydo bo'lish yo'llari haqida dalillarni topish mumkin.

Guruch. 2.5. Miller apparati

2.6-jadval. Ibtidoiy Yerdagi sharoitlar

Protobiopolimerlarning paydo bo'lishi yanada murakkab muammoni keltirib chiqaradi. Ularning barcha tirik tizimlarda mavjudligining zarurati aniq. Ular uchun javobgar protoferment jarayonlari(Masalan, gidroliz, dekarboksillanish, aminlanish, dezaminlanish, peroksidlanish va hokazo), ba'zi juda oddiy jarayonlar uchun, masalan fermentatsiya, va boshqalar uchun, masalan, murakkabroq fotokimyoviy reaktsiyalar, fotofosforlanish, fotosintez va va boshqalar.

Sayyoramizda (birlamchi okean) suvning mavjudligi kimyoviy reaktsiya - kondensatsiya jarayonida protobiopolimerlarning paydo bo'lishiga imkon berdi. Shunday qilib, ta'lim uchun suvli eritmalar Reaksiyaga ko'ra peptid bog'lanishi:

energiya sarfi talab qilinadi. Bu energiya xarajatlari suvli eritmalarda oqsil molekulalarini ishlab chiqarishda ko'p marta ortadi. "Biomonomerlar" dan makromolekulalar sintezi suvni olib tashlash uchun maxsus (fermentativ) usullardan foydalanishni talab qiladi.

Olamdagi materiya va energiya evolyutsiyasining umumiy jarayoni bir necha ketma-ket bosqichlarni o'z ichiga oladi. Ular orasida kosmik tumanliklarning shakllanishi, ularning rivojlanishi va sayyora tizimlarining tuzilishini tan olish mumkin. Sayyoralarda sodir bo'ladigan moddalarning o'zgarishi ba'zi umumiy tabiiy qonunlar bilan belgilanadi va sayyoraning yulduzlar tizimidagi holatiga bog'liq. Bu sayyoralarning ba'zilari, xuddi Yer kabi, noorganik moddalarning turli murakkab organik molekulalar paydo bo'lishigacha rivojlanishiga imkon beruvchi xususiyatlar bilan tavsiflanadi.

Ankraj nuqtalari

1. Yerning birlamchi atmosferasi asosan vodorod va uning birikmalaridan iborat edi.

2. Yer Quyoshdan optimal masofada joylashgan va suyuq suvni ushlab turish uchun etarli energiya oladi.

3. Suvli eritmalarda turli energiya manbalari tufayli eng oddiy organik birikmalar biologik bo'lmagan holda paydo bo'ladi.

Savollar va topshiriqlarni ko'rib chiqing

1. Sayyoramizda hayotning abiogen tarzda paydo bo'lishining kosmik va sayyoraviy zaruriy shartlarini sanab o'ting.

2. Yerda noorganik moddalardan organik molekulalarning paydo bo'lishi uchun birlamchi atmosferaning reduksion tabiati qanday ahamiyatga ega edi?

3. S.Miller va P.Urey eksperimentlarini o‘tkazish apparati va usullarini aytib bering.

Foydalanish so'z boyligi“Terminologiya” va “Xulosa” sarlavhalari, tiliga tarjima qiling ingliz tili"Ankraj nuqtalari" elementlari.

Terminologiya

Chap ustunda ko'rsatilgan har bir atama uchun rus va ingliz tillarida o'ng ustunda berilgan tegishli ta'rifni tanlang.

Chap ustundagi har bir atama uchun to'g'ri ta'rifni o'ng ustunda keltirilgan ingliz va ruscha variantlardan tanlang.

Muhokama uchun masalalar

Sizningcha, qadimgi Yerdagi asosiy energiya manbalari nima edi? Turli energiya manbalarining organik molekulalarning hosil bo'lish jarayonlariga o'ziga xos bo'lmagan ta'sirini qanday tushuntirish mumkin?

2.3. Protobiopolimerlarning kelib chiqish nazariyalari

Ibtidoiy Yerdagi atrof-muhitning tabiatini turlicha baholashlar asosan bir xil, lekin har doim ham bir xil natijalarga ega bo'lmagan turli xil eksperimental sharoitlarni yaratishga olib keldi.

Keling, hayotning asosi - biopolimerlarning paydo bo'lishining kelib chiqishida yotgan sayyoramizda polimer tuzilmalarining paydo bo'lishining eng muhim nazariyalarini ko'rib chiqaylik.

Issiqlik nazariyasi. Past molekulyar og'irlikdagi prekursorlardan polimerlar hosil bo'lishiga olib keladigan kondensatsiya reaktsiyalari isitish orqali amalga oshirilishi mumkin. Tirik moddaning boshqa komponentlari bilan solishtirganda, polipeptidlarning sintezi eng yaxshi o'rganilgan.

Polipeptidlarni termal vositalar bilan sintez qilish gipotezasi muallifi amerikalik olim S.Foks bo'lib, u uzoq vaqt davomida ibtidoiy Yerda mavjud bo'lgan sharoitlarda peptidlarning hosil bo'lish imkoniyatlarini o'rgangan. Agar aminokislotalar aralashmasi oddiy atmosfera sharoitida yoki inert muhitda 180-200 ° S gacha qizdirilsa, u holda polimerizatsiya mahsulotlari, monomerlar peptid bog'lari bilan bog'langan kichik oligomerlar, shuningdek, oz miqdorda polipeptidlar hosil bo'ladi. Tajribachilar aminokislotalarning dastlabki aralashmalarini kislotali yoki asosiy aminokislotalar, masalan, aspartik va glutamik kislotalar bilan boyitgan hollarda, polipeptidlarning ulushi sezilarli darajada oshdi. Shu yoʻl bilan olingan polimerlarning molekulyar ogʻirligi bir necha ming D.ga yetishi mumkin (D - Dalton, son jihatdan kislorod atomining 1/16 qismi massasiga teng massa oʻlchov birligi).

Aminokislotalardan termal usulda olingan polimerlar - proteinoidlar oqsil tipidagi biopolimerlarning ko'pgina o'ziga xos xususiyatlarini namoyon qiladi. Biroq, murakkab tuzilishga ega bo'lgan nukleotidlar va monosaxaridlarning termal kondensatsiyasi holatida hozirda ma'lum bo'lgan nuklein kislotalar va polisaxaridlarning hosil bo'lishi ehtimoldan yiroq ko'rinadi.

Adsorbsiya nazariyasi. Polimer tuzilmalarining abiogen kelib chiqishi haqidagi munozaralarda asosiy qarama-qarshilik molekulalarning past konsentratsiyasi va suyultirilgan eritmalarda monomerlarning kondensatsiyasi uchun energiya etishmasligidir. Haqiqatan ham, ba'zi hisob-kitoblarga ko'ra, "birlamchi bulonda" organik molekulalarning kontsentratsiyasi taxminan 1% ni tashkil etdi. Ba'zi olimlarning fikriga ko'ra, moddalarning kondensatsiyasi uchun zarur bo'lgan turli molekulalarning kontaktlarining noyobligi va tasodifiyligi tufayli bunday kontsentratsiya, Yerda bo'lgani kabi, protobiopolimerlarning bunday "tezkor" shakllanishini ta'minlay olmaydi. Bunday kontsentratsiya to'sig'ini engib o'tish bilan bog'liq bo'lgan ushbu masalaning echimlaridan biri ingliz fizigi D. Bernal tomonidan taklif qilingan bo'lib, u organik moddalarning suyultirilgan eritmalarining konsentratsiyasi "suvli loy konlarida ularning adsorbsiyasi" orqali sodir bo'ladi, deb hisoblaydi.

Adsorbsiya jarayonida moddalarning o'zaro ta'siri natijasida ba'zi bog'lar zaiflashadi, bu ba'zilarining buzilishiga va boshqa kimyoviy birikmalarning paydo bo'lishiga olib keladi.

Past harorat nazariyasi. Bu nazariya mualliflari ruminiyalik olimlar K.Simonesku va F.Denes eng oddiy organik birikmalarning abiogenik paydo boʻlish shartlari va ularning polimer tuzilmalariga kondensatsiyalanishi haqidagi birmuncha farqli fikrlardan kelib chiqqanlar. Mualliflar energiya manbai sifatida sovuq plazma energiyasiga katta ahamiyat berishadi. Bu fikr asossiz emas.

Sovuq plazma tabiatda keng tarqalgan. Olimlarning fikricha, koinotning 99% plazma holatida. Ushbu moddaning holati zamonaviy Yerda shar chaqmoq shaklida ham sodir bo'ladi, qutbli chiroqlar, shuningdek, plazmaning maxsus turi - ionosfera.

Abiotik Yerdagi energiyaning tabiatidan qat'i nazar, har qanday turdagi energiya kimyoviy birikmalarni, ayniqsa organik molekulalarni faol turlarga, masalan, mono va ko'p funksiyali erkin radikallarga aylantiradi. Biroq, ularning keyingi evolyutsiyasi ko'p jihatdan energiya oqimining zichligiga bog'liq bo'lib, bu sovuq plazmadan foydalanishda eng aniq namoyon bo'ladi.

Protobiopolimerlarning abiogen sintezi uchun energiya manbai sifatida sovuq plazma bilan mashaqqatli va murakkab tajribalar natijasida tadqiqotchilar alohida monomerlarni ham, peptid tipidagi polimer tuzilmalari va lipidlarni ham olishga muvaffaq bo'lishdi.

Oparin kimyoviy evolyutsiyadan biologik evolyutsiyaga o'tish, atrofdagi tashqi muhit bilan o'zaro ta'sir qilish, uning moddalari va energiyasidan foydalanish va shu asosda o'sish, ko'payish va tabiiy tanlanishga qodir bo'lgan individual fazali tizimlarning majburiy paydo bo'lishini talab qiladi, deb hisobladi. .

Ko'p molekulyar tizimlarni organik moddalarning bir hil eritmasidan abiotik izolyatsiya qilish, ko'rinishidan, qayta-qayta amalga oshirilishi kerak edi. Tabiatda u hali ham juda keng tarqalgan. Ammo zamonaviy biosfera sharoitida bunday tizimlar shakllanishining faqat dastlabki bosqichlarini bevosita kuzatish mumkin. Ularning evolyutsiyasi odatda barcha tirik mavjudotlarni yo'q qiladigan mikroblar mavjudligida juda qisqa muddatli bo'ladi. Shuning uchun hayotning paydo bo'lishining ushbu bosqichini tushunish uchun qat'iy nazorat ostida bo'lgan sharoitlarda fazalar bilan ajratilgan organik tizimlarni sun'iy ravishda olish kerak. laboratoriya sharoitlari va shu tarzda shakllangan modellarda ularning o'tmishdagi mumkin bo'lgan evolyutsiya yo'llarini ham, bu jarayonning qonuniyatlarini ham o'rnating. Yuqori molekulyar og'irlik bilan ishlaganda organik birikmalar laboratoriya sharoitida ular doimiy ravishda fazalar bilan ajratilgan bunday tizimlarning shakllanishiga duch kelishadi. Shuning uchun biz ularning paydo bo'lish yo'llarini tasavvur qilishimiz va laboratoriya sharoitida eksperimental ravishda turli xil tizimlarni olishimiz mumkin, ularning aksariyati bizga ilgari paydo bo'lganlarning namunasi bo'lib xizmat qilishi mumkin. yer yuzasi shakllanishlar. Masalan, biz ulardan ba'zilarini nomlashimiz mumkin: "pufakchalar" Goldacre, "mikrosferalar" tulki, "jayvan" Bahodura, "probiontlar" Egami va boshqalar.

Ko'pincha, eritmadan o'zini o'zi ajratib turadigan bunday sun'iy tizimlar bilan ishlashda ularning tirik ob'ektlarga tashqi morfologik o'xshashligiga alohida e'tibor beriladi. Ammo bu muammoning echimi emas, balki tizim tashqi muhit bilan o'zaro ta'sir qilishi, uning moddalari va energiyasini turiga ko'ra ishlatishi mumkin. ochiq tizimlar, va shu asosda o'sadi va ko'payadi, bu barcha tirik mavjudotlarga xosdir.

Bu borada eng istiqbolli modellar koaservat tomchilari.

Har bir molekulaning o'ziga xos xususiyati bor tarkibiy tashkilot, ya'ni uning tarkibiga kiradigan atomlar muntazam ravishda kosmosda joylashgan. Natijada molekulada har xil zaryadli qutblar hosil bo'ladi. Masalan, H 2 O suv molekulasi dipol hosil qiladi, unda molekulaning bir qismi musbat zaryad (+), ikkinchisi manfiy zaryad (-) ga ega. Bundan tashqari, ba'zi molekulalar (masalan, tuzlar). suv muhiti ionlarga ajraladi. Suvdagi atrofdagi molekulalarning kimyoviy tashkil etilishining bu xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, ma'lum bir tarzda yo'naltirilgan suv molekulalaridan suv "ko'ylaklari" hosil bo'ladi. NaCl molekulasi misolidan foydalanib, Na + ionini o'rab turgan suv dipollarining unga qaragan manfiy qutblari (2.6-rasm), musbat qutblari esa Cl - ioniga qaraganligini ko'rishingiz mumkin.

Guruch. 2.6. Hidratlangan natriy kationi

Guruch. 2.7. Koaservatlarni yig'ish

Organik molekulalar katta hajmga ega molekulyar og'irlik va murakkab fazoviy konfiguratsiya, shuning uchun ular ham suv qobig'i bilan o'ralgan bo'lib, uning qalinligi molekula zaryadining kattaligiga, eritmadagi tuzlarning konsentratsiyasiga, haroratga va boshqalarga bog'liq.

Muayyan sharoitlarda suvli qobiq aniq chegaralarni oladi va molekulani atrofdagi eritmadan ajratadi. Suvli qobiq bilan o'ralgan molekulalar ko'p molekulyar komplekslarni hosil qilish uchun birlashishi mumkin - koaservatlar(2.7-rasm).

Koaservat tomchilari ham tabiiy, ham sun'iy ravishda olingan turli xil polimerlarni oddiy aralashtirish natijasida paydo bo'ladi. Bunday holda, polimer molekulalarining o'z-o'zidan yig'ilishi ko'p molekulyar fazali shakllanishlarga - optik mikroskop ostida ko'rinadigan tomchilarga aylanadi (2.8-rasm). Polimer molekulalarining aksariyati ularda to'plangan, atrof-muhit esa deyarli ulardan mahrum.

dan ajratilgan tomchilar muhit o'tkir interfeys, lekin ular ochiq tizimlar kabi tashqi tomondan moddalarni o'zlashtirishga qodir.

Guruch. 2.8. Tajribada olingan koaservat tomchilari

Turli xillarni kiritish orqali katalizatorlar(shu jumladan fermentlar) bir qator reaktsiyalarni, xususan, tashqi muhitdan keladigan monomerlarning polimerizatsiyasini keltirib chiqarishi mumkin. Shu sababli, tomchilar hajmi va vazni oshishi mumkin, so'ngra qizaloq shakllarga bo'linishi mumkin.

Masalan, koaservat tomchisida sodir bo'ladigan jarayonlar kvadrat qavs ichida tasvirlangan va tashqi muhitda joylashgan moddalar ularning tashqarisida joylashtirilgan:

glyukoza-1-fosfat → [glyukoza-1-fosfat → kraxmal → maltoza] → maltoza

Oqsil va arab gumidan hosil bo'lgan koaservat tomchisi glyukoza-1-fosfat eritmasiga botiriladi. Glyukoza-1-fosfat tomchiga kira boshlaydi va katalizator fosforilaza ta'sirida undagi kraxmalga polimerlanadi. Shakllangan kraxmal tufayli tomchi o'sib boradi, bu ham kimyoviy tahlil, ham to'g'ridan-to'g'ri mikroskopik o'lchovlar bilan osongina aniqlanishi mumkin. Agar tomchiga boshqa katalizator b-amilaza kiritilsa, kraxmal maltozaga parchalanadi va u tashqi muhitga chiqariladi.

Shunday qilib, eng oddiy metabolizm. Modda tomchiga kiradi, polimerlanadi, sabab bo'ladi balandligi tizim va u parchalanganda, bu parchalanish mahsulotlari ilgari mavjud bo'lmagan tashqi muhitga chiqadi.

Boshqa diagrammada polimer polinukleotid bo'lgan tajriba tasvirlangan. Giston oqsili va arab gumidan tashkil topgan tomchi ADP eritmasi bilan o'ralgan.

Tomchiga kirib, ADP polimeraza ta'sirida poliadenil kislotaga polimerlanadi, buning natijasida tomchi o'sib boradi va noorganik fosfor tashqi muhitga kiradi.

ADP → [ADP → Poly-A + F] → F

Bunday holda, qisqa vaqt ichida pasayish ikki barobardan ko'proq hajmda oshadi.

Kraxmal sintezida ham, energiyaga boy poliadenil kislota hosil bo'lishida ham (makroergik) ulanishlar. Bu birikmalarning tashqi muhitdan keladigan energiyasi hisobiga polimerlar sintezi va koaservat tomchilarining o'sishi sodir bo'ldi. Akademik A.I.Oparin va uning hamkasblari tomonidan oʻtkazilgan yana bir qator tajribalarda energiyaning tarqalishi bilan bogʻliq reaksiyalar koaservat tomchilarining oʻzida ham sodir boʻlishi mumkinligi koʻrsatildi.