5.6. Каталитическая и эволюционная химия

Большинство химических эле­ментов принимают участие в жизнедеятель­ности организмов. Однако основу живых систем составляют 4 элемента (98%) – углерод, водород, кислород, азот – макроэлементы.

Распределение элементов в земной коре и в живом организме:

Элементы земной коры, %		Элементы организма человека, %
О	47	Н	63
Si	28	О	5,5
Аl	7,9	С	9,5
Fe	4,5	N	1,4

Химическая эволюция среди огромного количества соединений для построения живых организмов отобрала лишь несколько сотен. Так, в состав белков входит только 20 аминокислот, всего четыре нуклеотида участвуют в построении ДНК и РНК, ответственных за наследственность и регуляцию белково­го синтеза в любых живых организмах. В ходе эволюции отбирались те структуры, которые способствовали резкому повышению активности и селек­тивности действия каталитических групп.

В основе химических процессов клетки лежит биокатализ, основанный на способности различных природных ве­ществ, участвующих в химических реакциях, управлять ими, замедляя или ускоряя их протекание.

Ферменты (энзимы) – белки, обладающие ка­талитической активностью.

В 1964 г. проф. А.П. Руденко представил теорию самоорганизации элементарных открытых каталитических систем, в последствии ставшая основой общей теории химической эво­люции и биогенеза, раскрывающая многие важные эволюционные вопросы. Химичес­кая эволюция представляет собой саморазвитие катали­тических систем. Теория саморазвития открытых каталитических сис­тем дает возможность определить рубеж перехода неживого в живое.

Литература: 1–3, 5–9.

Лекция 6. ВСЕЛЕННАЯ. ЗВЕЗДЫ. ЗЕМЛЯ

6.1. Масштабы и строение Вселенной

Астрономия – наука о строении и развитии космических тел, образуемых ими систем и Вселенной в целом.

Свойства, строение и динамику Вселенной изучает космология. Происхождение, развитие космических тел и их систем – космогония.

Вселенная – весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и беско­нечно разнообразный по формам.

Метагалактика – часть Вселенной, охваченная астрономическими наблюдениями.

В состав Ме­тагалактики входят наша Галактика, которую мы видим в виде Млечного Пути, и другие галактики, например, ближайшие к нам Туманность Андромеды и Магеллановые Облака. Размеры Мета­галактики очень велики: радиус космологического гори­зонта составляет 15–20 млрд. световых лет.

Вселенная включает в себя множество галактик, которые располагаются группами. Вселенная напоми­нает паутину: галактики в ней распределены не равно­мерно, а сосредоточены вблизи границ ячеек, внутри которых галактик почти нет.

Бо­лее 70 % галактик, в том числе и наша Галактика, имеют спиральную структуру, совершая вихревое движение со скоростями порядка 100–300 км/с. Солнце вместе со своей планетной системой является малой частью нашей Галактики, условный радиус кото­рой 4•10¹⁷км. Наша Галактика состоит почти из 200 млрд. звезд и име­ет сложное строение.

Самый распространенный элемент Вселенной – водород – он составляет до половины массы большинства звезд, в т.ч. и Солнца. Гелий – второй наиболее распространенный элемент космоса. Накопление ядер 4Не во Вселенной обусловлено термоядерной реакцией, служащей источником звездной энергии: 4 ¹Н = ⁴Не + 2β⁺ + 2v (нейтрино). В настоящее время в космосе обнаружено большое разнообразие хими­ческих элементов и их соединений, вплоть до амино­кислот.