Apariția chimiei evolutive este asociată cu nevoia de a înțelege cât de organic și, odată cu aceasta, viața provine din materia anorganică. Chimia evolutivă este știința autoorganizării și auto-dezvoltării sistemelor chimice. Ea studiază procesele de sinteză spontană a compușilor chimici noi, care sunt mai complexe și extrem de organizate în comparație cu substanțele inițiale.
Principalul subiect de studiu al chimiei evolutive este evoluția compușilor chimici (chemogeneza), care a oferit o tranziție la biogeneză. Biogeneza este formarea de compuși organici de către organisme vii. Înțelegerea mecanismului chemogenezei este importantă pentru clarificarea problemei originii vieții pe Pământ și a proceselor de autoorganizare a sistemelor materiale.
Există două abordări diferite ale problemei autoorganizării sistemelor prebiologice - substrat și funcțional.
Conform abordării substratului în procesul de auto-organizare a sistemelor prebiotic a fost o selecție a elementelor chimice care sunt blocurile de construcție de bază pentru formarea sistemelor biologice. Se știe că doar șase elemente - carbon, hidrogen, oxigen, azot, fosfor și sulf - formează baza sistemelor vii. Ele sunt numite organogeni, iar ponderea lor în organismul viu este de 97,4%. Mai mult, în biologic importante componente ale sistemelor vii includ alte 12 elemente: sodiu, potasiu, calciu, magneziu, fier, zinc, siliciu, aluminiu, clor, cupru, cobalt, și bor. Cota lor este de 1,6%. Alte 20 de elemente sunt implicate în activitatea vitală a sistemelor vii, în funcție de habitat și compoziția nutrițională. Cota lor este de 1%. În consecință, din cele 118 elemente chimice descoperite până acum, evoluția chimică pentru construirea bazei vieții "a luat" doar 37.
Un rol special în evoluția chimică este atribuit carbonului. Pe baza elementelor chimice, natura a creat aproximativ 8 milioane de compuși diferiți, dar dintre aceștia, 96% sunt organici, adică compuși ai carbonului. Acest element are proprietăți speciale. Atomii de carbon formează aproape toate tipurile de legături chimice cu o varietate de elemente cu care este capabil să creeze o mare varietate de structuri, poate forma lanțuri și molecule de polimeri. Compușii săi sunt activi la o temperatură scăzută, se dizolvă bine în apă.
Din milioanele de compuși organici din construcția celor vii, participă doar câteva sute. De exemplu, dintre cei 100 de aminoacizi cunoscuți, numai 20 sunt incluși în compoziția de proteine; numai patru nucleotide de ADN și ARN sunt la baza tuturor acizilor nucleici polimerici complexi responsabili pentru ereditatea și reglarea sintezei proteinelor în orice organism viu.
De ce au fost selectate aceste elemente și compuși în procesul de evoluție chimică? Această întrebare este răspunsă de teorii care stau la baza abordării funcționale în rezolvarea problemelor evoluției chimice.
O trăsătură distinctivă a abordării funcționale este studiul legilor autoorganizării sistemelor chimice. În 1964, oamenii de știință sovietici A.P. Rudenko a fost propusă teoretic, unde sa demonstrat că avantajele evoluției în sistemele de preparate prebiological acele structuri și compuși organici care intensifică activitatea și selectivitatea catalizatorilor. Evoluția chimică este o auto-dezvoltare a sistemelor catalitice precise și, prin urmare, catalizatorii sunt o substanță care evoluează în chemogeneză. Când se desfășoară reacțiile, are loc o selecție naturală a acelor centre catalitice care au cea mai mare activitate. Catalizatorii, a căror schimbare este asociată cu o scădere a activității de reacție a substanțelor, "se oprește" de reacțiile chimice.
Dezvoltarea de sine, autoorganizarea sistemelor catalitice se datorează unui flux constant de energie, sursa căreia este o reacție chimică. În consecință, acele sisteme care se dezvoltă pe baza reacțiilor exoterme (cu eliberare de energie) primesc un avantaj.
Evoluția chimică a creat toate premisele pentru apariția vieții din natură și fără viață planeta Pământ a fost în astfel de condiții specifice, aceste condiții ar putea fi realizate. chimie evolutiva adâncește idei despre lume și conceptul său sunt argumente convingătoare, pentru înțelegerea științifică a originii vieții în univers. Astăzi, chimiștii au descoperit că folosind principiile pe care este construită organisme chimie, puteți crea o chimie cu totul nou în viitor, noua conducere a proceselor chimice, care se vor aplica principiile sintezei lor proprii fel de molecule, catalizatori vor fi create grad ridicat de specificitate pentru a construi convertoare capabile cu o eficiență ridicată pentru captarea energiei solare.
1. Chimia este știința substanțelor și a transformărilor lor, care sunt însoțite de o schimbare în compoziția și structura materiei.
2. În istoria dezvoltării chimiei ca știință este împărțit în patru faze, în timpul fiecărei formând o anumită cunoaștere sistem conceptual al doctrinei compoziției materiei, doctrina structurii materiei, teoria proceselor chimice, chimie evolutiv.
3. Baza chimiei sunt teoriei atomice-moleculară a compoziției materiei și a legilor chimice de bază: legea conservării masei, legea constanței compoziției materiei, legea de mai multe proporții, legea relațiilor volumetrice, legea lui Avogadro, legea periodică a DI Mendeleev.
4. O substanță constă din molecule. O moleculă este cea mai mică particulă a unei substanțe date care are proprietățile sale chimice. Moleculele constau din atomi. Un element chimic este un anumit tip de atomi cu aceeași încărcătură nucleară. Atomii pot forma legături chimice în funcție de valență. Disting între legături chimice covalente, ionice, metalice și hidrogen.
5. Legătura chimică se formează într-o anumită direcție în spațiu și definește orientarea (structura) spațială a moleculei. Teoria structurii chimice a materiei determină dependența proprietăților materiei de structura moleculei. Izomerii - substanțe care au aceeași compoziție, dar structură diferită a moleculei. Isomerismul poate fi structural și spațial.
6. Doctrina procesului chimic explorează posibilitățile și condițiile pentru apariția reacțiilor chimice și modalitățile de a le controla. O reacție chimică este procesul de transformare a substanțelor inițiale în substanțe care diferă în ceea ce privește compoziția și structura chimică. Doctrina procesului chimic are în vedere energia reacțiilor chimice, echilibrul chimic și condițiile de deplasare, cinetica (viteza) și mecanismele de reacție. O importanță deosebită sunt reacțiile catalitice, deoarece baza proceselor într-un organism viu este biocataliza, care apare sub acțiunea enzimelor.
7. Chimia evolutivă studiază procesele de sinteză spontană a compușilor chimici noi, care sunt mai complexe și foarte organizate în comparație cu substanțele inițiale. Există două abordări diferite ale problemei autoorganizării sistemelor prebiologice - substrat și funcțional.
8. Conform abordării substratului, în procesul de auto-organizare a sistemelor prebiologice s-au selectat acele elemente chimice care constituie principalul material de construcție al celor vii. Baza sistemelor vii este compusă din șase elemente - organogeni: carbon C, hidrogen H, oxigen O, azot N, fosfor P și sulf S.
9. Conform abordării funcționale a produselor, care s-au obținut ca rezultat al diferitelor reacții chimice, au fost selectați acei compuși chimici care posedă un spectru larg de acțiune catalitică. În consecință, evoluția chimică este auto-dezvoltarea sistemelor catalitice, iar substanța care evoluează este catalizatorul.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: