Информатики,финансов и права
Информатики,финансов и права
Алексеев С.И.
Концепции современного естествознания
Москва 2003
УДК 5
ББК 20
А 474
Алексеев С.И. «Концепции современного естествознания »/ Мос- ковский международный институт эконометрики, информатики, финан- сов и права. –М., 2003. – 52 с.
Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образова- нию в области антикризисного управления в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специаль- ности 351000 «Антикризисное управление» и другим экономическим специальностям.
Ó Алексеев С.И., 2003
© Московский международный институт эконометрики, информатики,
финансов и права, 2003
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ........................................................................................................... 4
1. Единство науки и научный метод. ............................................................ 5
2. Естественнонаучный подход к изучению природы................................. 5
3. Дифференциация и интеграция знаний. ................................................... 9
4. Механистическая картина мира .............................................................. 10
5. Электромагнитная картина мира ............................................................. 12
6. Революция в естествознании XIX-XXв.в. ............................................ 14
7. Концепция относительности пространства и времени. ........................ 16
8. Концепция необратимости и термодинамика. ....................................... 17
9. Концепция синергетики............................................................................ 20
10. Концепция атомизма............................................................................... 21
11. Концепции биологических систем. ....................................................... 27
12. Концепции экологии ............................................................................... 39
13. Концепции химических структур.......................................................... 45
14. Основные физические постоянные ....................................................... 46
15. Приставки для образования кратных и дольных единиц.................... 46
16. Вопросы по курсу «Концепции современного естествознания». ..... 47
17. Словарь терминов. .................................................................................. 49
18. Литература. .............................................................................................. 51
18.1 Основная литература ......................................................................... 51
18.2 Дополнительная литература ............................................................. 51
Введение
Курс «Концепции современного естесвознания» имеет важное зна- чение для формирования научного мировоззрения и общей культуры студентов. Современное представление об окружающей среде, фунда- ментальные законы, объясняющие гармоничность картины мира, раз- личные подходы к пониманию явлений природы в их историческом раз- витии, современный системный метод анализа действительности явля- ются предметом курса.
Системный подход, получивший широкое распространение в по-
следнее время, предполагает целостный охват изучаемых процессов и явлений в их взаимосвязи и взаимодействии с другими явлениями. Та- кой подход «стирает» грани между различными науками, способствуя сближению различных точек зрения гуманитариев и естествоиспытате- лей на одни и те же явления; позволяет сделать естественнонаучные ме- тоды общенаучными.
Основой системного метода являются концепции эволюции и само- организации, позволяющих с единых позиций объяснить принципы ор- ганизации всего сущего на Земле, строение и динамику поведения раз- личных систем.
Ключевые термины
Š Картина мира
Š Системный подход
Механистическая картина мира.
Основные законы (принципы) механики, сформулированные И.Ньютоном в своем главном труде «Математические начала натураль- ной философии» в 1687 году, заложили основу механистической карти-
ны мира ( макромира ).
Открытие принципов ознаменовало революционный переворот в познании Вселенной, который связан с переходом от натурфилософских догадок и гипотез о “скрытых” качествах и спекулятивных измышлений
о происходящих в природе процессах к точному экспериментальному
естествознанию, в котором все предположения, гипотезы и теоретиче-
ские модели проверялись исключительно наблюдениями и опытом.
Механическое движение было сведено к точному математическо-
му описанию: для этого необходимо и достаточно было задать началь- ные координаты тела, его скорость (или импульс ) и уравнение движе- ния. Все последующие состояния движущегося тела точно и однозначно определялись в любой момент времени как в будущем, так и в прошлом, поскольку в поставленной таким образом задаче в уравнениях знак вре- мени можно было менять на обратный ( концепция обратимости вре- мени).
Пример 4. Математическое описание механического движения те-
ла
( по И.Ньютону ).
Постановка задачи.
X ¢¢(t ) =C
X (0) = X 0
(1) Уравнение движения тела
(2) Начальная координата тела
X ¢(0)
=V0
(3) Начальная скорость тела
Требуется определить:зависимость x=x (t)
Решение задачи.
Интегрируем правую и левую часть уравнения (1) по времени:
Левая часть:
òX ¢¢(t )dt =
X ¢(t )
Правая часть:
òCdt
= Ct
ство
Очевидно, что с точностью до константы
C1 выполняется равен-
X ¢(t )
=Ct
+C1 (4)
лить
Используя уравнение (4) и начальное условие (2), можно опреде-
C1 :
X ¢(0)
=V0
=C1
Тогда уравнение (4) примет вид
X ¢(t )
=V0
+ Ct
(5)
Аналогично, интегрируем правую и левую часть уравнения (5) по времени:
Левая часть:
òX ¢(t )dt =
X (t )
2
Правая часть:
ò (V0
+ Ct )dt
=V0t+Ct 2
Очевидно, что с точностью до константы C2
во
выполняется равенст-
| |
| |
+ C2
(6)
лить
Используя уравнение (6) и начальное условие (3), можно опреде-
C2:
X(0) =
X0 =C2
Тогда уравнение (6) примет окончательный вид
|
X + V t + Ct2
2 (7)
Вывод- найденное решение (7) задачи позволяет однозначно
определить координату движущегося тела в любой момент времени ( в
том числе при
t < 0 ).
Этот вывод, полученный в результате решения частной задачи,
положен в основу детерминистского подхода к описанию механических процесссов ( и не только механических ) и является одним из основных принципов построения классической ( механистической ) картины мира.
Характерные особенности механистической картины мира:
a) Bсе состояния механического движения по отношению ко времени одинаковы ( следствие обратимости времени ).
b) Все механические процессы являются детерминированными, т.е.точно и однозначно определенными предыдущим состоянием (слу- чайность при этом полностью исключается).
c) Пространство и время независимы, имеют абсолютный характер и
не связаны с движением тел.
Использование принципов механистической теории в других нау- ках привело к появлению фатализма- концепции неизбежности, пред- решенности всех событий в будущем.
Ключевые термины
Š Обратимость времени
Š Детерминированный процесс
Š Независимый процесс
Š Инерциальные системы
Š Макромир
Š Механистическая картина мира
Š Концепция фатализма
Концепция синергетики
Немецкий физик Г. Хакен ( род. 1927г. ) назвал синергетикойпроцессы самоорганизации, происходящие в лазере (в переводе с древ- негреческого cинергетика означает совместное действие или взаимодей- ствие ).
Системах
1) Процессы самоорганизации идут только в открытых систе-
мах, т.к. закрытые системы в соответствии с законами термодинамики имеют конечным итогом хаос (максимальный беспорядок ) или дезорга- низацию.
2) Система должна находиться достаточно далеко от точки термодинамического равновесия (в этой точке система имеет макси- мальный беспорядок ), из которой выход затруднен.
3) Упорядочивание структуры системы (организация нового по-
рядка ) происходит за счет незначительных отклонений ( флуктуаций ) от первоначального состояния, возрастания амплитуды флуктуаций с те- чением времени, постепенного расшатывания прежнего порядка и в ре- зультате установления нового порядка (принцип образования порядка через флуктуации ). Такой процесс методичной раскачки системы, со- провождающийся возрастанием амплитуды флуктуаций, свидетельству-
ет о наличии в системе положительных обратных связей.
4) Отличительная черта математических моделей, описывающих открытые системы и процессы самоорганизации- их существенная не-
линейность.Нелинейные математические уравнения являются более адекватными реальным системам.
Ключевые термины
| Š | Синергетика | Š | Точка термодинамического равновесия |
| Š | Флуктуации | Š | Нелинейная термодинамика |
| Š | Порядок | Š | Принцип образования порядка |
| Š | Самоорганизация | Š | Нелинейные уравнения |
| Š | Обратная связь | Š | Положительная обратная связь |
Концепция атомизма.
Объяснения, при которых свойства сложных веществ или тел пы- таются свести к свойствам более простых элементов или составных час- тей, называют редукционистскими.
Атомизмом принято считать подход к объяснению процессов,
происходящих во Вселенной, связанный с поиском мельчайших недели-
мых частиц, определяющих состав, свойства и структуру всего сущего.
Долгое время такой частицей считался атом( в переводе с грече-
ского неделимый ), однако в начале ХХ века английские физики
Э.Резерфорд и Ф.Содди, исследуя радиоактивные превращения химиче-
ских элементов, доказали, что атом не является неделимым.
Поиск первичных фундаментальных частиц, названных впоследст-
вии элементарными, привел к открытию электрона (1897), протона (1919), фотона (1900 ), нейтрона (1932), позитрона (1932 ), нейтрино (1932 ), антипротона
(1955 ), антинейтрона (1956), промежуточных бозонов (1983). В
1970-80г.г. речь идет уже о семействах «странных», «очарованных»,
«красивых» элементарных частиц.
Общие сведения об элементарных частицах.
Ядерная физика изучает структуру и свойства атомных ядер. Она исследует также взаимопревращения атомных ядер происходящие в ре- зультате как радиоактивных распадов, так и различных ядерных реак-
ций. К ядерной физике тесно примыкают физика элементарных частиц,
физика и техника ускорителей заряженных частиц, ядерная энергетика.
Ядерно-физические исследования имеют огромное чисто научное значение, позволяя продвигаться в понимании строения материи, и в то
же время чрезвычайно важны в практическом отношении (в энергетике,
медицине и т. д.).
Элементарные частицы - первичные, неразложимые частицы, из которых, по предположению, состоит вся материя. В современной физи-
ке этот термин обычно употребляется не в своём точном значении, а в
менее строгом - для наименования большой группы мельчайших частиц материи, подчинённых условию, что они не являются атомами или атомными ядрами, за исключением протона. К элементарным частицам относятся: протоны, нейтроны, электроны, фотоны, пи-мезоны, мюоны, тяжёлые лептоны, нейтрино трёх типов, странные частицы (К-мезоны), гипероны), разнообразные резонансы, мезоны со скрытым очарованием,
«очарованные» частицы, промежуточные векторные бозоны и т. п. - все-
го более 350 частиц, в основном нестабильных. Их число продолжает расти по мере расширения наших знаний. Большинство перечисленных частиц не удовлетворяет строгому определению элементарности, по- скольку являются составными системами. Общее свойство всех этих частиц заключается в том, что они представляют собой специфические формы существования материи, не ассоциированной в ядра и атомы.
Массы большинства элементарных частиц имеют порядок величи-
ны массы протона, равной ~1,7*10 -24 г. Размеры протона, нейтрона, пи- мезона, и других адронов - порядка 10 -13 см, а электрона и мюона не определены, но меньше ~10 -16 см. Микроскопические массы и размеры
элементарных частиц обуславливают квантовую специфику их поведе- ния. Наиболее важное квантовое свойство всех элементарных частиц - способность испускаться и поглощаться при взаимодействии с другими частицами.
Характеристики элементарных частиц. В зависимости от време-
ни жизни частицы делятся на стабильные (электрон, протон, фотон и нейтрино), квазистабильные (распадающиеся при электромагнитном и слабом взаимодействиях, время их жизни больше 10 -29 с) и резонансы (частицы, распадающиеся за счёт сильного взаимодействия, типичное время жизни ~10 -22-10 –24 с).
Общими для всех элементарных частиц характеристиками явля-
ются масса, время жизни, электрический заряд, спин и др.
Элементарные частицы - характеризуются моментом импульса. Согласно квантовой механике, момент импульса системы может прини- мать не любые, а дискретные значения, его скачки равняются постоян- ной Планка, поэтому его измеряют в единицах этой постоянной (дис- кретность возможных значений момента совершенно незаметна в обыч- ной жизни, поскольку постоянная Планка очень мала). Момент, изме- ренный в таких единицах, называется спином. Спин может принимать целые или полуцелые значения. В соответствии опять же с квантовой механикой проекция момента на какую-либо ось тоже имеет дискретные значения. Разумеется такая дискретность находится далеко за пределами измерительных возможностей обычной механики. Иное дело -объекты микромира, для них дискретность значений вектора момента и его про- екций играет существенную роль.
Характеристики элементарных частиц, принимающие дискретные значения, принято называть квантовыми числами. Различают спиновое,
орбитальное, магнитное и другие квантовые числа.
Помимо указанных величин, элементарные частицы дополнитель-
но характеризуются ещё рядом квантовых чисел, которые называются внутренними. Это барионный и лептонный заряды, чётность, а также кварковые ароматы - характеристики, определяющие тип кварка, такие как изоспин, странность, «очарование», «красота», цвет. Внутренние квантовые числа вводятся для того, чтобы формализовать закономерно- сти, экспериментально наблюдаемы в процессах, происходящих в мик- ромире.
Истинно элементарные частицы. На сегодняшний день с теоре- тической точки зрения известны следующие истинно элементарные час- тицы (на данном этапе развития науки считающиеся неразложимыми)_ частицы: кварки и лептоны (эти разновидности относятся к частицам
вещества), кванты полей (фотоны, векторные бозоны, глюоны), а также частицы Хиггса.
Каждая из пар лептонов объединяется с соответствующей парой кварков в четвёрку, которая называется поколением. Свойства частиц повторяются из поколения в поколение, отличаются лишь массы: второе
тяжелее первого, третье тяжелее второго. Предполагается, что в природе встречаются в основном частицы первого поколения, а остальные можно создать искусственно на
ускорителях заряженных частиц или при взаимодействии космических
лучей в атмосфере.
Кроме имеющих половинный спин частиц вещества, к истинно элементарным частицам относятся частицы со спином 1. Это кванты по-
лей, создаваемых частицами вещества. Массивные W-бозоны являются переносчиками слабых взаимодействий между кварками и лептонами. Глюоны - переносчики сильных взаимодействий между кварками. Как и
сами кварки, глюоны не обнаружены в свободном виде, но проявляются
на промежуточных стадиях некоторых реакций. Теория кварков и глюо-
нов называется квантовой хромодинамикой.
Частица с предполагаемым спином 2 - это гравитон, его существо- вание предсказано теоретически, но обнаружить его будет чрезвычайно трудно, так как он очень слабо взаимодействует с веществом.
Наконец, к истинно элементарным частицам относятся частицы
Хиггса, или Н-мезоны, и гравитино, они не обнаружены на опыте, но
их существование предполагается во многих современных теоретиче-
ских моделях.
Антивещество. У многих частиц существуют двойники в виде ан-
тичастиц, с теми же массой, временем жизни, спином, но отличающиеся
знаками всех зарядов: электрического, барионного, лептонного и т. д. (электрон-позитрон, протон-антипротон и др.). Существование античас-
тиц было впервые предсказано
в 1928 г. английским физиком-
теоретиком П. Дираком. Из уравнения Дирака для релятивистского дви-
жения электрона следовало второе решение для его двойника, имеющего
ту же массу, но положительный электрический заряд.
Характерная особенность поведения частиц и античастиц - их ан-
нигиляция при столкновении. Типичный пример -взаимоуничтожение электрона и позитрона с выделением энергии при рождении двух фото- нов.
В сильных и электромагнитных взаимодействиях имеется полная симметрия между частицами и античастицами - все процессы, проте- кающие с первыми, возможны и аналогично для вторых. Подобно про- тонам и нейтронам их античастицы могут образовывать антиядра. В принципе можно представить себе и антиатомы, и даже большие скоп- ления антивещества.
Классификация условно элементарных частиц. В соответствии с четырьмя видами фундаментальных взаимодействий различают соответ-
ственно четыре вида элементарных частиц: адроны, участвующие во всех взаимодействиях, лептоны, не участвующие только в сильном (а нейтрино в электромагнитном), фотон, участвующий только в электромагнитном взаи- модействии, и гипотетический гравитон - переносчик гравитационного взаи- модействия.
Адроны - общее название для частиц, наиболее активно участвую- щих в сильных взаимодействиях. Название происходит от греческого слова «сильный, крупный». Все адроны делятся на две большие группы - барионы и мезоны.
Барионы - это адроны с полуцелым спином. Самые известные их них - протон и нейтрон. Одним из свойств барионов, отличающим их от других частиц, можно считать наличие у них сохраняющегося барион- ного заряда, введённого для описания опытного факта постоянства во всех известных процессах разности между числом барионов и антиба- рионов.
Мезоны - адроны с целым спином. Их барионный заряд равен ну- лю. Адронов насчитывается около 350. Большинство их них крайне не- стабильны и распадаются за время порядка 10 -23 с. Столь короткоживу- щие частицы не могут оставить следов в детекторах. Обычно их рожде- ние обнаруживают по косвенным признакам. Например, изучают реак- цию аннигиляции электронов и позитронов с последующим рождением адронов. Изменяя энергию столкновения, обнаруживают, что при каком-
то её значении выход адронов резко увеличился. Данный факт можно объяснить тем, что в промежуточном состоянии родилась частица. По- том она мгновенно распадается на другие адроны, которые и регистри- руются. Такие короткоживущие частицы называются резонансами. Большинство барионов и мезонов - резонансы.
Особенности элементарных частиц:
1) малые размеры и масса;
2) cпособность рождаться и уничтожаться ( аннигилировать ) при взаимодействии с другими частицами.
Виды взаимодействиймежду элементарными частицами:
1) cильные;
2) электромагнитные;
3) слабые;
4) гравитационные.
Выделены две большие группы элементарных частиц: адроны, ко- торые могут участвовать в сильном, электромагнитном и слабом взаи- модействии; и лептоны, участвующие только в электромагнитном и
слабом взаимодействии. В эти группы попадают все элементарные час-
тицы за исключением фотона.
Кроме того у элементарных частиц выделяют индивидуальные характеристики:
1) массу частицы;
2) время жизни;
3) спин;
4) электрический заряд;
5) магнитный момент.
По современным представлениям все адроны состоят из кварков-
дробнозаряженных фундаментальных частиц и антикварков. У всех эле- ментарных частиц существуют античастицы, которые обладают проти- воположным электрическим зарядом и магнитным моментом по сравне- нию с соответствующей элементарной частицей.
Современный подход к изучению строения материи основывается
не на поиске последних, неделимых частиц, а на выявление их внутрен-
них связей для объяснения целостных свойств макрообразований. Даль-
нейший прогресс в познании фундаментальных свойств материи следует
по-видимому ожидать в результате объединения концепций атомизма
( дискретности ), целостности ( системности ) и системного анализа.
Строение атома
Атом
Атомное ядро Атомная оболочка
нуклоны ( A )
Электроны
протоны нейтроны( A )
( Z ) ( A-Z )
A K
Обозначение атома: Z
, где K- символ элемента;
Z- заряд ядра ( число протонов в ядре);
А- массовое число ( число нуклонов в ядре). Изотопы- разновидности атомов одного элемента, ядра которых содер- жат различное число нейтронов.
Радиоактивный распад- превращение атомов в атомы других эле-
ментов, сопровождающееся излучением
1. Условие стабильностиядер элементов:
N»1+0.015*A2/3, A<250
Z
4He
2.a-излучение:излучаются положительно заряженные ядра 2 ,
которые могут отклоняться электрическим и магнитным полем.
AK®A-4K
+4 a
Закон a-распада:Z 1
Z -2 2 2
226 Ra®
222Rn+4a
Пример: 88
86 2
3.b--излучение:излучаются электроны, которые могут отклоняться
электрическим и магнитным полем.
AK®
AK+0e
Закон
b--распада:Z 1
| |
|
|
|
Пример: 82
214 Bi + 0
4.b+ -излучение:излучаются позитроны, которые могут отклоняться
электрическим и магнитным полем.
AK ®
AK + 0
Закон
b+ -распада:Z 1
|
|
+1e
|
| |
30 Bi+ 0
5.g-излучение:излучаются g-кванты, которые не могут отклонять-
ся электрическим и магнитным полем. При этом ядро атома из возбуж-
денного состояния переходит в состояние с меньшей энергией, заряд яд-
ра и массовое число не меняются. g-излучение сопутствует a- и
b -распадам
Ключевые термины
Š Атомизм Š Элементарные частицы
| Š | Редукционизм | Š | характеристики элементарных |
| Š | Распад частиц | частиц | |
| Š | Античастицы | Š | Индивидуальные характеристики |
| элементарных частиц |
Š Аннигиляция ŠТипы фундаментальных взаимодействий
| Š | Адроны | Š | Нуклоны | |||
| Š | Лептоны | Š | Кварки | |||
| Š | Время жизни | Š | Квантовые числа | |||
| Š | Спин | Š | Позитрон | |||
| Š | Магнитный момент | Š | Фотон | |||
Тем
Система без обратных связей
X (t) y(t)
k y(t)=kx(t)
где х(t)-воздействие на систему ;
у(t)-отклик ( реакция системы );
k-коэффициент передачи системы.
Если система линейна, то формы y(t) и x(t) одинаковы,- система функционирует как преобразователь воздействия без искажения его формы. При этом понятие формы может быть отнесено как к временной зависимости воздействия и отклика системы, так и к их законам распре- деления. В нелинейных системах формы y(t) и x(t) неодинаковы.
2. Система с положительной обратной связью ( ПОС ).
x(t) e(t) к y(t)
y(t)=k +x(t)
+
z(t) m
где х(t)-воздействие на систему- «входной сигнал » системы;
у(t)-отклик ( реакция системы )- «выходной сигнал» системы;
k -коэффициент передачи системы ( без обратной связи );
m-коэффициент обратной связи;
z(t)- отклик системы по каналу обратной связи- «сигнал обратной связи» системы;
k +-коэффициент передачи системы, охваченной положительной обратной связью .
Определим связь коэффициентов передачи в системе без обратной
связи и в системе с положительной обратной связью.
В системе c ПОС выполняются следующие соотношения:
e(t)=x(t)+z(t) ; y(t)=ke(t) ; z(t)=my(t),
откуда следует, что k +=
y(t )
x(t )
k
=1-mk.
Полученное соотношение показывает, что в системах с положительной обратной связью коэффициент передачи системы возрастает по сравне- нию с коэффициентом передачи системы без обратной связи. Кроме того
k + в предельном переходе ( m ®0
) обращается в
k. ( Принцип до-
Таблица. Aминокислоты, входящие в состав белков.
| Группа аминокислот | Аминокислота | Сокращенное название аминокислотного остат- ка | Строение |
| Алифатические | Глицин | Gly | H- |
| Аланин | Ala | CH3- | |
| Валин | Val | (CH3)2CH- | |
| Лейцин | Leu | (CH3)2CH-CH2- | |
| Изолейцин | I le | CH3-CH2-CH- I CH3 | |
| Содержащие (ОН- ) группу Содержащие (СООН-) группу | Серин | Ser | HO-CH2- |
| Треонин | Thr | CH3-CH(OH)- | |
| Аспарагиновая | Asp | НООС-CH2- | |
| Глутаминовая | Glu | НООС-СН2-СН2- | |
| Содержащие (NH2CO-) группу | Аспарагин | Asn | NH2CO-CH2- |
| Глутамин | Gin | NH2CO-CH2-CH2- | |
| Содержащие (NH2-) группу | Лизин | Lys | NH2-(CH2)3-CH2- |
| Аргинин | Arg | NH2-C-NH-(CH2)2- CH2- II NH | |
| Cодержащие S- группу | Цистеин | Cys | HS-CH2- |
| Метионин | Met | CH3-S-CH2-CH2- | |
| Ароматические | Фенилаланин | Phe | -C H 2- |
| Тирозин | Tyr | OH СН2 | |
| Гетероцикличе- ские | Триптофан | Trp | -CH2- N H |
| Гистидин | His | N -CH N H | |
| Иминокислота | Пролин | Pro | -COOH N- H |
Неполярные боковые цепи стремятся объединиться друг с другом и
|
не раствориться в воде, образуя гидрофобное объединение. Таким образом, при расправлении этой определенной цепи она вновь скрутится единствен- ным, присущим только ей образом. Если заменить хотя бы один атом или одну аминокислоту в полипептиде, получится молекула с другой структу- рой и другими свойствами.
Образование структуры означает уменьшение энтропии, тогда как вне белковой структуры энтропия должна скомпенсировать это локальное уменьшение и возрасти. При образовании водородной связи происходит вы- деление энергии в окружающую среду, и она рассеивается. Водородная связь возникает между пептидными связями цепи: -N-H...O-C, и она оп- ределяет вторичную структуру белка. Эта конфигурация кажется хаотич- ным нагромождением атомов, но точное повторение ее формы в миллиар- дах молекул указывает на наличие упорядоченности.
При выполнение определенных функций спираль изгибается, свора-
чивается о образует глобулу (третичную структуру). При этом основную роль играет кулоновское взаимодействие между электрическими зарядами частей цепи, а также установление водородной связи между пептидными группами разных частей спирали. Спираль изгибается, часть энергии вы- деляется в окружающее пространство, и маловероятно, чтобы энергия вновь вернулась. Пример тому - денатурация белка при варке яйца, когда разрушаются все возникшие структуры.
Важную роль играет гидрофобное взаимодействие частей цепей тре-
тичной структуры. Аминокислотные остатки содержат массивные угле-
водородные части, которые ведут себя подобно капелькам масла в воде.
Образуются окружающие молекулы "ловушки", создается структура, и
энтропия локально уменьшается. Естественное направление процессов оказывается таким, что маслоподобные части молекул оказываются скры- тыми от воды в глубинах структур белка, а водоподобные - обращаются к воде, растворителю.
Простейшая животная клетка содержит всего 5000 различных видов белков. Одни из них похожи на волокна и служат материалом для кле-
точных стенок, перегородок и мембран; другие - настолько гибки, что скручиваются в клубки, они очень активны и способны перемещаться, из них состоит почти все студнеобразное пространство клеток. Это актив-
ные глобулярные белки. Они могут участвовать в химических реакциях, обеспечивающих рост. Такое сложное строение белков позволяет им осуществлять многообразные операции.
Аминокислоты входят в состав и других макромолекул - нуклеино- вых кислот. Нуклеотиды, представляющие собой элементы нуклеиновых кислот, бывают четырех типов: цитонин, гуанин, тимин и аденин. На са- мом деле звеньями цепи являются пары Ц с Г и А с Т. Поэтому вместо цепи удобнее использовать образ лестницы, составленной из ступенек ЦТ, ГЦ, ТА и AT, которые следуют друг за другом в определенном по- рядке. Эта лестница еще и закручена в спираль, поэтому она, скорее, по- хожа на винтовую лестницу со ступеньками из пар нуклеотидов. В жи- вых клетках эти цепи очень длинные, содержат до ста миллионов пар в ряд. В клетке они свиты в плотный клубок. У человека длина такой вин- товой лестницы в размотанном состоянии достигает нескольких метров, и это только одна молекула. Отсюда можно понять огромность числа возмож- ных вариантов расположения молекул в ДНК. Только из четырех звеньев таких вариантов может быть до ста миллионов.
Каждый организм развивается из одной оплодотворенной яйцеклет-
ки, поэтому она должна содержать весь план построения организма. Многочисленные единицы, из которых слагается вся совокупность носи- телей генетической информации индивидуума, называют генами. Каждая
из этих единиц определяет отдельные призна