Контрольная работа по "Концепции современного естествознания"

Свободные радикалы - это атомы или молекулы, имеющие  неспаренный электрон на внешней орбите. К ним относятся разнообразные «активные формы кислорода» - АФК (супероксид-анион радикал, продукты распада перекиси водорода и реакций с ее участием, окислы азота и т. д.). Процессы, связанные с действием АФК, называют окислительным стрессом, поскольку высокоактивные свободные радикалы могут атаковать и повреждать любые клетки.

Образование свободных радикалов происходит в ходе реакций, потребляющих кислород для «сжигания» углеводов и протекающих  с выделением большого количества энергии. Также свободные радикалы возникают  случайно, в то время, когда всегда присутствующий в клетке кислород соединяется  с молекулами клетки. Следует отметить, что в ходе жизнедеятельности  в кислороде имеют свойство накапливаться  токсические продукты обмена веществ. Также кислород очень часто подвергается воздействию вредных экзогенных факторов.

Кроме того, свободные радикалы способны активизировать внутри клеток особые молекулы -факторы копирования.

Фактор копирования - это абсолютно безвредная молекула до тех пор, пока не подвергнется агрессивному воздействию свободных радикалов, которые способствуют ее миграции к  центру клетки - ядру. Попав в ядро, факторы копирования встраиваются в ДНК, после этого она начинает синтезировать токсические вещества.Существует фактор копирования NFk-B, обладающий воспалительными свойствами.

В молодых  организмах имеется особый обезвреживающий  механизм, устраняющий повреждения, -ферментативная система антиокислительной защиты, которая со временем изнашивается. Накопление повреждений в клетках и скорость старения зависят от соотношения процессов образования активных форм кислорода и функцией этой системы.

В 1969 г. Э. Корд и М. Фридович открыли особый фермент - супероксиддисмутазу, после чего гипотеза Хармана получила новый импульс для своего развития. Активность этого фермента в гранулоцитах, тромбоцитах, эритроцитах и лимфоцитах человека связана со способностью этих клеток к образованию свободных радикалов. Это позволило проследить взаимосвязь наличия данных агрессивных факторов со сроком жизни клеток в крови, который варьирует от 12 ч до нескольких лет. Благодаря этому открытию были сформулированы убедительные доказательства образования в живых клетках свободных форм кислорода, объяснена функция сложной, многоуровневой системы антиоксидантной защиты.

В лабораторных условиях было выявлено, что наиболее высокая активность супероксиддисмутазы отмечается в тромбоцитах, которые часто синтезируют свободные радикалы. Это резко снижает продолжительность их жизни. Эритроциты также характеризуются высоким уровнем супероксиддисмутазы. Но эти клетки крайне редко синтезируют супероксидные радикалы. Срок их жизни больше, чем у тромбоцитов, но не очень высокий. Лимфоциты никогда не генерируют свободные радикалы и имеют довольно низкий уровень супероксиддисмутазы. Поэтому их срок жизни наиболее продолжителен.

Одной из вариаций свободнорадикальной теории является гипотеза старения в результате гликозилирования. Комплекс реакций гликозилирования - реакция Мэйяра -запускается после возникновения соединений глюкозы с аминогруппами аминокислот, пептидов, белков, нуклеиновых кислот. Продукты, образовавшиеся в результате реакции, способны повреждать белки или нуклеиновые кислоты. В результате этого дефектные молекулы оседают на стенки сосудов, тела нервных клеток. Подтверждением этой теории является то, что при развитии осложнений сахарного диабета появляются признаки, похожие на изменения в организме у людей пожилого возраста. Подобные симптомы возникают за счет более быстрого синтеза токсических продуктов реакции гликозилирования.

Также учеными  было выявлено, что содержание специфических  продуктов реакции Мэйяра в организме человека тесно взаимосвязано с его биологическим возрастом, который часто сильно варьируется у людей одного и того же календарного возраста.

Следует отметить, что проводились исследования, которые  смогли доказать способность некоторых  продуктов реакции гликозилирования синтезировать активные формы кислорода. Отсюда следует сделать вывод, что образование свободных радикалов и гликозилирование являются звеньями единой более сложной биохимической реакции, а также то, что многие связанные с процессом старения заболевания, такие как атеросклероз, почечная недостаточность, нейродегенеративные заболевания, связаны с реакцией гликозилирования и образованием свободных радикалов.

Один изспособов борьбы со старением, в котором повинны свободные радикалы, -применение так называемых антиоксидантов.

Американским  ученым Комфортом был проведен ряд  научных экспериментов, в результате которых оказалось, что антиоксидант это ксихин способствует увеличению продолжительности жизни мышей примерно на 25%.

В 1973 г. исследователь  Ричард Хохшилд вводил мышам препарат центрофеноксин. Центрофеноксин используется в некоторых странах Европы и во всем мире (кроме США) для ликвидации признаков нарушений функции центральной нервной системы. Кроме того, его в течение продолжительного времени используют для лечения больных нейродегенеративными заболеваниями. Из этого следует то, что он не токсичен для людей. В ходе эксперимента было установлено, что продолжительность жизни крыс увеличивается на 10%. Также Р. Хохшилд вводил лекарство старым мышам и показал, что оно увеличивает продолжительность остатка жизни подопытных животных на 11%.

Исследователь Д. Харман проводил опыты, доказывающие зависимость продолжительности жизни от особенностей рациона. Ученый считал, что ненасыщенные липиды, в избытке содержащиеся в маслах и растительных продуктах, принимают активное участие в свободнорадикальных реакциях, посредством этого способствуя ускоренном устарению. В ходе эксперимента Харман увеличивал процентное содержание ненасыщенных липидов в пище мышей. Результат этого - сокращение сроков жизни грызунов.

Д. Харман считал, что за счет некоторых пищевых добавок, а именно за счет снижения ненасыщенных жиров в общей сумме калорий с 20 до 1%, а также применение правильной диеты, возникает возможность «перспектив продления срока жизни свыше 85 лет, а также возможность для значительного числа людей жить гораздо дольше 100 лет».

Напротив, препятствует старению организма обогащение рациона  витамином Е, который является защитой от свободных радикалов. Исследованием влияния витамина Е на продолжительность жизни занимался А. Тэппел, который говорил: «Старение обусловлено процессом окисления, а так как витамин Е принадлежит к числу природных антиоксидантов, его можно использовать для противодействия этому процессу в организме». Исследования А. Тэппела показали, что недостаточное содержание этого витамина в корме крыс и мышей на порядок сокращает срок жизнь этих животных. Но на продолжительность жизни, по Тэппелу, влияет также содержание в пище витамина С.

Этот витамин  является синергистом витамина Е и способствует более эффективному удалению свободных радикалов.

2. Учение И.П.Павлова о двух сигнальных системах

При изучении высшей нервной деятельности И.П. Павлов выделил  две сигнальные системы. В первую сигнальную систему (согласно его учению) приходят раздражения, вызванные непосредственным действием "внешних агентов" - предметов или явлений на наши органы чувств. При помощи первой сигнальной системы мы видим, слышим, осязаем, чувствуем запахи. Первая сигнальная система, общая как для человека, так и для животных, имеет дело с конкретными образами внешнего мира. Собака видит кусок мяса - и вся ее нервная система настраивается на то, чтобы этот кусок мяса захватить и съесть. 
 
У человека тоже "бегут слюнки" при виде богато сервированного стола. Но никакое высокоорганизованное животное никак не прореагирует на слово "пища", если оно не подкреплено конкретным куском мяса, конкретным куском сахара. Только у человека могут вызвать живую эмоциональную реакцию такие, например, стихи Э. Багрицкого:

"Там  всходит огромная  ветчина, 
Пунцовая, как закат. 
И перистым облаком влажный жир 
Ее обволок вокруг... 
Там тысячи тысяч пирожков, 
Румяных, как детский сад, 
Осыпала сахарная пурга, 
Истыкал цукатный дождь..." 

При чтении стихов на нас действует не сама пища, а  образ ее, выраженный в слове. Слово, речь, согласно учению И. П. Павлова, составили вторую, специфическую только для человека, сигнальную систему. 
 
Вторая сигнальная система начинает развиваться у ребенка с первого сказанного им слова. Процесс овладения речью - это процесс формирования (пусть пока еще примитивный) второй сигнальной системы.  
 
Второй этап - это овладение "внутренней речью", в течение которого слова постепенно становятся орудием мысли. "Внутренняя речь" формируется к 6-7 годам. Окончательное же развитие второй сигнальной системы происходит в более поздние возрастные периоды - подростковый и юношеский.

3. Учение о ноосфере

ВЕРНАДСКИЙ Владимир Иванович (1863-1945), российский естествоиспытатель, мыслитель и общественный деятель.

Основоположник комплекса  современных наук о Земле —  геохимии, биогеохимии, радиогеологии, гидрогеологии и др. Создатель  многих научных школ. Академик АН СССР (с 1925 г; академик Петербургской АН с 1912 г; академик Российской АН с 1917 г), первый президент АН Украины (1919). Профессор  Московского университета (в 1898-1911), ушел в отставку в знак протеста против притеснений студенчества.

Идеи Вернадского  сыграли выдающуюся роль в становлении  современной научной картины  мира. В центре его естественнонаучных и философских интересов —  разработка целостного учения о биосфере, живом веществе (организующем земную оболочку) и эволюции биосферы в  ноосферу, в которой человеческий разум и деятельность, научная  мысль становятся определяющим фактором развития, мощной силой, сравнимой по своему воздействию на природу с  геологическими процессами. Учение Вернадского  о взаимоотношении природы и  общества оказало сильное влияние на формирование современного экологического сознания. Развивал традиции русского космизма, опирающегося на идею внутреннего единства человечества и космоса. Вернадский — один из лидеров земского либерального движения и партии кадетов (конституционалистов-демократов). Организатор и директор Радиевого института (1922-39), Биогеохимическая лаборатория (с 1928; ныне Институт геохимии и аналитической химии РАН им. Вернадского). Государственная премия СССР (1943).

Основы концепции  ноосферы В. И. Вернадского

В 1923 году Вернадский в своих лекциях по геохимии, прочитанных  в Париже, впервые указал на явление  дисимметрии нашей планеты на примере "подвижной части земной коры" — астеносферы в районе Тихого океана: " Существование дисимметрии (не сплошных оболочек) указывает, что их происхождение тесно связано с геологическими явлениями в истории нашей планеты, имеющих планетарный характер. Оно отражается коренным образом на всех явлениях, имеющих место на Земле, и на всех исканиях, с Землей связанных" (В.И. Вернадский). Вернадский впервые получил количественный показатель, подтверждающий дисимметрию планеты и указал на возможность нахождения "дисимметричных явлений" даже в Космосе.

Он так же отмечал, что особую роль в биосфере играют биологические круговороты, где  важнейшим процессом является фотосинтез, осуществляемый растительностью планеты, которая оказывает влияние на все компоненты природного комплекса  биосферы — атмосферу, гидросферу, почву, животный мир. Велика роль растений в жизни человеческого общества. Они создают необходимую среду  существования и снабжают ее различными веществами. Перенос вещества и энергии  осуществляется затем посредством  пищевых цепей.

К своеобразной разновидности  круговоротов в биосфере относятся  ее ритмические изменения. Ритмикой называется повторяемость во времени  комплекса процессов, которые каждый раз развиваются в одном направлении. При этом различают две ее формы: периодическую — это ритмы  одинаковой длительности (время оборота  Земли вокруг оси) и циклическую  — ритмы переменной длительности. Периодичность в биосфере проявляется  во многих процессах: тектонических, осадконакоплении, климатических, биологических и  многих других. Ритмы бывают разной продолжительности: геологические, вековые, внутривековые, годовые, суточные и  т.д.

Ритмичность — это  форма своеобразной пульсации биосферы как целостной системы, причем ритмы как и круговороты веществ, замкнуты в себе. Знание и учет ритмических явлений необходимы при рациональном природопользовании и охране естественных ресурсов нашей планеты.

Развивая учение о  биосфере, Вернадский пришел к следующим  выводам: "Биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится  к максимальному своему проявлению". Вовлекая неорганическое вещество в "вихрь  жизни", в биологический круговорот, жизнь способна со временем проникать  в ранее недоступные ей области  планеты и увеличивать свою геологическую  активность.