Концепции современного естествознания. Шпаргалки

Богданова Ирина Юрьевна

99. Негэнтропия и экологические проблемы

Все экологические проблемы связаны с высокой активностью человеческой деятельности. Человек стремится как можно эффективнее использовать биосферу, и под этим он понимает – как можно больше добыть полезных ископаемых, освоить земель, улучшить и облегчить свою жизнь. Естественно, освоение богатств планеты происходит более чем хищническим образом, потому что человек не учитывает своего вклада в негэнтропию: загрязнение окружающей среды обусловлено термодинамическими ограничениями, преодолеть которые частично очень сложно или очень дорого, а полностью – невозможно.

Основные причины загрязнения окружающей

среды:

1. Неэффективное использование источников энергии – либо устаревшие способы производства энергии, либо использование «деградированных форм энергии» для получения энергии более высокого качества – добывая углеводороды (нефть, газ и уголь), человек разрушает упорядоченность энергии химических связей высокомолекулярных соединений, созданную самой природой с помощью солнечного света.

2. Постоянный рост производства энергетической, добывающей и перерабатывающей

промышленности для удовлетворения потребностей современного общества, образующие своего рода замкнутый круг проблем: растет промышленное производство – растет потребление энергии, растет производство энергии – растет промышленное производство.

3. Использование для получения энергии неэффективных преобразователей, то есть «грязная» переработка – электростанции на угле, машины на продуктах нефтепереработки и т. п. вместо использования «чистой переработки» (энергия ветра, энергия солнца, энергия атома, энергия воды).

4. Создание «отходов производства» из-за отказа поставщиков энергии перерабатывать вторичные продукты, от которых проще избавиться.

Эти причины увеличивают негэнтропию, но общество очень сложно перестроить, выработать в нем экологичность мышления и научиться использовать запасы негэнтропии.

Пути исправления ошибок таковы: 1) использовать энергию приливов, водопадов и т. п. альтернативных источников; 2) преобразовывать продукты деградации в менее опасные; 3) наладить автоматизированное слежение и контроль за параметрами окружающей среды; 4) ввести электронный документооборот; 5) стремиться к разнообразию экосистем, а не к их истощению.

100. Перспективы развития микробиологии

Микробиологией называется наука, изучающая микроорганизмы (бактерии, микроскопические грибы, водоросли), их систематику, морфологию, физиологию, биохимию, наследственность и изменчивость, распространение и роль в круговороте веществ в природе, а также практическое значение.

Микробиология сформировалась как наука благодаря работе Л. Пастера, посвятившего жизнь изучению микроорганизмов, вызывающих заболевания человека; он разработал метод предохранительных прививок, основанный на введении в организм животного или человека ослабленных культур болезнетворных микроорганизмов, ввел в обиход стерилизацию медицинских инструментов, способы безопасной консервации и пастеризации пищевых продуктов, доказал значение микроорганизмов в круговороте веществ в природе.

За последующее столетие микробиология превратилась в одну из ведущих наук, в которой обособился ряд разделов микробиологии: общая (изучающая фундаментальные закономерности биологии микроорганизмов); промышленная (занимающаяся микробиологическим синтезом антибиотиков, витаминов, ферментов, аминокислот, нуклеотидов, органических кислот и т. п. и процессами получения дрожжей, кормового белка, липидов, бактериальных удобрений); сельскохозяйственная (занимающаяся изучением плодородия почвы и заболеваниями растений); геологическая (проводящая фундаментальные и прикладные работы в области образования и разрушения полезных ископаемых); водная (проводящая исследования водных источников и контроль за качеством воды); медицинская (исследующая

микроорганизмы, вызывающие заболевания человека, и способы борьбы с болезнями).

Бурное развитие современной микробиологии связано с открытиями в физике, химии и биологии, давшими новые методы исследования, с расширением практического применения микроорганизмов, решением ряда насущных проблем в генетике, биосинтезе, медицине. Сегодня на первый план выступило практическое применение микроорганизмов для медицинских целей, сельского хозяйства, переработки продуктов отхода, разложения ядовитых веществ. И с каждым годом все новые и новые области требуют применения в них результатов микробиологических исследований.

101. Перспективы развития инженерной энзимологии

Инженерной энзимологией называется научно-техническое направление, связанное с интенсификацией биотехнологических процессов и конструированием органических катализаторов (энзимов) с заданными свойствами на основе ферментов и полиферментных систем, выделенных из клеток или находящихся внутри клеток.

В основе инженерной энзимологии лежат принципы органического и ферментативного катализа, химической технологии, биотехнологии и биохимии. Эта наука целиком и полностью занимается практическими разработками – применением ферментных катализаторов в биотехнологических производствах, созданием новых методов в диагностике и терапии, органическом синтезе, решением фундаментальных проблем на основе иммобилизованных ферментов. Она способствует созданию новых высокотехнологичных продуктов, улучшению качества уже существующих, а также ищет пути более экономичного применения биотехнологий.

Ферменты, разработкой которых она занимается, находят применение в пищевой, текстильной, фармацевтической, кожевенной промышленности, в медицине, сельском хозяйстве, в тонком органическом синтезе и т. д. До последнего времени их применение тормозилось крайней дороговизной получения, но теперь найдены способы значительно удешевить процесс, созданы биокатализаторы нового поколения (иммобилизованные ферменты), что способствует расширению сфер их применения.

Огромные перспективы имеет применение иммобилизованных ферментов в медицине для лечения дегенеративных, генетических и некоторых других болезней, требующих введение в организм отсутствующего в нем фермента, необходимого для нормальной работы органов. Прежде вводили чужеродные бактериальные ферменты, что нередко приводило к аллергическим реакциям или не было достаточно эффективным (чужеродные ферменты быстро разлагаются). Применение иммобилизованных ферментов позволило проблему решить: такие ферменты стабильны и не вступают в противодействие с иммунной системой человека. Они используются для проведения диализа (аппарат «искусственная почка»), для растворения тромбов в сосудах и т. п. С каждым годом расширяется область их применения.

102. Перспективы развития генной инженерии

К XXI в. на первый план вышли новые открытия в биологии, связанные с генетическими исследованиями, которые породили развитие генной инженерии и генной терапии.

Под генной инженерией понимается изменение хромосомного набора клеток с помощью биохимических и генетических методик и «переделка» наследственного материала в тех или иных целях. Генную инженерию называют иначе технологией рекомбинантных ДНК. Молекула ДНК является материально-информационной структурой клетки, где записаны параметры существующего организма. В генной инженерии происходит изоляция участков ДНК, соединение их в новых комбинациях, перенос из одной клетки в другую, замена «испорченных» участков и т. п., в результате чего достигается изменение данного генома.