Молекулярні основи життя
Жива речовина, як і взагалі будь-яка речовина, складається з атомів. Для проведення біологічних досліджень на сучасному рівні необхідно знати будову і властивості атомів. Ще кілька років тому біологи не могли і мріяти про таку тонку проникненні в механізм деяких хімічних процесів, яке стало можливим завдяки успіхам атомної фізики. У наші дні вивчення молекулярної організації живих систем присвячена велика кількість робіт в області біології. У цьому розділі ми познайомимося з будовою і деякими властивостями атомів і молекул і подивимося, яке значення мають ці відомості для біології.
Будова атома
Хоча різні види атомів істотно розрізняються за властивостями, всі вони складаються з одних і тих же компонентів, а саме з ядра, що має позитивний електричний заряд, і що обертаються навколо нього негативно заряджених частинок – електронів. Розглянемо як приклад атом вуглецю. Уявіть собі, що перед вами чорна сажа (майже чистий вуглець) і вам вдалося якимось чином виділити з неї один атом вуглецю. Якби цей атом можна було збільшити в мільярди разів, то ви б побачили в центрі велике ядро. Воно складається з двох видів частинок: шести протонів, що несуть позитивний заряд, і шести нейтронів, що мають приблизно таку ж величину і вагу, як і протони, але незаряджених. Навколо ядра обертаються шість електронів, з яких два знаходяться на внутрішній орбіті, а чотири – на зовнішній. Описана структура атома багато в чому нагадує будову сонячної системи. Дійсно, Сонце розташоване в центрі, подібно до великого ядра, а навколо нього обертаються 9 значно менших за масою планет. Правда, в сонячній системі кожна планета займає свою власну орбіту, так що все є 9 орбіт. Сила тяжіння планет до Сонця врівноважується дією відцентрової сили, що виникає при обертанні планет; завдяки цій рівновазі сил планети не падають на Сонце і в той же час не несуться в простір.
Швидкість космічних кораблів і ракет теж розраховують з урахуванням сили земного тяжіння. Якщо треба повернути корабель на Землю, то його швидкість зменшують, і тоді він знижується, наближаючись до Землі під дією сили земного тяжіння. Навпаки, при запуску ракети їй надають настільки високу швидкість, що вона долає силу тяжіння і віддаляється від Землі. Усередині атома діють аналогічні сили: позитивно заряджене ядро притягує електрони, але ця сила тяжіння врівноважується швидкістю обертання електронів. Таке тонке рівновагу утримує електрони на їх орбітах.
Загальний заряд атома дорівнює нулю, так як число електронів дорівнює числу протонів, т. Е. В цілому атом нейтральний. Відомо, що частинки, що несуть протилежні заряди, притягуються, а однаково заряджені – відштовхуються. Виникає питання: Як можуть перебувати в ядрі шість позитивно заряджених протонів? Чому вони не відштовхуються, викликаючи в результаті розщеплення ядра? Як можуть шість однаково заряджених частинок розташовуватися так близько один до одного? Виявляється, вся справа в нейтронах. Нейтрони вклинюються між протонами і надають стабілізуючу дію. Для стабілізації ядра необхідно чітко визначена кількість нейтронів. Однак іноді нейтронів в ядрі занадто багато або занадто мало, і тоді рівновага порушується; внаслідок цього відбувається розщеплення атома зі звільненням частинок і енергії. Саме таке явище має місце при ядерному вибуху.
(2 votes, average: 2.50 out of 5)