На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)

Космос

8 383 подписчика

Свежие комментарии

  • Сергей Бороздин
    Мой алгоритм - в статье на Самиздат и дзен "Библия как научный источник истории Мира"Единый алгоритм э...
  • дмитрий Антонов
    прошу прощения, меня тут небыло давно. А где Юрий В Радюшин? с Новым 2023 годомБыл запущен первы...
  • дмитрий Антонов
    жаль, что тема постепенно потерялась. а ведь тут было так шумно и столько интересного можно было узнать, помимо самих...Запущен CAPSTONE ...

Матрешка Мироздания. Глава 2. МОЛЕКУЛЫ в ТЕЛЕ Гиганта.

Тот, кто ничего не понимает кроме химии,
и ее понимает недостаточно.
Г. Лихтенберг

 



Что такое молекула?
Молекула — микрочастица, образованная из атомов и способная к самостоятельному существованию. Число атомов в молекуле может быть различным: от двух, до сотен тысяч (например, в молекуле белков).
Аналогом таких образований в Космосе будут двойные, тройные и более кратные звезды (солнечные системы), а также звездные скопления и галактики.
Начнем с простых космических МОЛЕКУЛ.
Двойная звезда — система из двух гравитационно (ЭЛЕКТРОМАГНИТНО) связанных звезд, обращающихся по замкнутым орбитам вокруг общего центра масс. Двойные звёзды — явление весьма распространённое. Примерно половина всех звёзд нашей Галактики принадлежит к двойным системам. (Википедия)
Кратная звезда состоит из трёх или более звёзд, связанных между собой.

 

 



 

Рисунок 2-1. Двойная и кратные звезды.

 



Источники:
1 - http://astroinformer.com
2 - planetquest.jpl.nasa.gov
3 - Википедия

Реальных фотографий таких систем не так много. Кратные звезды, в основном, составляют тесные группы, которые и в телескоп не разглядишь. Но, подавляющее число звезд относится именно к двойным и кратным системам. Наше Солнце исключение, - это какой-то радикал!
Некоторые звёздные системы:
• Солнечная система, с Солнцем в центре (одна звезда);
• Сириус (две звезды);
• α Центавра (три звезды);
• 4 Центавра (4 звезды);
• Мицар (пять звёзд);
• Кастор (шесть звёзд);
• ν Скорпиона (семь звёзд).
Если предположить, что вокруг всех звезд существуют кометные Облака Оорта, то картинки получаться как в школьном учебнике химии:

 

 



 

Рисунок 2-2. Молекулы и звездные системы.

 



У астрофизиков, до сих пор, нет полной ясности в вопросе о происхождении двойных и кратных звезд. Я уверен, что эта ясность появится, если астрономы попросят физиков, химиков и биологов разъяснить им процессы, происходящие на уровне атомов и молекул в живой клетке. Астрономы же, в свою очередь, смогут рассказать вышеуказанным специалистам много деталей, остающихся непознанными на молекулярном и атомном уровнях. Астрономы изучают АТОМЫ, МОЛЕКУЛЫ и КЛЕТКУ Гиганта, а физики, химики и биологи изучают наши атомы, молекулы и клетки.
В соединении атомов живой материи основную роль играют электростатические (ионные) и ковалентные связи. Ионная связь осуществляется кулоновскими силами без бурных взаимодействий между атомами. Такие связи, между звездами, мы видим на рис. 2-1 у Альбирео и HD 188753.
При ковалентной связи, общие электроны, с большой частотой переходят с одного атома на другой. Аналогом таких связей являются тесные двойные звездные системы, где между звездами происходит обмен веществом (ЭЛЕКТРОНАМИ). Астрофизики называют это аккрецией – истечением вещества с одной звезды на другую рис.2-3 .

 

 



 

Рисунок 2-3. Тесные двойные звездные системы.

 


Источники:
1- www.computerra.ru
2 - www.astrokaz.ru
3- BioFile.ru

Предполагаемый сценарий, в процессе взаимодействия тесных систем, выглядит следующим образом (http://skystars.pp.ru) :
1. В этой недавно возникшей двойной системе у желтой звезды, подобной нашему Солнцу, имеется партнер с массой, в 4 раза превосходящей массу Солнца, то есть вторая звезда является большей по размеру и более горячей.
2. Более массивная звезда расширяется, и материал стекает с нее, образуя аккреционный диск вокруг звезды-напарницы.
3. В дальнейшем обе звезды оказываются погребенными внутри одного громадного красного гиганта.
4. В конечном счете, наружный покров сбрасывается в виде огромной газовой оболочки. Маленькое пятнышко в центре — это обе звезды вместе, они расположены так близко друг к другу, что в данном масштабе невозможно различить их по отдельности.
5. Остатки звездной пары — белый карлик и красный карлик. Красный карлик постепенно разогревается до сверхвысоких температур под действием излучения, идущего от его еще более горячего компаньона.
6. Материал от красного карлика устремляется па белый карлик, образуя мост и аккреционный диск.
7. Белый карлик больше не может принимать вещество, и происходит ядерный взрыв колоссальной силы. Мы наблюдаем подобные явления в виде вспышек новых (рис.2-4).

 

 



 

Рисунок 2-4. Сценарий взаимодействия в тесной двойной системе.

 



Пойдем дальше. Что собой представляют молекулы органического вещества? Такие молекулы могут быть самых разнообразных форм: нитевидные, винтовые, спиральные, шарообразные, эллипсовидные и т. д., а размеры их меняются в очень широком интервале. Количество уже известных науке видов органических молекул исчисляется миллионами!
«Подлинным царством ПРИРОДНЫХ ВИНТОВ является мир «живых молекул» — молекул, играющих принципиально важную роль в жизненных процессах. К таким молекулам относятся, прежде всего, молекулы белков — самые сложные и наиболее многочисленные из всех углеродных соединений, В человеческом теле насчитывается до 100 000 ТИПОВ белков. Число атомов в одной молекуле может достигать нескольких миллионов».

 

 



 

Рисунок 2-5. Формы некоторых молекул. (http://www.dread.demon.nl/molecules.gif)

 



На роль Космических МОЛЕКУЛ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА, конечно же, претендуют звездные скопления и галактики. Галактики — это гигантские звездные системы; к ним относится, в частности, наша Галактика, содержащая 150-200 млрд. звезд.
Формы и размеры галактик (так же как формы и размеры молекул) чрезвычайно многообразны (рис.2-6).

 

 



 

Рисунок 2-6. Схемы некоторых галактик

 



Сравнивать миллионы молекул с миллионами галактик – дело неблагодарное. Но, начинать с чего-то нужно. Начнем с нашей галактики и ее окружения.
Наша галактика, Млечный путь, входит в Местное семейство галактик, которое включает в себя две подгруппы:
1. Подгруппу Туманности Андромеды (слева) и
2. Подгруппу Млечного пути (справа) (Рис. 2-7).

 

 



 

Рисунок 2-7. Местное семейство галактик.

 



В Местном семействе обнаружено более пятидесяти объектов. Это число постоянно увеличивается, по мере обнаружения новых галактик.
Из этих пятидесяти – три (скорее всего четыре) спиральные:
1. Млечный путь;
2. Галактика Андромеды, М31;
3. Галактика Треугольника, М33;
4. Есть предположение, что четвертая спиральная галактика скрывается «за пылевой завесой центра нашего Млечного пути».

 


 



 

Рисунок 2-8. Спиральные галактики Местного семейства.

 



Источники:
1- Википедия
2 - Википедия
3 - Википедия

Самой большой является Галактика Андромеды. Масса Млечного пути примерно в полтора раза меньше. Галактика Треугольника - в три с лишним раза легче Млечного пути.
Остальные члены нашего семейства гораздо менее массивны и имеют уникальные сфероидальные, эллиптические и неправильные формы (рис. 2-9). Все изображения взяты с сайта http://ru.wikipedia.org

 






 



 

Рисунок 2-9. Некоторые галактики Местного семейства.

 



Это небольшая часть галактик нашего Семейства. Фотографий всех галактик нет. На данном этапе они нам и не нужны. Нужно понять главное – все они разные и имеют неповторяющиеся формы!
И еще один немаловажный факт: подгруппа Андромеды в полтора-два раза больше подгруппы Млечного пути.
Подведем итог.
Наше Семейство галактик состоит из двух неравных частей связанных между собой. Подгруппа Туманности Адромеды более массивна подгруппы Млечного пути. В состав семейства входят:
1. Три (скорее всего четыре) спиральные галактики.
2. Более пятидесяти мелких галактик неповторяющейся формы.

Если «перевести» это описание на молекулярный уровень, то получим определение, очень напоминающее рибосому. Сравним!
Рибосома – самый маленький и менее всего изученный внутриклеточный органоид. Состоит из двух неравных частей. Является внутриклеточной «фабрикой» по производству белка.
Большая частица (субъединица) включает в себя 2 или 3 молекулы рРНК и 49-50 молекул неповторяющихся белков. Одна из молекул рРНК большая, другие маленькие.
Меньшая частица состоит из одной молекулы рРНК (большой) и 33 молекул неповторяющихся белков (рис. 2-10).

 

 



 

Рисунок 2-10. Строение рибосомы (Местного Семейства галактик).
(Числа с буквой S пропорциональны массам объектов. Красным шрифтом – аналог в Космосе).

 



В Местном семействе открыто более 50 галактик. Если ЕГО и наша рибосомы устроены по одной схеме, то нам предстоит:
1. Открыть еще около 30 галактик (МОЛЕКУЛ БЕЛКА), входящих в Местное семейство;
2. Открыть четвертую спиральную галактику (рРНК), которая должна принадлежать к подгруппе Андромеды и по массе отличаться от Галактики Треугольника на 15-16%.

Еще раз посмотрим на нашу и ЕГО рибосомы (рис. 2-11):

 

 



 

Рисунок 2-11. Рибосомы.

 



Изображения молекул и галактик несколько отличаются. Но это и не удивительно. Астрономы наблюдают объекты, не нарушая их целостности. У биологов такой возможности нет. Поэтому «живых» фотографий молекул, входящих в состав рибосомы, мы не увидим. Есть фотографии мумий молекул (рис. 2-12). Современные инструменты науки не позволяют наблюдать молекулярный уровень внутри наших тел, не нарушая их жизнедеятельности.
Для выделения органоидов, клетки сначала измельчают. Потом, помещают в центрифугу и раскручивают ее. Чем легче органоид, тем выше на стенке центрифуги он оседает. После этого со стенок центрифуги соскабливают одинаковые органоиды. Их, как и клетки, разрезают и снова помещают в центрифугу. Затем соскабливают одинаковые молекулы и обрабатывают различными способами. Читаем:

«Для выделения, очистки, анализа и идентификации органических соединений используются химические и физические методы: экстракция, перекристаллизация, перегонка, хроматография, электрофорез; различные спектральные методы, в результате которых происходит поглощение молекулой определенного количества энергии. При этом молекула переходит из одного энергетического состояния в другое».

Не буду продолжать столь «увлекательное» повествование. Ученые и сами знают о своих методах, а человеку, далекому от науки, перечисление этих экзекуций над живой материей ничего не даст. Поясню своими словами, коротко: ученые берут кусок колбасы, приготовленный из промытого и вываренного мяса, сдабривают его различными химическими «специями», поджаривают на электрофорезе, освещают этот кусок ультрафиолетовыми, инфракрасными или рентгеновскими лучами, наводят на него электронный микроскоп и пытаются по форме тени от этого куска понять: как же устроена корова? Все это происходит из-за того, что у электронного микроскопа есть свои минусы: главный из них заключается в том, что исследуемый материал должен быть абсолютно высушенным и должен находиться в очень высоком вакууме. При таких условиях говорить о сохранении «живой материи» не приходится. Поэтому некоторое различие в рисунках вполне объяснимо.
Вот как «видит» молекулу рРНК электронный микроскоп:

 

 



 

Рисунок 2-12. Электронные микрофотографии молекул рРНК.

 



На основании этих фотографий строятся различные модели:

 

 



 

Рисунок 2-13. Модели РНК.

 



РНК в разных клетках выглядят по-разному и могут менять свою форму при изменении окружающих условий. Только видов тРНК более пятидесяти.
Центральным процессом в живой клетке является синтез белка. Рассмотрим его (рис. 2-14).

 

 



 

Рисунок 2-14. Синтез белка.

 



Молекулы транспортной РНК (тРНК) доставляют к рибосоме различные аминокислоты. Внутри рибосомы происходит сцепление аминокислот в цепочку белка. Выходя из рибосомы, цепочка белка может приобретать различные структуры: нитевидные, неправильной формы, глобулы, и т.д. Свободные тРНК отходят от рибосомы.
Посмотрим, что из этого процесса, мы имеем в Космосе.
Вначале изобразим РИБОСОМУ Гиганта только с молекулами рРНК (спиральными галактиками).

 

 



 

Рисунок 2-15. РИБОСОМА Гиганта.

 



 

 



 

Рисунок 2-16. Синтез КОСМИЧЕСКОГО БЕЛКА.

 



Наша РИБОСОМА отдыхает, поэтому целиком процесса (рис. 2-16) мы не видим. Возможно, в данный момент СИНТЕЗ, в обозримом нами пространстве, не осуществляется. Наши клетки вырабатываю белок тоже не постоянно, а по мере необходимости. Но, по отдельности, почти все элементы присутствуют.

 

1. АМИНОКИСЛОТЫ.

 


В наших клетках имеется двадцать видов аминокислот. Не так и много. Если задаться целью, то можно идентифицировать их и в Космосе. Задача усложняется лишь тем, что перед присоединением к тРНК аминокислоты соединяются в комплекс, состоящий из:
1. аминокислоты;
2. энергетической молекулы АТФ;
3. фермента.
К сожалению моих знаний, в молекулярной биологии, не хватает, чтобы детально разобраться в этих нюансах. Оставим это специалистам.

 

2. тРНК несущие АМИНОКИСЛОТНЫЙ КОМПЛЕКС.

 


Этих «извозчиков» не составило труда отыскать в космическом пространстве. Их много. Некоторые из них (рис. 2-17). (Все, нижеприведенные изображения космических объектов, взяты с сайта: http://hubblesite.org/newscenter/archive)

 


 



 

Рисунок 2-17. Взаимодействующие галактики
(МОЛЕКУЛЫ тРНК с АМИНОКИСЛОТАМИ).

 



Спиральные галактики на этих фотографиях являются МОЛЕКУЛАМИ тРНК Гиганта, а их спутники – МОЛЕКУЛАМИ АМИНОКИСЛОТ (комплексами).

 

3. СВОБОДНЫЕ тРНК и рибосомальные РНК.

 


Все нижеприведенные галактики являются свободными МОЛЕКУЛАМИ тРНК или РИБОСОМНЫМИ РНК (рРНК). рРНК и тРНК схожи по форме. Здесь нужно детально разбираться, кто есть кто. Подсказкой может послужить то, что тРНК в наших клетках, имеет «размер» 5S. Тогда, по аналогии, тРНК Гиганта должно быть соизмеримо с галактикой Треугольника.

 


 



 

Рисунок 2-18. Спиральные галактики (МОЛЕКУЛЫ рРНК и СВОБОДНЫЕ тРНК Гиганта).

 



 

3. ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКА.

 


тРНК внутри РИБОСОМЫ отцепляет АМИНОКИСЛОТНЫЙ КОМПЛЕКС и выходит наружу. Оставшиеся внутри РИБОСОМЫ АМИНОКИСЛОТЫ соединяются в ЦЕПОЧКУ БЕЛКА.
Галактики, претендующие на роль первичной структуры БЕЛКА, определились сразу. Слишком похожими оказались объекты VV 165 и VV 172 на пептидную цепочку первичной структуры наших белков. Астрофизики не могут объяснить причину возникновения и наличие связывающих перемычек. Может биологи им пояснят?
На следующих рисунках слева показан оригинал фотографии (Галактик причудливый строй), а справа – ретушированный вариант:

 

 



 

Рисунок 2-19. Цепочки связанных между собой галактик. (Первичная структура БЕЛКА Гиганта).

 



 

4. ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКА.

 


Белок, в процессе трансформации, становится все более компактным. Первичная структура – это цепочка остатков аминокислот. Цепочка начинает сворачиваться в спираль и волны, образуя вторичную структуру. Если смотреть на это образование на атомном уровне, то мы увидим различные объекты, не имеющие определенной формы. Исходя из этого, я отнес рассеянные звездные скопления и неправильные галактики ко ВТОРИЧНОЙ СТРУКТУРЕ БЕЛКА Гиганта.

 


 



 

Рисунок 2-20. Рассеянные звездные скопления и неправильные галактики (ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКА).

 



 

5. ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКА.

 


В третичной структуре цепочка, состоящая из прямых, волновых и спиральных участков, стремится принять шарообразную форму (глобул). Поэтому, все шаровые звездные скопления относим к ТРЕТИЧНОЙ СТРУКТУРЕ БЕЛКА.

 


 



 

Рисунок 2-21. Шаровые звездные скопления (ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКА).

 



 

6. ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКА.

 


Четвертичная структура белка образуется путем соединения нескольких глобул в одно целое. Именно это мы наблюдаем в эллиптических галактиках. Несколько шаровых скоплений образуют эллиптическую галактику. Они самые массивные и включают в себя больше всего звезд.

 


 



 

Рисунок 2-22. Эллиптические галактики (ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКА).

 



Проводя дальнейшую аналогию, между молекулами и галактиками, можно понять причину многих явлений в космосе. Я приведу некоторые факты из жизни молекул, а Вы, представьте эти процессы на уровне галактик.
1. РНК в процессе синтеза белка и после него, может подвергаться некоторым изменениям: добавлениям, вырезаниям и модификациям ее отдельных участков.
2. Определенные виды РНК (рибозимы) могут разрезать себя и другие молекулы на куски и соединять эти куски друг с другом. Кроме этого, они могут создавать свои копии (т.е. рожать себе подобных!).
3. Молекулы рРНК рождаются в ядрышке клетки. Выходят оттуда они единым комплексом, состоящим из трех молекул рРНК. В цитоплазме комплекс расформировывается, присоединяя к себе еще одну молекулу рРНК и несколько десятков различных белков, формируя рибосому.
4. В некоторых случаях белковые молекулы объединяются друг с другом и могут выполнять свою функцию только в виде комплекса. Так, гемоглобин — это комплекс из четырех молекул, и только в такой форме способен присоединять и транспортировать кислород.
5. Молекула рРНК является основной мишенью для многих антибиотиков!

Все, что для астрономов остается загадкой, для химиков – обычные молекулярные взаимодействия! Если химики и микробиологи всерьез подключатся к этому делу, то наверняка объяснят нам, что мы видим на следующих фотографиях, из внутриклеточной жизни молекул:

 


 



 

Рисунок 2-23. Взаимодействующие галактики.

 



А вот еще интересные галактики! (Галактик причудливый строй)

 


 



 

Рисунок 2-24. Загадочные галактики.

 



Пока, мне удалось разобраться только с объектом VV 394. Аналогом, внутри нашей клетки, является молекула кинезина рис. 2-25. (Источник: КЛЕТКА КАК АРХИТЕКТУРНОЕ ЧУДО)

 

 



 

Рисунок 2-25. Молекулы кинезина и динеина.

 



"Ножки-рожки" - это моторные молекулы, которые осуществляют перемещение различных грузов (питательных веществ, органоидов) внутри клетки.

 

 



 

Рисунок 2-26. Шагающий кинезин (Википедия)

 

.

Все, вышерассмотренное, - сильно упрощенный вариант того, что происходит на молекулярном и галактическом уровнях. На данном этапе, чтобы не запутаться, рассмотрение не может быть более детальным. Иначе, мы никогда не дойдем до целого ОРГАНИЗМА.

Все увиденное в следующем ролике, при желании, можно найти и в Космосе. Частично, мы это попытаемся сделать в следующей главе: «Клетка в ТЕЛЕ Гиганта».

 

 



 

Чтобы понять Космос – нужно быть химиком, биологом или просто – хорошим человеком!
Чтобы понять химию – нужно быть астрономом!

Картина дня

наверх