Em quais órgãos ocorre a formação de substâncias orgânicas? Oxidação de substâncias e compostos orgânicos: processo de reação e produtos finais de formação

Nas condições da Terra moderna, praticamente não ocorre a formação natural de compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos. Além disso, o surgimento de matéria orgânica viva é impossível. Quanto à Terra primitiva, as condições nela eram completamente diferentes. Uma atmosfera redutora com alta concentração de hidrogênio, metano e amônia, intensa radiação ultravioleta do Sol, não absorvida por tal atmosfera, e poderosas descargas elétricas na atmosfera criaram as condições necessárias e, aparentemente, suficientes para a formação de compostos orgânicos . Na verdade, experiências de laboratório realizadas em condições que simulam a suposta atmosfera da Terra primitiva produziram uma série de compostos orgânicos, incluindo aminoácidos que fazem parte de proteínas vivas.

A ausência de oxigênio na atmosfera era condição necessária para a síntese espontânea da matéria orgânica. Porém, do ponto de vista das transformações subsequentes, esse fator revelou-se destrutivo. Na verdade, a atmosfera privada de oxigênio transmite quase livremente a poderosa radiação ultravioleta (a atmosfera da Terra moderna possui uma camada de ozônio que surgiu junto com o componente oxigênio, que absorve essa radiação). A radiação, ao mesmo tempo que fornece energia para as reações químicas de síntese de compostos orgânicos, ao mesmo tempo tende a destruí-los imediatamente. Portanto, os biopolímeros, lipídios e hidrocarbonetos formados na atmosfera, assim que surgiram, estavam condenados. Para não morrerem, precisavam se esconder dos efeitos nocivos da radiação ultravioleta solar. Acredita-se que alguns desses compostos orgânicos escaparam da morte ao entrar no ambiente aquático dos reservatórios primários.

Aqui, em ambiente aquoso, os compostos orgânicos entraram em diversas reações químicas, entre as quais aproveitaram as reações que levaram ao autodesenvolvimento dos catalisadores mais ativos. A natureza buscou com muito rigor a seleção natural de reações cíclicas capazes de autossustentação, inclusive devido à energia liberada durante a reação. O problema do fornecimento de energia para as reações evolutivas, em particular as reações de polimerização (a combinação de moléculas do mesmo tipo - monômeros em macromoléculas) parece ser o mais importante nesta fase da evolução, uma vez que o ambiente aquoso pouco contribui para a ativação de produtos químicos reações. É por isso que apenas reações de alta energia envolvendo catalisadores particularmente eficazes e autodesenvolvidos poderiam “sobreviver”.

Aí veio um dos momentos-chave do desenvolvimento. Suponhamos que as reações químicas necessárias à transição para a bioevolução surgiram e adquiriram a propriedade de autossustentação. Para sua preservação (e, claro, maior desenvolvimento), os volumes correspondentes devem ser de alguma forma isolados do ambiente desorganizado, sem perder a capacidade de trocar matéria e energia com ele. O cumprimento simultâneo dessas duas condições, à primeira vista incompatíveis, era obrigatório para que a evolução química atingisse um patamar qualitativamente novo.

Esta oportunidade foi encontrada devido à formação de estruturas especiais a partir de lipídios - conchas de membrana . Os resultados de experimentos de laboratório modernos dão motivos para acreditar que a uma certa concentração de lipídios na água e em condições externas que simulam o estado da atmosfera e da hidrosfera da então Terra, ocorre um processo característico de auto-organização, levando a automontagem de conchas lipídicas com propriedades de membrana.

Além disso, não é difícil assumir que os processos de seleção de reações catalíticas cíclicas e de automontagem de invólucros lipídicos coincidiram no tempo e no espaço. Assim, poderiam muito bem ter surgido formações naturais, isoladas da influência destrutiva do meio ambiente, mas ligadas a ele pelo metabolismo. Reações autossustentadas começaram a ocorrer em uma espécie de reator, o que ajuda a manter o significativo desequilíbrio do sistema biopolímero nele contido. Agora que a posição dos reagentes químicos tornou-se ordenada, os processos de adsorção no invólucro contribuíram para o aumento da sua concentração e, com isso, para a ativação do efeito catalítico. Na verdade, aconteceu transição de misturas químicas para sistemas organizados adaptados a um maior desenvolvimento ascendente.

Também são considerados vários outros modelos que levam a um evento semelhante importante, mas ainda intermediário, no caminho para a transição para a evolução biológica. Um deles considera os processos associados à formação dos compostos orgânicos iniciais na atmosfera, partindo do pressuposto de que a Terra primitiva, com a sua atmosfera redutora rarefeita, era um corpo frio com uma temperatura da ordem de -50°C. Um ponto essencial deste modelo é a suposição de que a atmosfera nessas condições estava ionizada, ou seja, estava em estado de plasma frio. Este plasma é considerado a principal fonte de energia para as reações de evolução química. A suposição de baixa temperatura é usada para explicar a preservação dos biopolímeros formados na atmosfera: congelados, eles caíram na cobertura de gelo da Terra e foram armazenados nesta geladeira natural “até tempos melhores”. Nessa forma, a radiação ultravioleta e as poderosas descargas de eletricidade não eram mais tão perigosas para eles.

Supõe-se ainda que “tempos melhores” vieram com a intensificação da atividade tectônica e o início de erupções vulcânicas massivas. A liberação de produtos da atividade vulcânica na atmosfera levou à sua compactação e ao deslocamento do limite de ionização para camadas superiores. Com a mudança nas condições de temperatura, a cobertura de gelo derreteu naturalmente, formaram-se reservatórios primários, nos quais, após o descongelamento, biopolímeros, lipídios e hidrocarbonetos acumulados ao longo do tempo iniciaram atividade química ativa. Portanto, podemos falar de sua alta concentração em "caldo primordial"(como costuma ser chamada a substância resultante), o que foi outro fator positivo do ponto de vista de potencialização da evolução química.

Experimentos repetidos confirmaram que durante o descongelamento, os lipídios realmente demonstram automontagem, formando microesferas com diâmetro de dezenas de micrômetros. Não importa como os biopolímeros vão parar dentro deles - se eles penetram através da camada da membrana ou se a casca lipídica os envolve gradualmente. O importante é que em um volume circundado por uma membrana, uma nova etapa de evolução possa começar - a transição das reações químicas para as bioquímicas.

Quanto ao momento decisivo - a transição para a célula mais simples, pode ser considerado como o resultado de um salto característico da auto-organização da matéria. Para se preparar para esse salto, no processo de evolução química deveriam surgir mais algumas estruturas capazes de desempenhar as funções necessárias à protocélula. Tais fragmentos estruturais são considerados facções , garantindo a transferência de partículas carregadas, necessárias ao transporte da matéria. Outros grupos devem fornecer fornecimento de energia - são principalmente moléculas de compostos contendo fósforo (sistema ADP-ATP). Por fim, é necessária a formação de estruturas poliméricas como DNA e RNA, cuja principal função é servir matriz catalítica para auto-reprodução.

Mais um ponto-chave relacionado à violação da simetria isomérica não deve ser esquecido. Como ocorreu a escolha pela matéria orgânica canhota só pode ser adivinhada, mas o fato de essa flutuação ter precedido imediatamente a origem da vida parece completamente natural. Pode-se presumir que a evolução biológica foi “lançada” pelo surgimento de uma protocélula canhota.

Agência Federal de Educação

Instituição educacional estadual

Universidade Estadual de Novgorod em homenagem. Yaroslav, o Sábio

Faculdade de Ciências e Recursos Naturais

Departamento de Química e Ecologia

formação e consumo de matéria orgânica pelas plantas

Coleção de diretrizes

Veliky Novgorod

Formação e consumo de substâncias orgânicas pelas plantas: Coleção de diretrizes para trabalhos de laboratório / Compilado por Kuzmina I. A. - NovSU, Veliky Novgorod, 2007. - 12 p.

As orientações destinam-se aos alunos da especialidade 020801.65 - “Ecologia” e a todos os alunos do curso “Ecologia Geral”.

Para a formação da matéria orgânica - base da biomassa vegetal na Terra - são necessários dióxido de carbono atmosférico e água, além de minerais do solo. Usando luz de um determinado comprimento de onda, o dióxido de carbono é fixado nas plantas durante a fotossíntese. Como resultado, o oxigênio é liberado na atmosfera, formado durante a fotólise da água. Este é o primeiro estágio do ciclo bioquímico do carbono.

A quantidade de energia armazenada na Terra através da fotossíntese é enorme. Todos os anos, como resultado da fotossíntese das plantas verdes, são formados 100 bilhões de toneladas de substâncias orgânicas, que contêm cerca de 450-1015 kcal de energia solar convertida em energia de ligações químicas. Esses processos são acompanhados por fenômenos de grande escala como a assimilação pelas plantas de cerca de 170 bilhões de toneladas de dióxido de carbono, a decomposição fotoquímica de cerca de 130 bilhões de toneladas de água, da qual são liberados 115 bilhões de toneladas de oxigênio livre.

O oxigênio é a base da vida de todas as criaturas vivas, que o utilizam para oxidar vários compostos orgânicos durante o processo de respiração; se destaca CO2. Este é o segundo estágio do ciclo bioquímico do carbono, associado à função do dióxido de carbono dos organismos vivos. Nesse caso, a liberação de oxigênio na primeira etapa é aproximadamente uma ordem de grandeza maior do que sua absorção na segunda etapa, fazendo com que, durante o funcionamento das plantas verdes, o oxigênio se acumule na atmosfera.

A energia vinculada aos autotróficos no processo de fotossíntese é posteriormente gasta na atividade vital de vários heterótrofos, incluindo os humanos, transformando-se parcialmente em energia térmica, e é armazenada em vários componentes que constituem a biosfera (plantas e solo). Nos biomas terrestres, o carbono durante a fotossíntese é mais fortemente sequestrado pelas florestas (-11 mil milhões de toneladas por ano), depois pelas terras aráveis ​​(-4 mil milhões de toneladas), pelas estepes (-1,1 mil milhões de toneladas), pelos desertos (-0,2 mil milhões de toneladas). Mas, acima de tudo, o carbono está ligado ao Oceano Mundial, que ocupa cerca de 70% da superfície da Terra (127 mil milhões de toneladas por ano).

As substâncias orgânicas resultantes dos autótrofos entram nas cadeias alimentares de vários heterótrofos e, passando por elas, são transformadas, perdem massa e energia (pirâmides de massa, energia), esta última é gasta nos processos vitais de todos os organismos que estão incluídos como elos nas cadeias alimentares, chega ao espaço mundial na forma de energia térmica.

A matéria orgânica de vários organismos vivos, após morrerem, torna-se propriedade (alimento) de microrganismos heterotróficos. Os microrganismos decompõem a matéria orgânica através dos processos de alimentação, respiração e fermentação. Quando os carboidratos se decompõem, forma-se dióxido de carbono, que é liberado na atmosfera a partir da matéria orgânica decomposta terrestre, bem como do solo. A decomposição das proteínas produz amônia, que é parcialmente liberada na atmosfera, e principalmente através do processo de nitrificação repõe as reservas de nitrogênio do solo.

Parte da matéria orgânica não se decompõe, mas forma um “fundo de reserva”. Nos tempos pré-históricos, foi assim que se formaram o carvão, o gás, o xisto e, atualmente, a turfa e o húmus do solo.

Todos os processos acima representam as etapas e fases mais importantes dos ciclos bioquímicos (carbono, oxigênio, nitrogênio, fósforo, enxofre, etc.). Assim, a matéria viva no processo de seu metabolismo garante a estabilidade da existência da biosfera com uma determinada composição de ar, água, solo, e sem a intervenção humana esta homeostase do ecossistema terrestre seria mantida indefinidamente.

2 Requisitos de segurança

Os experimentos são realizados estritamente de acordo com as diretrizes metodológicas. Ao realizar o trabalho, devem ser seguidas as normas gerais de segurança para laboratórios químicos. Se os reagentes entrarem em contato com a pele ou roupas, a área afetada deve ser rapidamente enxaguada com água em abundância.

3 Parte experimental

Trabalho nº 1. Determinação da formação de matéria orgânica nas folhas das plantas durante a fotossíntese (com base no teor de carbono)

A fotossíntese é o principal processo de acumulação de matéria e energia na Terra, como resultado do qual CO2 E H2O substâncias orgânicas são formadas (glicose nesta fórmula):

6СО2 + 6Н2О + energia luminosa → С6Н12О6+ 602t

Uma forma de medir a intensidade da fotossíntese é determinar a formação de matéria orgânica nas plantas pelo teor de carbono, que é levado em consideração pelo método de combustão úmida desenvolvido para solos e modificado para plantas lenhosas por F. 3. Borodulina.

O teor de carbono de uma amostra de folhas é determinado, depois as folhas são expostas à luz durante 2-3 horas ou mais e o teor de carbono é determinado novamente. A diferença entre a segunda e a primeira determinação, expressa por unidade de superfície foliar por unidade de tempo, mostra a quantidade de matéria orgânica formada.

Durante o processo de combustão, o carbono das folhas é oxidado com uma solução 0,4 N de dicromato de potássio em ácido sulfúrico. A reação prossegue de acordo com a seguinte equação:

2K2Cr2О7 + 8H2SO4 + 3C = 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O + 3СО2

A quantidade não gasta de bicromato de potássio é determinada por retrotitulação com solução 0,2 N de sal de Mohr:

6FeSO4 ∙ (NH4)2SO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 =

Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 6(NH4)2SO4 + K2SO4 + 7H2O

Uma solução incolor de difenilamina é usada como indicador, que após a oxidação se transforma em violeta de difenilbenzidina azul-violeta. O dicromato de potássio oxida a difenilamina e a mistura adquire uma cor marrom-avermelhada. Quando titulado com sal de Mohr, o cromo hexavalente é reduzido a cromo trivalente. Como resultado, a cor da solução torna-se azul e, no final da titulação, torna-se azul-violeta. Quando o cromo é titulado, a adição subsequente de sal de Mohr faz com que a forma oxidada do indicador se transforme em reduzida (incolor); Aparece uma cor verde, que é dada à solução pelos íons trivalentes de cromo. A transição clara da cor azul-violeta para o verde é dificultada pelos íons de ferro férrico que aparecem durante a reação. Para tornar mais claro o final da reação de titulação, ela é realizada na presença de ácido ortofosfórico, que liga os íons Fe3+ em um íon complexo incolor 3 e protege a difenilamina da oxidação.

Equipamentos, reagentes, materiais:

1) frascos cônicos de 250 ml; 2) frascos cônicos resistentes ao calor de 100 ml; 3) pequenos funis de vidro utilizados como condensadores de refluxo; 4) buretas; 5) solução 0,4 N de dicromato de potássio (em ácido sulfúrico diluído (1:1)); 6) solução 0,2 N de sal de Mohr; 7) difenilamina; 8) ácido fosfórico a 85%; 9) furadeira ou outro dispositivo para arrancar discos com diâmetro de 1 cm; 10) proveta graduada; 11) plantas vegetativas com lâminas foliares simétricas, largas e finas (gerânio, fúcsia, folhas de plantas lenhosas).

Progresso

A folha de uma planta vegetativa é dividida em duas metades ao longo da nervura principal e em uma delas são recortados 3 discos com diâmetro de 1 cm com uma furadeira de cortiça, colocada no fundo de um frasco cônico resistente ao calor com volume de 100 ml, no qual são despejados 10 ml de uma solução 0,4 N de K2Cr2O7. . O frasco é fechado com um pequeno funil com a bica voltada para baixo e colocado em um fogão elétrico com espiral fechada em uma capela. Quando a solução ferver, deixe ferver suavemente por 5 minutos, às vezes agitando levemente o frasco em movimentos circulares para que os discos fiquem bem cobertos com o líquido. No topo do frasco é colocado um cinto feito de várias camadas de papel grosso (sem cobrir o gargalo), o que evitará queimaduras nas mãos ao mexer o conteúdo do frasco e ao reorganizá-lo.

Em seguida, o frasco é retirado do fogo, colocado sobre uma placa cerâmica e resfriado. O líquido deve ter uma cor acastanhada. Se sua cor for esverdeada, isso indica uma quantidade insuficiente de bicromato de potássio utilizado para a oxidação da matéria orgânica. Neste caso, a determinação deve ser repetida com mais reagente ou menos cortes.

À solução resfriada são adicionados 150 ml de água destilada em pequenas porções em várias etapas, a seguir esse líquido é gradualmente despejado em um frasco de 250 ml, ao qual são adicionados 3 ml de ácido ortofosfórico 85% e 10 gotas de difenilamina. Agitar o conteúdo e titular com solução salina de Mohr 0,2 N.

Ao mesmo tempo, é realizada uma determinação de controle (sem material vegetal), observando cuidadosamente todas as operações acima. O sal de Mohr perde seu título de forma relativamente rápida, portanto a solução deve ser verificada periodicamente antes de iniciar a determinação.

A quantidade de carbono da matéria orgânica contida em 1 dm2 de superfície foliar é calculada pela fórmula:

a é a quantidade de sal de Mohr em ml utilizada para titulação da solução controle;

b é a quantidade de sal de Mohr em ml utilizada para titulação da solução experimental;

k - correção do título de sal de Mohr;

0,6 - miligramas de carbono correspondentes a 1 ml de solução exata de sal de Mohr 0,2 N;

S - área de estacas, cm2.

Esquema de registro de resultados

Exemplo de cálculo da quantidade de carbono:

1. No início do experimento:

a = 19 ml, b = 9 ml, k = 1, S = πr2∙3 = (3,14 ∙ 12) ∙ 3 = 9,4 cm2

Hidrogênio" href="/text/category/vodorod/" rel="bookmark">o hidrogênio se volatiliza na forma de dióxido de carbono, água e óxidos de nitrogênio. O resíduo não volátil restante (cinzas) contém elementos chamados cinzas. A diferença entre a massa de toda a amostra seca e O resíduo de cinza é uma massa de matéria orgânica.

1) balanças técnico-químicas analíticas ou de precisão; 2) mufla; 3) pinças para cadinho; 4) fogão elétrico com espiral fechada; 5) cadinhos ou copos de evaporação de porcelana; 6) agulhas de dissecação; 7) dessecador; 8) álcool; 9) água destilada; 10) cloreto de cálcio; 11) aparas de madeira, cascas trituradas, folhas, solo rico em húmus, secos até obter uma massa absolutamente seca.

Progresso

Amostras secas e trituradas de madeira, casca, folhas, bem como solo (3-6 g ou mais), selecionadas pelo método da amostra média, são pesadas até 0,01 g em papel vegetal. São colocados em cadinhos de porcelana calcinados e pesados ​​​​ou em placas de evaporação (5-7 cm de diâmetro), preenchidos com uma solução de cloreto férrico a 1%, que fica marrom quando aquecido e não desaparece quando aquecido. Os cadinhos com matéria orgânica são colocados em fogão elétrico aquecido em capela e aquecidos até a carbonização e desaparecimento da fumaça preta. Além disso, se houver maior quantidade de material vegetal, este poderá ser complementado a partir de uma amostra pré-pesada.

Em seguida, os cadinhos são colocados em uma mufla a uma temperatura de 400-450 ° C e queimados por mais 20-25 minutos até que as cinzas fiquem branco-acinzentadas. Em temperaturas de calcinação mais elevadas podem ocorrer perdas significativas de enxofre, fósforo, potássio e sódio. Também pode ocorrer fusão com ácido silícico, evitando a incineração completa. Neste caso, a calcinação é interrompida, o cadinho é resfriado e são adicionadas algumas gotas de água destilada quente; seque em uma placa de aquecimento e continue calcinando.

São possíveis as seguintes opções de cores cinzas: marrom-avermelhado (com alto teor de óxidos de ferro na amostra), esverdeado (na presença de manganês), branco-acinzentado.

Na ausência de mufla, a combustão pode ser realizada para fins educacionais em fogão elétrico tracionado. Para criar temperaturas mais elevadas, é necessário proteger bem o ladrilho com uma chapa de ferro em forma de lateral de 5 a 7 cm de altura da chapa, e também cobri-lo com um pedaço de amianto por cima. A combustão dura 30-40 minutos. Ao queimar, é necessário mexer periodicamente o material com agulha de dissecação. A incineração também é realizada com cinzas brancas.

No caso de queima lenta, uma pequena quantidade de álcool é colocada em cadinhos resfriados e acesa. Não deve haver partículas visíveis de carvão preto nas cinzas. Caso contrário, as amostras são tratadas com 1 ml de água destilada, agitadas e repetida a calcinação.

Após o término da combustão, os cadinhos são resfriados em um dessecador com tampa e pesados.

Declaração" href="/text/category/vedomostmz/" rel="bookmark">declaração desenhada no quadro.

Esquema de registro de resultados

Qualquer comunidade de organismos vivos na Terra é caracterizada pela sua produtividade e sustentabilidade. A produtividade é definida, em particular, como a diferença entre o acúmulo e o consumo de matéria orgânica durante processos fundamentais como a fotossíntese e a respiração. No primeiro processo, a matéria orgânica é sintetizada a partir do dióxido de carbono e da água com liberação de oxigênio, no segundo ela se decompõe devido a processos oxidativos que ocorrem nas mitocôndrias das células com absorção de oxigênio. Diferentes plantas variam muito na relação entre esses processos. Sim, sim C4 as plantas (milho, sorgo, cana-de-açúcar, manguezais) apresentam alta intensidade de fotossíntese com pouca respiração luminosa, o que garante sua alta produtividade em relação às C3 plantas (trigo, arroz).

C3 - plantas. Estas são a maioria das plantas na Terra que realizam C3- uma forma de fixar o dióxido de carbono durante a fotossíntese, resultando na formação de compostos de três carbonos (glicose, etc.). Estas são principalmente plantas de latitudes temperadas com uma temperatura ótima de +20...+25°C e máxima de +35...+45°C.

C4 - plantas. São aqueles cujos produtos de fixação CO2 são ácidos orgânicos e aminoácidos de quatro carbonos. Isto inclui principalmente plantas tropicais (milho, sorgo, cana-de-açúcar, manguezais). C4- caminho de fixação CO2é agora encontrado em 943 espécies de 18 famílias e 196 gêneros, incluindo várias plantas cerealíferas de latitudes temperadas. Estas plantas distinguem-se por uma intensidade de fotossíntese muito elevada e podem tolerar altas temperaturas (o seu óptimo é +35...+45°C, máximo +45...+60°C). Estão muito adaptados ao calor, utilizam a água de forma eficiente, toleram bem o stress - seca, salinidade, e caracterizam-se por uma maior intensidade de todos os processos fisiológicos, o que determina a sua altíssima produtividade biológica e económica.

A respiração aeróbica (com a participação do oxigênio) é o processo inverso da fotossíntese. Nesse processo, as substâncias orgânicas sintetizadas nas células (sacarose, ácidos orgânicos e graxos) são decompostas, liberando energia:

С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + energia

Todas as plantas e animais recebem energia para manter suas funções vitais através da respiração.

O método para determinar a taxa de respiração das plantas baseia-se na consideração da quantidade de dióxido de carbono liberado pelas plantas, que é absorvido pela barita:

Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O

Excesso de barita que não reagiu com CO2, titular com ácido clorídrico:

Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + H2O

Equipamentos, reagentes, materiais

1) frascos cônicos de gargalo largo com capacidade para 250 ml; 2) tampões de borracha com furos nos quais é inserido um tubo de vidro; um fio fino de 12 a 15 cm de comprimento é puxado para dentro do tubo; 3) escalas tecnoquímicas; 4) pesos; 5) papel preto opaco; 6) buretas com solução de Ba(OH)2 e tampa na qual é inserido um tubo com cal sodada; 7) solução 0,1 N de Ba(OH)2; 8) solução de HCI 0,1 N; 9) solução de fenolftaleína a 1% em conta-gotas; 10) folhas verdes, recém colhidas na natureza ou folhas de plantas de interior.

Progresso

5-8 g de folhas verdes recém-colhidas da planta são pesadas com pecíolos em uma balança tecnoquímica, os pecíolos são presos com uma das pontas de um arame, que é puxado pelo orifício da rolha (Fig. 1).

Arroz. 1. Frasco montado para determinar a intensidade da respiração:

1 - arame, 2 - tubo de vidro, 3 - rolha de borracha, 4 - cacho de folhas, 5 - barita.

Recomenda-se primeiro realizar um teste de instalação baixando o material no frasco e fechando o frasco com uma rolha. Certifique-se de que a rolha cobre bem o frasco, que o cacho de folhas está localizado na parte superior do frasco e que a distância entre a barita e o cacho é grande o suficiente. Recomenda-se vedar todos os furos entre o frasco, a rolha e o tubo com plasticina, e isolar o sistema com um pedaço de papel alumínio na saída superior do fio do tubo.

10 ml de solução de Ba(OH)2 0,1 N são despejados de uma bureta nos frascos de teste, o material é colocado e isolado usando o método acima. O controle (sem plantas) é realizado 2 a 3 vezes. Todos os frascos são cobertos com papel preto opaco para excluir a fotossíntese e a identidade de todos os frascos, anotando-se o horário de início do experimento, que dura 1 hora. Durante o experimento, os frascos devem ser periodicamente agitados suavemente para destruir o filme de BaCO3 que se forma. na superfície da barita e impede a absorção completa de CO2.

Após uma hora, abra ligeiramente a rolha e retire o material dos frascos puxando rapidamente o arame com folhas. Feche imediatamente a rolha, isolando a parte superior do tubo com papel alumínio. Antes da titulação, adicione 2-3 gotas de fenolftaleína em cada frasco: a solução fica vermelha. Titule a barita livre com HCl 0,1 N. Neste caso, os frascos de controle são titulados primeiro. Tire a média e então titule os frascos experimentais. As soluções devem ser tituladas cuidadosamente até ficarem descoloridas. Escreva os resultados em uma tabela (no quadro e no caderno).

Produto final" href="/text/category/konechnij_produkt/" rel="bookmark">produtos finais

Outra forma de decomposição da matéria orgânica nos compostos mais simples são os processos microbiológicos nos solos e nas águas, resultando na formação de húmus do solo e vários sedimentos de fundo de matéria orgânica semidecomposta (sapropel, etc.). O principal desses processos é a decomposição biológica pelas saprófitas de substâncias orgânicas contendo nitrogênio e carbono, que é parte integrante dos ciclos desses elementos nos ciclos naturais. As bactérias amonificadoras mineralizam proteínas de resíduos vegetais e animais, bem como outros microrganismos (incluindo fixadores de nitrogênio), uréia, quitina e ácidos nucléicos, resultando na formação de amônia (NH3). Proteínas vegetais e animais contendo enxofre também se decompõem, resultando na formação de sulfeto de hidrogênio (H2S). Os produtos residuais dos microrganismos são compostos indol, que atuam como estimulantes do crescimento. O mais conhecido é o ácido β-indolilacético ou heteroauxina. As substâncias indólicas são formadas a partir do aminoácido triptofano.

O processo de decomposição de substâncias orgânicas em compostos simples é enzimático. O estágio final da amonificação são os sais de amônio disponíveis para as plantas.

Equipamentos, reagentes, materiais

1) escalas tecnoquímicas; 2) termostato; 3) tubos de ensaio; 4) tampões de algodão; 5) béqueres; 6) Placas de Petri; 7) NaHCO3; 8) 5% de PbNO3 ou Pb(CH3COO)2; 9) reagente de Salkovsky; 10) reagente de Ehrlich; 11) reagente ninidrina; 12) reagente de Nessler; 13) solo de húmus; 14) folhas frescas de tremoço ou folhas secas de outras leguminosas; 15) peixe, farinha de carne ou pedaços de carne, peixe.

Progresso

A. Amonificação de proteínas animais

a) Coloque 0,5-1 g de peixe fresco ou um pequeno pedaço de carne em um tubo de ensaio. Adicione água decantada a metade do volume do tubo de ensaio e 25-50 mg NaHCO3 (na ponta de um bisturi) para neutralizar o ambiente, o que favorece a atividade dos amonificantes (um ambiente neutro ou levemente alcalino com pH = 7 e superior é favorável para eles). Adicione um pequeno pedaço de terra de húmus para introduzir amonificantes no meio, misture o conteúdo do tubo de ensaio, tampe o tubo de ensaio com uma rolha de algodão, tendo previamente fixado um pedaço de papel de chumbo entre a rolha e o tubo de ensaio (Fig. 2 ) para que não toque na solução. Enrole cada tubo de ensaio na parte superior com papel alumínio para evitar que o gás escape do tubo de ensaio. Coloque tudo num termóstato a 25-30°C durante 7-14 dias.

Arroz. 2. Tubo de ensaio montado para determinação da amonificação de proteínas: 1 - tubo de ensaio; 2 - tampão de algodão; 3 - papel chumbo; 4 - Quarta-feira.

Este experimento simula a decomposição de resíduos orgânicos no ambiente aquático de um reservatório estagnado (por exemplo, uma lagoa), para o qual podem ser arrastadas partículas de solo de campos adjacentes.

b) Despeje terra de húmus em um copo, despeje água sedimentada, enterre um pequeno pedaço de carne no solo, fortaleça o papel de chumbo entre a terra e a borda do copo, feche o sistema com uma placa de Petri (lado para baixo), coloque em um termostato a 25-30°C por uma ou duas semanas.

Este experimento simula a decomposição de resíduos orgânicos (minhocas, diversos animais do solo) no solo.

B. Amonificação de resíduos vegetais

Monitore a decomposição do fertilizante verde no solo enchendo um copo de 100 ml com terra de húmus e enterrando vários pedaços de caules verdes e folhas de tremoço perene, ervilhas e feijões plantados em uma panela no outono. Você pode usar partes secas de leguminosas colhidas no verão, cozidas no vapor em água. Cubra os copos com uma tampa de placa de Petri, coloque em um termostato a uma temperatura de 25-30°C por uma a duas semanas, mantendo a umidade normal do solo durante o experimento (60% da capacidade total de umidade), sem umedecê-lo demais. .

Continuação do trabalho nº 4 (realizado em 7 a 14 dias)

a) Filtrar parte da solução de cultura dos tubos de ensaio onde ocorreu a decomposição das proteínas animais. Preste atenção à formação de produtos com mau cheiro (sulfeto de hidrogênio - cheiro de ovo podre, compostos de indol, etc.).

Detecte a formação de amônia adicionando 2-3 gotas de reagente de Nessler a 1 ml de solução de cultura. Para isso, é conveniente utilizar um vidro de relógio colocado sobre uma folha de papel branco ou uma xícara de porcelana. O amarelecimento da solução indica a presença de amônia formada durante a destruição das proteínas.

Detecte a presença de sulfeto de hidrogênio pelo escurecimento do papel de chumbo acima da solução ou ao baixá-lo na solução.

Goteje a solução de cultura em filtro ou papel cromatográfico com uma micropipeta de bico extraível (10-20 gotas em um ponto), seque em leque, coloque o reagente Salkovsky, Ehrlich ou ninidrina. Aqueça no fogão. Os compostos indol com o reagente de Salkovsky fornecem cores azuis, vermelhas e carmesim, dependendo da composição do produto indol (o ácido auxina indolacético fornece uma cor vermelha). O reagente de Ehrlich apresenta uma cor roxa com derivados de indol. O reagente ninidrina é uma reação ao aminoácido triptofano (um precursor das auxinas indol). Quando aquecido, fica azul.

b) Retire da terra um pedaço de carne ou peixe junto com a terra adjacente ao pedaço, coloque em um copo, despeje um pouco de água, amasse com uma vareta de vidro, agite, filtre. Determine amônia, sulfeto de hidrogênio e substâncias indol no filtrado usando os métodos acima. Processos semelhantes ocorrem no solo quando os animais mortos apodrecem.

c) Retire do solo os caules meio decompostos da massa verde de tremoço, limpe-os do solo e triture-os com um pouco de água. Filtre 1-2 ml da solução e faça um teste de nitrogênio amoniacal, liberado durante a mineralização das proteínas vegetais (com reagente de Nessler). Processos semelhantes ocorrem no solo ao arar fertilizante verde ou resíduos orgânicos na forma de esterco, turfa, sapropel, etc.

Determine a presença de sulfeto de hidrogênio, substâncias indol, triptofano.

d) Colocar em uma lâmina de vidro uma gota do líquido de cultura de um tubo de ensaio onde ocorreu a decomposição da proteína animal e examiná-la ao microscópio com ampliação de 600. São detectados numerosos microrganismos que causam a decomposição de substâncias orgânicas. Freqüentemente, eles se movem vigorosamente e se curvam como um verme.

Introdução. 3

2 Requisitos de segurança. 4

3 Parte experimental. 4

Trabalho nº 1. Determinação da formação de matéria orgânica nas folhas das plantas durante a fotossíntese (com base no teor de carbono) 4

Trabalho nº 2. Determinação do acúmulo de matéria orgânica na biomassa vegetal e no solo. 8

Trabalho nº 3. Determinação do consumo de matéria orgânica pelas plantas durante a respiração 11

Obra nº 4. Decomposição da matéria orgânica na água e no solo com determinação de alguns produtos finais. 14

Um dos principais pressupostos da hipótese heterotrófica é que o surgimento da vida foi precedido pelo acúmulo de moléculas orgânicas. Hoje chamamos de moléculas orgânicas todas aquelas moléculas que contêm carbono e hidrogênio. Também chamamos moléculas de orgânicas porque originalmente se acreditava que compostos desse tipo só poderiam ser sintetizados por organismos vivos.

No entanto, em 1828 Os químicos aprenderam a sintetizar uréia a partir de substâncias inorgânicas. A uréia é um composto orgânico excretado na urina de muitos animais. Os organismos vivos eram considerados a única fonte de uréia até que ela pudesse ser sintetizada em laboratório. As condições de laboratório nas quais os compostos orgânicos foram obtidos pelos químicos aparentemente imitam, até certo ponto, as condições ambientais da Terra no período inicial de sua existência. Essas condições poderiam, segundo os autores da hipótese heterotrófica, levar à formação de compostos orgânicos a partir de átomos de oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e carbono.

O ganhador do Prêmio Nobel Harold Urey, trabalhando na Universidade de Chicago, interessou-se pela evolução dos compostos químicos na Terra nas condições do período inicial de sua existência. Ele discutiu esse problema com um de seus alunos, Stanley Miller. Em maio de 1953, Miller publicou um artigo intitulado “A formação de aminoácidos sob condições semelhantes às que existiam na Terra no período inicial”, no qual indicava que a I.A. Oparin foi o primeiro a expressar a ideia de que a base da vida, os compostos orgânicos, foram formados durante o período em que a atmosfera da Terra continha metano, amônia, água e hidrogênio, e não dióxido de carbono, nitrogênio, oxigênio e água. Recentemente, esta ideia foi confirmada nos robôs de Urey e Bernal.

Para testar esta hipótese, num dispositivo especialmente criado, uma mistura de gases CH4, NH3, H2O e H2 foi passada através de um sistema de tubos, e uma descarga eléctrica foi criada num determinado momento. O conteúdo de aminoácidos na mistura resultante foi determinado.

Uma descarga elétrica passou por um dispositivo hermético cheio de metano, hidrogênio e amônia, projetado por Miller. O vapor d'água veio de um dispositivo especial conectado à parte principal do dispositivo. O vapor, passando pelo aparelho, esfriou e condensou em forma de chuva. Assim, o laboratório reproduziu com bastante precisão as condições que existiam na atmosfera da Terra primitiva. Isso inclui calor, chuva e breves flashes de luz. Uma semana depois, Miller analisou o gás que estava em condições experimentais. Ele descobriu que o líquido anteriormente incolor havia ficado vermelho.

A análise química mostrou que apareceram no líquido alguns compostos que não estavam presentes no início do experimento. Os átomos de algumas moléculas de gás se recombinaram para formar moléculas orgânicas novas e mais complexas. Ao analisar os compostos do líquido, Miller descobriu que ali se formavam moléculas orgânicas conhecidas como aminoácidos. Os aminoácidos são constituídos por átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.

Cada átomo de carbono é capaz de formar quatro ligações químicas com outros átomos. Os experimentos de Miller indicam que processos semelhantes poderiam ter ocorrido na atmosfera da Terra no período inicial de sua existência. Esses experimentos forneceram uma confirmação importante da hipótese heterotrófica.

Não vamos nos forçar a uma estrutura estrita desde o início e descrever o termo da forma mais simples possível: o processo de oxidação de substâncias orgânicas (orgânicas; são, por exemplo, proteínas, gorduras e carboidratos) é uma reação que resulta em um aumento no volume de oxigênio (O2) e diminuição no volume de hidrogênio (H2).

Substâncias orgânicas são vários compostos químicos que contêm (C). As exceções são ácido carbônico (H2CO3), carbonetos (por exemplo, carborundum SiC, cementita Fe3C), carbonatos (por exemplo, calcita CaCO3, magnesita MgCO3), óxidos de carbono, cianetos (como KCN, AgCN). As substâncias orgânicas interagem com o agente oxidante mais conhecido, o oxigênio O2, formando água H2O e dióxido de carbono CO2.

O processo de oxidação de substâncias orgânicas

Se pensarmos logicamente, então como o processo de oxidação completa é a combustão, então o processo de oxidação incompleta é a oxidação da matéria orgânica, porque com tal efeito a substância não inflama, mas apenas a aquece (acompanhada pela liberação de um certa quantidade de energia na forma de ATP - trifosfato de adenosina - e calor Q).

A reação de oxidação orgânica não é muito complicada, então eles começam a analisá-la no início do curso de química, e os alunos aprendem rapidamente as informações, se, claro, fizerem pelo menos algum esforço. Já aprendemos o que é esse processo e agora temos que nos aprofundar na própria essência do assunto. Então, como ocorre a reação e o que é?

A oxidação da matéria orgânica é uma espécie de transição, a transformação de uma classe de compostos em outra. Por exemplo, todo o processo começa com a oxidação de um hidrocarboneto saturado e sua transformação em insaturado, depois a substância resultante é oxidada com a formação de álcool; o álcool, por sua vez, forma um aldeído, e um ácido carboxílico “flui” do aldeído. Como resultado de todo o procedimento, obtemos dióxido de carbono (ao escrever a equação não esqueça de colocar a seta correspondente) e água.

Esta é uma reação de oxidação-redução e, na maioria dos casos, a substância orgânica apresenta propriedades redutoras, mas ela própria é oxidada. Cada elemento envolvido tem sua classificação - ou é agente redutor ou agente oxidante, e damos o nome com base no resultado da ORR.

A capacidade das substâncias orgânicas de oxidar

Agora sabemos que o processo de reação redox (reação redox) envolve um agente oxidante, que recebe elétrons e tem carga negativa, e um agente redutor, que doa elétrons e tem carga positiva. No entanto, nem todas as substâncias podem entrar no processo que estamos considerando. Para facilitar a compreensão, vamos analisar os pontos.

Os compostos não oxidam:

• Alcanos – também chamados de parafinas ou hidrocarbonetos saturados (por exemplo, metano, que tem a fórmula CH4);
• Arenas são compostos orgânicos aromáticos. Entre eles, o benzeno não é oxidado (em teoria, esta reação pode ser realizada, mas através de várias etapas longas; o benzeno não pode ser oxidado de forma independente);
• Álcoois terciários são álcoois nos quais o grupo hidroxila OH está ligado a um átomo de carbono terciário;
• Fenol é outro nome para ácido carbólico e é escrito em química como a fórmula C6H5OH.

Exemplos de substâncias orgânicas capazes de oxidação:

• Alcenos;
• Alcinos (como resultado traçaremos a formação de um aldeído, ácido carboxílico ou cetona);
• Alcadienos (são formados álcoois poli-hídricos ou ácidos);
• Cicloalcanos (na presença de um catalisador forma-se ácido dicarboxílico);
• Arenos (qualquer substância que tenha estrutura semelhante ao benzeno, ou seja, seus homólogos, pode ser oxidada a ácido benzóico);
• Álcoois primários e secundários;
• Aldeídos (têm a capacidade de oxidar carbonos);
• Aminas (durante a oxidação, formam-se um ou mais compostos com o grupo nitro NO2).

Oxidação de substâncias orgânicas nas células de organismos vegetais, animais e humanos

Esta é a questão mais importante não só para quem se interessa por química. Todos deveriam ter esse tipo de conhecimento para ter uma ideia correta sobre os diversos processos da natureza, sobre o valor de quaisquer substâncias do mundo e até sobre si mesmo - uma pessoa.

Nos cursos escolares de biologia, você provavelmente já sabe que a oxidação da matéria orgânica desempenha um importante papel biológico no corpo humano. Como resultado das reações redox, ocorre a quebra do BFA (proteínas, gorduras, carboidratos): calor, ATP e outros transportadores de energia são liberados nas células, e nosso corpo sempre recebe um suprimento suficiente para realizar ações e funcionamento normal de sistemas orgânicos.

A ocorrência desse processo ajuda a manter uma temperatura corporal constante no corpo não só de uma pessoa, mas também de qualquer outro animal de sangue quente, e também ajuda a regular a constância do ambiente interno (isso é chamado de homeostase), metabolismo, garante o funcionamento de alta qualidade de organelas celulares e órgãos e também desempenha muitas outras funções necessárias.

Durante a fotossíntese, as plantas absorvem dióxido de carbono prejudicial e produzem o oxigênio necessário para a respiração.

A oxidação biológica de substâncias orgânicas pode ocorrer exclusivamente com o uso de diversos transportadores de elétrons e enzimas (sem eles, esse processo levaria um tempo incrivelmente longo).

O papel da oxidação orgânica na indústria

Se falamos do papel da oxidação dos orgânicos na indústria, então esse fenômeno é utilizado na síntese, no trabalho das bactérias do ácido acético (com a oxidação orgânica incompleta, elas formam uma série de novas substâncias) e, em alguns casos, com os orgânicos. também é possível produzir substâncias explosivas.

Princípios de escrita de equações em química orgânica

Na química não se pode prescindir de traçar uma equação - esta é uma espécie de linguagem desta ciência, que todos os cientistas do planeta podem falar, independentemente da nacionalidade, e compreender-se.

Porém, as maiores dificuldades surgem na hora de compor equações no estudo da química orgânica.

Discutir este tópico requer um longo período de tempo, então selecionamos aqui apenas um pequeno algoritmo de ações para resolver uma cadeia de equações com algumas explicações:

1. Em primeiro lugar, observamos imediatamente quantas reações ocorrem num determinado processo e numeramo-las. Também determinamos as classes, os nomes das substâncias iniciais e das substâncias que são finalmente formadas;
2. Em segundo lugar, é necessário escrever todas as equações uma por uma e descobrir o tipo de suas reações (composição, decomposição, troca, substituição) e condições.
3. Depois disso, você pode criar saldos eletrônicos, e não se esqueça de definir os coeficientes.

Reações de oxidação de substâncias orgânicas e seus produtos finais de formação

Oxidação de benzeno

Mesmo nas condições mais agressivas, o benzeno não é suscetível à oxidação. No entanto, os homólogos de benzeno são capazes de oxidar sob a influência de uma solução de permanganato de potássio em ambiente neutro para formar benzoato de potássio.

Se você mudar o ambiente neutro para um ácido, os homólogos do benzeno podem ser oxidados com permanganato ou dicromato de potássio com a formação final de ácido benzóico.

Fórmula para a formação de ácido benzóico

Oxidação de alcenos

Quando os alcenos são oxidados com agentes oxidantes inorgânicos, os produtos finais são os chamados álcoois di-hídricos - glicogênios. Os agentes redutores nessas reações são átomos de carbono.

Um exemplo claro disso é a reação química de uma solução de permanganato de potássio em conexão com um ambiente alcalino fraco.

Condições agressivas de oxidação levam à destruição da cadeia de carbono na ligação dupla com os produtos finais de formação na forma de dois ácidos. Além disso, se o ambiente tiver alto teor alcalino, formam-se dois sais. Além disso, ácido e dióxido de carbono podem ser formados como resultado da quebra da cadeia de carbono, mas em um ambiente fortemente alcalino, os produtos da reação oxidativa são sais de carbonato.

Os alcenos são capazes de oxidar quando imersos no ambiente ácido do dicromato de potássio de acordo com um esquema semelhante dado nos dois primeiros exemplos.

Oxidação de alcino

Ao contrário dos alcenos, os alcinos são oxidados em um ambiente mais agressivo. A destruição da cadeia de carbono ocorre na ligação tripla. Uma propriedade comum dos alcenos são seus agentes redutores na forma de átomos de carbono.

Os produtos da reação de saída são dióxido de carbono e ácidos. O permanganato de potássio colocado em ambiente ácido atuará como agente oxidante.

O produto da oxidação do acetileno, quando imerso em meio neutro com permanganato de potássio, é o oxalato de potássio.

Quando um ambiente neutro é alterado para um ácido, a reação de oxidação prossegue para a formação de dióxido de carbono ou ácido oxálico.

Oxidação de aldeído

Os aldeídos são facilmente suscetíveis à oxidação devido às suas propriedades como fortes agentes redutores. Como agentes oxidantes dos aldeídos podemos distinguir, tal como nas versões anteriores, o permanganato de potássio com dicromato de potássio, bem como uma solução de hidroxidiamina de prata - OH e hidróxido de cobre - Cu(OH)2, predominantemente característicos dos aldeídos. Uma condição importante para a ocorrência da reação de oxidação do aldeído é a influência da temperatura.

No vídeo você pode ver como é determinada a presença de aldeídos na reação com o hidróxido de cobre.

Os aldeídos podem ser oxidados em ácidos carboxílicos sob a influência da hidroxidiamina de prata na forma de solução com liberação de sais de amônio. Esta reação é chamada de “espelho de prata”.

O vídeo abaixo demonstra uma reação interessante chamada “espelho prateado”. Esse experimento ocorre na interação da glicose, que também é um aldeído, com uma solução de amônia prateada.

Oxidação de álcoois

O produto de oxidação dos álcoois depende do tipo de átomo de carbono ao qual o grupo OH do álcool está ligado. Se o grupo estiver ligado por um átomo de carbono primário, o produto da oxidação serão aldeídos. Se o grupo OH de um álcool estiver conectado a um átomo de carbono secundário, o produto da oxidação serão as cetonas.

Os aldeídos, por sua vez formados durante a oxidação de álcoois, podem então ser oxidados para formar ácidos. Isto é conseguido pela oxidação de álcoois primários com dicromato de potássio em ambiente ácido durante a ebulição do aldeído, que por sua vez não tem tempo para oxidar durante a evaporação.

Na condição de presença excessiva de agentes oxidantes como permanganato de potássio (KMnO4) e dicromato de potássio (K2Cr2O7), em quase todas as condições, os álcoois primários são capazes de oxidar com liberação de ácidos carboxílicos, em álcoois secundários, por sua vez, cetonas , exemplos de reações com os produtos de formação serão considerados abaixo.

O etilenoglicol ou o chamado álcool di-hídrico, dependendo do ambiente, pode ser oxidado para formar produtos como ácido oxálico ou oxalato de potássio. Se o etilenoglicol estiver em uma solução de permanganato de potássio com adição de ácido, forma-se ácido oxálico; se o álcool di-hídrico estiver na mesma solução de permanganato de potássio ou dicromato de potássio, mas em ambiente neutro, forma-se oxalato de potássio. Vamos considerar essas reações.

Descobrimos tudo o que precisa ser entendido no início e até começamos a analisar um tema tão difícil como resolver e compor equações. Concluindo, só podemos dizer que a prática equilibrada e o estudo frequente o ajudarão a consolidar rapidamente o material abordado e a aprender a resolver problemas.

I. Desenvolvimento de ideias sobre a origem da vida na Terra.

1. Ideias básicas que explicam a origem da vida em nosso planeta:

• A vida na terra foi criada por Deus.
• Os seres vivos no planeta foram repetidamente gerados espontaneamente a partir de coisas não vivas.
• A vida sempre existiu.

*Biogênese – uma generalização empírica (em meados do século XIX), afirmando que tudo

coisas vivas vêm apenas de coisas vivas.

• A vida na Terra foi trazida de fora (por exemplo, de outros planetas).

*Hipótese panspermia (proposto por G. Richter em 1865 e formulado por S. Arrhenius em 1895)

• A vida surgiu em um determinado período do desenvolvimento da Terra como consequência da evolução bioquímica. Teoria abiogênese (teoria do coacervado de A.I. Oparin).

2. A essência e o significado das obras de Francesco Redi (1626-1698), Louis Pasteur (1822-1895).

II. Propriedades básicas dos sistemas vivos (critérios de vida):

• complexidade e alto grau de organização
• unidade da composição química
• discrição
• metabolismo (metabolismo)
• autorregulação (autorregulação → homeostase)
• irritabilidade
• variabilidade
• hereditariedade
• auto-reprodução (reprodução)
• desenvolvimento (ontogênese e filogenia)
• abertura
• dependência energética
• ritmo
• adaptabilidade
• princípio único de organização estrutural – célula*

III. Ideias modernas sobre a origem da vida na Terra, baseadas

na teoria da abiogênese.

Conclusões:

1 – a evolução biológica foi precedida por uma longa evolução química ( abiogênico );

2 - o surgimento da vida é uma etapa da evolução da matéria no universo;

3 – o padrão das principais etapas da origem da vida pode ser verificado experimentalmente em laboratório e expresso na forma do seguinte diagrama:

átomos → moléculas simples → macromoléculas →

sistemas ultramoleculares (probiontes) → organismos unicelulares;

4 – a atmosfera primária da Terra tinha restaurador caráter (CH 4, NH 3, H 2 O, H 2), devido a isso, os primeiros organismos foram heterótrofos ;

5 – Princípios darwinianos de seleção natural e sobrevivência do mais apto

pode ser transferido para sistemas pré-biológicos;

6 – atualmente os seres vivos provêm apenas de seres vivos (biogenicamente). Oportunidade

O ressurgimento da vida na Terra está excluído.

I. Evolução inorgânica e condições para o surgimento da vida na Terra.

1. O surgimento dos átomos dos elementos químicos é o estágio inicial da evolução inorgânica.

Nas profundezas do Sol e das estrelas, no plasma, ocorre a formação de núcleos complexos a partir dos mais simples. A matéria está em contínuo movimento e desenvolvimento.

O planeta Terra foi formado há 4,5 - 7 bilhões de anos (nuvem de gás e poeira).

O aparecimento de crosta dura ( era geológica) 4 – 4,5 bilhões de anos atrás

Formação dos compostos inorgânicos mais simples.

C, H, O, N, F (elementos biogênicos) estão amplamente distribuídos no espaço e tiveram grande oportunidade de reagir entre si, o que foi facilitado pela radiação eletromagnética e pelo calor.

A atmosfera primária da Terra tinha restaurador personagem: CH 4, NH 3, H 2 O, H 2.

Composição da litosfera primária: Al, Ca, Fe, Mg, Na, K, etc.

Hidrosfera primária: menos de 0,1 volume de água nos oceanos atuais, pH = 8-9.

Formação dos compostos orgânicos mais simples.

Esta fase está associada à valência específica do carbono - principal transportador da vida orgânica, à sua capacidade de se combinar com quase todos os elementos, de formar cadeias e ciclos, com a sua atividade catalítica e outras propriedades.

Moléculas orgânicas são caracterizadas isomeria de espelho , ou seja podem existir em duas formas estruturais, semelhantes e ao mesmo tempo diferentes uma da outra. Esta característica das moléculas que existem em duas formas de espelho é chamada quiralidade. Entre as substâncias orgânicas que o possuem estão os “blocos de construção” moleculares da vida – aminoácidos e açúcares. Eles são caracterizados pela pureza quiral absoluta: as proteínas contêm apenas aminoácidos “canhotos” e os ácidos nucléicos contêm apenas açúcares “destros”. Esta é a característica mais importante que distingue os vivos dos não-vivos. A natureza inanimada tende a estabelecer uma simetria espelhada (racemização) - um equilíbrio entre esquerda e direita. A violação da simetria do espelho é um pré-requisito para o surgimento da vida.

4. Síntese abiogênica de biopolímeros– proteínas e ácidos nucléicos.

Conjunto de condições : temperatura bastante elevada da superfície do planeta, atividade vulcânica ativa, descargas elétricas gasosas, radiação ultravioleta.

Adsorvidos no fundo lamacento de lagoas marítimas secas, vários monômeros foram submetidos à polimerização, condensação e desidratação sob a influência da energia solar. O oceano foi enriquecido com polímeros, formação de um “caldo primário” e formação de coacervados.

Coacervados– coágulos de compostos de alto peso molecular capazes de adsorver diversas substâncias. Os compostos químicos podem entrar osmoticamente a partir do ambiente e a síntese de novos compostos pode ocorrer. Os coacervados atuam como sistemas abertos capaz de metabolismo e crescimento. Talvez britagem mecânica.

II. A transição da evolução química para a biológica.

A.I. Oparin (1894-1980) sugeriu que a transição da evolução química para a biológica está associada ao surgimento dos sistemas orgânicos mais simples com fases separadas - probiontes , capaz de utilizar substâncias do meio ambiente ( metabolismo) e energia e implementar nesta base as funções vitais mais importantes são crescer e sofrer seleção natural.

O verdadeiro início da evolução biológica é marcado pelo surgimento de probiontes com relações de código entre proteínas e ácidos nucléicos. A interação de proteínas e ácidos nucléicos levou ao surgimento de propriedades nos seres vivos como auto-reprodução, preservação de informações hereditárias e sua transmissão às gerações subsequentes. Provavelmente, em estágios anteriores da pré-vida, existiam sistemas moleculares de polipeptídeos e polinucleotídeos, independentes uns dos outros. Como resultado de sua combinação, a capacidade de auto-reproduçãoácidos nucléicos suplementados catalítico atividade proteica.