В каком органах происходит образование органических веществ. Окисление органических веществ и соединений: процесс протекания реакции и конечные продукты образования

В условиях современной Земли естественного образования органических соединений из неорганических практически не происходит. Тем более невозможно возникновение живой органики. Что касается ранней Земли, то условия на ней были совершенно другими. Восстановительная атмосфера с высокой концентрацией водорода, метана и аммиака, интенсивное ультрафиолетовое излучение Солнца, не поглощаемое такой атмосферой, и мощные электрические разряды в атмосфере создавали необходимые и, видимо, достаточные условия для образования органических соединений. Действительно, лабораторные эксперименты, проведенные в условиях, моделирующих предполагаемую атмосферу ранней Земли, позволили получить ряд органических соединений, в том числе аминокислоты, входящие в состав живых белков.

Отсутствие кислорода в атмосфере явилось необходимым условием для самопроизвольного синтеза органики. Однако с точки зрения последующих превращений этот фактор оказался деструктивным. В самом деле, лишенная кислорода атмосфера практически свободно пропускает мощное ультрафиолетовое излучение (атмосфера современной Земли обладает возникшим вместе с кислородной составляющей озоновым слоем, который поглощает это излучение). Излучение, обеспечивая энергией химические реакции синтеза органических соединений, в то же время стремится сразу же их уничтожить. Поэтому образовавшиеся в атмосфере биополимеры, липиды и углеводороды, едва возникнув, были обречены. Для того чтобы не погибнуть, им необходимо было укрыться от губительного воздействия солнечного ультрафиолета. Считается, что часть этих органических соединений избежала гибели, попав в водную среду первичных водоемов.

Здесь, в водной среде, органические соединения вступали в разнообразные химические реакции, среди которых преимущество приобретали реакции, приводившие к саморазвитию наиболее активных катализаторов. Природа весьма жестко вела естественный отбор реакций циклического типа, способных к самоподдержанию, в том числе за счет энергии, выделяемой в ходе реакции. Проблема энергетического обеспечения эволюционных реакций, в частности реакций полимеризации (объединение однотипных молекул – мономеров в макромолекулы) выглядит наиболее важной на этом этапе эволюции, поскольку водная среда мало способствует активизации химических реакций. Именно поэтому «выжить» могли только высокоэнергетические реакции с участием особо эффективных, саморазвивающихся катализаторов.

Здесь наступил один из узловых моментов развития. Допустим, что необходимые для перехода к биоэволюции химические реакции возникли и приобрели свойство самоподдержания. Для их сохранения (и, конечно же, дальнейшего развития) соответствующие объемы должны быть как-то изолированы от неорганизованной окружающей среды, не потеряв при этом возможности обмениваться с ней веществом и энергией. Одновременное выполнение двух этих, на первый взгляд, несовместимых условий было обязательным для выхода химической эволюции на качественно новый уровень.

Такая возможность нашлась благодаря образованию из липидов особых структур – мембранных оболочек . Результаты современных лабораторных экспериментов дают основания полагать, что при определенной концентрации липидов в воде и внешних условиях, моделирующих состояние атмосферы и гидросферы тогдашней Земли, происходит характерный процесс самоорганизации, приводящий ксамосборке липидных оболочек со свойствами мембран .

Далее нетрудно допустить, что процессы отбора циклических каталитических реакций и самосборки липидных оболочек совпали во времени и в пространстве. Так вполне могли появиться природные образования, изолированные от деструктивного воздействия окружающей среды, но связанные с нею обменом веществ. Самоподдерживающиеся реакции стали протекать в своеобразном реакторе, способствующем сохранению существенной неравновесности заключенной в нем системы биополимеров. Теперь положение химических реагентов приобрело упорядоченность, процессы адсорбции на оболочке способствовали повышению их концентрации и, тем самым, активизации каталитического эффекта. По сути, состоялся переход от химических смесей к организованным системам, приспособленным к дальнейшему восходящему развитию .

Рассматривается также и ряд других моделей, приводящих к подобному важному, но всё же промежуточному событию на пути перехода к биологической эволюции. Одна из них рассматривает процессы, связанные с образованием в атмосфере исходных органических соединений, в предположении, что ранняя Земля с ее разреженной восстановительной атмосферой была холодным телом, имевшим температуру порядка – 50°С. Существенным пунктом этой модели является предположение о том, что атмосфера в этих условиях была ионизована, т. е. находилась в состоянии холодной плазмы. Эта плазма считается основным источником энергии для реакций химической эволюции. Предположение же о низкой температуре привлечено для объяснения сохранения образовавшихся в атмосфере биополимеров: замерзая, они выпадали на ледяной покров Земли и в этом природном холодильнике хранились «до лучших времен». В таком виде ультрафиолетовое излучение и мощные разряды электричества были для них уже не столь опасны.

Далее предполагается, что «лучшие времена» наступили с активизацией тектонической деятельности, началом массового извержения вулканов. Выделение продуктов вулканической деятельности в атмосферу привело к ее уплотнению и смещению границы ионизации в более высокие слои. С изменением температурных условий ледяной покров, естественно, растаял, образовались первичные водоемы, в которых после размораживания начали активную химическую деятельность накопленные за длительное время биополимеры, липиды и углеводороды. Можно поэтому говорить об их высокой концентрации в «первичном бульоне» (так нередко называют образовавшуюся субстанцию), что явилось еще одним положительным фактором с точки зрения активизации химической эволюции.

Неоднократными экспериментами подтверждено, что в процессе размораживания липиды действительно демонстрируют самосборку, образуя микросферы с диаметром в десятки микрометров. Не суть важно, как оказываются внутри них биополимеры – проникают ли сквозь мембранный слой или липидная оболочка обволакивает их постепенно. Важно то, что в объеме, окруженном мембранной оболочкой, мог начаться новый этап эволюции – переход от химических реакций к биохимическим.

Что же касается решающего момента – перехода к простейшей клетке, то он может рассматриваться как результат характерного для самоорганизации вещества скачка. Для подготовки этого скачка в процессе химической эволюции должны были появиться еще некоторые структуры, способные выполнять необходимые для протоклетки функции. Такими структурными фрагментами считаются группировки , обеспечивающие перенос заряженных частиц, что необходимо для транспорта вещества. Другие группировки должны обеспечить снабжение энергией – в основном это молекулы фосфоросодержащих соединений (система АДФ–АТФ). Наконец, необходимо образование полимерных структур типа ДНК и РНК, главная функция которых – служитькаталитической матрицей для самовоспроизводства.

Не следует упускать из виду еще один узловой момент, связанный с нарушением изомерной симметрии. Каким образом произошел выбор в пользу левовращающего органического вещества, можно только догадываться, однако то, что эта флуктуация непосредственно предшествовала зарождению жизни, представляется совершенно естественным. Можно предполагать, что биологическая эволюция была «запущена» возникновением левовращающей протоклетки.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого

Факультет естественных наук и природных ресурсов

Кафедра химии и экологии

образование и расход органических веществ растениями

Сборник методических указаний

Великий Новгород

Образование и расход органических веществ растениями: Сборник методических указаний к лабораторным работам/ Составитель Кузьмина И. А. - НовГУ, Великий Новгород, 2007. – 12 с.

Методические указания предназначены для студентов специальности 020801.65 - «Экология» и всех студентов, изучающих «Общую экологию».

Для образования органических веществ - основы растительной биомассы на Земле необходимы углекислый газ атмосферы и вода, а также минеральные вещества почвы. При помощи света опреде­ленной длины волн осуществляется фиксация углекислого газа у растений в процессе фотосинтеза. В результате этого выделяется в атмосферу кислород, образующийся в процессе фотолиза воды. Такова первая стадия биохимического цикла углерода.

Количество энергии, запасенной на Земле благодаря фотосин­тезу, огромно. Ежегодно в результате фотосинтеза зелеными расте­ниями образуется 100 млрд. т органических веществ, в которых зак­лючено около 450-1015 ккал солнечной энергии, преобразованной в энергию химических связей. Эти процессы сопровождаются та­кими грандиозными по своим масштабам явлениями, как ассими­ляция растениями около 170 млрд. т углекислого газа, фотохими­ческое разложение около 130 млрд. т воды, из которой выделяется 115 млрд. т свободного кислорода.

Кислород является основой жизни всех живых существ, кото­рые используют его для окисления разнообразных органических соединений в процессе дыхания; выделяется при этом СО2. Это вто­рая стадия биохимического цикла углерода, связанная с углекислотной функцией живых организмов. При этом выделение кислорода на первой стадии примерно на порядок превышает его поглощение второй, в результате чего при функционировании зеле­ных растений кислород накапливается в атмосфере.

Связанная автотрофами в процессе фотосинтеза энергия в даль­нейшем расходуется на жизнедеятельность различных гетеротрофов, в том числе и человека, частично переходя в тепловую энергию , и запасается в ряде составляющих биосферу компонентах (растениях и почве). В биомах суши углерод при фотосинтезе наиболее сильно связывают леса (-11 млрд. т в год), затем пашня (-4 млрд. т), степи (-1,1 млрд. т), пустыни (-0,2 млрд. т). Но больше всего углерода свя­зывает Мировой океан, который занимает около 70% поверхности Земли (127 млрд. т в год).

Образовавшиеся органические вещества автотрофов поступают в пищевые цепи различных гетеротрофов и, проходя по ним, транс­формируются, теряют массу и энергию (пирамиды массы, энергии), последняя расходуется на процессы жизнедеятельности всех орга­низмов, входящих, как звенья, в состав пищевых цепей, уходит в мировое пространство в виде тепловой энергии.

Органическое вещество различных живых организмов после их отмирания становится достоянием (пищей) гетеротрофных микро­организмов. Микроорганизмы разлагают органическое вещество в процессе питания, дыхания и брожения . При разложении углево­дов образуется углекислый газ, который выделяется в атмосферу из наземного разложившегося органического вещества, а также из почвы. При разложении белков образуется аммиак , который частич­но выделяется в атмосферу, а в основном в процессе нитрификации пополняет запасы азота в почве.

Часть же органического вещества не разлагается, а образует «за­пасной фонд». В доисторические времена так образовались угли, газ, сланцы, а в настоящее время - торф и гумус почвы.

Все вышеуказанные процессы представляет собой важнейшие этапы и фазы биохимических круговоротов (углерода, кислорода, азота, фосфора, серы и др.). Таким образом, живое вещество в про­цессе своего метаболизма обеспечивает стабильность существова­ния биосферы при определенном составе воздуха, воды, почвы и без вмешательства человека этот гомеостаз экосистемы «Земля» сохра­нялся бы бесконечно долго.

2 Требования техники безопасности

Опыты выполняются строго в соответствии с методическим ру­ководством. При выполнении работ следует выполнять общие правила тех­ники безопасности для химических лабораторий. При попадании реак­тивов на кожу или одежду пораженный участок необходимо быстро обильно промыть водой.

3 Экспериментальная часть

Работа № 1. Определение образования органического ве­щества в листьях растений в процессе фото­синтеза (по содержанию углерода)

Фотосинтез - основной процесс аккумуляции вещества и энер­гии на Земле, в результате которого из СО2 и Н2О образуются орга­нические вещества (в данной формуле - глюкоза):

6СО2 + 6Н2О + энергия света → С6Н12О6+ 602t

Один из способов измерения интенсивности фотосинтеза зак­лючается в определении образования органического вещества в ра­стениях по содержанию углерода, который учитывается методом мокрого сжигания, разработанным для почв и мо­дифицированный для древесных растений Ф. 3. Бородулиной.

Во взятом образце листьев определяется содержание углерода, затем листья выдерживаются 2-3 ч и более на свету и снова опреде­ляется содержание углерода. Разница между вторым и первым оп­ределением, выраженная на единицу поверхности листа в единицу времени, показывает количество образовавшегося органического вещества.

В процессе сжигания углерод листьев окисляется 0,4 н раство­ром бихромата калия в серной кислоте. Реакция протекает по сле­дующему уравнению:

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

Неизрасходованное количество бихромата калия устанавлива­ют обратным титрованием 0,2 н раствором соли Мора:

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

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

В качестве индикатора применяют бесцветный раствор дифе­ниламина, который при окислении переходит в дифенилбензидинвиолет сине-фиолетового цвета. Бихромат калия окисляет дифениламин и смесь приобретает красно-бурую окраску. При тит­ровании солью Мора шестивалентный хром восстанавливается в трехвалентный. В результате цвет раствора переходит в синий, а к концу титрования - в сине-фиолетовый. Когда же хром будет от­титрован, последующее добавление соли Мора вызывает переход окисленной формы индикатора в восстановленную (бесцветную); появляется зеленая окраска, которую придают раствору ионы трех­валентного хрома. Четкому переходу сине-фиолетовой окраски в зеленую мешают ионы трехвалентного железа, появляющиеся в процессе реакции. Чтобы сделать более ясным конец реакции тит­рования ее проводят в присутствии ортофосфорной кислоты, ко­торая связывает ионы Fe3+ в бесцветный комплексный ион 3-и предохраняет дифениламин от окисления.

Оборудование, реактивы, материалы:

1) конические колбы на 250 мл; 2) термостойкие конические колбы на 100 мл; 3) маленькие стеклянные воронки, используемые как обратные холодильники; 4) бюретки; 5) 0,4 н раствор бихромата калия (в разбавленной серной кислоте (1:1)); 6) 0,2 н раствор соли Мора; 7) дифениламин; 8) 85%-ная ортофосфорная кислота; 9) про­бочное сверло или другое приспособление для выбивания дисков диаметром 1 см; 10) мерный цилиндр; 11) вегетирующие растения с симметричной широкой и тонкой листовой пластинкой (герань, фуксия, листья древесных растений).

Ход работы

Лист вегетирующего растения делят на две половинки вдоль главной жилки и на одной из них вырезают пробочным сверлом 3 диска диаметром 1 см, помещают на дно конической термостой­кой колбочки объемом 100 мл, куда наливают 10 мл 0,4 н раствора К2Сr2О7. Колбу закрывают маленькой воронкой носиком вниз и ста­вят на электроплитку с закрытой спиралью в вытяжной шкаф. Ког­да раствор закипит, добиваются слабого кипения в течение 5 мин, иногда слегка взбалтывают колбу круговым движением, чтобы дис­ки были хорошо покрыты жидкостью. По верху колбы (не закрывая горлышко) укрепляют поясок из нескольких слоев плотной бума­ги, который предотвратит ожог рук при помешивании содержимого колбы и при ее перестановке.

Затем колбу снимают с нагрева, ставят на керамическую плитку и охлаждают. Жидкость должна быть буроватого цвета. Если окраска ее зеленоватая, то это указывает на недостаточное количество бих­ромата калия, взятого для окисления органического вещества. В этом случае определение нужно повторить с большим количеством реак­тива или меньшим количеством высечек.

К охлажденному раствору небольшими порциями в несколь­ко этапов приливают 150 мл дистиллированной воды, затем эту жидкость постепенно переливают в колбу на 250 мл, куда добав­ляют 3 мл 85%-ной ортофосфорной кислоты и 10 капель дифени­ламина. Взбалтывают содержимое и оттитровывают 0,2 н раствором соли Мора.

Одновременно проводят контрольное определение (без расти­тельного материала), тщательно соблюдая все указанные выше опе­рации. Соль Мора сравнительно быстро теряет титр, поэтому раствор необходимо периодически проверять перед началом определения.

Количество углерода органического вещества, содержащегося в 1 дм2 листовой поверхности, рассчитывают по формуле:

а - количество соли Мора в мл, израсходованное на титро­вание контрольного раствора;

b - количество соли Мора в мл, пошедшее на титрование опытного раствора;

k - поправка к титру соли Мора;

0,6 - миллиграммы углерода, соответствующие 1 мл точно 0,2 н раствора соли Мора;

S - площадь высечек, см2.

Схема записи результатов

Пример расчета количества углерода:

1. В начале опыта:

а = 19 мл, b = 9 мл, k = 1, S = πr2∙3 = (3,14 ∙ 12) ∙ 3 = 9,4 см2

Водород" href="/text/category/vodorod/" rel="bookmark">водород улетучиваются в виде углекислого газа, воды и окислов азо­та. Оставшийся нелетучий остаток (зола) содержит элементы, на­зываемые зольными. Разница между массой всего сухого образца и зольным остатком составляет массу органического вещества.

1) аналитические или точные технохимические весы; 2) муфель­ная печь; 3) тигельные щипцы; 4) электроплитка с закрытой спиралью; 5) фарфоровые тигли или испарительные чашки; 6) препаровальные иглы; 7) эксикатор; 8) спирт; 9) дистиллированная вода; 10) хлорис­тый кальций; 11) высушенные до абсолютно сухой массы стружка дре­весины, измельченная кора, листья, гумусированная почва.

Ход работы

Сухие и измельченные образцы древесины, коры, листьев, а так­же почвы (3-6 г и более), отобранные методом средней пробы, взве­шиваются до 0,01 г на кальке. Их помещают в прокаленные и взвешенные фарфоровые тигли или испарительные чашки (диамет­ром 5-7 см), подписанные 1 %-ным раствором хлорного железа, ко­торое при нагревании буреет и при прокаливании не исчезает. Тигли с органическим веществом ставят на разогретую электроплитку в вытяжной шкаф и прогревают до обугливания и исчезновения чер­ного дыма. При этом при наличии большего количества раститель­ного материала возможно его дополнение из предварительно взвешенного образца.

Затем тигли ставят в муфельную печь при температуре 400-450° С и сжигают еще 20-25 мин до того состояния, когда зола станет серо-белой. При более высокой температуре прокаливания могут быть существенные потери серы, фосфора, калия и натрия. Может также наблюдаться сплавление с кремниевой кислотой, что мешает пол­ному озолению. В этом случае прокаливание прекращают, охлаж­дают тигель и добавляют в него несколько капель горячей дистиллированной воды; подсушивают на плитке и продолжают про­каливание.

Возможны следующие варианты цвета золы: красно-бурый (при большом содержании в образце окислов железа), зеленоватый (в присутствии марганца), серо-белый.

При отсутствии муфельной печи сжигание можно проводить в учебных целях на электроплитке под тягой. Для создания более высоких температур надо оградить плитку вплотную железным ли­стом в виде бортика высотой 5-7 см от полотна плитки, а также при­крыть сверху куском асбеста. Сжигание проводится 30-40 мин. При сжигании необходимо периодическое помешивание материала пре­паровальной иглой. Сжигание также проводится до белой золы.

В случае медленного сжигания в охлажденные тигли наливает­ся небольшое количество спирта и поджигается. В золе не должно быть заметно черных частичек угля. В противном случае пробы об­рабатывают 1 мл дистиллированной воды, помешивают и повторя­ют прокаливание.

После того как сжигание будет окончено, тигли охлаждают в эксикаторе с крышкой и взвешивают.

Ведомость" href="/text/category/vedomostmz/" rel="bookmark">ведомость , вычерченную на доске.

Схема записи результатов

Любое сообщество живых организмов на Земле характеризуется его продуктивностью и устойчивостью. Продуктивность определя­ется, в частности, как разность между накоплением и расходованием органического вещества при таких кардинальных процессах, как фотосинтез и дыхание. В первом процессе органическое вещество синтезируется из углекислого газа и воды с выделением кислорода, во втором - разлагается за счет окислительных процессов, проходя­щих в митохондриях клеток с поглощением кислорода. Разные рас­тения сильно различаются по соотношению этих процессов. Так, у С4 растений (кукуруза, сорго, сахарный тростник, мангровые деревья) наблюдается высокая интенсивность фотосинтеза при небольшом световом дыхании, что обеспечивает их высокую продуктивность по сравнению с С3 растениями (пшеница, рис).

С3 - растения. Это большинство растений Земли, осуществля­ющие С3 - путь фиксации углекислого газа в процессе фотосинте­за, в результате чего образуются трехуглеродные соединения (глюкоза и др.). Это преимущественно растения умеренных широт оптимум температуры которых +20…+25°С, а максимум +35…+45°С.

С4 - растения. Это те, у которых продуктами фиксации СО2 яв­ляются четырехуглеродистые органические кислоты и аминокисло­ты. Сюда относятся преимущественно тропические растения (кукуруза, сорго, сахарный тросник, мангровые деревья). С4 - путь фиксации СО2 сейчас обнаружен у 943 видов из 18 семейств и 196 родов, в том числе и у ряда злаковых растений умеренных широт. Эти растения отличаются очень высокой интенсивностью фотосин­теза, выносят высокие температуры (оптимум их +35…+45°С, мак­симум +45…+60°С). Они очень приспособлены к жарким условиям, эффективно используют воду, хорошо выносят стрессы - засуху, засоление, отличаются повышенной интенсивностью всех физио­логических процессов, что предопределяет их очень высокую био­логическую и хозяйственную продуктивность.

Аэробное дыхание (с участием кислорода) - процесс обратный фотосинтезу. В этом процессе синтезированные в клетках органи­ческие вещества (сахароза, органические и жирные кислоты) раз­лагаются с высвобождением энергии:

С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + энергия

Все растения и животные получают энергию для поддержания своей жизнедеятельности с помощью дыхания.

Метод определения интенсивности дыхания у растений осно­ван на учете количества выделяемого растениями углекислого газа, который поглощается баритом:

Ва(ОН)2 + СО2 = ВаСО3 + Н2О

Избыток барита, не прореагировавшего с СО2, оттитровывают соляной кислотой:

Ва(ОН)2 + 2HCl = ВаС12 + Н2О

Оборудование, реактивы, материалы

1) широкогорлые конические колбы емкостью 250 мл; 2) рези­новые пробки с просверленными отверстиями, в которые вставля­ется стеклянная трубка; в трубку протягивается тонкая проволока длиной 12-15 см; 3) весы технохимические; 4) разновесы; 5) черная светонепроницаемая бумага; 6) бюретки с раствором Ва(ОН)2 и пробкой сверху, в которую вставлена трубка с натронной известью; 7) 0,1 н раствор Ва(ОН)2; 8) 0,1 н раствор HCI; 9) 1%-ный раствор фенолфталеина в капельнице; 10) зеленые листья, только что со­рванные в природной обстановке или листья комнатных растений .

Ход работы

5-8 г зеленых, только что сорванных листьев растений взвеши­вают с черешками на технохимических весах, черешки скрепляют одним концом проволоки, которую протягивают через отверстие пробки (рис. 1).

Рис. 1. Смонтированная кол­ба для определения интенсив­ности дыхания:

1 - проволока, 2 - стеклянная трубка, 3 - ре­зиновая пробка, 4 - пучок ли­стьев, 5 - барит.

Предварительно рекомендуется провести пробную установку, опуская материал в колбу и закрывая колбу пробкой. Обратить вни­мание, чтобы пробка плотно закрывала колбу, пучок листьев распо­лагался в верхней части колбы и расстояние между баритом и пучком было достаточно велико. Все отверстия между колбой, пробкой и трубочкой рекомендуется заделать пластилином, а в месте верхнего выхода проволоки из трубки изолировать систему кусочком фольги.

В опытные колбы наливается из бю­ретки по 10 мл 0,1 н раствора Ва(ОН)2, помещается материал и изолируется вы­шеуказанным способом. Контроль (без растений) ставится в 2-3-кратной повторности. Все колбы закрывают черной светонепроницаемой бумагой для ис­ключения фотосинтеза и идентичности всех колб, отмечается время начала опы­та, который длится 1 ч. В течение опыта следует периодически осторожно пока­чивать колбы, чтобы разрушить пленку ВаСО3, образующуюся на поверхности барита и препятствующую полноте по­глощения СО2.

Через один час приоткрыть пробку и извлечь из колб материал путем быстрого выдергивания проволоки с листьями. Не­медленно закрыть пробку, изолировав верх трубочки фольгой. Пе­ред титрованием добавить в каждую колбу по 2-3 капли фенолфта­леина: раствор окрашивается в малиновый цвет. Оттитровать свободный барит 0,1 н HCl. При этом первыми оттитровывают кон­трольные колбы. Вывести среднее, а затем оттитровать опытные кол­бы. Титровать растворы следует осторожно до обесцвечивания. Результаты записать в таблицу (на доске и в тетради).

Конечный продукт" href="/text/category/konechnij_produkt/" rel="bookmark">конечных продуктов

Другой формой распада органического вещества до простей­ших соединений являются микробиологические процессы в почвах и водах, в результате чего образуется гумус почвы и различные дон­ные отложения полуразложившейся органики (сапропель и др.). Основные из этих процессов - биологическое разложение сапрофитами органических веществ, содержащих азот и углерод, что является составной частью круговоротов этих элементов в природ­ных циклах. Бактерии-аммонификаторы минерализуют белки ра­стительных и животных остатков, а также других микроорганиз­мов (в том числе и азотфиксаторов), мочевину, хитин, нуклеиновые кислоты, в результате чего образуется аммиак (NH3). Разлагаются и содержащие серу белки растений и животных, в результате чего образуется сероводород (H2S). Продуктом жизнедеятельности мик­роорганизмов являются и индольные соединения, которые выпол­няют роль стимуляторов роста. Наиболее известна β-индолилуксусная кислота или гетероауксин. Индольные вещества образуются из аминокислоты триптофана.

Процесс разложения органических веществ до простых соеди­нений - ферментативный. Конечным этапом аммонификации яв­ляются аммонийные соли, доступные для растений.

Оборудование, реактивы, материалы

1) весы технохимические; 2) термостат; 3) пробирки; 4) ват­ные пробки; 5) химические стаканы; 6) чашки Петри; 7) NaHCO3;8) 5%-ная PbNO3 или Рb(СН3СОО)2; 9) реактив Сальковского; 10) реактив Эрлиха; 11) нингидриновый реактив; 12) реактив Несслера; 13) гумусная почва; 14) свежие листья люпина или за­сушенные листья других бобовых; 15) рыбная, мясная мука или кусочки мяса, рыбы.

Ход работы

А. Аммонификация животных белков

а) Поместить в пробирку 0,5-1 г свежей рыбы или маленький кусочек мяса. Добавить отстоянной воды до половины объема пробирки и 25-50 мг NaHCO 3 (на кончике скальпеля) для нейтра­лизации среды, что благоприятствует деятельности аммонификаторов (благоприятна для них нейтральная или слабощелочная среда при рН=7 и выше). Прибавить небольшой комочек гумусной почвы для введения в среду аммо-нификаторов, смешать содержимое пробирки, заткнуть пробирку ватной пробкой, предварительно укрепив между пробкой и пробиркой кусочек свинцовой бумажки (рис. 2) так, что­бы он не касался раствора. Каждую пробирку вверху обернуть фольгой, чтобы исключить выход газа из про­бирки. Поставить все в термостат при 25-30°С на 7-14 дней.

Рис. 2. Смонтированная пробир­ка для определения аммонифи­кации белков: 1 - пробирка; 2 - ватная пробка; 3 - свинцовая бу­мажка; 4 - среда.

Этот опыт имитирует разложение органических остатков в водной среде стоячего водоема (например, пруд), куда могут попадать частички почвы с приле­гающих полей путем смыва.

б) Насыпать гумусную почву в ста­канчик, полить отстоянной водой, зако­пать в почву небольшой кусочек мяса, укрепить свинцовую бумажку между поч­вой и краем стаканчика, закрыть систему чашкой Петри (бортиком вниз), поставить в термостат при 25-30°С на одну - две недели.

Этот опыт имитирует разложение органических остатков (чер­вей, различных почвенных животных) в почве.

Б. Аммонификация растительных остатков

Проследить разложение в почве зеленого удобрения, для чего наполнить химический стакан на 100 мл гумусовой почвой и зако­пать в нее несколько кусочков зеленых стеблей и листьев много­летнего люпина, гороха, фасоли, посаженного с осени в горшок. Можно использовать распаренные в воде сухие части бобовых ра­стений летнего сбора. Закрыть стаканы крышкой от чашки Петри, поместить в термостат при температуре 25-30°С на одну - две не­дели, поддерживая нормальную влажность почвы в течение опыта (60% от полной влагоемкости), не переувлажняя ее.

Продолжение работы № 4 (проводится через 7-14 дней)

а) Отфильтровать часть культурального раствора из пробирок, в которых происходило разложение животных белков. Обратить внимание на образование плохо пахнущих продуктов (сероводо­род - запах тухлых яиц, индольные соединения и др.).

Обнаружить образование аммиака добавлением к 1 мл культу­рального раствора 2-3 капель реактива Несслера. Для этого удоб­но использовать часовое стекло, помещенное на лист белой бумаги, или фарфоровую чашку. Пожелтение раствора свидетельствует о наличии аммиака, образовавшегося при разрушении белков.

Обнаружить наличие сероводорода по почернению свинцовой бумажки над раствором или при опускании ее в раствор.

Накапать культуральный раствор на фильтровальную или хро-матографическую бумагу микропипеткой с оттянутым носиком (10-20 капель в одну точку), подсушить над вентилятором , кап­нуть реактива Сальковского, Эрлиха или нингидринового реакти­ва. Подогреть над плиткой. Индольные соединения с реактивом Сальковского дают синее, красное, малиновое окрашивания в за­висимости от состава индольного продукта (ауксин индолилуксусная кислота дает красное окрашивание). Реактив Эрлиха дает с индольными производными пурпурное окрашивание. Нингидри­новый реактив - это реакция на аминокислоту триптофан (пред­шественник индольных ауксинов). При подогреве - синее окрашивание.

б) Извлечь из почвы кусочек мяса или рыбы вместе с почвой, прилегающей к кусочку, поместить в стаканчик, налить немного воды, помять стеклянной палочкой, взболтать, отфильтровать. Оп­ределить в фильтрате аммиак, сероводород, индольные вещества вышеуказанными методами. Сходные процессы происходят в по­чве при перегнивании отмерших животных.

в) Извлечь из почвы полуразложившиеся стебли люпиновой зеленой массы, очистить от почвы и растереть с небольшим коли­чеством воды. Отфильтровать 1-2 мл раствора и сделать пробу на аммонийный азот, освобождающийся при минерализации расти­тельных белков (с реактивом Несслера). Сходные процессы про­исходят в почве при запахивании зеленого удобрения или органических остатков в виде навоза, торфа, сапропеля и др.

Определить наличие сероводорода, индольных веществ, трип­тофана.

г) Поместить на предметное стекло каплю культуральной жид­кости из пробирки, где происходило разложение животного белка, и изучить ее под микроскопом при увеличении 600. Обнаружива­ются многочисленные микроорганизмы, вызывающие разложение органических веществ. Часто они энергично движутся и червеоб­разно изгибаются.

Введение. 3

2 Требования техники безопасности. 4

3 Экспериментальная часть. 4

Работа № 1. Определение образования органического вещества в листьях растений в процессе фотосинтеза (по содержанию углерода) 4

Работа № 2. Определение накопления органического вещества в биомассе растений и в почве. 8

Работа № 3. Определение расхода органического вещества растениями при дыхании 11

Работа № 4. Разложение органических веществ воды и почвы с определением некоторых конечных продуктов. 14

Одно из основных предположений гетеротрофной гипотезы заключается в том, что возникновению жизни предшествовало накопление органических молекул. Сегодня мы называем органическими молекулами все те молекулы, которые содержат углерод и водород. Мы называем молекулы органическими еще и потому, что первоначально считалось, что соединения такого рода могут синтезироваться только живыми организмами.

Однако еще в 1828г. химики научились синтезировать мочевину из неорганических веществ. Мочевина- это органическое соединение, которое у многих животных выделяется в моче. Живые организмы считались единственным источником мочевины до тех пор, пока ее не удалось синтезировать в лаборатории. Лабораторные условия, в которых химиками были получены органические соединения, видимо, в какой-то степени имитируют условия среды на земле в ранний период ее существования. Эти условия могли, по мнению авторов гетеротрофной гипотезы, привести к образованию органических соединений из атомов кислорода, водорода, азота и углерода.

Лауреат Нобелевской премии Гарольд Юри, работающий в Чикагском университете, заинтересовался вопросами эволюции химических соединений на Земле в условиях раннего периода ее существования. Он обсуждал эту проблему с одним из своих студентов- Стенли Миллером. В мае 1953 г. Миллер опубликовал статью под названием «Образование аминокислот в условиях, близких к условиям, существовавшим на Земле в ранний период», в которой указывал, что А.И. Опарин высказывал впервые идею о том, что основа жизни- органические соединения образовались в тот период, когда в атмосфере Земли были метан, аммиак, вода и водород, а не двуокись углерода, азот, кислород и вода. Недавно эта идея получила подтверждения в роботах Юри и Бернала.

Для того чтобы проверить эту гипотезу, в специально созданном приборе через систему труб пропускалась смесь газов CH4, NH3, H2O и H2, и в определенный момент времени создавался электрический момент времени создавался электрический разряд. В полученной смеси определяли содержание аминокислот.

В сконструированном Миллером воздухонепроницаемом приборе, наполненном метаном, водородом и аммиаком, пропускали электрический разряд. Водяной пар поступал из специального приспособления, связанного с основной частью прибора. Пар, проходя через прибор, охлаждался и конденсировался в виде дождя. Таким образом, в лаборатории были довольно точно воспроизведены условия, существовавшие в атмосфере первобытной Земли. К ним относятся тепло, дождь и кратковременные вспышки света. Через неделю Миллер проанализировал газ, который находился в экспериментальных условиях. Он обнаружил, что образовавшаяся ранее бесцветная жидкость стала красной.

Химический анализ показал, что в жидкости появились некоторые соединения, которых не было в начале опыта. Атомы некоторых молекул газа рекомбинировали, образовывая новые и более сложные молекулы-органических молекул. Анализируя соединения, находящиеся в жидкости, Миллер обнаружил, что там образуются органические молекулы, известные под названием аминокислоты. Аминокислоты состоят из атомов углерода, водорода, кислорода и азота.

Каждый углеродный атом способен образовать четыре химические связи с другими атомами. Опыты Миллера указывают на то, что аналогичные процессы могли происходить в атмосфере Земли в ранний период ее существования. Эти опыты явились важным подтверждением гетеротрофной гипотезы.

Не будем загонять себя в строгие рамки с самого начала и опишем термин максимально просто: процессом окисления органических веществ (органики; это, например, белки, жиры и углеводы) называется реакция, в результате которой увеличивается объём кислорода (O2) и уменьшается объём водорода (H2).

Органические вещества – это различные химические соединения, у которых в состав входит (С). Исключение составляют угольная кислота (H2CO3), карбиды (например, карборунд SiC, цементит Fe3C), карбонаты (к примеру, кальцит CaCO3, магнезит MgCO3), оксиды углерода, цианиды (такие как KCN, AgCN). Органические вещества вступают во взаимодействие с наиболее известным окислителем, кислородом O2, при этом образуя воду H2O и углекислый газ CO2.

Процесс окисления органических веществ

Если рассуждать логически, то раз процесс полного окисления – это горение, то процесс неполного – это окисление органики, потому что при таком воздействии происходит не воспламенение вещества, а лишь его нагревание (сопровождающееся выделением определённого количества энергии в виде АТФ – аденозинтрифосфата – и теплоты Q).

Реакция органического окисления не слишком замысловата, поэтому её начинают разбирать ещё в начале курса химии, и ученики быстро усваивают информацию, если, конечно, прикладывают хоть какие-нибудь усилия. Мы уже узнали, что это за процесс, и теперь предстоит вникнуть в саму суть дела. Итак, каким образом протекает реакция и что из себя представляет?

Окисление органического вещества – это своего рода переход, превращение одного класса соединений в другой. Например, весь процесс начинается с окисления насыщенного углеводорода и его превращения в ненасыщенный, затем полученное вещество окисляется до образования спирта; спирт, в свою очередь, образует альдегид, из альдегида «вытекает» карбоновая кислота. В результате всей процедуры мы получаем углекислый газ (при записи уравнения не забываем поставить соответствующую стрелочку ) и воду.

Это окислительно-восстановительная реакция, причём в большинстве случаев органическое вещество проявляет восстановительные свойства, а само окисляется. Для каждого задействованного элемента определена своя классификация – он либо восстановитель, либо окислитель, и мы даём название, исходя из результата ОВР.

Способность органических веществ к окислению

Теперь мы знаем, что в процессе ОВР (окислительно-восстановительной реакции) принимают участие окислитель, забирающий электроны и имеющий отрицательный заряд, и восстановитель, отдающий электроны и имеющий положительный заряд. Однако не каждое вещество может вступать в процесс, который мы с вами рассматриваем. Чтобы было проще понять, рассмотрим по пунктам.

Соединения не окисляются:

• Алканы – по-другому называются парафины или насыщенные углеводороды (например, метан, имеющий формулу CH4);
• Арены – это ароматические органические соединения. Среди них не окисляется бензол (по идее эту реакцию можно провести, но путём нескольких долгих шагов; самостоятельно окисление бензола не произвести);
• Третичные спирты – это спирт, у которого гидроксогруппа OH связывается с третичным атомом углерода;
• Фенол – по-другому называется карболовая кислота и в химии записывается в виде формулы C6H5OH.

Примеры органических веществ, способных к окислению:

• Алкены;
• Алкины (в результате мы проследим образование альдегида, карбоновой кислоты или кетона);
• Алкадиены (образуются либо многоатомные спирты, либо кислоты);
• Циклоалканы (при наличии катализатора образуется дикарбоновая кислота);
• Арены (до бензойной кислоты могут окисляться любые вещества, которые имеют схожее с бензолом строение, то есть его гомологи);
• Первичные, вторичные спирты;
• Альдегиды (имеют способность окисляться то карбонов);
• Амины (при окислении происходит образование одного или нескольких соединений с нитрогруппойNO2).

Окисление органических веществ в клетке организмов растений, животных и человека

Это наиболее важный вопрос не только для тех людей, которые интересуются химией. Подобного рода знания должен иметь каждый, чтобы сформировать верное представление о разных процессах в природе, о ценности каких-либо веществ в мире и даже о самом себе – человеке.

Из курсов школьной биологии вы, наверное, уже в курсе, что окисление органики играет не последнюю биологическую роль в организме человека. В результате окислительно-восстановительных реакций происходит расщепление БЖУ (белков, жиров, углеводов): в клетках выделяется теплота, АТФ и другие носители энергии, и наше тело всегда обеспечено достаточным запасом для выполнения действий и нормального функционирования систем органов.

Протекание данного процесса способствует поддержанию постоянной температуры тела в организме не только человека, но и любого другого теплокровного животного, а также помогает регулировать постоянство внутренней среды (это называется гомеостаз), обмен веществ, обеспечивает качественную работу органоидов клетки, органов, а также выполняет ещё множество необходимых функций.

При фотосинтезе растениями поглощается вредный углекислый газ и образуется кислород, необходимый для дыхания.

Биологическое окисление органических веществ может протекать исключительно с использованием различных переносчиков электронов и ферментов (без них данный процесс длился бы невероятно долго).

Роль окисления органики в промышленности

Если говорить о роли окисления органики в промышленности, то это явление применяется в синтезе, в работе уксуснокислых бактерий (при неполном органическом окислении они образовывают ряд новых веществ), а в некоторых случаях с органикой возможно также производство взрывоопасных веществ.

Принципы составления уравнений в органической химии

В химии не обходится без составления уравнения – это своего рода язык данной науки, на котором могут говорить все учёные планеты независимо от национальности и понимать друг друга.

Однако наибольшие трудности вызывает составление уравнений, когда предстоит изучение органической химии.

Для разборки этой темы требуется очень большой промежуток времени, поэтому здесь подобран лишь краткий алгоритм действий для решения цепочки уравнений с некоторыми пояснениями:

1. Во-первых, мы сразу смотрим, сколько реакций протекает в данном процессе, нумеруем их. Также определяем классы, названия веществ исходных и веществ, которые в итоге образуются;
2. Во-вторых, необходимо поочерёдно выписать все уравнения и узнать тип их реакций (соединение, разложение, обмен, замещение) и условия.
3. После этого можно составить электронный балансы, а также не забываем расставлять коэффициенты.

Реакции окисления органических веществ и их конечные продукты образования

Окисление бензола

Даже в самых агрессивных условиях бензол не подвержен окислению. Однако гомологи бензола способны окисляться под воздействием раствора перманганата калия в нейтральной среде до образования бензоата калия.

Если сменить нейтральную среду на кислотную, то гомологи бензола способны окисляться перманганатом или дихроматом калия с итоговым образованием бензойной кислоты.

Формула образование бензойной кислоты

Окисление алкенов

При окислении алкенов неорганическим окислителями конечными продуктами являются так называемые двухатомные спирты — гликогены. Восстановителями в данных реакциях являются атомы углерода.

Наглядный тому пример является химическая реакция раствора перманганата калия в связи с слабой щелочной средой.

Агрессивные условия окисления приводят тому, что углеродная цепь разрушается по двойной связи с итоговыми продуктами образования в виде двух кислот. Причем если среда с повышенным содержанием щелочи образуется две соли. Также продуктами вследствие распада цепи углерода может образовываться кислота и диоксид углерода, а вот в условиях сильной щелочной среды — продуктами окислительной реакции выступают соли карбоната.

Алкены способны окисляться при погружении в кислотную среду дихромата калия по аналогичной схеме приведенной в первых двух примерах.

Окисление алкинов

В отличие от алкенов, алкины окисляются в более агрессивной среде. Разрушение углеродной цепи происходит по тройной связи. Общим свойством с алкенами являются их восстановители в лице атомов углерода.

Продуктами реакции на выходе являются диоксид углерода и кислоты. Помещенный перманганат калия в кислотную среду будет являться окислителем.

Продуктами окисления ацетилена, в случае его погружения в нейтральную среду с перманганатом калия, является оксалат калия.

При смене нейтральной среды на кислотную реакция окисления протекает до образования углекислого газа или щавелевой кислоты.

Окисления альдегидов

Альдегиды легко подвержены окислению благодаря их свойствам быть сильными восстановителями. В качестве окислителей для альдегидов можно выделить как и в предыдущих вариантах перманганат калия с дихроматом калия, а также преимущественно свойственных для альдегидов раствор гидроксиддиамина серебра — OH и гидроксид меди — Cu(OH)2. Важным условием для протекания реакции окисления альдегидов является влияние температуры.

На видео можно видеть как определяют присутствие альдегидов в реакции с гидроксидом меди.

Альдегиды способны окисляться до карбоновых кислот под влиянием гидроксиддиамина серебра в виде раствора с выделением солей аммония. Такая реакция получила название «серебряного зеркала».

Далее на видео продемонстрирована интересную реакцию, которая носит название «серебряное зеркало». Этот опыт протекает во взаимодействии глюкозы, которая является также альдегидом, с раствором аммиаката серебра.

Окисление спиртов

Продукт окисления спиртов зависит от типа атома углерода с которым связана группа OH спирта. Если группа связана первичным атомом углерода, то продуктом окисления будут альдегиды. В случае если OH группа у спирта связана со вторичным атомом углерода, то продуктом окисления являются кетоны.

Альдегиды, в свою очередь образовавшиеся при окислении спиртов, далее могут окисляться до образования кислот. Это достигается путем окисления первичных спиртов дихроматом калия в кислотной среде при кипении альдегида, которые в свою очередь при испарении не успевают окисляться.

При условии избыточного присутствия таких окислителей, как перманганат калия (KMnO4) и дихромат калия (K2Cr2O7) практически в любых условиях первичные спирты способны окисляться с выделением карбоновых кислот, в вторичные спирты в свою очередь — кетонов, примеры реакций которых с продуктами образования рассмотрим ниже.

Этиленгликоль или так называемый двухатомный спирт в зависимости от среды может окисляться с образованием таких продуктов как щавелевая кислота или оксалата калия. Если этиленгликоль находится в растворе перманганата калия с добавлением кислоты, образуется щавелевая кислота, в случае если двухатомный спирт в этом же растворе перманганата калия либо дихромата калия, но при этом в нейтральной среде, то образуется оксалат калия. Рассмотрим эти реакции.

Мы выяснили всё, что необходимо понимать на первых порах и даже начали разбирать такую нелёгкую тему как решение и составление уравнений. В заключение можно только сказать, что сбалансированная практика и частые занятия помогут быстрее закрепить пройденный материал и научиться решать задачи.

I. Развитие представлений о возникновении жизни на Земле.

1. Основные идеи, объясняющие происхождение жизни на нашей планете:

• Жизнь на земле создана богом.
• Живое на планете неоднократно самозарождалось из неживого.
• Жизнь существовала всегда.

*Биогенез – эмпирическое обобщение (в сер.XIXв.), утверждающее, что все

живое происходит только из живого.

• Жизнь на землю занесена извне (например, с других планет).

*Гипотеза панспермии (предложена Г.Рихтером в 1865 г. и сформулирована С.Аррениусом в 1895г.)

• Жизнь возникла в определенный период развития Земли как следствие биохимической эволюции. Теория абиогенеза (коацерватная теория А.И.Опарина).

2. Сущность и значение работ Франческо Реди (1626-1698), Луи Пастера(1822-1895).

II. Основные свойства живых систем (критерии живого):

• сложность и высокая степень организации
• единство химического состава
• дискретность
• обмен веществ (метаболизм)
• саморегуляция (авторегуляция → гомеостаз)
• раздражимость
• изменчивость
• наследственность
• самовоспроизведение (репродукция)
• развитие (онтогенез и филогенез)
• открытость
• энергозависимость
• ритмичность
• способность к адаптации
• единый принцип структурной организации – клетка*

III. Современные представления о происхождении жизни на Земле, основанные

на теории абиогенеза.

Выводы:

1 – биологической эволюции предшествовала длительная химическая эволюция (абиогенная );

2 - возникновение жизни - это этап эволюции материи во вселенной;

3 – закономерность основных этапов возникновения жизни может быть проверена экспериментально в лаборатории и выражена в виде следующей схемы:

атомы → простые молекулы → макромолекулы →

ультрамолекулярные системы (пробионты) → одноклеточные организмы;

4 – первичная атмосфера Земли имела восстановительный характер (СН 4 , NH 3 ,Н 2 О, Н 2) , в силу этого первые организмы были гетеротрофами ;

5 – дарвинские принципы естественного отбора и выживания наиболее приспособленных

можно перенести на предбиологические системы;

6 – в настоящее время живое происходит только от живого (биогенно). Возможность

повторного возникновения жизни на Земле исключена.

I. Неорганическая эволюция и условия возникновения жизни на Земле.

1. Возникновение атомов химических элементов – начальный этап неорганической эволюции.

В глубинах Солнца и звезд, в плазме происходит образование сложных ядер из простейших. Материя находится в непрерывном движении и развитии.

Планета Земля сформировалась 4,5 – 7 млрд. лет назад (газово–пылевое облако).

Появление твердой коры (геологический возраст ) 4 – 4,5 млрд. лет назад

Образование простейших неорганических соединений.

С, Н, О, N, F (биогенные элементы) широко распространены в космосе и имели большую возможность реагировать между собой, чему способствовали электромагнитные излучения и тепло.

Первичная атмосфера Земли имела восстановительный характер: СН 4 , NH 3 ,Н 2 О, Н 2.

Состав первичной литосферы: Al, Ca, Fe, Mg, Na, K и др.

Первичная гидросфера: менее 0,1 объема воды сегодняшних океанов, pH =8-9.

Образование простейших органических соединений.

Этот этап связан со специфической валентностью углерода – главного носителя органической жизни, его способностью к соединению почти со всеми элементами, к образованию цепей и циклов, с его каталитической активностью и другими свойствами.

Органическим молекулам свойственна зеркальная изомерия , т.е. они могут существовать в двух структурных формах, схожих и вместе с тем отличных друг от друга. Эта особенность молекул существовать в двух зеркальных формах называется хиральность . К числу органических веществ, обладающих ею, принадлежат и молекулярные «кирпичики» живого – аминокислоты и сахара. Им присуща абсолютная хиральная чистота: белки содержат только «левые» аминокислоты, а нуклеиновые кислоты – только «правые» сахара. Это важнейшая черта, отличающая живое от неживого. Неживой природе присуща тенденция к установлению зеркальной симметрии (рацемизации) – равновесию между левыми и правыми. Нарушение зеркальной симметрии – предпосылка возникновения жизни.

4. Абиогенный синтез биополимеров – белков и нуклеиновых кислот.

Комплекс условий : достаточно высокая температура поверхности планеты, активная вулканическая деятельность, газовые электрические разряды, ультрафиолетовое излучение.

Адсорбируясь на илистом дне пересыхающих морских лагун, различные мономеры подвергались полимеризации, конденсации, дегидратации под действием энергии Солнца. Происходило обогащение океана полимерами, образование «первичного бульона», формирование коацерват.

Коацерваты – сгустки высокомолекулярных соединений, способные адсорбировать различные вещества. В них осмотически могут поступать из окружающей среды химические соединения и идти синтез новых соединений. Коацерваты действуют как открытые системы , способные к обмену веществ и росту . Возможно механическое дробление .

II. Переход от химической эволюции к биологической.

А.И.Опарин (1894-1980) предположил, что переход от химической эволюции к биологической связан с возникновением простейших фазовообособленных органических систем – пробионтов , способных использовать из окружающей среды вещества (обмен веществ ) и энергию и на этой основе осуществлять важнейшие жизненные функции – расти и подвергаться естественному отбору.

Подлинное начало биологической эволюции ознаменовано возникновением пробионтов с кодовыми отношениями между белками и нуклеиновыми кислотами . Взаимодействие белков и нуклеиновых кислот обусловило возникновение таких свойств живого как самовоспроизведение, сохранение наследственной информации и ее передача последующим поколениям . Вероятно, на более ранних этапах преджизни существовали независимые друг от друга молекулярные системы полипептидов и полинуклеотидов. В результате их объединения способность к самовоспроизводству нуклеиновых кислот дополнилось каталитической активностью белков.