Табиғатта түзілетін заттарды "оңай" жасанды түрде алу ұшін
(мысалы, кдлыпты температура мен қысымда азотты ауадан
өндеу) химиктер химиялық эволюция механизмін дүрыс
түсініп, дұрыс қодданулары керек.
3.6. Әволюциялық химия — химия білімінің жоғары
деңгейі
Химиялық эволюция мәселесі — күрделі мәселе, сондықган
әртүрлі
мамандарды:
геохимиктерді,
биохимиктерді,
молекулярлы биологияның мамандарьш қызықгырады. Бұл
мәселе астрофизика мен космогония мәселелерінің аймағында
да кең талқыланады.
Биология мамандығы үшін эволюциялық ілім биология
гылымьшьщ негізі болса, химиктер соңғы уақытқа дейін
химиялық қосылыстардьщ пайда болуы жөнінде сұрақ
қоймаған, өйткені қандай да болмасын химиялық
қосылыстьщ болымы химиктің тандап алған синтездеу
жольша тәуедці деп есептелген.
Әлем химизмінің эволюциясы химиялық процестің бүкіл
эволюциясьш қамтңды, ол:
•
материяның
химияға
дейінгі
жүйелерін
химиялық
жүйелерге айналуы;
•
химиялық эволюция нәтижесінде жай заттардан жоғары
ұйымдаскдн органикалық қосылыстарға дейін өзгеруі;
•
тірі материяньщ пайда болуы.
Тепе-теңдіктен
алыс
орналасатьш
аш ық
жүйелерді
зерттейтін термодинамиканың бір бағытьш синергетика деп
атайды. Синергетика химия ға эволюциялық көзкдрас түсінігін
енгізді. Ондағы негізгі түсінік — түрақсыздық. Синергетика
жай жүйелерден күрделі жүйелердің қүрылуын ,
яғни
эволюция жолын зерттейді. Ол біздің өзіміздің және біздің
өмір
сүретін
макрожүйелердің
қалай
пайда
болып
құрылғанына жауап беруге тырысады.
Синергетиканың болжауынша элементарлы
бөлшектер
кванттық вакуумнан 15- 18 миллиард жыл бұрын флуктуация
нәтижесінде
пайда
болтан,
кейін олардан
атомдардың
ядролары синтезделген. Ядролық синтездер экстремалды
шарттарда жұддыз жүйелерде өтеді де химиялық эволюцияға
дейінгі процестер болып табылады. Зат эволюциясьшың
125
келесі сатысы — атомдардың электрондық кдбаттарының
қалыптасуы — 100.000 К температура
шамасында жүреді.
Галактиканың шет жақгары, соның ішінде біздің Күн
жүйеміз, осындай процестердің жүруіне
идеалды
сәйкес
келеді.
10.000 К температура химиялық эволюция сатыларына
мүмкіндік береді: ионизацияланған плазмадан нейтралды
бөлшектер түзіле бастайды (Н2, СН, CO,N2,NO, 0 2 және т.б.)
Ал 5000 К — нен томен температурада қатты күйін сақгай
алатын заттар пайда болады (титан оксиді, мырыш оксиді,
графит, нитридтер...).
Осы уақытқа дейін химиялық қосылыстарды органикалық
және бейорганикалық деп бөледі. Қосылыстар қьппқыдцарға,
негіздерге, тұздарға , спирттерге, эфирлерге және тағы
басқаларға
жүйеленеді.
Бірақ
осындай
классификация
химиялық жүйелердің ұйьшдастырылуыньщ жоғарылығьшың
көрсеткіші бола алмайды.
Химиялық
эволюция
процесінің
механизмін
төмен
үйымдастырылған жүйелерде біртіндеп тізбектеліп жоғары
жүйелерге шығуы деп кдрастыруға болады. Сондықган, келесі
нұсқау тізбекті:
атом—молекула — молекулярлық комплекс — мицелла
кдрастырып, біз ж әй жүйелерден
күрделі жүйеге кдрай
қозғала аламыз. Бірақ ж әй жүйеден күрделі жүйеге жылжу
төменгі ұйымдастықган жоғарысына шығуға сәйкес келе ме?
Біздің өмір сүріп отырған шартгарымызда материяның
жоғары ұйымдаскдн сатысы ретінде күрделі биоорганикалық
қосылыстарды
(РН К, ДНК,
нуклеотидтер және т.б.)
қарастыруымызға болады. Белок (ақ уыз) денелердің баскд
затгармен үқсастығы да көп және баскд қосылыстарға тән
емес кдсиеттері бар. Соның ішінде әр- түрлі химиялық
қасиеттерді өзінде біріктіруі.
Белок денелері өмір сүру процестерінде (in vivo) өздерінің
бойында әрі реагенттердің, өрі катализаторлардың,
әрі
еріткіштердің, әрі реакциялық аппараттардьщ қасиеттерін
атқарады. Олар өзіңде қарама - қарсы функцияларды да ала
жүреді.
Мысалы, өрі
қышқеллдық
,
әрі негіздік немесе
электрондардың донорлары жөне акцепторлары бола алады,
әрі дальтонид кдсиетке, әрі бертоллид қасиетке ие бола алады.
Осы
айтылғанның
бөрі
тірі
организмцерде
химия лық
126
реакциялардың
активтену
энергиясыкың
ең
төменгі
мәндерщде жүруіне ықгимал етеді.
Химиялық
эволюцияньщ
механизмі
б и о логиял ық
эволюцияньщ
ме ханизмінд ей
—
табиғи
сүрыпталу.
Табигаттың эволюциялық процестің жольш тандауы
—
бейорганикалық заттардан орган икал ы қ заттарға,
шексіз
органикалық қосылыстардан бірнеше жүздеген қосылыстарға,
статистикалық
зандылықгардан
жоғары
тәртіптілік
формаларьша миллиардтаған жылдар бойы өтуі — табиғи
сұрыптау факторының негізі болып табылады.
Менделеев жүйесіндегі жуз төрт химиялық элементтщ
ішіндегі алты элемент қане
тірі организмдердің негізін
күрайды. Бұл элементтер органогендер деп аталады: көміртек,
сутек,
оттегі,
азот,
фосфор
және
күкірт.
Олардың
организмдердегі жалпы салмақгық ұпесі 97,4 % .Көптеген
физиологиялық маңызды компонеттерді құрайтын тагы он екі
элементгің организмдегі салмақ үлесі 1,6 %, олар: натрий,
кальций, калий, магний, темір, кремний, алюминий, хлор,
мыс,
мырыш,
кобальт.
Онан
соң
спецификалық
биожүйелердің өмір сүруіне кдтысатын 20 элементті қосуға
болады, олардьщ үлесі - 1%.
Сонда 6-7 млн. химиялық қосылыстардьщ 96 % - ті
сол 16-18 элементтен қүрылады, ал 85—95
химиялық
элементтен
жуық
шамамен
180000
бейорганикалық
қосылыстар түзіледі. Бүндай айырмашылықгы элементгердің
Жер қыртысында және космоста таралуымен түсіндіруге
болмайды. Өйткені космоста негізгі элементгер сутегі мен
гелий, ал Жер қыртысы мен атмосферада көп таралған
элементтер
қатарын
темір,
оттегі,
кремний,
магний,
алюминий,
кальций,
никель
түзеді.
Көміртегі
Жер
қыртысында кездесуінен
16—шы орында орналасады, ол
литосферадағы кремнийден 276 есе, ал сирек элемент
титаннан 6 есе аз кездеседі. Сонымен, химиялық сүрьштауда
геохимиялық шартгар айтарлықгай орын алмайды деген
қорытындыға келуге болады.
Химиялық тұрғыдан кдрасақ, сүрыптау нәтижесінде берік,
энергоүтымды химиялық байланыс түзе альюатын элементтер
іріктеліп алынады. Бүл түрғыдан көміртегі номері бірінші
органоген болып есептеледі. Өйткені ол химиялық кдрым
кдйшылықтарды біріктіреді: элекгрондардьщ әрі доноры, әрі
акцепторы, байланыстардың барлық түрін күрайды, әр түрлі
127
Достарыңызбен бөлісу: |
