Генетический ряд металла как составить


Генетические ряды металлов — урок. Химия, 8–9 класс.

Генетический ряд металла состоит из простого вещества, оксида, гидроксида и соли:

 

металл — основный оксид — основание — соль.

  

Все металлы можно разделить на две группы: активные и неактивные.

  

К активным относят металлы, реагирующие с водой при обычных условиях. Это \(10\) металлов: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций, кальций, стронций, барий, радий. Их оксиды соединяются с водой с образованием растворимых гидроксидов — щелочей.  

  

Остальные металлы менее активны. Их оксиды не реагируют с водой, а основания в воде не растворяются. Поэтому из оксида получить основание можно только через соль. Для неактивных металлов генетический ряд выглядит так:

 

 металл — основный оксид — соль1 — основание — соль2.

  

1. Генетические ряды активных  металлов:

 

Ряд лития:       Li→Li2O→LiOH→Li2SO4. 

  

Ряд кальция:   Ca→CaO→Ca(OH)2→CaCO3.

 

Ряд бария:      Ba→BaO→Ba(OH)2→Ba3(PO4)2.

 

Составим уравнения для генетического ряда бария:

 

2Ba+O2=2BaO,

 

BaO+h3O=Ba(OH)2,

 

3Ba(OH)2+2h4PO4=Ba3(PO4)2+6h3O.

 

Обрати внимание!

Превращение гидроксида бария в фосфат можно осуществить также с помощью кислотного оксида или растворимой соли:

3Ba(OH)2+P2O5=Ba3(PO4)2↓+3h3O,

 

3Ba(OH)2+2Na3PO4=Ba3(PO4)2↓+6NaOH.

 

2. Генетические ряды неактивных металлов:

 

Ряд магния:      Mg→MgO→MgCl2→Mg(OH)2→MgSO4.

 

Ряд железа:      Fe→FeO→FeSO4→Fe(OH)2→Fe(NO3)2.

 

Ряд меди:          Cu→CuO→Cu(NO3)2→Cu(OH)2→CuCl2.

 

Составим уравнения реакций для ряда меди:

 

2Cu+O2=2CuO,

 

CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+h3O,

 

Cu(NO3)2+2NaOH=Cu(OH)2+2NaNO3,

 

Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2h3O.

 

Обрати внимание!

В ряду неактивного металла получить соль из основания можно только с помощью кислоты.

Введение в генетические алгоритмы - включая пример кода | Виджини Маллаваараччи

Генетический алгоритм - это эвристика поиска, вдохновленная теорией естественной эволюции Чарльза Дарвина. Этот алгоритм отражает процесс естественного отбора, при котором наиболее приспособленные особи отбираются для воспроизводства, чтобы произвести потомство следующего поколения.

Процесс естественного отбора начинается с отбора наиболее приспособленных особей из популяции.Они производят потомство, которое наследует характеристики родителей и будет добавлено к следующему поколению. Если родители будут иметь лучшую физическую форму, их потомство будет лучше родителей и будет иметь больше шансов на выживание. Этот процесс продолжается итерация, и в конце будет найдено поколение с наиболее приспособленными людьми.

Это понятие применимо к поисковой задаче. Мы рассматриваем набор решений проблемы и выбираем из них набор лучших.

В генетическом алгоритме учитываются пять фаз.

  1. Исходная популяция
  2. Функция пригодности
  3. Выбор
  4. Кроссовер
  5. Мутация

Процесс начинается с набора особей, который называется популяцией . Каждый человек - это решение проблемы, которую вы хотите решить.

Индивидуум характеризуется набором параметров (переменных), известных как Genes . Гены объединяются в цепочку, образуя хромосому (раствор).

В генетическом алгоритме набор генов индивидуума представлен в виде строки в виде алфавита.Обычно используются двоичные значения (строка из единиц и нулей). Мы говорим, что кодируем гены в хромосоме.

Популяция, хромосомы и гены

Фитнес-функция определяет степень физической подготовки человека (способность человека соревноваться с другими людьми). Он дает каждому человеку баллов по фитнесу . Вероятность того, что особь будет выбрана для воспроизводства, основана на ее оценке пригодности.

Идея фазы отбора состоит в том, чтобы выбрать наиболее приспособленных особей и позволить им передать свои гены следующему поколению.

Две пары индивидуумов ( родителей, ) отбираются на основе их показателей пригодности. У лиц с высокой физической подготовкой больше шансов быть отобранными для воспроизводства.

Кроссовер - наиболее значимая фаза в генетическом алгоритме. Для каждой пары родителей, подлежащих спариванию, случайным образом из генов выбирается точка кроссовера .

Например, рассмотрим точку кроссовера равной 3, как показано ниже.

Точка кроссовера

Потомки создаются путем обмена генами родителей между собой, пока не будет достигнута точка кроссовера.

Обмен генами между родителями

Новое потомство добавляется к популяции.

Новое потомство

В некоторых новых потомках некоторые из их генов могут подвергаться мутации с низкой случайной вероятностью. Это означает, что некоторые биты в битовой строке могут быть изменены.

Мутация: до и после

Мутация происходит для поддержания разнообразия в популяции и предотвращения преждевременной конвергенции.

Алгоритм завершается, если популяция сошлась (не дает потомства, которое существенно отличается от предыдущего поколения).Затем говорят, что генетический алгоритм предоставил набор решений нашей проблемы.

Население имеет фиксированную численность. По мере формирования новых поколений люди с наименьшей физической подготовкой умирают, оставляя место для нового потомства.

Последовательность фаз повторяется для получения особей в каждом новом поколении, которые лучше, чем в предыдущем поколении.

 НАЧАЛО 
Сгенерировать начальную популяцию
Вычислить пригодность
ПОВТОР
Выбор
Кроссовер
Мутация
Вычислить приспособленность
ПОКА популяция не сойдется
STOP

Ниже приведен пример реализации генетического алгоритма на Java.Не стесняйтесь экспериментировать с кодом.

Учитывая набор из 5 генов, каждый ген может содержать одно из двоичных значений 0 и 1.

Значение пригодности рассчитывается как количество единиц, присутствующих в геноме. Если есть пять единиц, то это максимальная приспособленность. Если нет единиц, то он имеет минимальную пригодность.

Этот генетический алгоритм пытается максимизировать функцию приспособленности, чтобы обеспечить популяцию, состоящую из наиболее приспособленных особей, то есть людей с пятью единицами.

Примечание. В этом примере после скрещивания и мутации наименее приспособленная особь заменяется новым наиболее приспособленным потомством.

Пример вывода, в котором наиболее подходящее решение найдено в 32-м поколении.

Генное редактирование и противоречивое использование CRISPR

Концепция дизайнерских младенцев много обсуждалась в последние месяцы после того, как китайский врач заявил, что помог создать двух младенцев с модифицированными генами. Это вызвало различные дискуссии об этике генетических манипуляций и будущем генетики.

Термин «дизайнерский младенец» относится к младенцу, которому с помощью генной инженерии были приданы особые черты. Это достигается путем изменения генов яйцеклетки, сперматозоидов или эмбриона.Теоретически эти черты могут варьироваться от более низкой устойчивости к болезням до даже гендерного выбора.

СВЯЗАННЫЕ С: НАЧАЛО ПЕРВОГО ИСПЫТАНИЯ НА ЧЕЛОВЕКАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ CRISPR ГЕНОВОГО РЕДАКТИРОВАНИЯ

Генетическое редактирование - это процесс внесения изменений в генетический код (ДНК). В случае «дизайнерских младенцев» это делается либо путем удаления небольших участков существующего генома, либо путем введения в геном новых сегментов ДНК.

Источник: NIH Image Gallery / Flickr

Новый метод под названием CRISPR (кластеризация коротких палиндромных повторов с регулярными интервалами) позволил ученым очень дешево и очень быстро изменить геном практически любого организма.В наиболее распространенной форме CRISPR фермент Cas-9 используется для вырезания выбранных участков ДНК или добавления новых участков к существующей ДНК.

Генетическое редактирование у людей - спорная тема, но не все формы генетических манипуляций человека находятся под вопросом. Например, CRISPR можно использовать для изменения клеток иммунной системы организма с целью нацеливания и уничтожения раковых клеток или для замены генов, вызывающих серповидно-клеточную анемию, генами, не являющимися серповидноклеточными.

CRISPR - это инструмент с огромным потенциалом для создания лучших сельскохозяйственных культур и домашнего скота, производства новых лекарств, уничтожения вредителей и лечения серьезных заболеваний.Но проблема возникает тогда, когда нет никаких ограничений.

Редактирование генов может выполняться как на соматических, так и на зародышевых (стволовых) клетках, и оба эти типа клеток дают очень разные результаты.

Соматические клетки - это те клетки, которые уже дифференцировались в клетки определенного типа, такие как клетка печени или клетка легкого. Изменения в этих клетках затрагивают только ту часть тела, к которой принадлежит клетка, например, печень или легкие. Никакие изменения в соматических клетках не могут быть переданы потомству.

По этой причине изменение соматических клеток для лечения заболеваний обычно не считается спорным.

Проблема возникает при редактировании генов половых клеток. Это клетки яйцеклетки или сперматозоидов, которые в конечном итоге дают начало всем клеткам тела. Эти клетки могут развиваться в клетки любого типа. Это означает, что изменения в половых клетках влияют не только на будущего ребенка, но и могут передаваться будущим поколениям.

Редактирование зародышевых клеток иногда также называют манипуляцией с эмбрионом.Имплантация эмбриона, модифицированного CRISPR, человеку в некоторых местах незаконна, и даже там, где это не является незаконным, это противоречит руководящим принципам исследований, а также моральным и этическим стандартам.

В 2018 году китайский исследователь по имени Хэ Цзянькуй показал, что он использовал CRISPR для создания первых в мире генетически отредактированных младенцев. Он использовал метод CRISPR, чтобы модифицировать ген CCR5 на эмбрионах семи пар, чтобы сделать их устойчивыми к вирусу ВИЧ.Одна из пар впоследствии родила близнецов - Лулу и Нана.

Хотя в то время это не было незаконным, его действия нарушили принятые этические стандарты проведения неподтвержденных исследований на людях, и новости об экспериментах стали шоком для ученых и исследователей в этой области.

Родители близнецов остаются неопознанными, а работа Цзянькуя не была опубликована ни в одном журнале, оставив миру только его слова.

У нас мало информации о долгосрочном эффекте редактирования генома, и многие из переменных, связанных с техникой CRISPR, непонятны.Однако мы знаем, что гены в некоторой степени взаимозависимы, поэтому изменение одного гена в зародышевой клетке может иметь непреднамеренное влияние на другие гены или на другие характеристики организма.

Фактически, ген CCR5, который был отключен у китайских младенцев, не только связан с ВИЧ, он также может играть важную роль в воспалительной реакции и когнитивной функции. Это был вывод, сделанный из эксперимента, который отключил CCR5 у мышей. Одним из результатов было то, что у мышей улучшилось обучение и память.

Это привело к тому, что многие ученые полагают, что созданные в Китае младенцы могут подвергаться другим воздействиям, и добавляют подозрение, что у Хэ Цзянькуя могли быть другие причины для модификации этого конкретного гена.

СВЯЗАННЫЙ: РЕДАКТИРОВАНИЕ ГЕНА CRISPR МОЖЕТ ВЫЗВАТЬ ПОВРЕЖДЕНИЕ ДНК И ОБЩИЕ МУТАЦИИ

Этику редактирования генов можно рассматривать с разных сторон.

Для многих идея экспериментов на людях неэтична, особенно когда нет достаточных доказательств того, что эксперимент будет успешным или не причинит вреда.На данный момент недостаточно доказательств, чтобы продемонстрировать, что CRISPR безопасен - мы не знаем, как влияет редактирование любого данного гена на существующего человека или на будущие поколения. Фактически, недавнее исследование Института Велкома Сэнгера продемонстрировало, что использование CRISPR может привести к обширным генетическим повреждениям в геноме-мишени.

Для других эти методы демонстрируют игнорирование общепринятых научных и этических стандартов. Эти стандарты существуют для предотвращения исследований на людях, когда нет доказательств того, что они будут безопасными.

Однако больше всего людей беспокоит мысль о том, что в будущем родители или врачи смогут диктовать такие черты, как пол, рост или интеллект своего ребенка, что дает тем, кто может позволить себе редактирование генов, преимущество и потенциально ведущий к типу системы генетических классов. По сути, это позволит науке, а не природе управлять эволюцией человечества.

Источник: predvopredvo / Pixabay

Недавно ряд видных исследователей CRISPR выступили с призывом ввести мораторий на редактирование генов зародышевых линий человека.Они предложили принять международную основу для управления будущими исследованиями в области редактирования генов зародышевой линии человека.

Однако также представляется, что работа Хэ Цзянькуй может быть лишь верхушкой айсберга. Последующее расследование показало, что, возможно, был проведен ряд неконтролируемых клинических испытаний CRISPR на людях в Китае, и что китайское правительство пресекает их. В то же время в США и Европе проводятся контролируемые испытания методов лечения заболеваний CRISPR с использованием соматических клеток.

Очевидно, что настало время для более широкого консенсуса научного сообщества в отношении стандартов для исследований и испытаний CRISPR.

.

Простое руководство для начинающих


ДНК - это молекула, которая содержит инструкции, необходимые организму для развития, жизни и размножения. Эти «правила» находятся внутри каждой клетки и передаются от родителей к их детям.

Структуру ДНК можно понять в трех стадиях:

  1. Химическая структура ДНК - наименьших строительных блоков
  2. Модель двойной спирали ДНК - Трехмерное расположение молекулы ДНК
  3. Функция ДНК - Как ДНК воспроизводится и работает

1) Какова химическая структура ДНК?

ДНК означает дезоксирибонуклеиновую кислоту.Это класс молекул , называемых нуклеиновой кислотой .

Это одна из четырех основных групп молекул в биологии. К ним относятся белки, углеводы и жиры.

Нуклеиновые кислоты названы так потому, что они находятся в ядре клеток.

Они состоят из мельчайших единиц, называемых нуклеотидами.

Магистраль:

Структура ДНК состоит из сахарных и фосфатных групп

  • Дезоксирибоза - - это модифицированная форма другого сахара, называемого рибозой.
  • Фосфат - кислотная часть молекулы (уравновешивает основания)

Код:

  • Азотное основание ДНК использует четыре типа азотистых оснований: аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T).
  • РНК - также содержит основания аденина, гуанина и цитозина. Но вместо тимина у них есть другое основание - урацил (U).

ДНК использует азотистое основание, как буквы в алфавите, для образования слова.Порядок азотистых оснований в последовательности ДНК формирует гены, которые на языке клетки говорят клеткам, как производить белки.

2) Структура ДНК с двойной спиралью

Структура ДНК образует двустороннюю лестницу для хранения генетического алфавита. Источник

Нуклеотиды создают нуклеиновую кислоту.

Нуклеиновая кислота затем вместе образует ДНК.

Что такое двойная спираль ДНК?

Теперь мы знаем основную химическую структуру ДНК.Это важно, потому что помогает объяснить, как ДНК функционирует для создания клеток.

Следующий шаг - понять, как работает химическая структура ДНК.

молекул ДНК образуют модель, называемую двойной спиралью ДНК. Это трехмерная структура, которая хранится в ядрах всех клеток.

Помните, что молекулы фосфата и сахара - это основа лестницы. Основания (A, G, C, G) образуют ступеньки лестницы.

Двусторонняя лестница образования двойной спирали ДНК.Источник

Почему ДНК имеет форму двойной спирали?

ДНК образует двойную спираль, потому что две лестницы проходят друг напротив друга. Они вращаются вокруг центральной оси, образуя спиралевидную спираль.

Это называется антипараллельной структурой. Каждая нить имеет конец 5 и конец 3.

Основания одной лестницы (или пряди) соединяются с основаниями другой лестницы. Аденин (A) соединяется с тимином (T), а гуанин (G) соединяется с цитозином (C).

Двойная спиральная структура ДНК. Источник: Genome Research Limited

Трехмерная структура ДНК имеет решающее значение для понимания генетики и функций.

Две лестницы связаны водородными связями. Это объясняет, как две лестницы образуют двойную спираль. Он также описывает, как работает язык ДНК.

Если мы увеличим масштаб, чтобы посмотреть, как формируются основания, это выглядит так.

Аденин (A) соединяется с тимином (T)

Гуанин (G) соединяется с цитозином (C).

Спаривание оснований ДНК - это то, как язык ДНК, а также как создается структура двойной спирали ДНК. Источник

3) Функция ДНК

Есть четыре основных функции ДНК, которые можно объяснить ее функцией.

Репликация ДНК

гена передаются от родителей к потомству. Молекула двухцепочечной ДНК копируется для получения двух идентичных молекул ДНК. Две лестницы разделяются (или раскручиваются) и образуют дополняющего партнера, который является шаблоном для создания новой двойной спирали.

Репликация ДНК воспроизводит пары оснований. Источник

Хранение генетического кода

Основания сгруппированы в 3 так называемых кодона, кодирующих определенную аминокислоту. Например. AGT - коды для определенной аминокислоты. Весь генетический код хранит информацию для воспроизведения всех типов клеток.

Следовательно, ДНК содержит информацию обо всех белках, которые должны быть созданы для клетки.

Мутация и рекомбинация

Когда нити ДНК соединены в двойной спиральной структуре, они не взаимодействуют друг с другом.Во время репликации ДНК различные сегменты ДНК могут быть сплайсированы посредством генной связи.

Процесс может создавать новые комбинации признаков у потомства. Если белок помогает виду выжить, он может со временем эволюционировать.

Однако некоторые мутации могут быть бесполезными, в результате чего существо не передает свою ДНК. ДНК также может со временем восстанавливаться с помощью этих процессов.

Экспрессия гена

Каждая клетка содержит полный набор генов.Клетки из разных тканей и органов выглядят и ведут себя по-разному. Причина в том, что только часть ДНК каждой клетки используется для производства белков.

ДНК играет роль гаишника для типов белков, которые производит клетка. Он делает это с белками в клетках, которые вызывают экспрессию только определенных генов.

Заключение

Структуру ДНК

легко понять, если начать с мельчайших единиц и перейти к самой большой форме.

В следующей статье мы рассмотрим полную форму ДНК человека.

Ключевые термины

Срок Значение
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) Нуклеиновая кислота, передающая генетическую информацию от родителей к потомству и кодирующая производство белков
Нуклеотид Наименьшая единица нуклеиновых кислот
Двойная спираль Конструкция из двух нитей, скрученных вокруг оси в виде витой лестницы
Репликация ДНК Процесс, в ходе которого молекула двухцепочечной ДНК копируется с образованием двух идентичных молекул ДНК
Базовая пара Азотные основания молекул ДНК связаны друг с другом

Ресурсов:

Об авторе (-ах)

Проект происхождения человека

http: // humanoriginproject.com

Мы - медиа-платформа, сочетающая современную науку с древним наследием, чтобы раскрыть самые большие тайны, известные человеку. Благодаря тщательным исследованиям, междисциплинарному анализу и традиционным практикам наше сообщество создает самый прогрессивный диалог на планете Земля.

.

Смотрите также