Презентация на тему: Путешествие в наномир
Путешествие в наномир
НОУ СОШ «Поколение» электронный буклет для старшеклассника Руководитель проекта: учитель химииГречанинова Л.В.Автор проекта: ученик 11 класса Бурочкин Алексей
Счастливого пути! Что такое нанотехнологии?НаномедицинаБиочипыНаноодеждаНаноавтомобилиВоенные разработкиИнтересное рядомОпасность нанотехнологийЖизнь без нанотехнологий
Что такое нанотехнологии? ОпределениеНаправления нанотехнологийВозможности нанотехнологий
Наномедицина Биосинтез белка«Библиотека» белкаНанопроцессы (РНК)
Биочипы НанороботНаноробот в действии
Наноодежда Модели одеждыНаноткани
Наноавтомобили
Военные разработки
Интересное рядом
Опасность нанотехнологий
Жизньбезнанотехнологий
Нанотехнологии – что это такое? нанотехнологии - это технологии, оперирующие величинами порядка нанометра. Это ничтожно малая величина, в сотни раз меньшая длины волны видимого света и сопоставимая с размерами атомов. Поэтому переход от "микро" к "нано" - это уже не количественный, а качественный переход - скачок от манипуляции веществом к манипуляции отдельными атомами.
Три направления нанотехнологий изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов; разработка и изготовление наномашин, т.е. механизмов и роботов размером с молекулу; непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка из них всего существующего.
Так что же могут нанотехнологии? сейчас активно развиваются нанотехнологические методы, позволяющие создавать активные элементы (транзисторы, диоды) размером с молекулу и формировать из них многослойные трехмерные схемы. Возможно, именно микроэлектроника будет первой отраслью, где "атомная сборка" будет осуществлена в промышленных масштабах. Однако возможностей существующих технологий уже достаточно, чтобы соорудить из нескольких молекул некие простейшие механизмы, которые, руководствуясь управляющими сигналами извне (акустическими, электромагнитными и пр.), смогут манипулировать другими молекулами и создавать себе подобные устройства или более сложные механизмы. В первую очередь это возможность перевода всех отраслей промышленного производства на принципиально новый качественный уровень, без огромных по общепринятым нормам капитальных вложений.Во вторых: быстро решить накопившиеся проблемы восстановления экологии.В третьих: создать высокоэффективную систему Здравоохранения, работающую совместно с «Умными машинами» позволяющими обеспечивать регенерацию систем, органов и тканей организма человека, решать проблемы генетически обусловленных болезней, а также биологического старения.В четвертых: использование «Умных машин» для возобновления источников природных минеральных и углеводородных сырьевых ресурсов страны.И последнее: решение вопросов безопасности страны на принципиально новом техническом и технологическом уровнях.
Следующей достопримечательностью нашего путешествия будет… наш собственный организм! Ведь он тоже состоит из атомов и молекул, а значит, внутри нас также происходят различные нанопроцессы. Самый главный нанопроцесс в нашем организме – это биосинтез белкá. Первое, что приходит на ум при слове «белок» – это белок куриного яйца (его научное название — альбумин). Но белки спрятаны не только под яичной скорлупой! Наш собственный организм представляет собой целый завод, на котором постоянно трудится огромное число самых разнообразных белков.Роль белков в организме чрезвычайно разнообразна. Например, белки-гормоны, участвуют в управлении всеми жизненными процессами организма. Без них человек не мог бы ни расти, ни размножаться. Мы обладаем зрением, благодаря особому глазному белку – родопсину. Мы способны двигаться, потому что наши мышцы сокращаются и расслабляются благодаря белкам миозину и актину. Наши волосы и ногти состоят из белка кератина. Белок гемоглобин разносит кислород от легких ко всем клеткам нашего организма. Без белка пепсина, содержащегося в желудочном соке, мы не смогли бы переваривать пищу, а белок интерферон помогает организму справляться с разными вредными вирусами и защищает нас от болезней и т. д.
Каким же образом белки образуются в нашем теле? В любом организме существует своеобразная фабрика по производству (синтезу) белков, которая носит название рибосома. Работа рибосомы очень напоминает работу обычной фабрики, например, по производству автомобилей. В обычном мире, как известно, автомобиль строится не абы как — с бухты-барахты — а строго по определенному чертежу. В нано-мире при синтезе белковой молекулы происходит абсолютно то же самое.«Чертежи», необходимые для построения всех белков организма, хранятся в особой «библиотеке», роль которой выполняет молекула ДНК. Каждый «чертеж» в молекуле ДНК, соответствует конкретному белку и называется геном, а вся информация, содержащаяся в ДНК – генетической.Но «библиотека» – это еще не «сборочный цех». Поэтому прежде, чем построить какой-нибудь белок, необходимо точно «скопировать» его «чертеж» из ДНК и доставить его на место сборки. Такое копирование и перенос осуществляет молекула информационной РНК (и-РНК), на которой специальным образом закодирована вся последовательность аминокислот для каждой белковой молекулы
Итак, молекула и-РНК с записанной на нее информацией направляется к рибосоме. Туда же направляется поток материала, из которого строится белок – молекулы аминокислоты. Аминокислоты попадают в рибосому не самостоятельно, а с помощью подвижных транспортных РНК (т-РНК). Эти молекулы умеют «распознавать» среди всего многообразия аминокислот только «свою» аминокислоту, присоединять её к себе и подтаскивать к рибосоме.Рибосома медленно ползет по ленте и-РНК и, шаг за шагом, считывает с нее «код» следующей «бусины» в молекуле белка. Считав очередной «код», рибосома ждет, когда к ней «подъедет» т-РНК с необходимой аминокислотой. Если подъехавшая т-РНК «привезла» бусину неподходящего «цвета», ничего не происходит и т-РНК с прицепленной аминокислотой покидает рибосому, а к рибосоме «подъезжает» следующая т-РНК. И только в том случае, если считанный код совпал с подъехавшей «бусиной», аминокислота отделяется от т-РНК и присоединяется к строящейся цепочке белковой молекулы.Свободная т-РНК затем выбрасывается из рибосомы в окружающую среду. Здесь она захватывает новую молекулу аминокислоты и весь процесс повторяется снова. Напоминаем, что без этого нанопроцесса жизнь на Земле была бы невозможна, что еще раз подтверждает огромное значение законов наномира в нашей жизни!Механизм работы рибосомы – это процесс производства конечной «нанопродукции» (белковой молекулы) из первоначального «наносырья» — атомов и молекул, причем процесс не беспорядочный, а по строго заданной программе, или рецепту.Мы в своем «большом» мире (макромире) тоже производим автомобили, компьютеры, одежду, книги из исходного материала – железа, ткани, древесины и т.д. а методы для производства вещей с наперед заданной структурой называем технологией.Мы убедились, что эти методы имеют много общего, и отличаются только лишь видом исходного «сырья»: на обычной фабрике – это какое-то вещество в большом объеме, а в наномире сырье – это атомы и молекулы. Поэтому методы манипулирования веществом на атомном и молекулярном уровнях с целью производства конечных продуктов с наперед заданной атомной структурой называется нанотехнологиями. А наномир, по которому мы с вами путешествуем, можно также назвать миром нанотехнологий.
Нанороботы Какие подсистемы должен иметь наноробот?Так как основная функция наноробота — передвижение по кровеносной системе человека, то он должен иметь мощную навигационную систему. Устройству необходимо иметь несколько типов различных сенсоров для мониторинга окружающей среды, навигации, коммуникации и работы с отдельными молекулами. Также нанороботу необходима мощная транспортная система, доставляющая отдельные атомы и молекулы от хранилищ к наноманипуляторам, и обратно. Для работы с пораженными структурами устройство будет оборудовано набором телескопических наноманипуляторов разного применения. Материал, из которого будет изготовлен наноробот — алмазоид или сапфироид. Это обеспечит биосовместимость человека и большого количества наномашин. Также необходимо наличие приемо — передаточных устройств, позволяющих нанороботам связываться друг с другом. И наконец, для удержания крупных объектов необходимы телескопические захваты. максимальный размер устройства не должен превышать 1×1×3 микрона (без двигательных жгутиков). Ниже на картинке представлен вид наноробота, выполненного из алмазоида
Наноробот в кровеносной системе
Путешествие закончилось. Дорогой друг!Ты побывал в мире нанотехнологий Многие говорят о нанотехнологиях как о научно-технической революции, но очень мало кто знает, что это такое. В одном американском фантастическом фильме, про исследования Марсианских муравьев, есть одна очень мудрая фраза, мы позволим ее здесь привести, так как она очень хорошо отражает затронутую нами тему: «Современная наука преследует цели испокон веков оставленные за создателем, но ученые слишком поздно начинают понимать, что плата за вход в обитель божью – уничтожение». Учитывая специфические особенности ядерной физики, квантовой механики и на основании эмпирического опыта, можно сказать, что зарождающаяся сегодня принципиально новая отрасль промышленного производства и всеобъемлющее, основанное на междисциплинарных знаниях научное направление, под названием «НАНОТЕХНОЛОГИЯ», требует особой заботы государства. Как сказал один из предвестников нанотехнологической эры, «отец» водородной бомбы, лауреат Нобелевской премии Э. Теллер: «Тот, кто первым освоит нанотехнологии, тот захватит всю техносферу будущего».
