0 руб.
0 товар(ов)

Естественные многогранники. Часть 2

Естественные многогранники фуллерен

В микро-мире многогранники встречаются в виде молекул, вирусов и бактерий - простейших организмов.
Например: фуллерены – шарообразные молекулы углерода С60 (рис.) - "кирпичики" наноэлектроники и сверхпроводников.

Естественные многогранники
Элементарной ячейкой воды являются тетраэдры, содержащие связанные между собой водородными связями пять молекул Н2О. При этом у каждой из молекул воды в простых тетраэдрах сохраняется способность образовывать водородные связи. За счет их простые тетраэдры могут объединяться между собой вершинами, ребрами или гранями, образуя разнообразные пространственные структуры.
И из всего многообразия структур в природе базовой является гексагональная (шестигранная) структура, когда шесть молекул воды (тетраэдров) объединяются в кольцо. Такой тип структуры характерен для льда, снега и талой воды.
 

Форму тетраэдра также имеют молекулы метана (СН4) и молекула аммиака (NH3).
Естественные многогранники молекула метана
Естественные многогранники аммиак

 

Естественные многогранники вирус
В природе встречаются объекты, обладающие симметрией икосаэдра. Например, вирусы.
Исключительностью икосаэдра вирусы воспользовались не случайно. Тут все дело в экономии — экономии генетической информации.Вы можете спросить: а почему обязательно правильный многогранник? И почему именно икосаэдр? Вирусная частица должна весь обмен клетки-хозяина перевернуть вверх дном; она должна заставить зараженную клетку синтезировать многочисленные ферменты и другие молекулы, необходимые для синтеза новых вирусных частиц. Все эти ферменты должны быть закодированы в вирусной нуклеиновой кислоте. Но количество ее ограничено. Поэтому для кодирования белков собственной оболочки в нуклеиновой кислоте вируса оставлено совсем мало места. Что же делает вирус? Он просто использует много раз один и тот же участок нуклеиновой кислоты для синтеза большого числа стандартных молекул — строительных белков, объединяющихся в процессе автосборки вирусной частицы.
В результате достигается максимальная экономия генетической информации.
Остается добавить, что по законам математики для построения наиболее экономичным способом замкнутой оболочки из одинаковых элементов нужно сложить из них икосаэдр, который мы наблюдаем у вирусов.
Так «решают» вирусы сложнейшую (ее называют «изопиранной») задачу: найти тело наименьшей поверхности при заданном объеме и притом состоящее из одинаковых и тоже простейших фигур. Вирусы, мельчайшие из организмов, настолько простые, что до сих пор неясно — относить их к живой или неживой природе, — эти самые вирусы справились с геометрической проблемой, потребовавшей у людей более двух тысячелетий! Все так называемые «сферические вирусы», в том числе такой страшный, как вирус полиомиелита, представляют собой икосаэдры, а не сферы, как думали раньше.
Естественные многогранники полиомелит
Естественные многогранники вирус
Бактериофаги (греч. phagos — пожиратель; буквально — пожиратели бактерий) - бактериальные вирусы, вызывающие разрушение бактерий и других микроорганизмов. Частицы состоят из головки гексагональной или палочковидной формы диаметром 45—140 нм и отростка толщиной 10—40 и длиной 100—200 нм. Бактериофаг прикрепляется своим отростком к бактериальной клетке и, выделяя фермент, растворяет клеточную стенку; затем содержимое его головки через канадец отростка переходит внутрь клетки, где под влиянием нуклеиновой кислоты фага останавливается синтез бактериальных белков.

Водоросль вольвокс — один из простейших многоклеточных организмов — представляет собой сферическую оболочку, сложенную в основном семиугольными, шестиугольными и пятиугольными клетками.

Многогранник - водоросль вольвокс
Многогранник - водоросль вольвокс

В каждой «вершине» сходятся три клетки. Бывают экземпляры, у которых есть и четырехугольные, и восьмиугольные клетки, но биологи заметили, что если таких «нестандартных» клеток (менее, чем с пятью и более, чем с семью) сторонами нет, то пятиугольных клеток всегда ровно на двенадцать больше, чем семиугольных. Всего клеток может быть несколько сотен и даже тысяч.

Популярное

Многогранники в архитектуре. Часть 2

Визитная карточка Республики Беларусь - новое здание Национальной библиотеки в Минске. Проект...

В День Космонавтики сделаем звёзды ближе

  Бывают совпадения, о которых мы даже сами не подозреваем. 12 апреля - День Космонавтики!    

Как собирать многогранники без клея?

До сих пор мы активно применяли для сборки многогранников из наборов «Волшебные грани» клей. Более того,...

Изгибаемые многогранники

Может ли многогранник изгибаться? Наверное, это какая то ошибка? А может это уже и не...

Звезда Кеплера

Монумент «Звезда Кеплера» (норв. Keplerstjernen), высотой 45 метров, расположен недалеко от г.Осло (Норвегия) в окрестностях...

Календарик – додекаэдр

Как вы думаете, что общего у додекаэдра и календаря?

Практическое применение

Когда мы демонстрируем многогранники, собранные из наборов «Волшебные грани», люди часто задают один и тот же вопрос, – а...