1900-luvulla muodostui viisi elämän organisoitumistasoa: molekyyligeneettinen, ontogeneettinen, populaarilaji, ekosysteemi ja biosfääri.. Elämän ilmiön selvittäminen kullakin tasolla on yksi biologian päätehtävistä.

Molekyyligeneettinen taso- Tämä on elävien järjestelmien organisoitumistaso, joka koostuu proteiineista ja nukleiinihapoista. Tällä tasolla organismin perusyksikkö on geenit. Täällä biologia tutkii geneettisen tiedon välittymismekanismeja, perinnöllisyyttä ja vaihtelua.

Kuusi yleisintä elementtiä elävissä organismeissa ovat: organogeenit: hiili, typpi, vety, happi, fosfori ja rikki. Näiden alkuaineiden osallistuessa kemiallisen evoluution aikana jättiläinen biopolymeerit: hiilihydraatit, proteiinit, lipidit ja nukleiinihapot. Nämä makromolekyylit ovat elävien organismien perusta. Näiden makromolekyylien monomeerit ovat: monosakkaridit, aminohapot, rasvahapot ja nukleotidit.

Proteiinit ja nukleiinihapot ovat tiedottava» makromolekyylit, koska niiden ominaisuudet riippuvat 20 aminohapon ja 4 nukleotidin kytkentäsekvenssistä. Hiilihydraatit ja lipidit toimivat energia- ja rakennusmateriaalivarastona. Jakaa proteiinit tilitetty yli 50% solujen kokonaiskuivapaino.

geneettinen tiedot eliö varastoituu DNA:han. Se ohjaa lähes kaikkia biologisia prosesseja kehossa. Proteiineilla ja nukleiinihapoilla on molekyylien epäsymmetrian ominaisuus (molekyylikiraalisuus). Kiraalisuus(kreikaksi cheir - käsi) ilmenee siinä, että proteiinit kiertävät valon polarisaatiotasoa vasemmalle ja nukleiinihapot oikein. Kiraalisuus piilee niiden epäsymmetrisyydessä peilikuvan kanssa, kuten oikeassa ja vasemmassa kädessä, mistä johtuu nimi.

DNA-molekyylit yhdessä proteiinien kanssa muodostavat kromosomien aineen. Todisteen DNA:n geneettisestä roolista sai vuonna 1944 tiedemies O. Avery bakteereilla tehdyssä kokeessa. Vuonna 1953 amerikkalainen biokemisti James Watson ja englantilainen biofyysikko Francis Crick löysivät rakenne DNA-molekyylejä. He osoittivat, että DNA koostuu kahdesta säikeestä, jotka on kierretty kaksoiskierteeksi. DNA sisältää 10 ÷ 25 tuhatta nukleotidia ja RNA - 4 - 6 tuhatta.

Vuonna 1941 amerikkalaiset tutkijat J. Beadle ja E. Teymut havaitsivat, että proteiinisynteesi riippuu DNA-geenien tilasta. Gene DNA-molekyylin osa, joka koostuu sadoista nukleotideista. Sitten oli lausuntoja: yksi geeni - yksi proteiini. Organismin geenien kokonaisuutta kutsutaan perimä. Geenien määrä ihmiskehossa on noin 50 ÷ 100 tuhatta, ja koko ihmisen genomi sisältää enemmän 3 miljardia emäsparia. Geenit koodaavat proteiinien synteesiä.

Vuonna 1954 teoreettinen fyysikko Georgi Gamov dekoodaa geneettisen koodin. Hän havaitsi, että yhden aminohapon koodaamiseen käytetään kolmen DNA-nukleotidin yhdistelmää. Se on perinnöllisyyden perusyksikkö, joka koodaa yhtä aminohappoa, ja sitä kutsutaan kodoni(kolmio). Vuonna 1961 Crick vahvisti Gamowin hypoteesin kokeellisesti.

Soluorganellin ribosomi lukee» sisältämät tiedot i-RNA, ja sen mukaisesti syntetisoi proteiinia. Kodonit - tripletit koostuvat kolmesta nukleotidistä, esimerkiksi ACH, AGC, GGG ja muut. Tällaisten triplettien kokonaismäärä on 64. Näistä kolme triplettiä on stop-signaaleja ja 61 triplettiä koodaa 20 aminohappoa. 200 aminohaposta koostuvaa proteiinia koodaa 200 kodonia, ts. 600 nukleotidia mRNA:ssa ja 600 emäsparia DNA:ssa. Tämä on yhden geenin kokoinen. DNA:n tiedot on kirjoitettu käyttäen nukleotidit muodossa: A-C-A-T-T-G-A-G-A-T-∙∙∙∙∙∙. Tämä teksti sisältää tietoa, joka määrittelee kunkin organismin erityispiirteet.

Geneettinen koodi universaali, koska sama kaikille eläville organismeille. Tämä todistaa elämän biokemiallisesta yhtenäisyydestä, ts. elämän synty maapallolla yhdestä esi-isästä. Geneettinen koodi ainutlaatuinen, koska se koodaa vain yhtä aminohappoa.

Elämälle on ominaista vastakohtien dialektinen yhtenäisyys: se on sekä kiinteää että diskreettiä. Orgaaninen maailma on yksi kokonaisuus, koska se on toisiinsa liittyvien osien järjestelmä (joidenkin organismien olemassaolo riippuu muista), ja samalla se on erillinen, koska se koostuu erillisistä yksiköistä - organismeista tai yksilöistä. Jokainen elävä organismi puolestaan ​​on myös erillinen, koska se koostuu yksittäisistä elimistä, kudoksista, soluista, mutta samalla jokainen elin, jolla on tietty autonomia, toimii osana kokonaisuutta. Jokainen solu koostuu organelleista, mutta toimii yhtenä yksikkönä. Perinnöllistä tietoa kuljettavat geenit, mutta

mikään kokonaisuuden ulkopuolisista geeneistä ei määrää piirteen kehittymistä ja niin edelleen.

Elämän diskreetti liittyy orgaanisen maailman eri organisoitumistasoihin, jotka voidaan määritellä biologisten järjestelmien erillisiksi tiloiksi, joille on ominaista alisteisuus, keskinäinen kytkös ja erityiset mallit. Samaan aikaan jokaisella uudella tasolla on edellisen, alemman tason erityisiä ominaisuuksia ja malleja, koska mikä tahansa organismi toisaalta koostuu sille alisteisista elementeistä ja toisaalta se on itse elementti, joka on osa jonkinlaisesta makrobiologisesta järjestelmästä.

Kaikilla elämän tasoilla sen ominaisuudet, kuten diskreetti ja eheys, rakenteellinen järjestäytyminen, aineen, energian ja tiedon vaihto, ilmenevät. Elämän olemassaolo korkeammilla organisaatiotasoilla valmistelee ja määrää alemman tason rakenne; erityisesti solutason luonteen määrää molekyyli- ja subsellulaarinen taso, organismin luonne - solu-, kudostasot jne.

Elämän organisoitumisen rakenteelliset tasot ovat äärimmäisen erilaisia, mutta tärkeimmät ovat molekyyli-, solu-, ontogeneettinen, populaatiolajinen, biokenoottinen, biogeosenoottinen ja biosfäärinen.

Molekyyligeneettinen taso

Molekyyligeneettinen elämäntaso on biopolymeerien (proteiinit, nukleiinihapot, polysakkaridit) ja muiden tärkeiden orgaanisten yhdisteiden toimintataso, jotka ovat organismien elämänprosessien taustalla. Tällä tasolla perusrakenneyksikkö on geeni, ja perinnöllisen tiedon kantaja kaikissa elävissä organismeissa on DNA-molekyyli. Perinnöllisen tiedon toteuttaminen tapahtuu RNA-molekyylien osallistuessa. Koska perinnöllisen tiedon varastointi-, muutos- ja toteutusprosessit liittyvät molekyylirakenteisiin, tätä tasoa kutsutaan molekyyligeneettiseksi.

Biologian tärkeimmät tehtävät tällä tasolla ovat geneettisen tiedon välittymismekanismien, perinnöllisyyden ja vaihtelevuuden tutkiminen, evoluutioprosessien, elämän alkuperän ja olemuksen tutkiminen.

Kaikki elävät organismit sisältävät yksinkertaisia ​​epäorgaanisia molekyylejä: typpeä, vettä, hiilidioksidia. Niistä kemiallisen evoluution aikana ilmestyi yksinkertaisia ​​orgaanisia yhdisteitä, joista puolestaan ​​​​tuli suurempien molekyylien rakennusmateriaali. Näin makromolekyylit syntyivät - jättiläinen mo-

polymeerimolekyylejä, jotka on rakennettu monista monomeereistä. Polymeereja on kolmenlaisia: polysakkarideja, proteiineja ja nukleiinihappoja. Niiden monomeerit ovat vastaavasti monosakkarideja, aminohappoja ja nukleotideja.

Oravat ja nukleiinihapot ovat "informaatio"-molekyylejä, koska monomeerien sekvenssillä, joka voi olla hyvin monimuotoinen, on tärkeä rooli niiden rakenteessa. Polysakkaridit (tärkkelys, glykogeeni, selluloosa) toimivat energialähteenä ja rakennusmateriaalina suurempien molekyylien synteesissä.

Proteiinit ovat makromolekyylejä, jotka ovat erittäin pitkiä aminohappoketjuja - orgaanisia (karboksyyli)happoja, jotka sisältävät yleensä yhden tai kaksi aminoryhmää (-NH 2).

Liuoksissa aminohapot pystyvät osoittamaan sekä happojen että emästen ominaisuuksia. Tämä tekee niistä eräänlaisen puskurin vaarallisten fysikaalisten ja kemiallisten muutosten tiellä. Elävissä soluissa ja kudoksissa on yli 170 aminohappoa, mutta proteiineissa niistä vain 20. Se on peptidisidoksilla toisiinsa liittyvien aminohappojen sekvenssi 1, joka muodostaa proteiinien primäärirakenteen. Proteiinit muodostavat yli 50 % solujen kuivamassasta.

Useimmat proteiinit toimivat katalyytteinä (entsyymeinä). Niiden tilarakenteessa on aktiivisia keskuksia tietyn muotoisten syvennysten muodossa. Molekyylit, joiden transformaatiota tämä proteiini katalysoi, tulevat tällaisiin keskuksiin. Lisäksi proteiinit toimivat kantajina; esimerkiksi hemoglobiini kuljettaa happea keuhkoista kudoksiin. Lihassupistukset ja solunsisäiset liikkeet ovat seurausta proteiinimolekyylien vuorovaikutuksesta, joiden tehtävänä on koordinoida liikettä. Vasta-aineproteiinien tehtävänä on suojata kehoa viruksilta, bakteereilta jne. Hermoston toiminta riippuu proteiineista, jotka keräävät ja varastoivat tietoa ympäristöstä. Proteiinit, joita kutsutaan hormoneiksi, säätelevät solujen kasvua ja toimintaa.

Nukleiinihapot. Elävien organismien elämänprosessit määräytyvät kahden tyyppisten makromolekyylien - proteiinien ja DNA:n - vuorovaikutuksesta. Organismin geneettinen informaatio on tallennettu DNA-molekyyleihin, jotka toimivat perinnöllisen tiedon kantajana seuraavalle sukupolvelle ja määrittävät lähes kaikkia biologisia prosesseja ohjaavien proteiinien biosynteesin. niin nuk-

1 Peptidisidos on -CO-NH- kemiallinen sidos.

Leiinihapoilla on sama tärkeä paikka elimistössä kuin proteiineilla.

Sekä proteiineilla että nukleiinihapoilla on yksi erittäin tärkeä ominaisuus - molekyylien epäsymmetria (esymmetria) tai molekyylikiraalisuus. Tämä elämän ominaisuus löydettiin 1940- ja 1950-luvuilla. 1800-luvulla L. Pasteur tutkiessaan biologista alkuperää olevien aineiden - viinihapon suolojen - kiteiden rakennetta. Pasteur havaitsi kokeissaan, että paitsi kiteet, myös niiden vesiliuokset pystyvät kääntämään polarisoidun valonsäteen, ts. ovat optisesti aktiivisia. Myöhemmin ne nimettiin optiset isomeerit. Ei-biologista alkuperää olevien aineiden liuoksilla ei ole tätä ominaisuutta, niiden molekyylien rakenne on symmetrinen.

Nykyään Pasteurin ajatukset on vahvistettu, ja katsotaan todistetuksi, että molekyylikiraalisuus (kreikan sanasta cheir - käsi) on luontaista vain elävälle aineelle ja on sen olennainen ominaisuus. Elotonta alkuperää oleva aine on symmetrinen siinä mielessä, että valoa vasemmalle ja oikealle polarisoivat molekyylit ovat siinä aina yhtä suuret. Ja biologisen alkuperän aineessa on aina poikkeama tästä tasapainosta. Proteiinit rakennetaan aminohapoista, jotka polarisoivat valoa vain vasemmalle (L-konfiguraatio). Nukleiinihapot koostuvat sokereista, jotka polarisoivat valoa vain oikealle (D-konfiguraatio). Siten kiraalisuus piilee molekyylien epäsymmetriassa, niiden yhteensopimattomuudessa peilikuvan kanssa, kuten oikeassa ja vasemmassa kädessä, mikä antoi tälle ominaisuudelle nykyaikaisen nimen. On mielenkiintoista huomata, että jos henkilö muuttui yhtäkkiä peilikuvakseen, hänen ruumiinsa olisi kaikki hyvin, kunnes hän alkoi syödä kasvi- tai eläinperäistä ruokaa, jota hän ei yksinkertaisesti pystynyt sulattamaan.

Nukleiinihapot ovat monimutkaisia ​​orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat fosforia sisältäviä biopolymeerejä (polynukleotideja).

Nukleiinihappoja on kahdenlaisia ​​- deoksiribonukleiinihappo (DNA) ja ribonukleiinihappo (RNA). Nukleiinihapot saivat nimensä (latinan sanasta nucleus - nucleus) siitä syystä, että ne eristettiin ensimmäisen kerran leukosyyttien ytimistä 1800-luvun jälkipuoliskolla. Sveitsiläinen biokemisti F. Miescher. Myöhemmin havaittiin, että nukleiinihappoja ei löydy vain ytimestä, vaan myös sytoplasmasta ja sen organelleista. DNA-molekyylit yhdessä histoniproteiinien kanssa muodostavat kromosomien aineen.

XX vuosisadan puolivälissä. amerikkalainen biokemisti J. Watson ja englantilainen biofyysikko F. Crick paljastivat DNA-molekyylin rakenteen. Röntgendiffraktiotutkimukset ovat osoittaneet, että DNA koostuu kahdesta säikeestä, jotka on kierretty kaksoiskierteeksi. Ketjujen selkärangan roolia hoitavat sokerifosfaattiryhmät, ja puriinien ja pyrimidiinien emäkset toimivat hyppääjinä. Jokainen hyppyjohdin muodostuu kahdesta alustasta, jotka on kiinnitetty kahteen vastakkaiseen ketjuun, ja jos toisessa alustassa on yksi rengas, niin toisessa on kaksi. Siten muodostuu komplementaarisia pareja: A-T ja G-C. Tämä tarkoittaa, että emästen sekvenssi yhdessä ketjussa määrittää yksiselitteisesti emästen sekvenssin toisessa, molekyylin komplementaarisessa ketjussa.

Geeni on osa DNA- tai RNA-molekyylistä (joissakin viruksissa). RNA sisältää 4-6 tuhatta yksittäistä nukleotidia, DNA - 10-25 tuhatta. Jos yhden ihmissolun DNA olisi mahdollista venyttää jatkuvaksi langaksi, sen pituus olisi 91 cm.

Molekyyligenetiikan synty tapahtui kuitenkin hieman aikaisemmin, kun amerikkalaiset J. Beadle ja E. Tatum loivat suoran yhteyden geenien tilan (DNA) ja entsyymien (proteiinien) synteesin välille. Silloin ilmestyi kuuluisa sanonta: "yksi geeni - yksi proteiini". Myöhemmin havaittiin, että geenien päätehtävä on koodata proteiinisynteesiä. Sen jälkeen tutkijat keskittivät huomionsa kysymykseen siitä, kuinka geneettinen ohjelma on kirjoitettu ja kuinka se toteutetaan solussa. Tätä varten oli tarpeen selvittää, kuinka vain neljä emästä voi koodata jopa kahdenkymmenen aminohapon järjestystä proteiinimolekyyleissä. Kuuluisa teoreettinen fyysikko G. Gamow teki suurimman panoksen tämän ongelman ratkaisuun 1950-luvun puolivälissä.

Hänen mukaansa yhden aminohapon koodaamiseen käytetään kolmen DNA-nukleotidin yhdistelmää. Tätä perinnöllisyyden perusyksikköä, joka koodaa yhtä aminohappoa, kutsutaan kodoni. Vuonna 1961 Gamowin hypoteesi vahvistettiin F. Crickin tutkimuksella. Joten molekyylimekanismi geneettisen tiedon lukemiseksi DNA-molekyylistä proteiinisynteesin aikana purettiin.

Elävässä solussa on organelleja - ribosomeja, jotka "lukevat" DNA:n primäärirakenteen ja syntetisoivat proteiinia DNA:han tallennettujen tietojen mukaisesti. Jokaiselle nukleotiditripletille määrätään yksi 20 mahdollisesta aminohaposta. Näin DNA:n primäärirakenne määrittää syntetisoidun proteiinin aminohapposekvenssin, kiinnittää organismin (solun) geneettisen koodin.

Kaikkien elävien olentojen geneettinen koodi, oli se sitten kasvi, eläin tai bakteeri, on sama. Tämä geneettisen koodin ominaisuus yhdessä kaikkien proteiinien aminohappokoostumuksen samankaltaisuuden kanssa osoittaa

elämän biokemiallisesta yhtenäisyydestä, kaikkien maan päällä olevien elävien olentojen alkuperästä yhdestä esi-isästä.

Myös DNA:n lisääntymismekanismi selvitettiin. Se koostuu kolmesta osasta: replikaatio, transkriptio ja translaatio.

replikointi on DNA-molekyylien päällekkäisyyttä. Replikaation perusta on DNA:n ainutlaatuinen ominaisuus kopioida itseään, mikä mahdollistaa solun jakautumisen kahdeksi identtiseksi. Replikaation aikana DNA, joka koostuu kahdesta kiertyneestä molekyyliketjusta, purkautuu. Muodostuu kaksi molekyylilankaa, joista jokainen toimii matriisina uuden, alkuperäistä täydentävän langan synteesiä varten. Sen jälkeen solu jakautuu, ja jokaisessa solussa yksi DNA-juoste on vanha ja toinen uusi. Nukleotidisekvenssin rikkominen DNA-ketjussa johtaa perinnöllisiin muutoksiin kehossa - mutaatioihin.

Transkriptio- tämä on DNA-koodin siirtoa muodostamalla yksijuosteinen lähetti-RNA-molekyyli (i-RNA) yhteen DNA-säikeistä. i-RNA on kopio DNA-molekyylin osasta, joka koostuu yhdestä tai ryhmästä vierekkäisiä geenejä, jotka kuljettavat tietoa proteiinien rakenteesta.

Lähetys - tämä on proteiinisynteesi, joka perustuu i-RNA:n geneettiseen koodiin erityisissä soluorganelleissa - ribosomeissa, joissa siirto-RNA (t-RNA) toimittaa aminohappoja.

1950-luvun lopulla Venäläiset ja ranskalaiset tutkijat esittivät samanaikaisesti hypoteesin, että erot esiintymistiheydessä ja nukleotidien järjestyksissä eri organismien DNA:ssa ovat lajikohtaisia. Tämä hypoteesi teki mahdolliseksi tutkia elävien olentojen evoluutiota ja lajittelun luonnetta molekyylitasolla.

Molekyylitasolla on useita vaihtelumekanismeja. Tärkein niistä on jo mainittu geenimutaatiomekanismi - itse geenien suora transformaatioUusi, sijaitsee kromosomissa ulkoisten tekijöiden vaikutuksen alaisena. Mutaation aiheuttavia tekijöitä (mutageenit) ovat säteily, myrkylliset kemialliset yhdisteet ja virukset. Tällä vaihtelumekanismilla geenien järjestys kromosomissa ei muutu.

Toinen muutosmekanismi on geenien rekombinaatio. Tämä on tietyssä kromosomissa sijaitsevien uusien geeniyhdistelmien luomista. Samaan aikaan itse geenin molekyylipohja ei muutu, vaan se siirtyy kromosomin yhdestä osasta toiseen tai kahden kromosomin välillä tapahtuu geenien vaihtoa. Geenien rekombinaatio tapahtuu seksuaalisen lisääntymisen aikana korkeammissa organismeissa. Tässä tapauksessa geneettisen tiedon kokonaismäärässä ei ole muutosta, se pysyy ennallaan. Tämä mekanismi selittää, miksi lapset muistuttavat vain osittain vanhempiaan -

ne perivät ominaisuuksia molemmilta emoorganismeilta, jotka yhdistyvät satunnaisesti.

Toinen muutosmekanismi on ei-klassinen rekombinaatioUusi– Se avattiin vasta 1950-luvulla. Ei-klassisessa geenirekombinaatiossa geneettisen tiedon määrä lisääntyy yleisesti, koska solun genomiin on sisällytetty uusia geneettisiä elementtejä. Useimmiten virukset tuovat uusia elementtejä soluun. Nykyään on löydetty useita tarttuvia geenejä. Niiden joukossa on plasmideja, jotka ovat kaksijuosteista pyöreää DNA:ta. Niiden takia minkä tahansa huumeiden pitkäaikaisen käytön jälkeen syntyy riippuvuus, jonka jälkeen niillä ei ole lääketieteellistä vaikutusta. Patogeeniset bakteerit, joita vastaan ​​lääkkeemme vaikuttaa, sitoutuvat plasmideihin, mikä tekee bakteerista resistentin lääkkeelle, eivätkä ne enää huomaa sitä.

Siirtyvät geneettiset elementit voivat aiheuttaa sekä kromosomien rakenteellisia uudelleenjärjestelyjä että geenimutaatioita. Mahdollisuus käyttää tällaisia ​​elementtejä ihmisten toimesta on johtanut uuden tieteen - geenitekniikan - syntymiseen, jonka tarkoituksena on luoda uusia organismimuotoja, joilla on halutut ominaisuudet. Siten geneettisten ja biokemiallisten menetelmien avulla rakennetaan uusia geeniyhdistelmiä, joita luonnossa ei ole. Tätä varten modifioidaan DNA:ta, joka koodaa haluttujen ominaisuuksien omaavan proteiinin tuotantoa. Tämä mekanismi on kaiken nykyaikaisen biotekniikan perusta.

Yhdistelmä-DNA:n avulla voidaan syntetisoida erilaisia ​​geenejä ja viedä ne klooneihin (identtisten organismien pesäkkeisiin) kohdennettua proteiinisynteesiä varten. Joten vuonna 1978 syntetisoitiin insuliini - proteiini diabeteksen hoitoon. Haluttu geeni vietiin plasmidiin ja vietiin normaaliin bakteeriin.

Geneetikot pyrkivät kehittämään turvallisia rokotteita virusinfektioita vastaan, koska perinteiset rokotteet ovat heikentynyt virus, jonka täytyy aiheuttaa vasta-aineiden tuotantoa, joten niiden antamiseen liittyy tietty riski. Geenitekniikka mahdollistaa viruksen pintakerrosta koodaavan DNA:n saamisen. Tässä tapauksessa immuniteetti muodostuu, mutta kehon infektio on suljettu pois.

Nykyään geenitekniikassa pohditaan kysymystä eliniän pidentämisestä ja kuolemattomuuden mahdollisuudesta muuttamalla ihmisen geeniohjelmaa. Tämä voidaan saavuttaa lisäämällä solun suojaavia entsyymitoimintoja, suojaamalla DNA-molekyylejä erilaisilta vaurioilta, jotka liittyvät sekä aineenvaihduntahäiriöihin että ympäristövaikutuksiin. Lisäksi tutkijat ovat onnistuneet löytämään ikääntyvän pigmentin ja luomaan erityisen lääkkeen, joka vapauttaa siitä soluja. Kokeissa meidän kanssamme-

shami sai pidennettyä elinajanodotetta. Lisäksi tutkijat pystyivät toteamaan, että solujen jakautumisen aikana telomeerit pienenevät - erityiset kromosomirakenteet, jotka sijaitsevat solukromosomien päissä. Tosiasia on, että DNA:n replikaation aikana erityinen aine - polymeraasi - kulkee DNA-heliksiä pitkin ja tekee siitä kopion. Mutta DNA-polymeraasi ei aloita kopiointia aivan alusta, vaan jättää joka kerta kopioimattoman kärjen. Siksi jokaisen myöhemmän kopioinnin yhteydessä DNA-kierre lyhenee pääteosien tai telomeerien vuoksi, jotka eivät sisällä mitään tietoa. Heti kun telomeerit ovat loppuneet, seuraavat kopiot alkavat kutistaa sitä DNA:n osaa, joka kantaa geneettistä tietoa. Tämä on solujen ikääntymisprosessi. Vuonna 1997 Yhdysvalloissa ja Kanadassa tehtiin koe telomeerien keinotekoisesta pidentämisestä. Tätä varten käytettiin äskettäin löydettyä soluentsyymiä, telomeraasia, joka edistää telomeerien kasvua. Tällä tavalla saadut solut saivat kyvyn jakautua monta kertaa, säilyttäen täysin normaalit toiminnalliset ominaisuutensa eivätkä muuttuneet syöpäsoluiksi.

Viime aikoina geeniteknologioiden menestykset kloonauksen alalla ovat tulleet laajalti tunnetuiksi - yhden tai toisen elävän esineen tarkka jäljentäminen tietyllä määrällä kopioita somaattisista soluista. Samaan aikaan aikuista yksilöä ei voida geneettisesti erottaa emoorganismista.

Kloonien hankkiminen partenogeneesin kautta lisääntyvistä organismeista ilman edeltävää hedelmöitystä ei ole mitään erityistä, ja geneetikot ovat käyttäneet sitä pitkään. Korkeammissa organismeissa tunnetaan myös luonnollisen kloonauksen tapaukset - identtisten kaksosten syntymä. Mutta korkeampien organismien kloonien keinotekoiseen tuotantoon liittyy vakavia vaikeuksia. Helmikuussa 1997 Jan Wilmuthin laboratoriossa Edinburghissa kuitenkin kehitettiin menetelmä nisäkkäiden kloonaukseen, ja Dolly-lammas kasvatettiin sen avulla. Tätä varten skotlantilaisen mustanaamaisen lampaan munat uutettiin, asetettiin keinotekoiseen ravintoalustaan ​​ja niistä poistettiin ytimet. Sitten otettiin maitorauhassoluja suomalaisen Dorset-rodun aikuisen raskaana olevan lampaan rintarauhassoluista, jotka kantoivat täydellistä geneettistä sarjaa. Jonkin ajan kuluttua nämä solut fuusioitiin ei-ydinmunien kanssa ja aktivoitiin niiden kehitys sähköpurkauksen avulla. Sitten kehittyvä alkio kasvoi keinotekoisessa ympäristössä kuusi päivää, minkä jälkeen alkiot siirrettiin adoptioäidin kohtuun, jossa ne kehittyivät syntymään asti. Mutta 236 kokeesta vain yksi osoittautui onnistuneeksi - Dolly-lammas varttui.

Tämän jälkeen Wilmut ilmoitti ihmiskloonauksen perustavanlaatuisesta mahdollisuudesta, joka herätti vilkkaimpia keskusteluja.

ei vain tieteellisessä kirjallisuudessa, vaan myös monien maiden parlamenteissa, koska tällainen mahdollisuus liittyy erittäin vakaviin moraalisiin, eettisiin ja oikeudellisiin ongelmiin. Ei ole sattumaa, että jotkut maat ovat jo säätäneet lakeja, jotka kieltävät ihmisen kloonauksen. Loppujen lopuksi suurin osa kloonatuista alkioista kuolee. Lisäksi friikkien syntymän todennäköisyys on korkea. Joten kloonauskokeet eivät ole vain moraalittomia, vaan myös yksinkertaisesti vaarallisia Homo sapiens -lajin puhtauden säilyttämisen kannalta. Liian suuren riskin vahvistavat vuoden 2002 alussa julkistetut tiedot, joiden mukaan Dolly-lammas kärsi niveltulehduksesta, joka ei ole yleinen lampailla, minkä jälkeen hänet jouduttiin lopettamaan pian sen jälkeen.

Siksi paljon lupaavampi tutkimusalue on ihmisen genomin (geenijoukon) tutkimus. Vuonna 1988 J. Watsonin aloitteesta perustettiin kansainvälinen järjestö "Human Genome", joka kokosi yhteen monia tutkijoita eri puolilta maailmaa ja asetti tehtäväksi koko ihmisen genomin tulkitsemisen. Tämä on pelottava tehtävä, koska geenien määrä ihmiskehossa on 50-100 tuhatta ja koko genomi on yli 3 miljardia nukleotidiparia.

Tämän ohjelman ensimmäisen vaiheen, joka liittyy nukleotidiparien sekvenssin purkamiseen, uskotaan valmistuvan vuoden 2005 loppuun mennessä. Geenien "atlasin", joukon niiden karttoja, luomiseksi on jo tehty työtä. Ensimmäisen tällaisen kartan laativat vuonna 1992 D. Cohen ja J. Dosset. Lopullisessa versiossa sen esitteli vuonna 1996 J. Weissenbach, joka tutkii kromosomia mikroskoopilla ja merkitsi sen eri alueiden DNA:ta erityisillä markkereilla. Sitten hän kloonasi nämä osat, kasvatti niitä mikro-organismeilla ja sai DNA-fragmentteja - yhden DNA-juosteen nukleotidisekvenssin, joka muodosti kromosomit. Siten Weissenbach paikallisti 223 geeniä ja tunnisti noin 30 mutaatiota, jotka johtivat 200 sairauteen, mukaan lukien verenpainetauti, diabetes, kuurous, sokeus ja pahanlaatuiset kasvaimet.

Yksi tämän ohjelman tuloksista, vaikka se ei ole vielä valmis, on mahdollisuus tunnistaa geneettisiä patologioita raskauden alkuvaiheessa ja luoda geeniterapia - menetelmä perinnöllisten sairauksien hoitamiseksi geenien avulla. Ennen geeniterapiaa selvitetään, mikä geeni osoittautui vialliseksi, hankitaan normaali geeni ja viedään se kaikkiin sairaisiin soluihin. Samalla on erittäin tärkeää varmistaa, että tuotu geeni toimii solumekanismien ohjauksessa, muuten saadaan syöpäsolu. Ensimmäiset tällä tavalla parantuneet potilaat ovat jo olemassa. Totta, ei ole vielä selvää, kuinka radikaalisti ne parantuvat ja

palaako tauti tulevaisuudessa. Myöskään tällaisen hoidon pitkän aikavälin seuraukset eivät ole vielä selviä.

Tietysti biotekniikan ja geenitekniikan käytössä on sekä myönteisiä että negatiivisia puolia. Tämän todistaa Euroopan mikrobiologisten yhdistysten liiton vuonna 1996 julkaisema muistio. Tämä johtuu siitä, että suuri yleisö on epäluuloinen ja vihamielinen geeniteknologioita kohtaan. Pelon aiheuttaa mahdollisuus luoda geneettinen pommi, joka voi vääristää ihmisen genomia ja johtaa friikkien syntymiseen; tuntemattomien sairauksien ilmaantuminen ja biologisten aseiden tuotanto.

Ja lopuksi, virus- tai sienisairauksien kehittymistä estäviä geenejä tuomalla luotujen siirtogeenisten elintarviketuotteiden laajalle levinneisyyden ongelmasta on keskusteltu laajasti viime aikoina. Siirtogeenisiä tomaatteja ja maissia on jo luotu ja niitä myydään. Markkinoille toimitetaan siirtogeenisten mikrobien avulla valmistettua leipää, juustoa ja olutta. Tällaiset tuotteet kestävät haitallisia bakteereja, niillä on paremmat ominaisuudet - maku, ravintoarvo, vahvuus jne. Esimerkiksi Kiinassa kasvatetaan virusresistenttiä tupakkaa, tomaatteja ja paprikaa. Tunnetut siirtogeeniset tomaatit kestävät bakteeri-infektiota, perunat ja maissi ovat sieniresistenttejä. Mutta tällaisten tuotteiden käytön pitkäaikaiset seuraukset ovat vielä tuntemattomia, ensisijaisesti niiden vaikutusmekanismia elimistöön ja ihmisen perimään.

Tietenkin kahdenkymmenen vuoden aikana, kun bioteknologiaa on käytetty, ei ole tapahtunut mitään, mitä ihmiset pelkäävät. Kaikki tutkijoiden luomat uudet mikro-organismit ovat vähemmän patogeenisiä kuin niiden alkuperäiset muodot. Rekombinanttiorganismien haitallista tai vaarallista leviämistä ei ole koskaan tapahtunut. Tutkijat ovat kuitenkin varovaisia ​​varmistaakseen, että siirtogeeniset kannat eivät sisällä geenejä, joilla voi olla vaarallisia vaikutuksia siirrettynä muihin bakteereihin. On olemassa teoreettinen vaara luoda uudenlaisia ​​geeniteknologioihin perustuvia bakteriologisia aseita. Siksi tutkijoiden on otettava tämä riski huomioon ja osallistuttava sellaisen luotettavan kansainvälisen valvonnan järjestelmän kehittämiseen, jolla tällainen työ voidaan pysäyttää ja keskeyttää.

Geeniteknologioiden käytön mahdollisen vaaran huomioon ottaen on kehitetty niiden käyttöä sääteleviä asiakirjoja, laboratoriotutkimuksen ja teollisen kehityksen turvallisuussääntöjä sekä sääntöjä muuntogeenisten organismien levittämisestä ympäristöön.

Näin ollen nykyään uskotaan, että asianmukaisin varotoimin geeniteknologioiden hyödyt ovat suuremmat kuin mahdollisten kielteisten seurausten riski.

Mobiilitaso

Solutasolla kaikkien elävien organismien rakenteellinen ja toiminnallinen perusyksikkö on solu. Solutasolla, samoin kuin molekyyligeneettisellä tasolla, havaitaan samantyyppisiä kaikkia eläviä organismeja. Kaikissa organismeissa biosynteesi ja perinnöllisen tiedon realisoituminen ovat mahdollisia vain solutasolla. Yksisoluisten organismien solutaso on sama kuin organismin taso. Elämän historia planeetallamme alkoi tällä organisaatiotasolla.

Nykyään tiede on tarkasti todennut, että pienin itsenäinen yksikkö elävän organismin rakenteesta, toiminnasta ja kehityksestä on solu.

Cell on biologinen alkeisjärjestelmä, joka kykenee uusiutumaan, lisääntymään ja kehittymään, ts. jolla on kaikki elävän organismin ominaisuudet.

Solurakenteet ovat minkä tahansa elävän organismin rakenteen taustalla, riippumatta siitä, kuinka monimuotoiselta ja monimutkaiselta sen rakenne näyttää. Tiedettä, joka tutkii elävää solua, kutsutaan sytologiaksi. Se tutkii solujen rakennetta, niiden toimintaa alkeiselävinä järjestelminä, tutkii yksittäisten solukomponenttien toimintoja, solujen lisääntymisprosessia, niiden sopeutumista ympäristöolosuhteisiin jne. Sytologia tutkii myös erikoistuneiden solujen ominaisuuksia, niiden erityisten muodostumista toimintoja ja tiettyjen solurakenteiden kehittymistä. Siten nykyaikaista sytologiaa voidaan kutsua solufysiologiaksi. Nykyaikaisen sytologian menestykset liittyvät erottamattomasti biokemian, biofysiikan, molekyylibiologian ja genetiikan saavutuksiin.

Sytologia perustuu väitteeseen, että kaikki elävät organismit (eläimet, kasvit, bakteerit) koostuvat soluista ja niiden aineenvaihduntatuotteista. Uusia soluja muodostuu jo olemassa olevien solujen jakautuessa. Kaikki solut ovat samanlaisia ​​​​kemiallisessa koostumuksessa ja aineenvaihdunnassa. Organismin toiminta kokonaisuudessaan koostuu yksittäisten solujen toiminnasta ja vuorovaikutuksesta.

Solujen olemassaolon löytö tuli lopussa XVII kun mikroskooppi keksittiin. Englantilainen tiedemies R. Hooke kuvasi solun ensimmäisen kerran vuonna 1665, kun hän tutki korkinpalaa. Koska hänen mikroskooppinsa ei ollut kovin täydellinen, hän näki itse asiassa kuolleiden solujen seinät. Kesti lähes kaksisataa vuotta ennen kuin biologit ymmärsivät, että solun seinät eivät olleet pääroolissa, vaan sen sisäinen sisältö. Soluteorian tekijöistä mainittakoon myös A. Leeuwenhoek, joka osoitti, että monien kudosten kudokset kasvevat

eliöt rakentuvat soluista. Hän kuvasi myös punasoluja, yksisoluisia organismeja ja bakteereja. Totta, Leeuwenhoek, kuten muutkin 1600-luvun tutkijat, näki solussa vain ontelon sisältävän kuoren.

Merkittävä edistysaskel solujen tutkimuksessa tapahtui 1800-luvun alussa, jolloin niitä alettiin nähdä yksilöinä, joilla oli elintärkeitä ominaisuuksia. 1830-luvulla solun ydin löydettiin ja kuvattiin, mikä kiinnitti tutkijoiden huomion solun sisältöön. Sitten oli mahdollista nähdä kasvisolujen jakautuminen. Näiden tutkimusten pohjalta syntyi soluteoria, josta tuli 1800-luvun biologian suurin tapahtuma. Juuri soluteoria antoi ratkaisevan todisteen kaiken elävän luonnon yhtenäisyydestä, toimi perustana embryologian, histologian, fysiologian, evoluutioteorian kehitykselle sekä organismien yksilöllisen kehityksen ymmärtämiselle.

Sytologia sai voimakkaan sysäyksen genetiikan ja molekyylibiologian luomisen myötä. Sen jälkeen löydettiin uusia komponentteja eli organelleja, soluja - kalvo, ribosomit, lysosomit jne.

Nykyaikaisten käsitteiden mukaan solut voivat esiintyä sekä itsenäisinä organismeina (esimerkiksi alkueläiminä) että osana monisoluisia organismeja, joissa on lisääntymistä palvelevia sukusoluja ja somaattisia soluja (kehon soluja). Somaattiset solut eroavat rakenteeltaan ja toiminnaltaan - on hermo-, luu-, lihas-, erityssoluja. Solukoot voivat vaihdella 0,1 µm:stä (jotkut bakteerit) 155 mm:iin (strutsinmuna kuoressa). Elävä organismi muodostuu miljardeista erilaisista soluista (jopa 10 15), joiden muoto voi olla mitä omituisin (hämähäkki, tähti, lumihiutale jne.).

On todettu, että solujen ja niiden suorittamien toimintojen suuresta valikoimasta huolimatta kaikkien elävien organismien solut ovat kemialliselta koostumukseltaan samanlaisia: ne sisältävät erityisen paljon vetyä, happea, hiiltä ja typpeä (näitä kemiallisia alkuaineita on enemmän kuin 98 % solun kokonaissisällöstä); 2 % on noin 50 muun kemiallisen alkuaineen osuus.

Elävien organismien solut sisältävät epäorgaanisia aineita - vettä (keskimäärin jopa 80%) ja mineraalisuoloja sekä orgaanisia yhdisteitä: 90% solun kuivamassasta on biopolymeerejä - proteiineja, nukleiinihappoja, hiilihydraatteja ja lipidejä. Ja lopuksi, on tieteellisesti todistettu, että kaikki solut koostuvat kolmesta pääosasta:

plasmakalvo, joka ohjaa aineiden kulkeutumista ympäristöstä soluun ja päinvastoin;

sytoplasma, jolla on monipuolinen rakenne;

solun ydin, joka sisältää geneettisen tiedon.

Lisäksi kaikki eläin- ja jotkut kasvisolut sisältävät sentrioleja - sylinterimäisiä rakenteita, jotka muodostavat solukeskuksia. Kasvisoluissa on myös soluseinä (kuori) ja plastideja, erikoistuneita solurakenteita, jotka sisältävät usein pigmentin, joka määrää solun värin.

solukalvo koostuu kahdesta kerroksesta rasvamaisten aineiden molekyylejä, joiden välissä on proteiinimolekyylejä. Kalvo ylläpitää normaalia suolojen pitoisuutta solun sisällä. Kun kalvo vaurioituu, solu kuolee.

Sytoplasma on vesi-suolaliuos, johon on liuennut ja suspendoitunut entsyymejä ja muita aineita. Organellit sijaitsevat sytoplasmassa - pienet elimet, jotka on rajattu sytoplasman sisällöstä omilla kalvoillaan. Heidän keskuudessaan - mitokondriot- pussimaiset muodostelmat hengitysentsyymeillä, joissa vapautuu energiaa. Sijaitsee myös sytoplasmassa ribosomi, koostuu proteiinista ja RNA:sta, joiden avulla proteiinisynteesi suoritetaan solussa. En-preplasminen verkkokalvo- tämä on yleinen solunsisäinen verenkiertojärjestelmä, jonka kanavien kautta aineiden kuljetus tapahtuu, ja kanavien kalvoilla on entsyymejä, jotka varmistavat solun elintärkeän toiminnan. sillä on tärkeä rooli solussa liimatarkka keskusta, koostuu kahdesta sentriolista. Se käynnistää solujen jakautumisprosessin.

Tärkein osa kaikista soluista (paitsi bakteereja) on ydin, joissa kromosomit sijaitsevat - pitkät lankamaiset kappaleet, jotka koostuvat DNA:sta ja siihen kiinnitetystä proteiinista. Ydin tallentaa ja tuottaa geneettistä tietoa ja säätelee myös solun aineenvaihduntaprosesseja.

Solut lisääntyvät jakamalla alkuperäinen solu kahdeksi tytärsoluksi. Tässä tapauksessa geneettistä tietoa kantavien kromosomien täydellinen sarja siirretään tytärsoluihin, joten kromosomien lukumäärä kaksinkertaistuu ennen jakamista. Sellaista solunjakautumista, joka varmistaa geneettisen materiaalin saman jakautumisen tytärsolujen välillä, kutsutaan mitoosi.

Monisoluiset organismit kehittyvät myös yhdestä solusta - munasta. Alkion synnyn aikana solut kuitenkin muuttuvat. Tämä johtaa monien erilaisten solujen - lihaksen, hermon, veren jne. Eri solut syntetisoivat erilaisia ​​proteiineja. Kuitenkin jokainen monisoluisen organismin solu sisältää täydellisen joukon geneettistä tietoa kaikkien organismin tarvitsemien proteiinien rakentamiseksi.

Solutyypistä riippuen kaikki organismit jaetaan kahteen ryhmään:

prokaryootit - soluista, joista puuttuu ydin. Niissä DNA-molekyylejä ei ympäröi ydinkalvo, eivätkä ne ole järjestäytynyt kromosomeihin. Prokaryootteja ovat bakteerit;

eukaryootit- ytimiä sisältävät solut. Lisäksi heillä on mitokondrioita - organelleja, joissa hapetusprosessi tapahtuu. Eukaryootteja ovat alkueläimet, sienet, kasvit ja eläimet, joten ne voivat olla yksisoluisia tai monisoluisia.

Siten prokaryoottien ja eukaryoottien välillä on merkittäviä eroja geneettisen laitteen rakenteessa ja toiminnassa, soluseinissä ja kalvojärjestelmissä, proteiinisynteesissä jne. Oletetaan, että ensimmäiset maapallolle ilmestyneet organismit olivat prokaryootteja. Tätä pohdittiin 1960-luvulle saakka, jolloin solun syvällinen tutkimus johti arkkibakteerien löytämiseen, joiden rakenne on samanlainen kuin prokaryooteissa ja eukaryooteissa. Kysymys siitä, mitkä yksisoluiset organismit ovat muinaisempia, tietyn ensimmäisen solun olemassaolon mahdollisuudesta, josta kaikki kolme evoluutiolinjaa myöhemmin ilmestyivät, on edelleen avoin.

Tutkiessaan elävää solua tutkijat kiinnittivät huomiota sen kahden päätyypin olemassaoloon, mikä mahdollisti kaikkien organismien jakamisen kahteen lajiin ravitsemusmenetelmän mukaan:

autotrofinen organismit - eliöt, jotka eivät tarvitse luomuruokaa ja pystyvät suorittamaan elintärkeää toimintaansa hiilidioksidin (bakteerit) imeytymisen tai fotosynteesin (kasvit) ansiosta, ts. autotrofit tuottavat itse tarvitsemansa ravintoaineet;

heterotrofinen eliöt ovat kaikki organismeja, jotka eivät tule toimeen ilman luomuruokaa.

Myöhemmin selvitettiin sellaisia ​​tärkeitä tekijöitä kuin eliöiden kyky syntetisoida tarvittavia aineita (vitamiinit, hormonit jne.) ja hankkia itselleen energiaa, riippuvuus ekologisesta ympäristöstä jne. Näin ollen trofisten suhteiden monimutkaisuus ja erilaistuminen. osoittaa, että tarvitaan systemaattista lähestymistapaa elämäntutkimukseen ja ontogeneettisellä tasolla. Näin toiminnallisen johdonmukaisuuden käsitteen muotoili P.K. Anokhin, jonka mukaan järjestelmien eri komponentit toimivat yhdessä yksi- ja monisoluisissa organismeissa. Samalla yksittäiset komponentit edistävät muiden koordinoitua toimintaa ja varmistavat siten yhtenäisyyden ja eheyden koko organismin elintärkeiden prosessien toteuttamisessa. Toiminnallinen johdonmukaisuus näkyy myös siinä, että alemmilla tasoilla prosesseja organisoivat toiminnalliset linkit organisaation korkeammilla tasoilla. Toiminnallinen järjestelmäluonne on erityisen havaittavissa monisoluisissa organismeissa.

ontogeneettisellä tasolla.Monisoluiset organismit

Elämän pääyksikkö ontogeneettisellä tasolla on yksilö, ja ontogeneesi on alkeisilmiö. Biologinen yksilö voi olla sekä yksisoluinen että monisoluinen organismi, mutta joka tapauksessa se on kiinteä, itseään lisääntyvä järjestelmä.

Ontogeniteetti jota kutsutaan organismin yksilöllisen kehityksen prosessiksi syntymästä peräkkäisten morfologisten, fysiologisten ja biokemiallisten muutosten kautta kuolemaan, perinnöllisen tiedon toteutumisprosessiksi.

Elävä vähimmäisjärjestelmä, elämän rakennuspalikka, on solu, jota sytologia tutkii. Monisoluisten elävien organismien toiminta ja kehitys on fysiologian aihe. Tällä hetkellä yhtenäistä ontogeneesiteoriaa ei ole luotu, koska organismin yksilöllisen kehityksen määrääviä syitä ja tekijöitä ei ole vahvistettu.

Kaikki monisoluiset organismit on jaettu kolmeen valtakuntaan: sienet, kasvit ja eläimet. Fysiologia tutkii monisoluisten organismien elintärkeää toimintaa sekä niiden yksittäisten osien toimintaa. Tämä tiede tarkastelee mekanismeja, joilla elävä organismi suorittaa eri toimintoja, niiden suhdetta toisiinsa, organismin säätelyä ja sopeutumista ulkoiseen ympäristöön, alkuperää ja muodostumista evoluutioprosessissa ja yksilön yksilöllistä kehitystä. Itse asiassa tämä on ontogeneesiprosessi - organismin kehitys syntymästä kuolemaan. Tässä tapauksessa tapahtuu kasvua, yksittäisten rakenteiden liikkumista, erilaistumista ja organismin yleistä komplikaatiota.

Ontogeneesin prosessi kuvataan kuuluisan biogeneettisen lain perusteella, jonka on muotoilnut E. Haeckel, termin "ontogeneesi" kirjoittaja. Biogeneettinen laki sanoo, että ontogeneettisyys toistaa lyhyesti fylogenian, ts. Yksittäinen organismi yksilökehityksessään lyhennetyssä muodossa käy läpi lajinsa kaikki kehitysvaiheet. Ontogeneesi on siis sukusoluun koodatun perinnöllisen tiedon realisointia sekä kaikkien kehon järjestelmien yhtenäisyyden varmistamista sen työn ja ympäristöön sopeutumisen aikana.

Kaikki monisoluiset organismit koostuvat elimistä ja kudoksista. Kudokset ovat ryhmä fyysisesti yhteydessä olevia soluja ja solujen välisiä aineita suorittamaan tiettyjä toimintoja. Heidän tutkimuksensa

on histologian aihe. Kudoksia voidaan muodostaa samoista tai eri soluista. Esimerkiksi eläimillä levyepiteeli rakentuu identtisistä soluista ja lihas-, hermo- ja sidekudokset eri soluista.

Elimet ovat suhteellisen suuria toiminnallisia yksiköitä, jotka yhdistävät erilaisia ​​kudoksia tiettyihin fysiologisiin komplekseihin. Vain eläimillä on sisäelimiä, kasveilla ei niitä. Elimet puolestaan ​​ovat osa suurempia yksiköitä - kehon järjestelmiä. Niiden joukossa ovat hermo-, ruoansulatus-, sydän- ja verisuonijärjestelmät, hengityselimet ja muut järjestelmät.

Itse asiassa elävä organismi on erityinen sisäinen ympäristö, joka on olemassa ulkoisessa ympäristössä. Se muodostuu genotyypin (yhden organismin geenien kokonaisuuden) vuorovaikutuksen seurauksena fenotyypin kanssa (elimistön ulkoisten merkkien kompleksi, joka muodostuu sen yksilöllisen kehityksen aikana). Siten keho on vakaa järjestelmä sisäelimiä ja kudoksia, jotka ovat olemassa ulkoisessa ympäristössä. Koska yleistä ontogeniateoriaa ei kuitenkaan ole vielä luotu, monet organismin kehityksen aikana tapahtuvat prosessit eivät ole saaneet täydellistä selitystä.

Populaatio-lajitaso

Populaatiolajitaso on organismin yläpuolella oleva elämäntaso, jonka perusyksikkö on populaatio.

väestö- joukko yhden lajin yksilöitä, jotka ovat suhteellisen eristettyjä saman lajin muista ryhmistä, miehittää tietyn alueen, lisääntyy pitkään ja jolla on yhteinen geenirahasto.

Toisin kuin väestö näkymä kutsutaan ryhmäksi rakenteeltaan ja fysiologisin ominaisuuksiltaan samanlaisia ​​yksilöitä, joilla on yhteinen alkuperä ja jotka voivat risteytyä vapaasti ja tuottaa hedelmällisiä jälkeläisiä. Laji on olemassa vain populaatioiden kautta, jotka ovat geneettisesti avoimia järjestelmiä. Populaatiobiologia on populaatioiden tutkimusta.

Todellisen luonnon olosuhteissa yksilöitä ei eristetty toisistaan, vaan ne yhdistyvät korkeamman tason eläviin järjestelmiin. Ensimmäinen tällainen järjestelmä on väestö.

Termin "populaatio" otti käyttöön yksi genetiikan perustajista, V. Johansen, joka kutsui sitä geneettisesti heterogeeniseksi organismijoukoksi, joka eroaa homogeenisesta joukosta - puhtaaksi linjaksi. Myöhemmin tästä termistä tuli enemmän

Populaatioiden eheys, joka ilmenee uusien ominaisuuksien ilmaantumisena verrattuna ontogeneettiseen elintasoon, varmistetaan yksilöiden vuorovaikutuksella populaatioissa ja se luodaan uudelleen vaihtamalla geneettistä tietoa seksuaalisen lisääntymisen prosessissa. Jokaisella populaatiolla on määrälliset rajat. Yhtäältä tämä on vähimmäismäärä, joka varmistaa populaation itsensä lisääntymisen, ja toisaalta enimmäismäärä yksilöitä, jotka voivat ruokkia tämän populaation alueella (elinympäristössä). Koko väestölle on ominaista sellaiset parametrit kuin elämän aallot - säännölliset vaihtelut lukumäärässä, väestötiheys, ikäryhmien ja sukupuolten suhde, kuolleisuus jne.

Populaatiot ovat geneettisesti avoimia järjestelmiä, koska populaatioiden eristäminen ei ole absoluuttista ja geneettisen tiedon vaihto on ajoittain mahdollista. Juuri populaatiot toimivat evoluution perusyksikköinä, joiden geenipoolissa tapahtuvat muutokset johtavat uusien lajien syntymiseen.

Elämänorganisaation väestötasolle on ominaista väestön kaikkien osien aktiivinen tai passiivinen liikkuvuus. Tämä edellyttää yksilöiden - väestön jäsenten - jatkuvaa liikkumista. On huomattava, että mikään populaatio ei ole täysin homogeeninen, se koostuu aina populaatioiden sisäisistä ryhmistä. On myös muistettava, että populaatioita on eri tasoilla - on pysyviä, suhteellisen itsenäisiä maantieteellisiä populaatioita ja tilapäisiä (kausiluonteisia) paikallisia populaatioita. Samaan aikaan korkea runsaus ja vakaus saavutetaan vain niissä populaatioissa, joilla on monimutkainen hierarkkinen ja spatiaalinen rakenne, ts. ovat heterogeenisiä, heterogeenisiä, niillä on monimutkaiset ja pitkät ravintoketjut. Siksi ainakin yhden linkin menettäminen tästä rakenteesta johtaa väestön tuhoutumiseen tai sen vakauden menettämiseen.

Biosenoottinen taso

Populaatiot, jotka edustavat elävien ensimmäistä supraorganismista tasoa, jotka ovat evoluution alkeisyksiköitä, jotka kykenevät itsenäiseen olemassaoloon ja transformaatioon, yhdistyvät seuraavan supraorganismisen tason - biokenoosien - aggregaattiin.

Biokenoosi- kaikkien organismien kokonaisuus, jotka elävät ympäristön osassa, jossa on homogeeniset elinolosuhteet, esimerkiksi metsässä, niityssä, suossa jne. Toisin sanoen biokenoosi on joukko populaatioita, jotka elävät tietyllä alueella.

Yleensä biokenoosit koostuvat useista populaatioista ja ovat olennainen osa monimutkaisempaa järjestelmää - biogeocenoosia.

Biogeosenoottinen taso

Biogeocenoosi- monimutkainen dynaaminen järjestelmä, joka on yhdistelmä bioottisia ja abioottisia elementtejä, jotka liittyvät toisiinsa aineen, energian ja tiedon vaihdolla ja jonka sisällä aineiden kierto luonnossa voidaan suorittaa.

Tämä tarkoittaa, että biogeosenoosi on vakaa järjestelmä, joka voi olla olemassa pitkään. Tasapaino elävässä järjestelmässä on dynaaminen, ts. edustaa jatkuvaa liikettä tietyn vakauspisteen ympärillä. Elävän järjestelmän vakaan toiminnan kannalta on välttämätöntä saada palautetta sen ohjauksen ja ohjatun osajärjestelmän välillä. Tätä tapaa ylläpitää dynaamista tasapainoa kutsutaan homeostaasi. Biogeocenoosin eri elementtien välisen dynaamisen tasapainon rikkomista, joka johtuu joidenkin lajien massalisäyksestä ja toisten vähentymisestä tai katoamisesta ja joka johtaa ympäristön laadun muutokseen, kutsutaan ns. ekologinen katastrofi.

Termiä "biogeocenoosi" ehdotti vuonna 1940 venäläinen kasvitieteilijä V.N. Sukachev, joka nimesi tällä termillä

joukko homogeenisia luonnonilmiöitä (ilmakehä, kivet, vesivarat, kasvillisuus, villieläimet, maaperä), jotka jakautuvat tietylle alueelle maan pintaa ja joissa on tietynlainen aineen ja energian vaihto niiden ja ympäröivien alkuaineiden välillä, mikä edustaa ristiriitaista yhtenäisyys. Elävän ja eloton yhtenäisyyttä edustava biogeosenoosi on jatkuvassa liikkeessä ja kehityksessä, joten se muuttuu ajan myötä.

Biogeocenoosi on kiinteä itsesäätelyjärjestelmä, jossa erotetaan useita alajärjestelmiä:

ensisijaiset järjestelmät - tuottajat(tuottaa) jalostaa suoraan elottomia aineita (levät, kasvit, mikro-organismit);

ensimmäisen tilauksen kuluttajat- toissijainen taso, jolla aine ja energia saadaan tuottajien (kasvinsyöjien) avulla;

toisen asteen kuluttajat(petoeläimet jne.);

raadonsyöjät (saprofyytit) ja saprofagit), kuolleiden eläinten syöminen;

hajottajat - Tämä on ryhmä bakteereita ja sieniä, jotka hajottavat orgaanisen aineen jäänteitä.

Saprofyyttien, saprofagien ja hajottajien elintärkeän toiminnan seurauksena kivennäisaineet palaavat maaperään, mikä lisää sen hedelmällisyyttä ja tarjoaa kasvien ravintoa. Siksi raadonsyöjät ja hajottajat ovat erittäin tärkeä osa ravintoketjua.

Aineiden kierto kulkee näiden tasojen läpi biogeocenoosissa - elämä on mukana erilaisten rakenteiden käytössä, prosessoinnissa ja ennallistamisessa. Mutta energian kiertoa ei tapahdu: noin 10% edelliselle tasolle tulleesta energiasta siirtyy tasolta toiselle, korkeammalle. Vastavirtaus ei ylitä 0,5 %. Toisin sanoen biogeocenoosissa on yksisuuntainen energiavirta. Tämä tekee siitä avoimen järjestelmän, joka on erottamattomasti yhteydessä viereisiin biogeosenoosiin. Tämä yhteys ilmenee eri muodoissa: kaasumaisena, nestemäisenä, kiinteänä ja myös eläinten vaelluksena.

Biogeosenoosien itsesäätely etenee mitä menestyksekkäämmin, mitä monimuotoisempi sen aineosien määrä on. Biogeosenoosien stabiilisuus riippuu komponenttien moninaisuudesta. Yhden tai useamman komponentin menetys voi johtaa biogeocenoosin peruuttamattomaan epätasapainoon ja sen kuolemaan yhtenäisenä järjestelmänä. Siten trooppiset biogeosenoosit ovat niihin sisältyvien kasvien ja eläinten valtavan määrän vuoksi paljon vakaampia kuin lauhkean tai arktiset biogeosenoosit, jotka ovat lajien monimuotoisuudeltaan köyhempiä. Samasta syystä järvi, joka on

Koska se on luonnollinen biogeocenoosi, jossa on riittävästi erilaisia ​​eläviä organismeja, se on paljon vakaampi kuin ihmisen luoma lampi, eikä se voi olla olemassa ilman jatkuvaa hoitoa. Tämä johtuu siitä, että erittäin organisoidut organismit tarvitsevat olemassaoloaan yksinkertaisempia organismeja, joihin ne on liitetty troofisilla ketjuilla. Siksi minkä tahansa biogeocenoosin perustana ovat yksinkertaisimmat ja alemmat organismit, enimmäkseen autotrofiset mikro-organismit ja kasvit. Ne liittyvät suoraan biogeosenoosin abioottisiin komponentteihin - ilmakehään, veteen, maaperään, aurinkoenergiaan, jota käytetään orgaanisen aineen luomiseen. Ne muodostavat myös elinympäristön heterotrofisille organismeille - eläimille, sienille, viruksille, ihmisille. Nämä organismit puolestaan ​​osallistuvat kasvien elinkaareen - pölyttävät, jakavat hedelmiä ja siemeniä. Näin aineiden kierto tapahtuu biogeocenoosissa, jossa kasveilla on keskeinen rooli. Siksi biogeosenoosien rajat osuvat useimmiten yhteen kasviyhteisöjen rajojen kanssa.

Biogeosenoosit ovat seuraavan superorganismin elämäntason rakenneosia. Ne muodostavat biosfäärin ja määrittävät kaikki siinä tapahtuvat prosessit.

biosfäärin taso

Biosfääritaso on elämän organisoinnin korkein taso, joka kattaa kaikki planeettamme elämänilmiöt.

Biosfääri- tämä on planeetan elävä aine (kaikki planeetan elävät organismit, mukaan lukien ihmiset) ja sen muuntama ympäristö.

Bioottinen aineenvaihdunta on tekijä, joka yhdistää kaikki muut elämän organisoinnin tasot yhdeksi biosfääriksi.

Biosfääritasolla tapahtuu aineiden kiertoa ja energian muuntumista, joka liittyy kaikkien maan päällä elävien organismien elintärkeään toimintaan. Biosfääri on siis yksi ekologinen järjestelmä. Tämän järjestelmän toiminnan, rakenteen ja toimintojen tutkiminen on biologian tärkein tehtävä. Ekologia, biosenologia ja biogeokemia ovat mukana näiden ongelmien tutkimuksessa.

Biosfäärin käsitteellä on keskeinen paikka modernin tieteellisen maailmankuvan järjestelmässä. Itse termi "biosfääri" ilmestyi vuonna 1875. Itävaltalainen geologi ja paleontologi E. Suess otti sen käyttöön tarkoittamaan planeettamme itsenäistä sfääriä.

sinä, jossa on elämää. Suess määritteli biosfäärin kokoelmaksi tilassa ja ajassa rajoitettuja organismeja, jotka elävät maan pinnalla. Mutta hän ei pitänyt näiden organismien elinympäristöä tärkeänä.

Suess ei kuitenkaan ollut edelläkävijä, koska biosfääriopin kehityksellä on melko pitkä esihistoria. Yksi ensimmäisistä, joka pohti kysymystä elävien organismien vaikutuksesta geologisiin prosesseihin, oli J. B. Lamarck kirjassaan Hydrogeology (1802). Erityisesti Lamarck sanoi, että kaikki aineet, jotka ovat maan pinnalla ja muodostavat sen kuoren, muodostuivat elävien organismien toiminnan seurauksena. Sitten oli A. Humboldtin suurenmoinen moniosainen teos "Cosmos" (ensimmäinen kirja julkaistiin vuonna 1845), jossa monet tosiasiat osoittivat elävien organismien vuorovaikutuksen niiden maallisten kuorien kanssa, joihin ne tunkeutuvat. Siksi Humboldt piti ilmakehää, hydrosfääriä ja maata ja niissä eläviä eläviä organismeja yhtenä Maan kuorena, yhtenäisenä järjestelmänä.

Mutta mitään ei ole vielä sanottu biosfäärin geologisesta roolista, sen riippuvuudesta Maan planeettatekijöistä, sen rakenteesta ja toiminnoista. Biosfääriopin kehitys liittyy erottamattomasti erinomaisen venäläisen tiedemiehen V.I. Vernadski. Hänen konseptinsa kehittyi vähitellen, ensimmäisestä opiskelijan työstä "Jyrsijöiden muutoksesta arojen maaperässä" "Elävä aine", "Biosfääri" ja "Biogeokemialliset esseet". Hänen pohdiskelunsa tulokset tiivistettiin teoksiin "Maan biosfäärin kemiallinen rakenne" ja "Naturalistin filosofiset ajatukset", joiden parissa hän työskenteli elämänsä viimeisinä vuosikymmeninä. Vernadsky onnistui todistamaan planeettamme orgaanisen maailman, joka toimii yhtenä erottamattomana kokonaisuutena, yhteyden maan geologisiin prosesseihin, hän löysi ja tutki elävän aineen biogeokemiallisia toimintoja.

Avainkäsite Vernadskyn konseptissa oli konsepti elävää ainetta, jolla tiedemies ymmärsi planeettamme kaikkien elävien organismien kokonaisuuden, mukaan lukien ihmiset. Se sisälsi myös elävän aineen koostumukseen osan sen ulkoisesta ympäristöstä, joka on välttämätön organismien normaalin elämän ylläpitämiseksi; eritteet ja organismien menettämät osat; kuolleet organismit sekä orgaaniset seokset organismien ulkopuolella. Vernadsky piti tärkeimpänä erona elävän aineen ja inertin aineen välillä elävän aineen molekyylien epäsymmetriaa, jonka Pasteur löysi aikoinaan (molekyylinen kiraalisuus nykyaikaisessa terminologiassa). Tämän konseptin avulla Vernadsky onnistui todistamaan, että ympäristö ei vaikuta eläviin organismeihin, vaan elämä pystyy myös tehokkaasti muokkaamaan

heidän elinympäristönsä. Itse asiassa yksittäisen organismin tai biokenoosin tasolla on erittäin vaikea jäljittää elämän vaikutuksia ympäristöön. Mutta otettuaan käyttöön uuden käsitteen Vernadsky saavutti laadullisesti uuden tason elämän ja elävien asioiden analysoinnissa - biosfääritason.

Biosfääri on Vernadskin mukaan planeetan elävä aine (kaikkien maan elävien organismien kokonaisuus) ja sen muuntaman elinympäristön (inertti aine, abioottiset alkuaineet), johon kuuluu hydrosfääri, ilmakehän alaosa. ja maankuoren yläosa. Tämä ei siis ole biologinen, geologinen tai maantieteellinen käsite, vaan peruskäsite biogeokemiasta - Vernadskyn luomasta uudesta tieteestä, joka tutkii biosfäärissä tapahtuvia geokemiallisia prosesseja elävien organismien osallistuessa. Uudessa tieteessä biosfääriä alettiin kutsua yhdeksi planeettamme ja maapallon lähellä olevan ulkoavaruuden organisaation pääkomponenteista. Tämä on alue, jossa bioenergeettiset prosessit ja aineenvaihdunta tapahtuu elämän toiminnan seurauksena.

Uuden lähestymistavan ansiosta Vernadsky tutki elämää voimakkaana geologisena voimana, joka muotoili tehokkaasti maan pintaa. Elävästä aineesta on tullut linkki, joka yhdisti kemiallisten alkuaineiden historian biosfäärin kehitykseen. Uuden konseptin käyttöönotto mahdollisti myös kysymyksen elävän aineen geologisen toiminnan mekanismeista, tämän energian lähteistä.

Elävä aine ja inertti aine ovat jatkuvasti vuorovaikutuksessa Maan biosfäärissä - jatkuvassa kemiallisten alkuaineiden ja energian kierrossa. Vernadsky kirjoitti atomien biogeenisesta virrasta, jonka aiheuttaa elävä aine ja joka ilmenee jatkuvassa hengitys-, ravitsemus- ja lisääntymisprosesseissa. Esimerkiksi typen kierto liittyy ilmakehän molekyylitypen muuttumiseen nitraateiksi. Nitraatit imeytyvät kasveihin ja pääsevät osana proteiinejaan eläimiin. Kasvien ja eläinten kuoleman jälkeen niiden ruumiit päätyvät maaperään, jossa mätänevät bakteerit hajottavat orgaaniset jäännökset ammoniakiksi, joka hapetetaan sitten typpihapoksi.

Maapallolla biomassa uusiutuu jatkuvasti (7-8 vuoden ajan), kun taas biosfäärin abioottiset elementit ovat mukana kierrossa. Esimerkiksi Maailman valtameren vedet ovat käyneet läpi fotosynteesiin liittyvän biogeenisen kierron vähintään 300 kertaa, ilmakehän vapaa happi on uusiutunut vähintään miljoona kertaa.

Vernadsky totesi myös, että kemiallisten alkuaineiden biogeeninen migraatio biosfäärissä pyrkii ilmentymään maksimaalisesti, ja lajien evoluutio johtaa uusien lajien syntymiseen, jotka lisäävät atomien biogeenistä vaeltamista.

Vernadsky totesi myös ensimmäistä kertaa, että elävä aine pyrkii elinympäristön maksimipopulaatioon ja elävän aineen määrä biosfäärissä pysyy vakaana koko geologisen aikakauden ajan. Tämä arvo ei ole muuttunut ainakaan viimeisen 60 miljoonan vuoden aikana. Myös lajien määrä pysyi ennallaan. Jos jossain paikassa maapalloa lajien lukumäärä vähenee, niin toisessa paikassa se kasvaa. Nykyään valtavan määrän kasvi- ja eläinlajien katoaminen liittyy siksi ihmisen leviämiseen ja hänen järjettömään toimintaansa muuttaa luontoa. Maapallon populaatio kasvaa muiden lajien kuoleman vuoksi.

Atomien biogeenisen vaeltamisen ansiosta elävä aine suorittaa geokemialliset tehtävänsä. Nykytiede jakaa ne viiteen luokkaan:

keskittymistoiminto- ilmaistaan ​​tiettyjen kemiallisten alkuaineiden kertymisenä sekä elävien organismien sisällä että ulkopuolella niiden toiminnasta johtuen. Tuloksena oli mineraalivarantojen syntyminen (kalkkikivi, öljy, kaasu, hiili jne.);

kuljetustoiminto- liittyy läheisesti keskittymistoimintoon, koska elävät organismit kantavat tarvitsemiaan kemiallisia alkuaineita, jotka sitten kerääntyvät elinympäristöönsä;

energiatoiminto - tarjoaa biosfääriin tunkeutuvia energiavirtoja, mikä mahdollistaa kaikkien elävän aineen biogeokemiallisten toimintojen suorittamisen. Tärkein rooli tässä prosessissa on fotosynteettisillä kasveilla, jotka muuttavat aurinkoenergian biosfäärin elävän aineen biogeokemialliseksi energiaksi. Tämä energia kuluu kaikkiin planeettamme ulkonäön suurenmoisiin muutoksiin;

tuhoava toiminto - liittyy orgaanisten jäänteiden tuhoamiseen ja käsittelyyn, jonka aikana organismien keräämät aineet palautetaan luonnollisiin kiertokulkuihin, luonnossa tapahtuu aineiden kiertoa;

ympäristöä muodostava toiminto- ilmenee ympäristön muutoksena elävän aineen vaikutuksen alaisena. Voimme rohkeasti väittää, että koko maan nykyaikainen ulkonäkö - ilmakehän koostumus, hydrosfääri, litosfäärin yläkerros, useimmat mineraalit, ilmasto - ovat seurausta Elämän toiminnasta. Joten vihreät kasvit tarjoavat maapallolle happea ja keräävät energiaa, mikro-organismit osallistuvat orgaanisten aineiden mineralisaatioon, useiden kivien muodostumiseen ja maaperän muodostumiseen.

Huolimatta elävän aineen ja maapallon biosfäärin ratkaisemien tehtävien mahtavuudesta, itse biosfääri (verrattuna muihin geosfääreihin) on erittäin ohut kalvo. Nykyään on yleisesti hyväksyttyä, että mikrobielämää esiintyy ilmakehässä noin 20-22 km maanpinnan yläpuolella, ja elämän esiintyminen syvissä valtameren kaivantoissa laskee tämän rajan 8-11 km:iin merenpinnan alapuolella. Elämän tunkeutuminen maankuoreen on paljon pienempi, ja mikro-organismeja löydettiin syväporauksen aikana ja muodostumisvesistä enintään 2-3 km:n syvyydessä. Vernadskyn biosfäärin koostumus sisälsi:

elävää ainetta;

biogeeninen aine - elävien organismien (kivihiili, öljy, kaasu jne.) luoma ja käsittelemä aine;

inertti aine, joka muodostuu prosesseissa ilman elävän aineen osallistumista;

elävien organismien ja inerttien prosessien tuottamat aineet ja niiden dynaaminen tasapaino;

aineet, jotka hajoavat radioaktiivisesti;

hajallaan olevat atomit, jotka vapautuvat maanpinnasta kosmisen säteilyn vaikutuksesta;

kosmista alkuperää oleva aine, joka sisältää yksittäisiä atomeja ja molekyylejä, jotka tunkeutuvat Maahan avaruudesta.

Tietenkin elämä biosfäärissä jakautuu epätasaisesti, on niin sanottuja elämän paksuuntumista ja harvenemista. Tiheimmin asuttuja ovat ilmakehän alemmat kerrokset (50 m maan pinnasta), hydrosfäärin valaistut kerrokset ja litosfäärin (maaperä) ylemmät kerrokset. On myös huomattava, että trooppiset alueet ovat paljon tiheämmin asuttuja kuin arktisen ja Etelämantereen aavikot tai jääkentät. Syvemmälle maankuoreen, valtamereen ja myös korkeammalle ilmakehään elävän aineen määrä vähenee. Siten tämä ohuin elämänkalvo peittää ehdottomasti koko maapallon, eikä planeetallemme jää yhtään paikkaa, jossa ei olisi elämää. Samaan aikaan biosfäärin ja sitä ympäröivien maanpäällisten kuorien välillä ei ole terävää rajaa.

Vernadskin ideat vaienivat pitkään ja palasivat niihin vasta 1970-luvun puolivälissä. Tämä johtui suurelta osin venäläisen biologin G.A. Zavarzin, joka osoitti, että tärkein tekijä biosfäärin muodostumisessa ja toiminnassa oli ja on edelleen monenväliset troofiset suhteet. Ne perustettiin vähintään 3,4-3,5 miljardia vuotta sitten, ja siitä lähtien ne määrittävät alkuaineiden kierron luonteen ja laajuuden Maan kuorissa.

1980-luvun alussa Englantilainen kemisti J. Lovelock ja amerikkalainen mikrobiologi L. Margulis ehdottivat erittäin mielenkiintoista Gaia-Earth-konseptia. Sen mukaan biosfääri on

Se on yksi superorganismi, jolla on kehittynyt homeostaasi, joten se on suhteellisen riippumaton ulkoisten tekijöiden vaihteluista. Mutta jos Gaia-Earthin itsesäätelyjärjestelmä joutuu stressitilaan, joka on lähellä itsesäätelyn rajoja, pienikin shokki voi viedä sen siirtymään uuteen tilaan tai jopa järjestelmän täydelliseen tuhoutumiseen. Planeettamme historiassa tällaisia ​​globaaleja katastrofeja on tapahtunut useammin kuin kerran. Tunnetuin niistä on dinosaurusten sukupuutto noin 60 miljoonaa vuotta sitten. Nyt maapallolla on jälleen syvä kriisi, joten on niin tärkeää miettiä strategiaa ihmissivilisaation jatkokehittämiseksi.

Kirjallisuutta itseopiskeluun

Afanasiev V.G. Elävien maailma: johdonmukaisuus, kehitys ja hallinta. M., 1986.

Barg O.A. Eläminen yhden maailman prosessissa. Perm, 1993.

Borzenko V.G., Severtsov A.V. Teoreettinen biologia: pohdintaa aiheesta. M., 1980.

Vernadski V.I. Biosfääri ja noosfääri // Elävä aine ja biosfääri. M., 1994.

Vernadski V.I. Maan biosfäärin ja sen ympäristön kemiallinen rakenne. M., 1987.

Dubinin N.P. Esseitä genetiikasta. M., 1985.

Kemp P, Arms K. Johdatus biologiaan. M., 1988.

Christine de Duve. Matka elävän solun maailmaan. M., 1987.

Yugai G.A. Yleinen elämänteoria. M., 1985.

Lähetä hyvä työsi tietokanta on yksinkertainen. Käytä alla olevaa lomaketta

Opiskelijat, jatko-opiskelijat, nuoret tutkijat, jotka käyttävät tietopohjaa opinnoissaan ja työssään, ovat sinulle erittäin kiitollisia.

Lähetetty http://www.allbest.ru/

1. Elämän organisoinnin tasot

Elämän organisoinnin tasot:

molekyyligeneettinen,

solu,

kangas,

urut,

luonnonmukainen,

populaatiolajit,

biogeosenoottinen

biosfäärinen.

Solu on kaikkien eliöiden (lukuun ottamatta viruksia, joita usein kutsutaan ei-solumuotoisiksi elämänmuodoiksi) rakenteesta ja elintoiminnasta koostuva rakenteellinen ja toiminnallinen perusyksikkö, jolla on oma aineenvaihdunta, joka kykenee itsenäiseen olemassaoloon, itseään. lisääntyminen (eläimet, kasvit ja sienet) tai yksisoluinen organismi (monet alkueläimet ja bakteerit).

3. Elämän organisoinnin molekyyli-geneettinen taso. Ominaista

Komponentit: - Epäorgaanisten ja orgaanisten yhdisteiden molekyylit

Molekyylikompleksit

Pääprosessit:

Molekyylien yhdistäminen erityisiksi komplekseiksi

Geneettisen tiedon koodaus ja siirto

4. Solukalvon rakenne

Solukalvo on kaksinkertainen kerros (kaksoiskerros) lipidiluokan molekyylejä, joista suurin osa on niin kutsuttuja kompleksisia lipidejä - fosfolipidejä. Lipidimolekyyleissä on hydrofiilinen ("pää") ja hydrofobinen ("häntä") osa. Kalvojen muodostumisen aikana molekyylien hydrofobiset osat kääntyvät sisäänpäin, kun taas hydrofiiliset osat kääntyvät ulospäin. Kalvot ovat muuttumattomia rakenteita, hyvin samankaltaisia ​​eri organismeissa.

Ehkä poikkeus on arkea, jonka kalvot muodostuvat glyseroli- ja terpenoidialkoholeista. Kalvon paksuus on 7-8 nm.

Biologiseen kalvoon kuuluu myös erilaisia ​​proteiineja: integraali (tunkeutuu kalvon läpi), puoliintegraali (toisesta päästä upotettu ulompaan tai sisempään lipidikerrokseen), pinta (sijaitsee kalvon ulkopinnalla tai sisäsivujen vieressä). Jotkut proteiinit ovat solukalvon kosketuspisteitä solun sisällä olevan sytoskeleton kanssa ja soluseinän (jos sellainen on) ulkopuolella. Jotkut integroiduista proteiineista toimivat ionikanavina, erilaisina kuljettajina ja reseptoreina.

5. Elämän organisoinnin solutason ominaisuudet. Schleiden-Schwann teoria

Solutasoa edustavat erilaiset orgaaniset solut: kasvi- ja eläinsolut ovat alkuperältään yhteisiä, solut ovat kaikkien elävien olentojen rakenteellinen ja toiminnallinen perusta. Schleiden-Schwann teoria:

Kaikki eläimet ja kasvit koostuvat soluista.

Kasvit ja eläimet kasvavat ja kehittyvät uusien solujen muodostumisen kautta.

Solu on elämän pienin yksikkö, ja koko organismi on kokoelma soluja.

6. Elämän organisoinnin kudostason ominaisuudet

Kudostasoa edustavat kudokset, jotka yhdistävät tietyn rakenteen, koon, sijainnin ja vastaavia toimintoja omaavat solut. Kudoksia syntyi historiallisen kehityksen aikana monisoluisuuden mukana. Monisoluisissa organismeissa ne muodostuvat ontogeneesiprosessissa solujen erilaistumisen seurauksena. Eläimillä erotetaan useita kudoksia (epiteeli-, side-, lihas-, hermokudos). Kasveissa erotetaan meristemaattiset, suojaavat, perus- ja johtavat kudokset. Tällä tasolla tapahtuu solujen erikoistumista.

7. Solukalvon toiminnot

· este - tarjoaa säädellyn, selektiivisen, passiivisen ja aktiivisen aineenvaihdunnan ympäristön kanssa. Esimerkiksi peroksisomikalvo suojaa sytoplasmaa solulle vaarallisilta peroksideilta. Selektiivinen läpäisevyys tarkoittaa, että kalvon läpäisevyys eri atomeille tai molekyyleille riippuu niiden koosta, sähkövarauksesta ja kemiallisista ominaisuuksista. Selektiivinen läpäisevyys varmistaa solun ja soluosaston erottamisen ympäristöstä ja toimittaa niille tarvittavat aineet.

· kuljetus - kalvon läpi tapahtuu aineiden kuljetus soluun ja solusta ulos. Kuljetus kalvojen läpi mahdollistaa: ravinteiden kuljettamisen, aineenvaihdunnan lopputuotteiden poistamisen, erilaisten aineiden erittymisen, ionigradienttien muodostumisen, optimaalisen pH:n ylläpidon solussa ja ionien pitoisuuden, jotka ovat välttämättömiä solujen toiminnan kannalta. soluentsyymit.

Hiukkaset, jotka eivät jostain syystä pysty läpäisemään fosfolipidikaksoiskerrosta (esimerkiksi hydrofiilisten ominaisuuksien vuoksi, koska sisällä oleva kalvo on hydrofobinen eikä päästä hydrofiilisiä aineita läpi, tai suuren koon vuoksi), mutta jotka ovat solulle välttämättömiä, voivat tunkeutua kalvon läpi erityisten kantajaproteiinien (kuljettajien) ja kanavaproteiinien kautta tai endosytoosin kautta.

Passiivisessa kuljetuksessa aineet ylittävät lipidikaksoiskerroksen ilman energiankulutusta pitoisuusgradienttia pitkin diffuusion kautta. Tämän mekanismin muunnelma on helpotettu diffuusio, jossa tietty molekyyli auttaa ainetta kulkemaan kalvon läpi. Tällä molekyylillä voi olla kanava, jonka läpi vain yhden tyyppinen aine pääsee kulkemaan.

· Aktiivinen kuljetus vaatii energiaa, koska se tapahtuu pitoisuusgradienttia vastaan. Kalvolla on erityisiä pumppuproteiineja, mukaan lukien AT Phase, joka pumppaa aktiivisesti kaliumioneja (K+) soluun ja pumppaa natriumioneja (Na+) ulos siitä.

· matriisi - tarjoaa kalvoproteiinien tietyn suhteellisen sijainnin ja suunnan, niiden optimaalisen vuorovaikutuksen.

Mekaaninen - varmistaa solun autonomian, sen solunsisäiset rakenteet sekä yhteyden muihin soluihin (kudoksissa). Soluseinillä on tärkeä rooli mekaanisen toiminnan varmistamisessa ja eläimissä solujen välisellä aineella.

energia - fotosynteesin aikana kloroplasteissa ja soluhengityksen aikana mitokondrioissa niiden kalvoissa toimivat energiansiirtojärjestelmät, joihin myös proteiinit osallistuvat;

reseptori - jotkut kalvossa sijaitsevat proteiinit ovat reseptoreita (molekyylejä, joiden avulla solu havaitsee tiettyjä signaaleja).

Esimerkiksi veressä kiertävät hormonit vaikuttavat vain kohdesoluihin, joissa on näitä hormoneja vastaavat reseptorit. Välittäjäaineet (kemikaalit, jotka johtavat hermoimpulsseja) sitoutuvat myös kohdesolujen spesifisiin reseptoriproteiineihin.

entsymaattinen - kalvoproteiinit ovat usein entsyymejä. Esimerkiksi suoliston epiteelisolujen plasmakalvot sisältävät ruoansulatusentsyymejä.

· Biopotentiaalien synnyttämisen ja johtamisen toteuttaminen.

Kalvon avulla ylläpidetään ionien vakiopitoisuutta solussa: K + -ionin pitoisuus solun sisällä on paljon korkeampi kuin sen ulkopuolella ja Na + -pitoisuus on paljon pienempi, mikä on erittäin tärkeää, koska tämä säilyttää potentiaalieron kalvon poikki ja synnyttää hermoimpulssin.

solumerkintä - kalvolla on antigeenejä, jotka toimivat markkereina - "etiketit", joiden avulla voit tunnistaa solun. Nämä ovat glykoproteiineja (eli proteiineja, joihin on kiinnitetty haarautuneita oligosakkaridisivuketjuja), joilla on "antennien" rooli. Lukuisten sivuketjukonfiguraatioiden ansiosta on mahdollista tehdä erityinen markkeri jokaiselle solutyypille. Markkerien avulla solut voivat tunnistaa muita soluja ja toimia niiden kanssa yhdessä esimerkiksi elimiä ja kudoksia muodostaessaan. Sen avulla immuunijärjestelmä pystyy myös tunnistamaan vieraita antigeenejä.

8. Elintason elämänorganisaatioiden ominaisuudet

Monisoluisissa organismeissa useiden identtisten, rakenteeltaan, alkuperältään ja toiminnaltaan samanlaisten kudosten yhdistyminen muodostaa elintason. Jokainen elin sisältää useita kudoksia, mutta yksi niistä on merkittävin. Erillinen elin ei voi olla olemassa kokonaisena organismina. Useat rakenteeltaan ja toiminnaltaan samankaltaiset elimet yhdistyvät muodostamaan elinjärjestelmän, esimerkiksi ruoansulatus, hengitys, verenkierto jne.

9. Organismin elämänorganisaation tason ominaisuudet

Kasvit (chlamydomonas, chlorella) ja eläimet (ameba, infusoria jne.), joiden ruumiit koostuvat yhdestä solusta, ovat itsenäinen organismi. Erillistä monisoluisten organismien yksilöä pidetään erillisenä organismina. Jokaisessa yksittäisessä organismissa tapahtuvat kaikki kaikille eläville organismeille tyypilliset elintärkeät prosessit - ravitsemus, hengitys, aineenvaihdunta, ärtyneisyys, lisääntyminen jne. Jokainen itsenäinen organismi jättää jälkeensä jälkeläisiä. Monisoluisissa organismeissa solut, kudokset, elimet ja elinjärjestelmät eivät ole erillisiä eliöitä. Vain erilaisten toimintojen suorittamiseen erikoistunut elinjärjestelmä muodostaa erillisen itsenäisen organismin. Organismin kehittyminen hedelmöityksestä elämän loppuun vie tietyn ajan. Tätä kunkin organismin yksilöllistä kehitystä kutsutaan ontogeneesiksi. Organismi voi olla läheisessä suhteessa ympäristöön.

10. Populaatiolajin elintasoominaisuudet

Populaation muodostaa yhden lajin tai ryhmän yksilöiden aggregaatti, joka on olemassa pitkään tietyllä alueella levinneisyysaluetta suhteellisen erillään muista saman lajin aggregaateista. Populaatiotasolla suoritetaan yksinkertaisimmat evoluutiomuutokset, mikä edistää uuden lajin asteittaista syntymistä.

11. Biogeosenoottisen elintason ominaisuudet

Eri lajien ja vaihtelevan monimutkaisen organisaation kokonaisuutta, joka on sopeutunut samoihin ympäristöolosuhteisiin, kutsutaan biogeocenoosiksi tai luonnolliseksi yhteisöksi. Biogeocenoosin koostumus sisältää monenlaisia ​​eläviä organismeja ja ympäristöolosuhteita. Luonnollisissa biogeosenoosissa energiaa kertyy ja siirtyy organismista toiseen. Biogeokenoosi sisältää epäorgaanisia, orgaanisia yhdisteitä ja eläviä organismeja.

12. Elämän organisoinnin biosfääritason ominaisuudet

Kaikki planeetallamme elävät organismit ja niiden yhteinen luonnollinen elinympäristö muodostavat biosfääritason. Biosfääritasolla moderni biologia ratkaisee globaaleja ongelmia, kuten maapallon kasvillisuuden aiheuttaman vapaan hapen muodostumisen intensiteetin määrittämistä tai ihmisen toimintaan liittyviä muutoksia ilmakehän hiilidioksidipitoisuudessa. Päärooli biosfääritasolla on "elävillä aineilla", toisin sanoen maapallolla asuvien elävien organismien kokonaisuudella. Myös biosfääritasolla "bioinerttejä aineita", jotka muodostuvat elävien organismien ja "inerttien" aineiden eli ympäristöolosuhteiden, elintärkeän toiminnan seurauksena. Biosfäärin tasolla aineiden ja energian kierto maan päällä tapahtuu kaikkien biosfäärin elävien organismien osallistuessa.

13. Soluelimet ja niiden tehtävät

Plasmakalvo on ohut kalvo, joka koostuu vuorovaikutuksessa olevista lipidi- ja proteiinimolekyyleistä, rajaa sisäisen sisällön ulkoisesta ympäristöstä, kuljettaa vettä, mineraali- ja orgaanisia aineita soluun osmoosin ja aktiivisen siirron avulla sekä poistaa kuona-aineita. Sytoplasma - solun sisäinen puolinestemäinen ympäristö, jossa ydin ja organellit sijaitsevat, tarjoaa yhteyksiä niiden välillä, osallistuu elämän pääprosesseihin. Endoplasminen verkkokalvo - haarautuvien kanavien verkosto sytoplasmassa. Se osallistuu proteiinien, lipidien ja hiilihydraattien synteesiin sekä aineiden kuljettamiseen. Ribosomit - EPS:ssä tai sytoplasmassa sijaitsevat kappaleet, jotka koostuvat RNA:sta ja proteiinista, osallistuvat proteiinisynteesiin. EPS ja ribosomit ovat yksi laite proteiinien synteesiä ja kuljettamista varten. Mitokondriot ovat soluelimiä, jotka on erotettu sytoplasmasta kahdella kalvolla. Orgaaniset aineet hapetetaan niissä ja ATP-molekyylejä syntetisoidaan entsyymien osallistuessa. Lisääntynyt sisäkalvon pinta, jolla entsyymit sijaitsevat, johtuu ATP-kristuksesta - orgaanisesta aineesta, jossa on runsaasti energiaa. Plastidit (kloroplastit, leukoplastit, kromoplastit), niiden pitoisuus solussa on kasviorganismin pääominaisuus. Kloroplastit ovat plastideja, jotka sisältävät vihreää pigmenttiä klorofylliä, joka imee valoenergiaa ja käyttää sitä syntetisoimaan orgaanisia aineita hiilidioksidista ja vedestä. Kloroplastien rajaaminen sytoplasmasta kahdella kalvolla, lukuisat kasvut - sisäkalvolla oleva grana, jossa klorofyllimolekyylit ja entsyymit sijaitsevat. Golgi-kompleksi on sytoplasmasta kalvolla erotettu onteloiden järjestelmä. Proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien kertyminen niihin. Rasvojen ja hiilihydraattien synteesin toteuttaminen kalvoilla. Lysosomit ovat kappaleita, jotka on erotettu sytoplasmasta yhdellä kalvolla. Niiden sisältämät entsyymit nopeuttavat monimutkaisten molekyylien jakamisen reaktiota yksinkertaisiksi: proteiinit aminohapoiksi, monimutkaiset hiilihydraatit yksinkertaisiksi, lipidit glyseroliksi ja rasvahapoiksi sekä tuhoavat myös solun kuolleita osia, kokonaisia ​​soluja. Vakuolit - solun mahlalla täytetyt sytoplasman ontelot, vararavinteiden, haitallisten aineiden kerääntymispaikka; ne säätelevät solun vesipitoisuutta. Ydin on solun pääosa, jonka ulkopuolelta peittää kaksikalvoinen, lävistetty ydinvaippa. Aineet pääsevät ytimeen ja poistuvat siitä huokosten kautta. Kromosomit ovat periytyvän tiedon kantajia organismin ominaisuuksista, ytimen päärakenteista, joista jokainen koostuu yhdestä DNA-molekyylistä yhdessä proteiinien kanssa. Ydin on DNA:n, i-RNA:n, r-RNA:n synteesipaikka.

14. Lysosomit. Ominaista

Ne näyttävät laukulta. Lysosomien ominainen piirre on, että ne sisältävät noin 40 hydrolyyttistä entsyymiä: proteinaaseja, nukleaaseja, glykosidaaseja, fosforylaaseja, fosfataaseja, sulfitaaseja, joiden optimaalinen toiminta tapahtuu pH:ssa 5. Lysosomeissa ympäristön hapan arvo säilyy H+-pumpun läsnäoloon niiden kalvoissa, jotka riippuvat ATP:stä. Samanaikaisesti lysosomikalvossa on kantajaproteiineja jaettujen molekyylien monomeerien kuljettamiseksi lysosomeista hyaloplasmaan: aminohapot, sokerit, nukleotidit, lipidit. Lysosomien itsehajoamista ei tapahdu, koska lysosomien kalvoelementit suojataan happohydrolaasien vaikutukselta oligosakkaridikohdilla, joita lysosomaaliset entsyymit eivät joko tunnista tai yksinkertaisesti estävät hydrolaaseja vuorovaikuttamasta niiden kanssa. Elektronimikroskoopilla katsottuna voidaan nähdä, että lysosomifraktio koostuu erittäin monimuotoisesta 0,2–0,4 μm kooltaan (maksasoluille) vesikkeleistä, joita rajoittaa yksi kalvo (sen paksuus on noin 7 nm). sisällä hyvin heterogeeninen sisältö. Lysosomifraktiossa on rakkuloita, joiden sisältö on homogeeninen, rakenteeton, on rakkuloita, jotka on täytetty tiheällä aineella, joka puolestaan ​​sisältää tyhjiöitä, kalvojen kertymiä ja tiheitä homogeenisia hiukkasia; lysosomien sisällä on usein mahdollista nähdä paitsi kalvojen osia, myös mitokondrioiden ja ER:n fragmentteja. Toisin sanoen tämä fraktio osoittautui morfologiassa erittäin heterogeeniseksi huolimatta hydrolaasien läsnäolon pysyvyydestä.

15. Mitokondriot. Ominaista

Mitokondriot löydettiin ensimmäisen kerran rakeina lihassoluista vuonna 1850. Mitokondrioiden määrä solussa ei ole vakio. Erityisen paljon niitä on soluissa, joissa hapentarve on suuri. Rakenteeltaan ne ovat lieriömäisiä organelleja, joita löytyy eukaryoottisolusta useista sadaista 1-2 tuhanteen määriin ja jotka vievät 10-20% sen sisäisestä tilavuudesta. Mitokondrioiden koko (1 - 70 μm) ja muoto vaihtelevat myös suuresti. Näiden organellien leveys on suhteellisen vakio (0,5–1 µm). Pystyy muuttamaan muotoa. Riippuen siitä, missä solun osissa kullakin hetkellä on lisääntynyt energiankulutus, mitokondriot pystyvät liikkumaan sytoplasman läpi eniten energiaa kuluttaville alueille käyttämällä liikkumiseen eukaryoottisolun sytoskeleton rakenteita. Vaihtoehto monille erilaisille pienille mitokondrioille, jotka toimivat toisistaan ​​riippumatta ja toimittavat ATP:tä pienille sytoplasman alueille, on pitkien ja haarautuneiden mitokondrioiden olemassaolo, joista jokainen voi tarjota energiaa solun etäisille osille (esimerkiksi yksisoluisissa osissa). viherlevä Chlorella). Tällaisen laajennetun järjestelmän muunnos voi olla myös monien mitokondrioiden (kondriumit tai mitokondriot) järjestynyt tilayhdistys, joka varmistaa niiden yhteistyön ja jota esiintyy sekä yksi- että monisoluisissa organismeissa. Tämän tyyppinen kondriomi on erityisen monimutkainen nisäkkäiden luustolihaksissa, joissa jättimäisten haaroittuneiden mitokondrioiden ryhmät ovat yhteydessä toisiinsa käyttämällä intermitokondriaalisia kontakteja (IMC). Jälkimmäiset muodostuvat tiiviisti vierekkäisistä mitokondrioiden ulkokalvoista, minkä seurauksena tämän vyöhykkeen kalvojen välisellä tilassa on lisääntynyt elektronitiheys. MMC:itä on erityisen runsaasti sydänlihassoluissa, joissa ne sitovat useita yksittäisiä mitokondrioita koordinoiduksi toimivaksi yhteistyöjärjestelmäksi.

16. Golgi-kompleksi

se on monimutkainen onteloiden, tubulusten ja rakkuloiden verkosto ytimen ympärillä. Se koostuu kolmesta pääkomponentista: kalvoonteloiden ryhmästä, onteloista ulottuvasta tubulusjärjestelmästä ja rakkuloista tubulusten päissä. Se suorittaa seuraavat toiminnot: Kuplat keräävät aineita, jotka syntetisoidaan ja kuljetetaan EPS:n läpi, ja täällä ne muuttuvat kemiallisesti. Muuttuneet aineet pakataan kalvorakkuloihin, joita solu erittää salaisuuksien muodossa. Osa vesikkeleistä suorittaa lysosomien tehtävää, jotka ovat mukana fago- ja pinosytoosin seurauksena soluun päässeiden hiukkasten pilkkomisessa.

17. Solun keskus

Solukeskus on ei-membraaninen organoidi, tärkein mikrotubulusten järjestämiskeskus (MCTC) ja solusyklin säätelijä eukaryoottisoluissa. Ensimmäisen kerran vuonna 1883 löysi Theodore Boveri, joka kutsui sitä "erityiseksi solunjakautumiselimeksi". Senrosomilla on kriittinen rooli solun jakautumisessa, mutta solukeskuksen läsnäolo solussa ei ole välttämätöntä mitoosille. Suurimmassa osassa tapauksista solussa on normaalisti vain yksi sentrosomi. Pahanlaatuisille kasvainsoluille on ominaista sentrosomien lukumäärän epänormaali kasvu. Useampi kuin yksi sentrosomi on normaali joissakin polyenergeettisissä alkueläimissä ja synsyyttisissä rakenteissa. Monissa elävissä organismeissa (eläimet ja useat alkueläimet) senrosomi sisältää parin sentrioleja, sylinterimäisiä rakenteita, jotka sijaitsevat suorassa kulmassa toisiinsa nähden. Jokainen sentrioli muodostuu yhdeksästä ympyrän muotoon järjestetyn mikrotubulusten tripletistä sekä useista centriinin, ceneksiinin ja tektiinin muodostamista rakenteista. Solusyklin välivaiheessa senrosomit liittyvät ydinkalvoon. Mitoosin profaasissa ydinkalvo tuhoutuu, senrosomi jakautuu ja sen jakautumisen tuotteet (tytärsentosomit) siirtyvät jakautuvan ytimen napoihin. Tytärsentrosomeista kasvavat mikrotubulukset kiinnittyvät toisessa päässä kromosomien sentromeerien ns. kinetokoreihin muodostaen jakautumiskaran. Jakamisen lopussa jokainen tytärsolu sisältää vain yhden sentrosomin. Sen lisäksi, että sentrosomi osallistuu ytimien jakautumiseen, sillä on tärkeä rooli siipien ja värekärojen muodostumisessa. Siinä sijaitsevat sentriolit toimivat siima-aksoneemien mikrotubulusten organisointikeskuksina. Eliöissä, joista puuttuu sentrioleja (esim. pussi- ja basidiomykeetit, koppisiemeniset), siimat eivät kehity. Tasomadoilla ja mahdollisesti muilla litteillä maoilla ei ole centrosomeja.

18. Ergastoplasma

Ergastoplasma (kreikan sanasta ergastikus - aktiivinen ja plasma - basofiilinen (värjäys emäksisellä väriaineella) runsaasti ribonukleiinihappoa sisältäviä eläin- ja kasvisolujen alueita (esim. Bergin paakkuja maksasoluissa, Nissl-kappaleita neuroneissa). Elektronimikroskoopissa nämä alueet havaitaan rakeisen endoplasmisen retikulumin järjestäytyneinä elementteinä.

19. Ribosomi

Ribosomi on elävän solun tärkein ei-membraaniorganelli, muodoltaan pallomainen tai hieman ellipsoidimainen, halkaisijaltaan 15–20 nanometriä (prokaryootit) 25–30 nanometriin (eukaryootit) ja joka koostuu suurista ja pienistä alayksiköistä. Ribosomit biosyntetisoivat proteiinia aminohapoista tietyn mallin mukaisesti lähetti-RNA:n (mRNA) tarjoaman geneettisen tiedon perusteella. Tätä prosessia kutsutaan kääntämiseksi.

20. Organellit

Organellit - sytologiassa: pysyvät erikoistuneet rakenteet elävien organismien soluissa. Jokainen organelli suorittaa tiettyjä solulle tärkeitä toimintoja. Termi "organoidit" selittyy näiden solukomponenttien vertailulla monisoluisen organismin elimiin. Organellit eroavat solun väliaikaisista sulkeumuksista, jotka ilmestyvät ja katoavat aineenvaihdunnan aikana. Joskus vain solun pysyviä rakenteita, jotka sijaitsevat sen sytoplasmassa, pidetään organelleina. Usein ydintä ja sen sisäisiä rakenteita (esimerkiksi ydintä) ei kutsuta organelleiksi. Solukalvoa, värejä ja siimoja ei myöskään yleensä luokitella organelleiksi. Reseptoreita ja muita pieniä, molekyylitason rakenteita ei kutsuta organelleiksi. Molekyylien ja organellien välinen raja ei ole kovin selkeä. Siten ribosomeja, joita yleensä kutsutaan yksiselitteisesti organelleiksi, voidaan pitää myös monimutkaisena molekyylikompleksina. Yhä useammin organelleiksi luokitellaan myös muita samankaltaisia, kooltaan ja monimutkaisuustasoltaan vertailukelpoisia komplekseja, kuten proteasomeja, silmukointiosomeja jne. Samaan aikaan sytoskeleton kooltaan vertailukelpoisia elementtejä (mikrotubulukset, poikkijuovaisten lihasten paksut filamentit jne. .) ei yleensä luokitella organoideiksi. Solurakenteen pysyvyysaste on myös epäluotettava kriteeri sen luokittelemiseksi organelliksi. Joten jakautumiskaraa, jota, vaikka ei jatkuvasti, mutta joka on luonnollisesti läsnä kaikissa eukaryoottisoluissa, ei yleensä viitata organelleiksi, vaan vesikkeleiksi, joita esiintyy jatkuvasti ja katoaa aineenvaihdunnan aikana.

21. Kaavio energian vapautumisesta ATP:stä

22. Solu, jossa on organelleja

23. Kromatiini

Kromatiini on kromosomien aine - DNA:n, RNA:n ja proteiinien kompleksi. Kromatiini sijaitsee eukaryoottisolujen ytimen sisällä ja on osa prokaryoottien nukleotidia. Kromatiinin koostumuksessa tapahtuu geneettisen tiedon toteutuminen sekä DNA:n replikaatio ja korjaus. Suurin osa kromatiinista koostuu histoniproteiineista. Histonit ovat osa nukleosomeja, supramolekyylisiä rakenteita, jotka osallistuvat kromosomien pakkaamiseen. Nukleosomit järjestetään melko säännöllisesti, joten tuloksena oleva rakenne muistuttaa helmiä. Nukleosomi koostuu neljästä proteiinityypistä: H2A, H2B, H3 ja H4. Yksi nukleosomi sisältää kaksi kutakin tyyppiä olevaa proteiinia - yhteensä kahdeksan proteiinia. Histoni H1, joka on suurempi kuin muut histonit, sitoutuu DNA:han sen saapuessa nukleosomiin. Nukleosomien sisältävä DNA-juoste muodostaa noin 30 nanometrin paksuisen epäsäännöllisen solenoidimaisen rakenteen, niin sanotun 30 nm fibrillin. Tämän fibrillin lisäpakkauksella voi olla erilaisia ​​tiheyksiä. Jos kromatiini on tiiviisti pakattu, sitä kutsutaan kondensoiduksi tai heterokromatiiniksi, se näkyy selvästi mikroskoopilla. Heterokromatiinissa olevaa DNA:ta ei transkriptiota, yleensä tämä tila on ominaista merkityksettömille tai hiljaisille alueille. Interfaasissa heterokromatiini sijaitsee yleensä ytimen reunalla (parietaalinen heterokromatiini). Kromosomien täydellinen kondensaatio tapahtuu ennen solujen jakautumista. Jos kromatiini on löyhästi pakattu, sitä kutsutaan eu- tai interkromatiiniksi. Tällainen kromatiini on paljon vähemmän tiheää mikroskoopilla tarkasteltuna, ja sille on yleensä tunnusomaista transkriptioaktiivisuuden esiintyminen. Kromatiinin pakkaustiheys määräytyy suurelta osin histonimodifikaatioiden - asetylaation ja fosforylaation - vaikutuksesta. Uskotaan, että ytimessä on niin sanottuja toiminnallisia kromatiinidomeeneja (yhden domeenin DNA sisältää noin 30 tuhatta emäsparia), eli jokaisella kromosomin osalla on oma "alue". Kysymystä kromatiinin alueellisesta jakautumisesta ytimessä ei ole vielä tutkittu tarpeeksi. Tiedetään, että kromosomien telomeeriset (terminaaliset) ja sentromeeriset (vastuussa sisarkromatidien sitoutumisesta mitoosissa) alueet ovat kiinnittyneet tuman laminaproteiineihin.

24. Kromosomit

Kromosomit ovat eukaryoottisolun ytimessä olevia nukleoproteiinirakenteita, joihin suurin osa perinnöllisestä tiedosta on keskittynyt ja jotka on suunniteltu sen varastointiin, toteuttamiseen ja välittämiseen. Kromosomit ovat selvästi näkyvissä valomikroskoopilla vain mitoottisen tai meioottisen solujakautumisen aikana. Solun kaikkien kromosomien joukko, jota kutsutaan karyotyypiksi, on lajispesifinen ominaisuus, jolle on ominaista suhteellisen alhainen yksilöllinen vaihtelu. Kromosomi muodostuu yhdestä ja erittäin pitkästä DNA-molekyylistä, joka sisältää monien geenien lineaarisen ryhmän. Eukaryoottisen kromosomin välttämättömät toiminnalliset elementit ovat sentromeeri, telomeerit ja replikaation aloituskohta. Replikaation alkukohdat (aloituskohdat) ja kromosomien päissä sijaitsevat telomeerit mahdollistavat DNA-molekyylin replikoitumisen tehokkaasti, kun taas sentromeereissä sisar-DNA-molekyylit kiinnittyvät mitoosiin, mikä varmistaa niiden tarkan erottamisen tytärsoluiksi mitoosissa. Termiä ehdotettiin alun perin tarkoittavan eukaryoottisoluista löydettyjä rakenteita, mutta viime vuosikymmeninä bakteeri- tai viruskromosomeista on puhuttu yhä enemmän. Siksi D. E. Koryakovin ja I. F. Zhimulevin mukaan laajempi määritelmä on kromosomin määritelmä rakenteeksi, joka sisältää nukleiinihapon ja jonka tehtävänä on tallentaa, toteuttaa ja välittää perinnöllistä tietoa. Eukaryoottikromosomit ovat DNA:ta sisältäviä rakenteita ytimessä, mitokondrioissa ja plastideissa. Prokaryoottikromosomit ovat DNA:ta sisältäviä rakenteita solussa, jossa ei ole tumaa. Viruskromosomit ovat DNA- tai RNA-molekyyli kapsidissa.

25. Eukaryootit ja prokaryootit. Ominaista

Eukaryootit tai tuma ovat elävien organismien alue (superkuningaskunta), joiden solut sisältävät ytimiä. Kaikki organismit paitsi bakteerit ja arkeat ovat ydinaineita. Eläimet, kasvit, sienet ja organismiryhmä, jota kutsutaan yhteisesti protisteiksi, ovat kaikki eukaryoottisia organismeja. Ne voivat olla yksisoluisia ja monisoluisia, mutta kaikilla on yhteinen solusuunnitelma. Uskotaan, että kaikilla näillä erilaisilla organismeilla on yhteinen alkuperä, joten ydinryhmää pidetään korkeimman tason monofyleettisenä taksonina. Yleisimpien hypoteesien mukaan eukaryootit ilmestyivät 1,5-2 miljardia vuotta sitten. Tärkeä rooli eukaryoottien evoluutiossa oli symbiogeneesillä - symbioosilla eukaryoottisolun, jolla on ilmeisesti jo ydin ja joka kykenee fagosytoosiin, ja tämän solun absorboimien bakteerien - mitokondrioiden ja plastidien esiasteiden - välillä.

Prokaryootit eli esinukleaarit ovat yksisoluisia eläviä organismeja, joilla ei ole (toisin kuin eukaryooteissa) hyvin muodostunutta solutumaa ja muita sisäkalvoorganelleja (lukuun ottamatta litteitä vesisäiliöitä fotosynteettisissä lajeissa, esimerkiksi syanobakteereissa). Prokaryoottisoluille on ominaista ydinkalvon puuttuminen, DNA pakataan ilman histonien osallistumista. Ravitsemustyyppi on osmotrofinen ja autotrofinen (fotosynteesi ja kemosynteesi). Ainoa suuri pyöreä (joissakin lajeissa lineaarinen) kaksijuosteinen DNA-molekyyli, joka sisältää suurimman osan solun geneettisestä materiaalista (ns. nukleoidi), ei muodosta kompleksia histoniproteiinien (ns. kromatiini) kanssa. Prokaryootteja ovat bakteerit, mukaan lukien syanobakteerit (sinilevät) ja arkeat. Prokaryoottisten solujen jälkeläisiä ovat eukaryoottisten solujen organellit - mitokondriot ja plastidit. Bakteerien tutkiminen johti horisontaalisen geeninsiirron löytämiseen, joka kuvattiin Japanissa vuonna 1959. Tämä prosessi on laajalle levinnyt prokaryoottien ja myös joissakin eukaryooteissa. Horisontaalisen geeninsiirron löytö prokaryooteissa on johtanut erilaiseen näkemykseen elämän evoluutiosta. Aikaisempi evoluutioteoria perustui siihen, että lajit eivät voi vaihtaa perinnöllistä tietoa. Prokaryootit voivat vaihtaa geenejä keskenään suoraan (konjugaatio, transformaatio) ja myös virusten - bakteriofagien (transduktio) avulla.

26. Karyosomi. Ominaista

yksi). Suhteellisen suuri, sijaitsee ytimen keskellä, pallomainen ydin. 2). Tumaverkoston kromatiinipaksuuksia ja kyhmyjä, jotka antavat aineensa kehittyville kromosomeille solunjakautumisen alussa. 3). Pyöristetyt tiheät kromatiinikappaleet, jotka ovat yksittäisiä kromosomeja tai niiden ryhmiä, jotka jäävät ytimeen solunjakautumisen päätyttyä. 4). Suuremmat pallomaiset kappaleet, jotka sisältävät tietyssä vaiheessa ytimen koko kromatiinin ja synnyttävät koko kromosomijoukon.

27. Ytimen mitat

Tumat ovat yleensä muodoltaan pallomaisia ​​tai munamaisia; edellisen halkaisija on noin 10 μm ja jälkimmäisen pituus 20 μm.

Ydin (lat. Nucleus) on yksi eukaryoottisolun rakenneosista, joka sisältää geneettistä informaatiota (DNA-molekyylejä), joka suorittaa päätehtävät: perinnöllisen tiedon varastointi, siirto ja toteutus proteiinisynteesin avulla. Ydin koostuu kromatiinista, nukleoluksesta, karyoplasmasta (tai nukleoplasmasta) ja ydinvaipasta.

29. Kuka ja milloin ytimen löysi

Vuonna 1831 Robert Brown kuvailee ytimen ja ehdottaa, että se on pysyvä osa kasvisolua.

30. Enukleaatio

Enukleaatio - (lat. Enucleo - otan ytimen pois, kuorin sen kuoresta) solun ytimen poistaminen.

Yksi tavoista poistaa kasvaimia ja elimiä.

31. Ytimen toiminnot. Erot ydinaineesta

Ytimen toiminnot: 1) aineenvaihdunta; 2) lisääntyminen; 3) perinnöllisten tietojen tallentaminen, käsittely ja välittäminen; 4) regeneratiivinen.

Toisin kuin muodostunut ydin, ydinaine ei suorita kahta tehtävää: lisääntymistä ja regeneraatiota.

32. Kuka ja milloin mitoosi havaitsi

Ensimmäiset mitoosivaiheiden kuvaukset ja niiden sekvenssin määrittäminen tehtiin XIX-luvun 70-80-luvuilla. Vuonna 1878 saksalainen histologi Walter Flemming loi termin "mitoosi" viittaamaan epäsuoraan solunjakautumisen prosessiin. Saksalainen histologi Weismann tutki sitä yksityiskohtaisesti vuonna 1888.

Mitoosi on epäsuora jakautuminen, universaali tapa jakaa epäkypsät itu- ja somaattiset solut siten, että kaksinkertaistetaan diploidinen kromosomisarja tetraploidiseksi ja sen myöhemmät vastaavat jakautumiset 2 muodostuneen tytärsolun kesken, joilla on identtinen äidin diploidinen kromosomisarja.

34. Mitä eroa on mitoosilla ja amitoosilla ja endomitoosilla?

Mitoosi on epäsuoran jakautumisen prosessi.

Amitoosi on solujen suoran jakautumisen prosessi.

Endomitoosi on prosessi, jossa monien protistien, kasvien ja eläinten soluytimissä olevien kromosomien lukumäärä kaksinkertaistuu, mitä ei seuraa ytimen ja itse solun jakautuminen.

35. Mitoosin interfaasin ominaisuudet. Jaksot: G1, S, G2

Interfaasi on solun suhteellisen levon vaihe. Tässä vaiheessa oleva solu, vaikka se ei jakautu, kasvaa aktiivisesti, muodostaa rakenteitaan, syntetisoi energiarikkaita kemikaaleja ja valmistautuu tulevaan jakautumiseen.

Jakso (vaihe) G1 (G1-jakso) [kreikka. periodos -- kierto; Englanti g(ap) -- aukko, väli] -- solusyklin vaihe (interfaasivaihe), jonka aikana solussa tapahtuu aktiivista kasvua ja toimintaa, johtuen transkription uudelleen alkamisesta ja syntetisoitujen proteiinien kertymisestä sekä DNA-synteesin valmistukseen; DNA:n replikaation ajanjaksoa edeltävä kasvuvaihe.

Jakso (vaihe) S (S-jakso) [kreikka. periodos -- kierto; Englanti (synteesi) - synteesi] - solusyklin vaihe (interfaasivaihe), jonka aikana tapahtuu DNA:n replikaatio ja kromosomimateriaalin kaksinkertaistuminen; edeltää jaksoa G2

Jakso (vaihe) G2 (G2-jakso) [kreikka. periodos -- kierto; Englanti (rako) - aukko, väli] - solusyklin vaihe, joka alkaa DNA:n replikaation jälkeen (jakso S) ja sitä edeltävä mitoosi; tänä aikana solu valmistautuu jakautumiseen, karan proteiinien synteesi suoritetaan.

36. Kuva mitoosin varhaisesta ja myöhäisestä vaiheesta

Numero 4 - varhainen profaasi

Numero 5 - myöhäinen profaasi

37. Kuva mitoosin metafaasista

38. Kuva mitoosin anafaasista

39. Kuva mitoosin telofaasista

40. Kuva mitoosin kaikista vaiheista

41. Jakokaran ominaisuudet

Jakautumiskara on sauvan muotoinen mikrotubulusten järjestelmä solun sytoplasmassa mitoosin tai meioosin aikana. Kromosomit ovat kiinnittyneet karan pullistumaan (ekvaattoriin). Kara saa kromosomit erottumaan, jolloin solut jakautuvat.

42. Osmoosi-ilmiö. Ominaista. osmoottinen paine. Määritelmä

Osmoosi on yksisuuntainen diffuusioprosessi liuotinmolekyylien puoliläpäisevän kalvon läpi kohti korkeampaa liuenneen aineen pitoisuutta (alempi liuottimen pitoisuus).

Osmoosiilmiö havaitaan niissä väliaineissa, joissa liuottimen liikkuvuus on suurempi kuin liuenneiden aineiden liikkuvuus. Tärkeä osmoosin erikoistapaus on osmoosi puoliläpäisevän kalvon läpi. Puoliläpäiseviä kalvoja kutsutaan, joilla ei ole riittävän korkea läpäisevyys kaikille, vaan vain joillekin aineille, erityisesti liuottimelle. (Liuenneiden aineiden liikkuvuus kalvossa on yleensä nolla). Yleensä tämä johtuu molekyylien koosta ja liikkuvuudesta, esimerkiksi vesimolekyyli on pienempi kuin useimmat liuenneiden aineiden molekyylit.

Osmoottinen paine (merkitty p) on ylimääräinen hydrostaattinen paine liuoksessa, joka on erotettu puhtaasta liuottimesta puoliläpäisevällä kalvolla, jossa liuottimen diffuusio kalvon läpi pysähtyy (osmoosi). Tämä paine pyrkii tasoittamaan molempien liuosten pitoisuudet liuenneen aineen ja liuotinmolekyylien vastadiffuusiosta johtuen.

43. Plasmolyysi. Ominaista

Plasmolyysi - protoplastin erottaminen kuoresta hypertonisen liuoksen vaikutuksesta soluun. Plasmolyysi on tyypillistä pääasiassa kasvisoluille, joilla on vahva selluloosakalvo.

44. Liuosten ominaisuudet sytoplasman suolojen pitoisuuden perusteella

1) isotoninen liuos - liuos, jonka osmoottinen paine on yhtä suuri kuin veriplasman osmoottinen paine; esimerkiksi 0,9 % natriumkloridiliuos, 5 % glukoosin vesiliuos.

2) hypertoninen liuos on liuos, jonka osmoottinen paine on korkeampi kuin veriplasman osmoottinen paine (liuos, jossa on korkeampi liuenneiden aineiden pitoisuus)

3) hypotoninen liuos - liuos, jonka osmoottinen paine on alhaisempi kuin veriplasman normaali osmoottinen paine (liuos, jossa on pienempi pitoisuus liuenneita aineita)

45. Fysiologisen suolaliuoksen ominaisuudet

Fysiologinen suolaliuos on 0,9-prosenttinen NaCl-vesiliuos (natriumkloridi) - yksinkertaisin isotoninen liuos. Suolaliuosta tarvitaan täydentämään kehon nesteitä nestehukan sattuessa. Suolaliuoksen tärkeä ominaisuus on sen antimikrobinen ominaisuus. Tässä suhteessa sitä käytetään laajalti vilustumisen hoidossa.

46. ​​Hiustenkuivain (kyltti). Määritelmä

Fen - (kreikan sanasta phaino - paljastan, löydän) (biol.), erillinen, geneettisesti määrätty merkki organismista.

47. Ken. Määritelmä

Geeni on rakenteellinen ja toiminnallinen perinnöllisyysyksikkö elävissä organismeissa. Geeni on DNA:n osa, joka määrittää tietyn polypeptidin tai funktionaalisen RNA:n sekvenssin.

48. Fenotyyppi. Määritelmä

Fenotyyppi - tietyssä kehitysvaiheessa olevalle yksilölle ominaisten ominaisuuksien joukko

49. Genotyyppi. Määritelmä

Genotyyppi - tietyn organismin geenien joukko, joka, toisin kuin geenipooli, luonnehtii yksilöä, ei lajia.

50. Alleeli. Määritelmä

Alleeli (kreikkalainen allelon - toisiaan, keskenään) tai allelomorfit - geenin rakenteellisen tilan vaihtoehtoinen muoto, josta periytyvän ominaisuuden ilmentyminen riippuu (homologisten kromosomien alleelit sijaitsevat samassa lokuksessa).

51. Mitä piirteitä kutsutaan hallitseviksi ja mitkä ovat resessiivisiä

Dominoiva ominaisuus - ominaisuus, joka ilmenee ensimmäisen sukupolven hybrideissä, kun ne ylittävät puhtaan linjan.

Resessiivinen ominaisuus on ominaisuus, jota ei esiinny heterotsygoottisilla yksilöillä resessiivisen alleelin ilmentymisen vaimentamisen vuoksi.

52. Kirjoita

a) genotyyppi, joka koostuu kolmesta alleelista: AABBCC

b) anna koko nimi tälle genotyypille: homotsygoottinen kolmen alleelin hallitsevan ominaisuuden suhteen

c) ABC-sukusolu

53. Kirjoita

a) mikä tahansa sukusolu, jolla on kolme ominaisuutta: ABC

b) kaikki tämän sukusolun muodostavien genotyyppien variantit: AABBCC; AaBBSS; AaBvSS; AaVvSs; AaBBSS; AAVvSS; AAVVS:t; AAVvSS;

54. Genotyypin homotsygoottinen ja heterotsygoottinen tila. Määritelmä. Esimerkkejä

Genotyypin homotsygoottinen tila - sitä kuljettaa diploidi organismi, joka kantaa yksittäisiä alleeleja homotsygoottisissa kromosomeissa. (ah AH)

Genotyypin heterotsygoottinen tila on jokaiselle hybridiorganismille ominaista tila, jossa sen homologiset kromosomit kantavat tietyn geenin erilaisia ​​alleeleja (Aa, Bc)

55. Nimeä genotyyppi

ААВbСсdd - genotyypin homotsygoottinen tila ensimmäisen ominaisuusparin (alleelit) hallitsevan piirteen ja neljännen alleelin resessiivisen ominaisuuden suhteen. Toisen ja kolmannen alleelin genotyypin heterotsygoottinen tila.

56. Nimeä genotyyppi

АаВbСсDd - genotyypin heterotsygoottinen tila neljälle ominaisuusparille. (Alleelit)

57. Fenotyypin tai genotyypin periytyminen

Toisin kuin fenotyyppi, genotyyppi on peritty, koska se on perinnöllisesti määritetty (määritelty)

geneettisen solumitoosin kromosomi

58. Mitä sukupuolikromosomeja ja ei-sukupuolikromosomeja kutsutaan?

Gonosomit ovat sukupuolikromosomeja, kromosomeja, joiden joukko erottaa miehen ja naisen yksilöt.

Autosomit ovat ei-sukupuolikromosomeja. Kromosomit eivät liity sukupuoliominaisuuksiin. Saatavana sekä miesten että naisten vartaloihin.

59. Listaa perinnön tyypit

1) Autosomaalinen hallitseva perinnöllinen tyyppi

2) Autosomaalinen resessiivinen perinnöllinen tyyppi

60. Kaava genotyypin muodostamien sukusolujen tyyppien lukumäärän määrittämiseksi

Sukusolutyyppien lukumäärä määräytyy kaavalla, jossa n on heterotsygoottisessa tilassa olevien geeniparien lukumäärä.

61. Mendelin ensimmäinen laki

Ensimmäisen sukupolven hybridien yhtenäisyyden laki: monohybridiristeyttämisessä kaikille ensimmäisen sukupolven jälkeläisille on ominaista fenotyypin ja genotyypin yhdenmukaisuus.

62. Mendelin toinen laki

Halkeamislaki: kun kaksi ensimmäisen sukupolven heterotsygoottista jälkeläistä risteytetään toistensa kanssa toisessa sukupolvessa, havaitaan jakautuminen tietyssä numeerisessa suhteessa: fenotyypin mukaan 3:1, genotyypin mukaan 1:2:1.

63. Mendelin kolmas laki

Itsenäisen periytymisen laki: risteyttäessä kahta yksilöä, jotka eroavat toisistaan ​​kahdella (tai useammalla) vaihtoehtoisten piirteiden parilla, geenit ja niitä vastaavat ominaisuudet periytyvät toisistaan ​​riippumatta ja yhdistetään kaikkiin mahdollisiin yhdistelmiin (kuten monohybridiristeytyksessä).

64. Mendelin kaikkien kolmen lain määritelmä

Vastaus on kysymyksessä 61,62,63.

65. Mitä halkeilua havaitaan toisessa sukupolvessa johdettaessa Mendelin kolmatta lakia

3:1 - fenotyyppi

1:2:1 - genotyyppi

66. Yleinen kaava hallitseva - hallitseva ja hallitseva - resessiivinen

Yleinen kaava dominantti - dominantti: A_B_

Yleinen kaava dominoivalle - resessiiviselle: A_vv

67. Kuviot Punnettin hilassa

Punnett-hila on graafinen esitys erilaisten ristien tuloksista. Toisen vanhemman sukusolut on merkitty vaakasuoraan ja toisen vanhemman sukusolut pystysuoraan. Taulukon soluihin syötetään jälkeläisten genotyypit, jotka saatiin yhdistämällä vastaavat sukusolut.

68. Mendelin lakien "luonne".

Mendelin lait ovat luonteeltaan tilastollisia: poikkeama teoreettisesti odotetusta jakautumisesta on sitä pienempi, mitä suurempi on havaintojen määrä. Jokainen genotyyppi vastaa tiettyä fenotyyppiä (ominaisuuksien 100 % penetranssi). Kaikilla yksilöillä, joilla on tämä genotyyppi, ominaisuus ilmentyy tasaisesti (ominaisuuksien 100 % ilmentyvyys). Tutkitut ominaisuudet eivät liity sukupuoleen. Yksilöiden elinkyky ei riipu heidän genotyypistä ja fenotyypistä.

69. Kaikki mahdolliset variantit "keltaisen sileistä" genotyypeistä

AABB, AaBv, AaBB, AABv - muunnelmat sanasta "keltainen-smooth"

70. Lisäykset Mendelin lakeihin. Ominaista

Läheskään kaikki tutkimuksen aikana löydetyt ylitystulokset eivät sovi Mendelin lakeihin, joten lakeihin syntyi lisäyksiä.

Joissakin tapauksissa hallitseva piirre ei välttämättä ilmene kokonaan tai jopa puuttuu. Tässä tapauksessa on niin sanottu väliperinnöllisyys, kun kumpikaan kahdesta vuorovaikutuksessa olevasta geenistä ei hallitse toista ja niiden toiminta ilmenee eläimen genotyypissä yhtä suuressa määrin, yksi ominaisuus ikään kuin laimentaa toista.

Esimerkki on Tonkinese-kissa. Kun siamilaiset kissat risteytetään burmalaisten kanssa, pennut syntyvät tummempina kuin siamilaiset, mutta vaaleammat kuin burmalaiset - tällaista väliväriä kutsutaan tonkinalaiseksi.

Ominaisuuksien väliperiytymisen ohella geenien vuorovaikutus on erilainen, eli joistakin ominaisuuksista vastaavat geenit voivat vaikuttaa muiden ominaisuuksien ilmenemiseen:

Keskinäinen vaikutus - esimerkiksi mustan värin heikkeneminen siamilaisen värigeenin vaikutuksesta kissoilla, jotka ovat sen kantajia.

Komplementaarisuus - piirteen ilmentyminen on mahdollista vain kahden tai useamman geenin vaikutuksesta. Esimerkiksi kaikki tabby-värit näkyvät vain hallitsevan agouti-geenin läsnä ollessa.

Epistasis - yhden geenin toiminta piilottaa täysin toisen toiminnan. Esimerkiksi hallitseva valkoinen geeni (W) piilottaa minkä tahansa värin ja kuvion, sitä kutsutaan myös epistaattiseksi valkoiseksi.

Polymeria - koko joukko geenejä vaikuttaa yhden piirteen ilmenemiseen. Esimerkiksi - villan tiheys.

Pleiotropia - yksi geeni vaikuttaa joukon piirteiden ilmenemiseen. Esimerkiksi sama valkoisen värin (W) geeni yhdistettynä sinisilmiin provosoi kuurouden kehittymistä.

Yhdistetyt geenit ovat myös yleinen poikkeama, joka ei kuitenkaan ole ristiriidassa Mendelin lakien kanssa. Eli tietyssä yhdistelmässä periytyy joukko ominaisuuksia. Esimerkki on sukupuoleen liittyvät geenit - kryptorkidea (naiset ovat sen kantajia), punainen väri (se välittyy vain X-kromosomissa).

71. Yleinen kaava genotyypeille

Ruusun muotoinen kampa;

Herneen muotoinen kampa;

Mutterin muotoinen kampa

Näiden ominaisuuksien periytymismekanismi on monogeeninen. Pilkkominen on sama miehillä ja naisilla, geeni ei ole sukupuolisidonnainen.

Epätavallinen kampageeni - B

Yksinkertainen kampageeni - sisään

Genotyyppien yleinen kaava: V_vv

72. Nukleiinihapot

Nukleiinihapot ovat luonnollisia suurimolekyylisiä orgaanisia yhdisteitä, jotka tarjoavat perinnöllisen (geneettisen) tiedon varastoinnin ja välittämisen elävissä organismeissa.

Luonnossa on kahta tyyppiä nukleiinihappoja, jotka eroavat koostumukseltaan, rakenteeltaan ja toiminnaltaan. Yksi niistä sisältää deoksiriboosia ja sitä kutsutaan deoksiribonukleiinihapoksi (DNA). Toinen sisältää riboosia ja sitä kutsutaan ribonukleiinihapoksi (RNA)

73. Kuka ja milloin DNA-mallia ehdotti

DNA-mallia ehdottivat vuonna 1953 J. Watson ja F. Crick, josta heille myönnettiin Nobel-palkinto.

74. Mikä on DNA-malli

DNA-molekyyli on kaksijuosteinen kierre, joka on kiertynyt oman akselinsa ympäri. Polynukleotidiketjussa vierekkäiset nukleotidit on liitetty toisiinsa kovalenttisilla sidoksilla, jotka muodostuvat yhden nukleotidin fosfaattiryhmän ja toisen pentoosin 3"-alkoholiryhmän välille. Tällaisia ​​sidoksia kutsutaan fosfodiesterisidoksiksi. Fosfaattiryhmä muodostaa sillan 3:n välille. "-yhden pentoosisyklin hiili ja seuraavan 5"-hiili.

DNA-ketjujen selkärangan muodostavat siten sokerifosfaattitähteet.

DNA:n polynukleotidiketju on kierretty spiraalin muotoon, joka muistuttaa kierreportaita ja liitetään toiseen, sitä täydentävään ketjuun käyttämällä vetysidoksia, jotka muodostuvat adeniinin ja tymiinin (kaksi sidosta) sekä guaniinin ja sytosiinin (kolme sidosta) välille. . Nukleotideja A ja T, G ja C kutsutaan komplementaarisiksi. Tämän seurauksena missä tahansa organismissa adenyylinukleotidien lukumäärä on yhtä suuri kuin tymidyylien lukumäärä ja guanyylinukleotidien lukumäärä on yhtä suuri kuin sytidyylien lukumäärä. Tätä mallia kutsutaan "Chargaffin säännöksi". Tästä ominaisuudesta johtuen nukleotidien sekvenssi yhdessä ketjussa määrittää niiden sekvenssin toisessa. Tätä kykyä yhdistää selektiivisesti nukleotideja kutsutaan komplementaariseksi, ja tämä ominaisuus on taustalla uusien DNA-molekyylien muodostumiselle alkuperäiseen molekyyliin perustuen.

75. Puriini- ja pyrimidiinityppipitoisten emästen ominaisuudet

Puriinityppipitoiset emäkset ovat orgaanisia luonnollisia yhdisteitä, puriinin johdannaisia. Näitä ovat adeniini ja guaniini. Ne liittyvät suoraan aineenvaihduntaprosesseihin. Pyrimidiinityppipitoiset emäkset ovat ryhmä luonnollisia aineita, pyrimidiinijohdannaisia. Biologisesti tärkeimmät pyrimidiiniemäkset ovat urasiili, sytosiini ja tymiini. Yhden nukleiinihappojuosteen nukleotidisekvenssi on täysin komplementaarinen toisen juosteen nukleotidisekvenssin kanssa. Siksi Chargaff-säännön mukaan (Erwin Chargaff vuonna 1951 vakiinnutti kuvioita puriini- ja pyrimidiiniemästen suhteeseen DNA-molekyylissä) puriiniemästen lukumäärä (A + G) on yhtä suuri kuin pyrimidiiniemästen lukumäärä (T + C). ).

76. Nukleotidin osat

Nukleotidi koostuu kolmesta komponentista: typpipitoisesta emäksestä (puriini tai pyrimidiini), monosakkaridista (riboosi tai deoksiriboosi) ja fosforihappojäännöksestä.

77. Täydentävyys. Ominaista

Komplementaarisuus on DNA:n kaksoiskierteen ominaisuus, jonka mukaan tymiini seisoo aina adeniinia vastaan ​​molekyylin vastakkaisessa ketjussa, sytosiini guaniinia vastaan ​​ja päinvastoin muodostaen vetysidoksia. Komplementaarisuus on erittäin tärkeää DNA:n replikaatiolle.

Täydentävyys molekyylibiologiassa, keskinäinen vastaavuus, joka varmistaa komplementaaristen rakenteiden (makromolekyylit, molekyylit, radikaalit) yhteyden ja määräytyy niiden kemiallisten ominaisuuksien perusteella. K. on mahdollista, "jos molekyylien pinnoilla on toisiaan täydentäviä rakenteita, niin että ulkoneva ryhmä (tai positiivinen varaus) yhdellä pinnalla vastaa onkaloa (tai negatiivista varausta) toisella. Toisin sanoen vuorovaikutuksessa olevien molekyylien tulisi sopia yhteen kuin avain lukkoon” (J. Watson). Nukleiinihappojen K.-ketjut perustuu niiden typpipitoisten emästen vuorovaikutukseen. Joten vain kun adeniini (A) sijaitsee yhdessä ketjussa tymiiniä (T) (tai urasiilia - U) vastaan ​​toisessa ja guaniini (G) sytosiinia (C) vastaan, syntyy vetysidoksia näiden ketjujen emästen väliin. K. - ilmeisesti ainoa ja universaali kemiallinen mekanismi matriisin tallentamiseen ja geneettisen tiedon välittämiseen.

78. Chargaffin sääntö

Chargaffin säännöt ovat järjestelmä empiirisesti tunnistettuja sääntöjä, jotka kuvaavat DNA:n erityyppisten typpipitoisten emästen välisiä kvantitatiivisia suhteita. Ne muotoiltiin biokemisti Erwin Chargaffin ryhmän työn tuloksena vuosina 1949 - 1951. Chargaffin adeniinin (A), tymiinin (T), guaniinin (G) ja sytosiinin (C) suhteet olivat seuraavat: :

Adeniinin määrä on yhtä suuri kuin tymiinin määrä ja guaniini on yhtä suuri kuin sytosiini:

Puriinien lukumäärä on yhtä suuri kuin pyrimidiinien lukumäärä:

Asemassa 6 olevien aminoryhmien emästen lukumäärä on sama kuin asemassa 6 olevien ketoryhmien emästen lukumäärä:

Samanaikaisesti suhde (A+T):(G+C) voi olla erilainen eri lajien DNA:ssa. Joissakin AT-parit hallitsevat, toisissa - HC.

Chargaffin säännöillä ja röntgendiffraktiotietojen kanssa oli ratkaiseva rooli J. Watsonin ja Francis Crickin DNA:n rakenteen tulkinnassa.

79. Kodoni puriinityppipitoisista emäksistä ja sitä täydentävä antikodoni

80. Kodoni. Määritelmä

Kodoni (koodaava trinukleotidi) on geneettisen koodin yksikkö, DNA:ssa tai RNA:ssa olevien nukleotiditähteiden (tripletti) tripletti, joka yleensä koodaa yhden aminohapon sisällyttämistä. Kodonien sekvenssi geenissä määrittää aminohapposekvenssin kyseisen geenin koodaaman proteiinin polypeptidiketjussa.

81. Antikodoni. Määritelmä

Antikodoni on tripletti (trinukleotidi), kuljetusribonukleiinihapon (tRNA) kohta, joka koostuu kolmesta parittamattomasta (vapaita sidoksia sisältävistä) nukleotideista. Pariutumalla lähetti-RNA:n (mRNA) kodonin kanssa se varmistaa kunkin aminohapon oikean järjestyksen proteiinin biosynteesin aikana.

82. Kuka ja milloin syntetisoi proteiinia ensimmäistä kertaa

Proteiinin biosynteesin suorittivat ensimmäisen kerran keinotekoisesti ranskalaiset tiedemiehet Chacob ja Mano vuonna 1957.

83. Proteiinibiosynteesin välttämättömät rakenteet ja komponentit

Suoraa proteiinibiosynteesiä varten solussa on oltava seuraavat komponentit:

informaatio-RNA (mRNA) - tiedon kantaja DNA:sta proteiinimolekyylin kokoamiskohtaan;

ribosomit ovat organelleja, joissa varsinainen proteiinisynteesi tapahtuu;

joukko aminohappoja sytoplasmassa;

siirtää RNA:ta (tRNA), joka koodaa aminohappoja ja kuljettaa ne biosynteesikohtaan ribosomeissa;

entsyymit, jotka katalysoivat biosynteesiprosessia;

ATP on aine, joka tarjoaa energiaa kaikkiin prosesseihin.

84. Minkä entsyymien vaikutuksesta proteiinien biosynteesi tapahtuu?

Proteiinin biosynteesi tapahtuu seuraavien entsyymien vaikutuksesta: DNA-polymeraasi, RNA-polymeraasi, intetaasi.

85. Proteiinin biosynteesi. Ominaista. Kaavio

Proteiinin biosynteesi on monimutkainen monivaiheinen prosessi polypeptidiketjun synteesissä aminohapoista, ja se tapahtuu ribosomeissa mRNA- ja tRNA-molekyylien osallistuessa. Proteiinien biosynteesiprosessi vaatii huomattavan määrän energiaa.

Proteiinin biosynteesi tapahtuu kahdessa vaiheessa. Ensimmäinen vaihe sisältää RNA:n transkription ja prosessoinnin, toinen vaihe sisältää translaation. Transkription aikana RNA-polymeraasientsyymi syntetisoi RNA-molekyylin, joka on komplementaarinen vastaavan geenin (DNA-alueen) sekvenssille. DNA-nukleotidisekvenssin terminaattori määrittää, missä kohdassa transkriptio pysähtyy. Peräkkäisten prosessointivaiheiden aikana jotkut fragmentit poistetaan mRNA:sta ja nukleotidisekvenssejä muokataan harvoin. DNA-templaatin RNA-synteesin jälkeen RNA-molekyylit kuljetetaan sytoplasmaan. Translaatioprosessissa nukleotidisekvenssiin tallennettu tieto muunnetaan aminohappotähteiden sekvenssiksi.

Transkription ja translaation välillä mRNA-molekyyli käy läpi sarjan peräkkäisiä muutoksia, jotka varmistavat toimivan templaatin kypsymisen polypeptidiketjun synteesiä varten. Korkki on kiinnitetty 5'-päähän ja poly-A-häntä on kiinnitetty 3'-päähän, mikä lisää mRNA:n elinikää. Prosessoinnin myötä eukaryoottisolussa tuli mahdolliseksi yhdistää geenieksoneja, jotta saatiin suurempi valikoima proteiineja, joita koodaa yksi ainoa DNA-nukleotidisekvenssi - vaihtoehtoinen silmukointi.

Prokaryooteissa mRNA voidaan lukea ribosomien toimesta proteiinien aminohapposekvenssiin välittömästi transkription jälkeen, kun taas eukaryooteissa se kuljetetaan ytimestä sytoplasmaan, jossa ribosomit sijaitsevat. Prokaryooteissa proteiinisynteesin nopeus on korkeampi ja se voi saavuttaa 20 aminohappoa sekunnissa. Proteiinin synteesiprosessia, joka perustuu mRNA-molekyyliin, kutsutaan translaatioksi.

Ribosomi sisältää 2 toiminnallista kohtaa vuorovaikutukseen tRNA:n kanssa: aminoasyyli (akseptori) ja peptidyyli (luovuttaja). Aminoasyyli-tRNA tulee ribosomin akseptorikohtaan ja vuorovaikutuksessa muodostaen vetysidoksia kodoni- ja antikodonitriplettien välille. Vetysidosten muodostumisen jälkeen järjestelmä etenee 1 kodonin ja päätyy luovuttajakohtaan. Samaan aikaan vapautuneeseen akseptorikohtaan ilmaantuu uusi kodoni ja siihen kiinnittyy vastaava aminoasyyli-t-RNA.

Proteiinin biosynteesin alkuvaiheessa, initiaatiossa, metioniinikodoni tunnistetaan yleensä ribosomin pieneksi alayksiköksi, johon metioniinin siirto-RNA (tRNA) kiinnitetään proteiinin aloitustekijöiden avulla. Aloituskodonin tunnistamisen jälkeen suuri alayksikkö liittyy pieneen alayksikköön ja translaation toinen vaihe alkaa - elongaatio. Jokaisella ribosomin liikkeellä mRNA:n 5"-päästä 3"-päähän yksi kodoni luetaan läpi vetysidoksen muodostumisen mRNA:n kolmen nukleotidin (kodonin) ja siirto-RNA:n komplementaarisen antikodonin välillä, johon vastaava aminohappo on kiinnittynyt. Peptidisidoksen synteesiä katalysoi ribosomin RNA (rRNA), joka muodostaa ribosomin peptidyylitransferaasikeskuksen. Ribosomaalinen RNA katalysoi peptidisidoksen muodostumista kasvavan peptidin viimeisen aminohapon ja tRNA:han kiinnittyneen aminohapon välillä ja sijoittaa typpi- ja hiiliatomit reaktiota suotuisaan asentoon. Aminoasyyli-tRNA-syntetaasientsyymit kiinnittävät aminohappoja tRNA:isiinsa. Kolmas ja viimeinen translaation vaihe, terminaatio, tapahtuu, kun ribosomi saavuttaa lopetuskodonin, minkä jälkeen proteiinin lopetustekijät hydrolysoivat viimeisen tRNA:n proteiinista pysäyttäen sen synteesin. Siten ribosomeissa proteiinit syntetisoidaan aina N-päästä C-päähän.

...

Samanlaisia ​​asiakirjoja

Tieteellinen elämän määritelmä F. Engelsin mukaan. Molekyyligeneettinen, organismi, populaatiolajikohtainen elämänorganisaatiotaso. Prokaryootit yksisoluisina esiydinorganismeina. Metafaasikromosomin rakenne. Geneettisen materiaalin pakkaustasot.

tiivistelmä, lisätty 29.5.2013


Elävien organisoitumisen molekyyli-geneettinen taso. Kaavio DNA:n rakenteesta. Geeniekspressio prosessina toteuttaa siihen koodattu tieto. Molekyylibiologian keskeinen dogma. Solun transkriptiolaitteisto. Transkriptio- ja liitoskuviot.

esitys, lisätty 21.2.2014


Perinnöllisyyden kemiallisten perusteiden tutkimus. Ribonukleiini- ja deoksiribonukleiinihappojen rakenteen, toimintojen ja replikaatioprosessin karakterisointi. Geenien jakautumisen ominaisuuksien huomioiminen. Tutustuminen geneettisen koodin perusominaisuuksiin.

testi, lisätty 30.7.2010


Molekyyli-, solu-, kudos-, elimen, organismin, populaatio-lajin, biogeosenoottisen ja biosfäärisen elämän tasojen analyysi. Kudosten rakenteen ja toiminnan tutkimus. Populaatioiden geneettisten ja ekologisten ominaisuuksien tutkimus.

esitys, lisätty 11.9.2016


Mitoosin olemus ja merkitys - kopioitujen kromosomien jakautumisprosessi tytärsolujen välillä. Mitoosin päävaiheiden yleiset ominaisuudet - profaasi, metafaasi, anafaasi ja telofaasi sekä kuvaus solukromosomien jakautumisen ominaisuuksista niissä.

esitys, lisätty 12.4.2010


Mitoosiprosessin tutkiminen epäsuorana solunjakautumisena ja eukaryoottisten solujen yleinen lisääntymismenetelmä, sen biologinen merkitys. Meioosi on solujen jakautumisen väheneminen. Meioosin ja mitoosin interfaasi, profaasi, metafaasi, anafaasi ja telofaasi.

esitys, lisätty 21.2.2013


Järjestelmä perinnöllisen tiedon koodaamiseksi nukleiinihappomolekyyleissä geneettisen koodin muodossa. Solunjakautumisprosessien ydin: mitoosi ja meioosi, niiden vaiheet. Geneettisen tiedon siirto. DNA:n rakenne, RNA-kromosomit. Kromosomitaudit.

testi, lisätty 23.4.2013


Solusyklin olemus on solun elämänjakso jakautumisesta toiseen tai jakautumisesta kuolemaan. Mitoosin biologinen merkitys, sen tärkeimmät säätelymekanismit. Kaksi mitoottisen jakautumisen jaksoa. Kaavio sykliiniriippuvaisen kinaasin aktivaatiosta.

esitys, lisätty 28.10.2014


Solusykli on solun olemassaolon ajanjakso sen muodostumisesta emosolun jakautuessa sen omaan jakautumiseen tai kuolemaan. Sen säätelyn periaatteet ja menetelmät. Mitoosin, meioosin vaiheet ja biologinen merkitys, näiden prosessien perustelut.

esitys, lisätty 12.7.2014


Geneettinen ja rakenteellisesti toiminnallinen biologinen perusjärjestelmä. Soluteoria. Solupohjaisen organisaation tyypit. Prokaryoottisolun rakenteelliset ominaisuudet. Eukaryoottisolun järjestäytymisperiaatteet. Solujen perinnöllinen laite.

Elämä on monitasoinen järjestelmä (kreikaksi. järjestelmä- yhdistys, kokoelma). On olemassa sellaisia ​​​​elävien olentojen järjestäytymistasoja: molekyyli, solu, elin-kudos, organismi, populaatio-laji, ekosysteemi, biosfääri. Kaikki tasot liittyvät läheisesti toisiinsa ja nousevat toisistaan, mikä osoittaa elävän luonnon eheyden.

Elämän organisoinnin molekyylitaso

Tämä on kemiallisen koostumuksen (biopolymeerit: proteiinit, hiilihydraatit, rasvat, nukleiinihapot), kemiallisten reaktioiden yhtenäisyys. Tältä tasolta alkavat organismin elämänprosessit: energia-, muovi- ja muu vaihto, geneettisen tiedon muutos ja toteutus.

Elämisen organisoinnin solutaso

Elävien organisaation solutaso. eläimen solu

Solu on elämisen perusrakenneyksikkö. Tämä on kaikkien maan päällä elävien organismien kehitysyksikkö. Jokaisessa solussa tapahtuu aineenvaihdunnan, energian muuntamisen prosessit, varmistetaan geneettisen tiedon säilyminen, muuntaminen ja siirto.

Jokainen solu koostuu solurakenteista, organelleista, jotka suorittavat tiettyjä toimintoja, joten on mahdollista eristää subsellulaarinen taso.

Elin-kudos elämän organisoinnin taso

Elävien elin-kudosten organisoitumistaso. Epiteelikudokset, sidekudokset, lihaskudokset ja hermosolut

Monisoluisten organismien soluilla, jotka suorittavat samanlaisia ​​tehtäviä, on sama rakenne, alkuperä ja ne yhdistyvät kudoksiksi. On olemassa useita kudostyyppejä, joilla on rakenteeltaan eroja ja jotka suorittavat erilaisia ​​​​toimintoja (kudostaso).

Kudokset eri yhdistelmissä muodostavat erilaisia ​​elimiä, joilla on tietty rakenne ja jotka suorittavat tiettyjä toimintoja (elintaso).

Elimet yhdistetään elinjärjestelmiksi (järjestelmätaso).

Organismin elämän organisoinnin taso

Organismin elämän organisoinnin taso

Kudokset yhdistetään elimiksi, elinjärjestelmiksi ja toimivat yhtenä kokonaisuutena eli kehona. Tämän tason perusyksikkö on yksilö, jota pidetään kehityksessä syntymähetkestä olemassaolon loppuun yhtenä elävänä järjestelmänä.

Populaatiolajikohtainen elämänjärjestyksen taso

Populaatiolajikohtainen elämänjärjestyksen taso

Joukko saman lajin organismeja (yksilöitä), joilla on yhteinen elinympäristö, muodostaa populaatioita. Populaatio on lajin ja evoluution alkeisyksikkö, koska siinä tapahtuu alkeellisia evoluutioprosesseja, tämä ja seuraavat tasot ovat supraorganismisia.

Elämisen organisoinnin ekosysteemitaso

Elämisen organisoinnin ekosysteemitaso

Eri lajien ja organisaatiotasojen organismien kokonaisuus muodostaa tämän tason. Tässä voidaan erottaa biosenoottiset ja biogeosenoottiset tasot.

Eri lajien populaatiot ovat vuorovaikutuksessa keskenään, muodostavat monilajisia ryhmiä ( biosenoottinen taso).

Biosenoosien vuorovaikutus ilmastollisten ja muiden ei-biologisten tekijöiden (reljeef, maaperä, suolaisuus jne.) kanssa johtaa biogeosenoosien muodostumiseen (biogeosenoottinen). Biogeosenoosissa tapahtuu energiavirtaa eri lajien populaatioiden välillä ja aineiden kiertokulkua sen elollisten ja elävien osien välillä.

Elämän organisoinnin biosfääritaso

Elävien olentojen organisoitumisen biosfääritaso. 1 - molekyyli; 2 - solu; 3 - organismi; 4 - populaatio-lajit; 5 - biogeosenoottinen; 6 - biosfääri

Sitä edustaa osa Maan kuorista, jossa on elämää - biosfääri. Biosfääri koostuu joukosta biogeosenoosia, toimii yhtenä kokonaisuutena.

Aina ei ole mahdollista valita kaikkia lueteltuja tasoja. Esimerkiksi yksisoluisissa organismeissa solun ja organismin tasot ovat samat, mutta elin-kudostaso puuttuu. Joskus voidaan erottaa lisätasoja, esimerkiksi subsellulaarinen, kudos, elin, systeeminen.

Seuraavat elämän organisoinnin tasot erotetaan: molekyyli, solu, elin-kudos (joskus ne erotetaan), organismi, populaatio-laji, biogeosenoottinen, biosfääri. Elävä luonto on järjestelmä, ja sen organisaation eri tasot muodostavat sen monimutkaisen hierarkkisen rakenteen, kun alla olevat yksinkertaisemmat tasot määräävät päällä olevien ominaisuudet.

Joten monimutkaiset orgaaniset molekyylit ovat osa soluja ja määrittävät niiden rakenteen ja elintärkeän toiminnan. Monisoluisissa organismeissa solut ovat järjestäytyneet kudoksiksi ja useat kudokset muodostavat elimen. Monisoluinen organismi koostuu elinjärjestelmistä, toisaalta organismi itse on populaation ja biologisten lajien perusyksikkö. Yhteisöä edustavat eri lajien vuorovaikutuksessa olevat populaatiot. Yhteisö ja ympäristö muodostavat biogeocenoosin (ekosysteemin). Maaplaneetan ekosysteemien kokonaisuus muodostaa sen biosfäärin.

Jokaisella tasolla ilmaantuu uusia elävien ominaisuuksia, jotka puuttuvat taustatasolla, erotetaan omat alkeisilmiöt ja alkeisyksiköt. Samalla tasot heijastavat suurelta osin evoluutioprosessin kulkua.

Tasojen jakaminen on kätevää elämän tutkimiseen monimutkaisena luonnonilmiönä.

Katsotaanpa lähemmin jokaista elämän organisointitasoa.

Molekyylitaso

Vaikka molekyylit koostuvat atomeista, ero elävän aineen ja elottomien aineiden välillä alkaa näkyä vasta molekyylien tasolla. Vain elävien organismien koostumus sisältää suuren määrän monimutkaisia ​​orgaanisia aineita - biopolymeerejä (proteiinit, rasvat, hiilihydraatit, nukleiinihapot). Elävien olentojen molekyylitaso sisältää kuitenkin myös epäorgaanisia molekyylejä, jotka pääsevät soluihin ja joilla on tärkeä rooli niiden elämässä.

Biologisten molekyylien toiminta on elävän järjestelmän perusta. Elämän molekyylitasolla aineenvaihdunta ja energian muuntuminen ilmenevät kemiallisina reaktioina, perinnöllisen tiedon siirtymisenä ja muuttumisena (pelkistyminen ja mutaatiot) sekä lukuisina muina soluprosesseina. Joskus molekyylitasoa kutsutaan molekyyligeneettiseksi tasoksi.

Elämän solutaso

Se on solu, joka on elävän rakenteellinen ja toiminnallinen yksikkö. Solun ulkopuolella ei ole elämää. Jopa virukset voivat osoittaa elävän olennon ominaisuuksia vasta sitten, kun ne ovat isäntäsolussa. Biopolymeerit osoittavat täysin reaktiivisuutensa organisoituessaan soluun, jota voidaan pitää monimutkaisena molekyylijärjestelmänä, joka on yhdistetty toisiinsa pääasiassa erilaisilla kemiallisilla reaktioilla.

Tällä solutasolla ilmenee elämän ilmiö, geneettisen tiedon välittymismekanismit sekä aineiden ja energian muunnos konjugoituvat.

Elinkudos

Vain monisoluisilla organismeilla on kudoksia. Kudos on kokoelma soluja, jotka ovat rakenteeltaan ja toiminnaltaan samanlaisia.

Kudokset muodostuvat ontogeneesiprosessissa solujen, joilla on sama geneettinen informaatio, erilaistumisen kautta. Tällä tasolla tapahtuu solujen erikoistumista.

Kasveilla ja eläimillä on erilaisia ​​kudoksia. Joten kasveissa se on meristeemi, suojaava, perus- ja johtava kudos. Eläimillä - epiteeli-, side-, lihaksikas ja hermostunut. Kankaissa voi olla luettelo aluskankaista.

Elin koostuu yleensä useista kudoksista, jotka yhdistyvät keskenään rakenteelliseksi ja toiminnalliseksi kokonaisuudeksi.

Elimet muodostavat elinjärjestelmiä, joista jokainen on vastuussa kehon tärkeästä toiminnasta.

Yksisoluisten organismien elintasoa edustavat erilaiset soluorganellit, jotka suorittavat ruoansulatuksen, erittymisen, hengityksen jne.

Organismin elämän organisoinnin taso

Organisaation (tai ontogeneettisen) tason solun ohella erotetaan erilliset rakenneyksiköt. Kudokset ja elimet eivät voi elää itsenäisesti, organismit ja solut (jos se on yksisoluinen organismi) voivat.

Monisoluiset organismit koostuvat elinjärjestelmistä.

Organismitasolla ilmenevät sellaiset elämän ilmiöt kuin lisääntyminen, ontogeneesi, aineenvaihdunta, ärtyneisyys, neurohumoraalinen säätely, homeostaasi. Toisin sanoen sen alkeisilmiöt muodostavat säännöllisiä muutoksia organismissa yksilön kehityksessä. Perusyksikkö on yksilö.

populaatio-lajit

Saman lajin organismit, joita yhdistää yhteinen elinympäristö, muodostavat populaation. Laji koostuu yleensä useista populaatioista.

Populaatioilla on yhteinen geenipooli. Lajin sisällä ne voivat vaihtaa geenejä, eli ne ovat geneettisesti avoimia järjestelmiä.

Populaatioissa esiintyy elementaarisia evoluutioilmiöitä, jotka lopulta johtavat lajitteluun. Elävä luonto voi kehittyä vain organismin yläpuolella.

Tällä tasolla elävien mahdollinen kuolemattomuus syntyy.

Biogeosenoottinen taso

Biogeocenoosi on eri lajien eliöiden vuorovaikutuksessa erilaisten ympäristötekijöiden kanssa. Alkuaineilmiöitä edustavat aine-energiakierrot, jotka ovat pääasiassa elävien organismien tuottamia.

Biogeosenoottisen tason rooli koostuu eri lajien pysyvien eliöyhteisöjen muodostumisesta, jotka ovat sopeutuneet elämään yhdessä tietyssä elinympäristössä.

Biosfääri

Elämän organisoinnin biosfääritaso on korkeamman tason elämänjärjestelmä maan päällä. Biosfääri käsittää kaikki planeetan elämän ilmenemismuodot. Tällä tasolla tapahtuu globaalia aineiden kiertoa ja energian virtausta (joka kattaa kaikki biogeosenoosit).