Pada abad kedua puluh, lima tingkat organisasi kehidupan didirikan: molekuler-genetik, ontogenetik, spesies populer, ekosistem dan biosfer.Penjelasan fenomena kehidupan di setiap tingkat adalah salah satu tugas utama biologi.

Tingkat genetik molekuler- Ini adalah tingkat organisasi sistem kehidupan, yang terdiri dari protein dan asam nukleat. Pada tingkat ini, unit dasar suatu organisme adalah gen. Di sini biologi mempelajari mekanisme transmisi informasi genetik, hereditas, dan variabilitas.

Enam elemen yang paling umum dalam organisme hidup adalah: organogen: karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen, fosfor dan belerang. Dengan partisipasi elemen-elemen ini, dalam proses evolusi kimia, raksasa biopolimer: karbohidrat, protein, lipid dan asam nukleat. Makromolekul ini adalah dasar dari organisme hidup. Monomer dari makromolekul ini adalah: monosakarida, asam amino, asam lemak dan nukleotida.

Protein dan asam nukleat adalah informasional» makromolekul, karena sifat mereka tergantung pada urutan koneksi 20 asam amino dan 4 nukleotida. Karbohidrat dan lipid berperan sebagai cadangan energi dan bahan bangunan. Untuk berbagi protein diperhitungkan lebih dari 50% berat kering total sel.

genetik informasi organisme disimpan dalam DNA. Ini mengontrol hampir semua proses biologis dalam tubuh. Protein dan asam nukleat memiliki sifat asimetri molekuler (molekular kiralitas). Kiralitas(Yunani cheir - tangan) memanifestasikan dirinya dalam kenyataan bahwa protein memutar bidang polarisasi cahaya ke kiri, dan asam nukleat Baik. Kiralitas terletak pada asimetri mereka dengan bayangan cermin mereka, seperti di tangan kanan dan kiri, maka namanya.

Molekul DNA bersama dengan protein membentuk substansi kromosom. Bukti peran genetik DNA diperoleh, pada tahun 1944, oleh ilmuwan O. Avery, dalam percobaan pada bakteri. Pada tahun 1953, ahli biokimia Amerika James Watson dan ahli biofisika Inggris Francis Crick menemukan struktur molekul DNA. Mereka menunjukkan bahwa DNA terdiri dari dua untai yang dipilin menjadi heliks ganda. DNA mengandung 10 25 ribu nukleotida, dan RNA - dari 4 hingga 6 ribu.

Pada tahun 1941, ilmuwan Amerika J. Beadle dan E. Teymut menemukan bahwa sintesis protein bergantung pada keadaan gen DNA. gen Bagian dari molekul DNA yang terdiri dari ratusan nukleotida. Lalu ada pernyataan: satu gen - satu protein. Keseluruhan gen suatu organisme disebut genom. Jumlah gen dalam tubuh manusia adalah sekitar 50 100 ribu, dan seluruh genom manusia mengandung lebih banyak 3 miliar pasangan basa. Kode gen untuk sintesis protein.

Pada tahun 1954 fisikawan teoretis Georgy Gamov memecahkan kode genetik. Dia menemukan bahwa kombinasi tiga nukleotida DNA digunakan untuk mengkodekan satu asam amino. Ini adalah unit dasar hereditas, yang mengkode satu asam amino, dan disebut kodon(tiga serangkai). Pada tahun 1961 hipotesis Gamow secara eksperimental dikonfirmasi oleh Crick.

Ribosom organel seluler sedang membaca» informasi yang terkandung dalam i-RNA, dan sesuai dengan itu mensintesis protein. Kodon – triplet terdiri dari tiga nukleotida, misalnya ACH, AGC, GGG dan lain-lain. Jumlah total triplet tersebut adalah 64. Dari jumlah tersebut, tiga triplet adalah sinyal berhenti, dan 61 triplet mengkodekan 20 asam amino. Protein yang terdiri dari 200 asam amino dikodekan oleh 200 kodon, yaitu 600 nukleotida dalam mRNA, dan 600 pasangan basa dalam DNA. Ini adalah ukuran satu gen. Informasi dalam DNA ditulis menggunakan nukleotida dalam bentuk: A-C-A-T-T-G-A-G-A-T-∙∙∙∙∙∙. Teks ini berisi informasi yang mendefinisikan spesifikasi setiap organisme.

Kode genetik universal, karena sama untuk semua organisme hidup. Ini membuktikan kesatuan biokimia kehidupan, yaitu asal usul kehidupan di Bumi dari satu nenek moyang. Kode genetik unik, karena itu mengkode hanya satu asam amino.

Kehidupan dicirikan oleh kesatuan dialektis dari hal-hal yang berlawanan: ia integral dan diskrit. Dunia organik adalah satu kesatuan, karena merupakan sistem bagian-bagian yang saling berhubungan (keberadaan beberapa organisme tergantung pada yang lain), dan pada saat yang sama itu diskrit, karena terdiri dari unit yang terpisah - organisme, atau individu. Setiap organisme hidup, pada gilirannya, juga terpisah, karena terdiri dari organ individu, jaringan, sel, tetapi pada saat yang sama, masing-masing organ, yang memiliki otonomi tertentu, bertindak sebagai bagian dari keseluruhan. Setiap sel terdiri dari organel, tetapi berfungsi sebagai satu kesatuan. Informasi herediter dibawa oleh gen, tetapi

tidak ada gen di luar totalitas yang menentukan perkembangan sifat, dan seterusnya.

Keanekaragaman kehidupan dikaitkan dengan berbagai tingkat organisasi dunia organik, yang dapat didefinisikan sebagai keadaan diskrit sistem biologis yang dicirikan oleh subordinasi, keterkaitan, dan pola tertentu. Pada saat yang sama, setiap tingkat baru memiliki sifat dan pola khusus dari tingkat sebelumnya yang lebih rendah, karena setiap organisme, di satu sisi, terdiri dari elemen-elemen yang berada di bawahnya, dan di sisi lain, itu sendiri merupakan elemen yang merupakan bagian. dari beberapa jenis sistem makrobiologi.

Di semua tingkat kehidupan, atribut-atributnya seperti keterpisahan dan integritas, organisasi struktural, pertukaran materi, energi, dan informasi dimanifestasikan. Keberadaan kehidupan di tingkat organisasi yang lebih tinggi disiapkan dan ditentukan oleh struktur tingkat yang lebih rendah; khususnya, sifat tingkat seluler ditentukan oleh tingkat molekuler dan subselular, sifat organisme - oleh tingkat seluler, jaringan, dll.

Tingkat struktural organisasi kehidupan sangat beragam, tetapi yang utama adalah molekuler, seluler, ontogenetik, spesies populasi, biocenotic, biogeocenotic, dan biospheric.

Tingkat genetik molekuler

Standar genetik molekuler kehidupan adalah tingkat fungsi biopolimer (protein, asam nukleat, polisakarida) dan senyawa organik penting lainnya yang mendasari proses kehidupan organisme. Pada tingkat ini, unit struktural dasar adalah gen, dan pembawa informasi herediter di semua organisme hidup adalah molekul DNA. Implementasi informasi herediter dilakukan dengan partisipasi molekul RNA. Karena fakta bahwa proses penyimpanan, perubahan, dan implementasi informasi turun-temurun dikaitkan dengan struktur molekul, level ini disebut molekuler-genetik.

Tugas biologi yang paling penting pada tingkat ini adalah studi tentang mekanisme transmisi informasi genetik, hereditas dan variabilitas, studi tentang proses evolusi, asal usul dan esensi kehidupan.

Semua organisme hidup mengandung molekul anorganik sederhana: nitrogen, air, karbon dioksida. Dari mereka, dalam evolusi kimia, senyawa organik sederhana muncul, yang, pada gilirannya, menjadi bahan bangunan untuk molekul yang lebih besar. Beginilah kemunculan makromolekul - molekul raksasa-

molekul polimer dibangun dari banyak monomer. Ada tiga jenis polimer: polisakarida, protein dan asam nukleat. Monomer untuk mereka, masing-masing, adalah monosakarida, asam amino dan nukleotida.

tupai dan asam nukleat adalah molekul "informasi", karena urutan monomer, yang bisa sangat beragam, memainkan peran penting dalam strukturnya. Polisakarida (pati, glikogen, selulosa) berperan sebagai sumber energi dan bahan bangunan untuk sintesis molekul yang lebih besar.

Protein adalah makromolekul yang merupakan rantai asam amino yang sangat panjang - asam organik (karboksilat), biasanya mengandung satu atau dua gugus amino (-NH 2).

Dalam larutan, asam amino dapat menunjukkan sifat asam dan basa. Hal ini membuat mereka semacam penyangga di jalan perubahan fisik dan kimia yang berbahaya. Lebih dari 170 asam amino ditemukan dalam sel dan jaringan hidup, tetapi hanya 20 di antaranya yang termasuk dalam protein. Urutan asam amino yang dihubungkan satu sama lain oleh ikatan peptida 1 yang membentuk struktur utama protein. Protein menyumbang lebih dari 50% dari total massa kering sel.

Sebagian besar protein bertindak sebagai katalis (enzim). Dalam struktur ruangnya ada pusat aktif dalam bentuk ceruk dengan bentuk tertentu. Molekul, yang transformasinya dikatalisis oleh protein ini, memasuki pusat-pusat tersebut. Selain itu, protein berperan sebagai pembawa; misalnya, hemoglobin membawa oksigen dari paru-paru ke jaringan. Kontraksi otot dan gerakan intraseluler merupakan hasil interaksi molekul protein yang berfungsi untuk mengkoordinasikan gerakan. Fungsi protein antibodi adalah untuk melindungi tubuh dari virus, bakteri, dll. Aktivitas sistem saraf tergantung pada protein yang mengumpulkan dan menyimpan informasi dari lingkungan. Protein yang disebut hormon mengontrol pertumbuhan dan aktivitas sel.

Asam nukleat. Proses kehidupan organisme hidup ditentukan oleh interaksi dua jenis makromolekul - protein dan DNA. Informasi genetik suatu organisme disimpan dalam molekul DNA, yang berfungsi sebagai pembawa informasi turun-temurun untuk generasi berikutnya dan menentukan biosintesis protein yang mengendalikan hampir semua proses biologis. Jadi nuk-

1 Ikatan peptida adalah ikatan kimia -CO-NH-.

Asam leat memiliki tempat penting yang sama dalam tubuh dengan protein.

Baik protein maupun asam nukleat memiliki satu sifat yang sangat penting - ketidaksimetrisan molekul (asimetri), atau kiralitas molekul. Properti kehidupan ini ditemukan pada tahun 1940-an dan 1950-an. abad ke-19 L. Pasteur selama mempelajari struktur kristal zat asal biologis - garam asam tartarat. Dalam eksperimennya, Pasteur menemukan bahwa tidak hanya kristal, tetapi juga larutan berairnya mampu membelokkan berkas cahaya terpolarisasi, mis. aktif secara optik. Kemudian mereka diberi nama isomer optik. Solusi zat yang berasal dari non-biologis tidak memiliki sifat ini, struktur molekulnya simetris.

Hari ini, ide-ide Pasteur telah dikonfirmasi, dan dianggap terbukti bahwa kiralitas molekul (dari bahasa Yunani cheir - tangan) hanya melekat pada materi hidup dan merupakan sifat integralnya. Substansi asal benda mati adalah simetris dalam arti bahwa molekul yang mempolarisasi cahaya ke kiri dan ke kanan selalu terbagi rata di dalamnya. Dan dalam substansi asal biologis selalu ada penyimpangan dari keseimbangan ini. Protein dibangun dari asam amino yang mempolarisasi cahaya hanya ke kiri (konfigurasi L). Asam nukleat terdiri dari gula yang mempolarisasi cahaya hanya ke kanan (konfigurasi D). Jadi, kiralitas terletak pada asimetri molekul, ketidakcocokan mereka dengan bayangan cerminnya, seperti di tangan kanan dan kiri, yang memberi nama modern untuk properti ini. Sangat menarik untuk dicatat bahwa jika seseorang tiba-tiba berubah menjadi bayangan cerminnya, maka semuanya akan baik-baik saja dengan tubuhnya sampai dia mulai makan makanan yang berasal dari tumbuhan atau hewan, yang tidak bisa dia cerna.

Asam nukleat adalah senyawa organik kompleks yang merupakan biopolimer yang mengandung fosfor (polinukleotida).

Ada dua jenis asam nukleat - asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat mendapatkan namanya (dari nukleus Latin - nukleus) karena fakta bahwa mereka pertama kali diisolasi dari nukleus leukosit pada paruh kedua abad ke-19. Ahli biokimia Swiss F. Miescher. Belakangan diketahui bahwa asam nukleat dapat ditemukan tidak hanya di dalam nukleus, tetapi juga di sitoplasma dan organel-organelnya. Molekul DNA bersama dengan protein histon membentuk substansi kromosom.

Di pertengahan abad XX. ahli biokimia Amerika J. Watson dan ahli biofisika Inggris F. Crick mengungkapkan struktur molekul DNA. Studi difraksi sinar-X telah menunjukkan bahwa DNA terdiri dari dua untai yang dipilin menjadi heliks ganda. Peran tulang punggung rantai dimainkan oleh gugus gula-fosfat, dan basa purin dan pirimidin berfungsi sebagai jumper. Setiap pelompat dibentuk oleh dua alas yang terikat pada dua rantai yang berlawanan, dan jika satu alas memiliki satu cincin, maka yang lain memiliki dua. Jadi, pasangan komplementer terbentuk: A-T dan G-C. Ini berarti bahwa urutan basa dalam satu rantai secara unik menentukan urutan basa dalam rantai molekul komplementer lainnya.

Gen adalah bagian dari molekul DNA atau RNA (pada beberapa virus). RNA mengandung 4-6 ribu nukleotida individu, DNA - 10-25 ribu. Jika mungkin untuk meregangkan DNA dari satu sel manusia menjadi benang yang berkesinambungan, maka panjangnya adalah 91 cm.

Namun, kelahiran genetika molekuler terjadi agak lebih awal, ketika orang Amerika J. Beadle dan E. Tatum membentuk hubungan langsung antara keadaan gen (DNA) dan sintesis enzim (protein). Saat itulah pepatah terkenal muncul: "satu gen - satu protein." Belakangan diketahui bahwa fungsi utama gen adalah untuk mengkode sintesis protein. Setelah itu, para ilmuwan memusatkan perhatian mereka pada pertanyaan tentang bagaimana program genetik ditulis dan bagaimana penerapannya di dalam sel. Untuk melakukan ini, perlu untuk mengetahui bagaimana hanya empat basa yang dapat mengkodekan urutan molekul protein sebanyak dua puluh asam amino. Kontribusi utama untuk pemecahan masalah ini dibuat oleh fisikawan teoretis terkenal G. Gamow pada pertengahan 1950-an.

Menurutnya, kombinasi tiga nukleotida DNA digunakan untuk mengkode satu asam amino. Unit dasar hereditas ini, yang mengkode satu asam amino, disebut kodon. Pada tahun 1961, hipotesis Gamow dikonfirmasi oleh penelitian F. Crick. Jadi mekanisme molekuler untuk membaca informasi genetik dari molekul DNA selama sintesis protein diuraikan.

Dalam sel hidup, terdapat organel – ribosom yang “membaca” struktur primer DNA dan mensintesis protein sesuai dengan informasi yang terekam dalam DNA. Setiap triplet nukleotida diberi satu dari 20 kemungkinan asam amino. Ini adalah bagaimana struktur utama DNA menentukan urutan asam amino dari protein yang disintesis, memperbaiki kode genetik organisme (sel).

Kode genetik semua makhluk hidup, baik itu tumbuhan, hewan, atau bakteri, adalah sama. Fitur kode genetik ini, bersama dengan kesamaan komposisi asam amino dari semua protein, menunjukkan

tentang kesatuan biokimia kehidupan, asal usul semua makhluk hidup di Bumi dari satu nenek moyang.

Mekanisme reproduksi DNA juga diuraikan. Ini terdiri dari tiga bagian: replikasi, transkripsi dan translasi.

replikasi adalah duplikasi molekul DNA. Dasar replikasi adalah sifat unik DNA untuk menggandakan diri, yang memungkinkan sel membelah menjadi dua sel yang identik. Selama replikasi, DNA, yang terdiri dari dua rantai molekul bengkok, terlepas. Dua utas molekul terbentuk, yang masing-masing berfungsi sebagai matriks untuk sintesis utas baru, melengkapi yang asli. Setelah itu, sel membelah, dan di setiap sel satu untai DNA akan menjadi tua, dan yang kedua akan menjadi baru. Pelanggaran urutan nukleotida dalam rantai DNA menyebabkan perubahan herediter dalam tubuh - mutasi.

Transkripsi- ini adalah transfer kode DNA dengan pembentukan molekul RNA messenger beruntai tunggal (i-RNA) pada salah satu untai DNA. i-RNA adalah salinan bagian dari molekul DNA, yang terdiri dari satu atau sekelompok gen yang berdekatan yang membawa informasi tentang struktur protein.

Siaran - ini adalah sintesis protein berdasarkan kode genetik i-RNA dalam organel sel khusus - ribosom, di mana transfer RNA (t-RNA) memberikan asam amino.

Pada akhir 1950-an Ilmuwan Rusia dan Prancis secara bersamaan mengajukan hipotesis bahwa perbedaan frekuensi kemunculan dan urutan nukleotida dalam DNA pada organisme yang berbeda adalah spesies yang spesifik. Hipotesis ini memungkinkan untuk mempelajari evolusi makhluk hidup dan sifat spesiasi pada tingkat molekuler.

Ada beberapa mekanisme variabilitas pada tingkat molekuler. Yang paling penting adalah mekanisme mutasi gen yang telah disebutkan - transformasi langsung dari gen itu sendiribaru, terletak di kromosom, di bawah pengaruh faktor eksternal. Faktor penyebab mutasi (mutagen) adalah radiasi, bahan kimia beracun, dan virus. Dengan mekanisme variabilitas ini, urutan gen dalam kromosom tidak berubah.

Mekanisme perubahan lainnya adalah rekombinasi gen. Ini adalah penciptaan kombinasi baru gen yang terletak pada kromosom tertentu. Pada saat yang sama, dasar molekuler gen itu sendiri tidak berubah, tetapi berpindah dari satu bagian kromosom ke bagian lain atau terjadi pertukaran gen antara dua kromosom. Rekombinasi gen terjadi selama reproduksi seksual pada organisme yang lebih tinggi. Dalam hal ini, tidak ada perubahan dalam jumlah total informasi genetik, tetap tidak berubah. Mekanisme ini menjelaskan mengapa anak-anak hanya sebagian menyerupai orang tua mereka -

mereka mewarisi sifat-sifat dari kedua organisme induk yang bergabung secara acak.

Mekanisme perubahan lainnya adalah rekombinasi nonklasikbaru- Itu dibuka hanya pada 1950-an. Dengan rekombinasi gen non-klasik, ada peningkatan umum dalam jumlah informasi genetik karena masuknya elemen genetik baru dalam genom sel. Paling sering, elemen baru dimasukkan ke dalam sel oleh virus. Saat ini, beberapa jenis gen yang dapat ditularkan telah ditemukan. Diantaranya adalah plasmid, yang merupakan DNA sirkular beruntai ganda. Karena mereka, setelah penggunaan obat apa pun dalam waktu lama, kecanduan terjadi, setelah itu mereka tidak lagi memiliki efek obat. Bakteri patogen, yang melawan obat kita, mengikat plasmid, yang membuat bakteri resisten terhadap obat, dan mereka berhenti memperhatikannya.

Migrasi elemen genetik dapat menyebabkan penataan ulang struktural pada kromosom dan mutasi gen. Kemungkinan penggunaan unsur-unsur tersebut oleh manusia telah menyebabkan munculnya ilmu baru - rekayasa genetika, yang tujuannya adalah untuk menciptakan bentuk-bentuk baru organisme dengan sifat-sifat yang diinginkan. Jadi, dengan bantuan metode genetik dan biokimia, kombinasi baru gen yang tidak ada di alam dibangun. Untuk ini, DNA yang mengkode produksi protein dengan sifat yang diinginkan dimodifikasi. Mekanisme ini mendasari semua bioteknologi modern.

DNA rekombinan dapat digunakan untuk mensintesis berbagai gen dan memasukkannya ke dalam klon (koloni organisme identik) untuk sintesis protein terarah. Jadi, pada tahun 1978, insulin disintesis - protein untuk pengobatan diabetes. Gen yang diinginkan dimasukkan ke dalam plasmid dan dimasukkan ke dalam bakteri normal.

Ahli genetika sedang bekerja untuk mengembangkan vaksin yang aman terhadap infeksi virus, karena vaksin tradisional adalah virus yang dilemahkan yang harus menyebabkan produksi antibodi, sehingga pemberiannya dikaitkan dengan risiko tertentu. Rekayasa genetika memungkinkan untuk mendapatkan DNA yang mengkode lapisan permukaan virus. Dalam hal ini, kekebalan diproduksi, tetapi infeksi tubuh dikecualikan.

Saat ini, dalam rekayasa genetika, masalah peningkatan harapan hidup dan kemungkinan keabadian dengan mengubah program genetika manusia sedang dipertimbangkan. Hal ini dapat dicapai dengan meningkatkan fungsi enzim pelindung sel, melindungi molekul DNA dari berbagai kerusakan yang terkait dengan gangguan metabolisme dan pengaruh lingkungan. Selain itu, para ilmuwan telah berhasil menemukan pigmen penuaan dan membuat obat khusus yang membebaskan sel darinya. Dalam percobaan dengan kami-

shami menerima peningkatan harapan hidup mereka. Juga, para ilmuwan dapat menetapkan bahwa pada saat pembelahan sel, telomer berkurang - struktur kromosom khusus yang terletak di ujung kromosom seluler. Faktanya adalah bahwa selama replikasi DNA, zat khusus - polimerase - berjalan di sepanjang heliks DNA, membuat salinan darinya. Tetapi DNA polimerase tidak mulai menyalin dari awal, tetapi meninggalkan ujung yang tidak disalin setiap kali. Oleh karena itu, dengan setiap penyalinan berikutnya, heliks DNA dipersingkat karena bagian ujung yang tidak membawa informasi apa pun, atau telomer. Segera setelah telomer habis, salinan berikutnya mulai mengecilkan bagian DNA yang membawa informasi genetik. Ini adalah proses penuaan sel. Pada tahun 1997, percobaan dilakukan di Amerika Serikat dan Kanada pada pemanjangan buatan telomer. Untuk ini, enzim seluler yang baru ditemukan, telomerase, digunakan, yang mendorong pertumbuhan telomer. Sel-sel yang diperoleh dengan cara ini memperoleh kemampuan untuk membelah berkali-kali, sepenuhnya mempertahankan sifat fungsional normalnya dan tidak berubah menjadi sel kanker.

Baru-baru ini, keberhasilan para insinyur genetika di bidang kloning telah diketahui secara luas - reproduksi yang tepat dari satu atau beberapa objek hidup dalam sejumlah salinan dari sel somatik. Pada saat yang sama, individu yang tumbuh secara genetik tidak dapat dibedakan dari organisme induk.

Memperoleh klon dari organisme yang berkembang biak melalui partenogenesis, tanpa pembuahan sebelumnya, bukanlah sesuatu yang istimewa dan telah lama digunakan oleh para ahli genetika. Pada organisme yang lebih tinggi, kasus kloning alami juga diketahui - kelahiran kembar identik. Tetapi produksi tiruan dari klon organisme yang lebih tinggi dikaitkan dengan kesulitan serius. Namun, pada Februari 1997, sebuah metode untuk mengkloning mamalia dikembangkan di laboratorium Jan Wilmuth di Edinburgh, dan domba Dolly dibesarkan dengan metode itu. Untuk melakukan ini, telur diekstraksi dari domba berwajah hitam Skotlandia, ditempatkan di media nutrisi buatan, dan inti dikeluarkan darinya. Kemudian mereka mengambil sel kelenjar susu domba dewasa yang hamil dari jenis Dorset Finlandia, membawa satu set genetik lengkap. Setelah beberapa waktu, sel-sel ini menyatu dengan telur non-nuklir dan mengaktifkan perkembangannya melalui pelepasan listrik. Kemudian embrio yang berkembang tumbuh di lingkungan buatan selama enam hari, setelah itu embrio ditransplantasikan ke dalam rahim ibu angkat, di mana mereka berkembang sampai lahir. Tapi dari 236 percobaan, hanya satu yang berhasil - Dolly si domba tumbuh dewasa.

Setelah itu, Wilmut mengumumkan kemungkinan mendasar dari kloning manusia, yang menyebabkan diskusi paling ramai.

tidak hanya dalam literatur ilmiah, tetapi juga di parlemen banyak negara, karena kesempatan seperti itu dikaitkan dengan masalah moral, etika, dan hukum yang sangat serius. Bukan kebetulan bahwa beberapa negara telah mengeluarkan undang-undang yang melarang kloning manusia. Bagaimanapun, kebanyakan embrio kloning mati. Selain itu, kemungkinan kelahiran orang aneh tinggi. Jadi eksperimen kloning tidak hanya tidak bermoral, tetapi juga berbahaya dari sudut pandang menjaga kemurnian spesies Homo sapiens. Bahwa risikonya terlalu besar dikonfirmasi oleh informasi yang keluar pada awal tahun 2002, melaporkan bahwa domba Dolly menderita radang sendi, penyakit yang tidak umum pada domba, setelah itu dia harus di-eutanasia segera setelahnya.

Oleh karena itu, bidang penelitian yang jauh lebih menjanjikan adalah studi tentang genom manusia (kumpulan gen). Pada tahun 1988, atas inisiatif J. Watson, organisasi internasional "Human Genome" didirikan, yang mengumpulkan banyak ilmuwan dari seluruh dunia dan menetapkan tugas untuk menguraikan seluruh genom manusia. Ini adalah tugas yang menakutkan, karena jumlah gen dalam tubuh manusia adalah dari 50 hingga 100 ribu, dan seluruh genom lebih dari 3 miliar pasangan nukleotida.

Diyakini bahwa tahap pertama dari program ini, terkait dengan penguraian urutan pasangan nukleotida, akan selesai pada akhir tahun 2005. Pekerjaan telah dilakukan untuk membuat "atlas" gen, satu set peta mereka. Peta semacam itu pertama kali disusun pada tahun 1992 oleh D. Cohen dan J. Dosset. Dalam versi terakhir, itu disajikan pada tahun 1996 oleh J. Weissenbach, yang mempelajari kromosom di bawah mikroskop, menandai DNA dari berbagai daerahnya dengan penanda khusus. Kemudian dia mengkloning bagian-bagian ini, menumbuhkannya pada mikroorganisme, dan menerima fragmen DNA - urutan nukleotida dari satu untai DNA yang membentuk kromosom. Dengan demikian, Weissenbach melokalisasi 223 gen dan mengidentifikasi sekitar 30 mutasi yang menyebabkan 200 penyakit, termasuk hipertensi, diabetes, tuli, kebutaan, dan tumor ganas.

Salah satu hasil dari program ini, meskipun tidak selesai, adalah kemungkinan mengidentifikasi patologi genetik pada tahap awal kehamilan dan penciptaan terapi gen - metode pengobatan penyakit keturunan dengan bantuan gen. Sebelum prosedur terapi gen, mereka mencari tahu gen mana yang ternyata rusak, mendapatkan gen normal dan memasukkannya ke semua sel yang sakit. Pada saat yang sama, sangat penting untuk memastikan bahwa gen yang diperkenalkan bekerja di bawah kendali mekanisme sel, jika tidak, sel kanker akan diperoleh. Sudah ada pasien pertama yang disembuhkan dengan cara ini. Benar, belum jelas seberapa radikal mereka disembuhkan dan

apakah penyakit itu akan kembali lagi di masa depan. Juga, konsekuensi jangka panjang dari pengobatan tersebut belum jelas.

Penggunaan bioteknologi dan rekayasa genetika tentunya memiliki sisi positif dan negatif. Hal ini dibuktikan dengan memorandum yang diterbitkan pada tahun 1996 oleh Federation of European Microbiological Societies. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa masyarakat umum curiga dan memusuhi teknologi gen. Ketakutan disebabkan oleh kemungkinan menciptakan bom genetik yang dapat mendistorsi genom manusia dan menyebabkan lahirnya orang-orang aneh; munculnya penyakit yang tidak diketahui dan produksi senjata biologis.

Dan, akhirnya, masalah penyebaran luas produk makanan transgenik yang dibuat dengan memperkenalkan gen yang menghambat perkembangan penyakit virus atau jamur telah banyak dibahas baru-baru ini. Tomat dan jagung transgenik telah dibuat dan dijual. Roti, keju, dan bir yang dibuat dengan bantuan mikroba transgenik dipasok ke pasar. Produk semacam itu tahan terhadap bakteri berbahaya, memiliki kualitas yang lebih baik - rasa, nilai gizi, kekuatan, dll. Misalnya, di Cina, tembakau, tomat, dan paprika yang tahan virus ditanam. Tomat transgenik dikenal tahan terhadap infeksi bakteri, kentang dan jagung tahan terhadap jamur. Tetapi konsekuensi jangka panjang dari penggunaan produk tersebut masih belum diketahui, terutama mekanisme efeknya pada tubuh dan genom manusia.

Tentu saja, dalam dua puluh tahun menggunakan bioteknologi, tidak ada yang ditakuti orang telah terjadi. Semua mikroorganisme baru yang diciptakan oleh para ilmuwan kurang patogen daripada bentuk aslinya. Tidak pernah ada penyebaran organisme rekombinan yang berbahaya atau berbahaya. Namun, para ilmuwan berhati-hati untuk memastikan bahwa galur transgenik tidak mengandung gen yang, ketika ditransfer ke bakteri lain, dapat memiliki efek berbahaya. Ada bahaya teoretis dalam menciptakan jenis senjata bakteriologis baru berdasarkan teknologi gen. Oleh karena itu, para ilmuwan harus memperhitungkan risiko ini dan berkontribusi pada pengembangan sistem kontrol internasional yang andal yang mampu memperbaiki dan menangguhkan pekerjaan semacam itu.

Dengan mempertimbangkan kemungkinan bahaya penggunaan teknologi genetik, dokumen telah dikembangkan yang mengatur penggunaannya, aturan keamanan untuk penelitian laboratorium dan pengembangan industri, serta aturan untuk memasukkan organisme hasil rekayasa genetika ke lingkungan.

Jadi, hari ini diyakini bahwa, dengan tindakan pencegahan yang tepat, manfaat teknologi gen lebih besar daripada risiko konsekuensi negatif yang mungkin terjadi.

tingkat seluler

Pada tingkat organisasi seluler, unit struktural dan fungsional dasar dari semua organisme hidup adalah sel. Pada tingkat sel, serta pada tingkat genetik molekuler, jenis yang sama dari semua organisme hidup dicatat. Di semua organisme, biosintesis dan realisasi informasi herediter hanya dimungkinkan pada tingkat sel. Tingkat seluler dalam organisme uniseluler bertepatan dengan tingkat organisme. Sejarah kehidupan di planet kita dimulai dengan tingkat organisasi ini.

Saat ini, sains telah menetapkan dengan tepat bahwa unit independen terkecil dari struktur, fungsi, dan perkembangan organisme hidup adalah sel.

Sel adalah sistem biologis dasar yang mampu memperbarui diri, mereproduksi dan mengembangkan diri, yaitu diberkahi dengan semua karakteristik organisme hidup.

Struktur seluler mendasari struktur organisme hidup apa pun, tidak peduli betapa beragam dan kompleksnya strukturnya. Ilmu yang mempelajari sel hidup disebut sitologi. Ini mempelajari struktur sel, fungsinya sebagai sistem kehidupan dasar, mengeksplorasi fungsi komponen seluler individu, proses reproduksi sel, adaptasinya terhadap kondisi lingkungan, dll. Sitologi juga mempelajari fitur sel khusus, pembentukan khusus mereka fungsi dan perkembangan struktur seluler tertentu. Dengan demikian, sitologi modern dapat disebut fisiologi sel. Keberhasilan sitologi modern terkait erat dengan pencapaian biokimia, biofisika, biologi molekuler, dan genetika.

Sitologi didasarkan pada pernyataan bahwa semua organisme hidup (hewan, tumbuhan, bakteri) terdiri dari sel dan produk metabolismenya. Sel-sel baru dibentuk oleh pembelahan sel-sel yang sudah ada sebelumnya. Semua sel memiliki komposisi kimia dan metabolisme yang serupa. Aktivitas organisme secara keseluruhan terdiri dari aktivitas dan interaksi sel-sel individu.

Penemuan keberadaan sel datang pada akhirnya XVII ketika mikroskop ditemukan. Sel pertama kali dijelaskan oleh ilmuwan Inggris R. Hooke pada tahun 1665, ketika ia memeriksa sepotong gabus. Karena mikroskopnya tidak terlalu sempurna, yang dilihatnya sebenarnya adalah dinding sel-sel mati. Butuh hampir dua ratus tahun bagi para ahli biologi untuk memahami bahwa bukan dinding sel yang memainkan peran utama, tetapi isi internalnya. Di antara pencipta teori sel, harus disebutkan juga A. Leeuwenhoek, yang menunjukkan bahwa jaringan banyak tumbuhan

organisme dibangun dari sel. Dia juga menggambarkan eritrosit, organisme uniseluler dan bakteri. Benar, Leeuwenhoek, seperti peneliti lain abad ke-17, melihat di dalam sel hanya cangkang yang berisi rongga.

Sebuah kemajuan yang signifikan dalam studi sel terjadi pada awal abad ke-19, ketika mereka mulai dipandang sebagai individu dengan sifat vital. Pada tahun 1830-an inti sel ditemukan dan dijelaskan, yang menarik perhatian para ilmuwan untuk isi sel. Kemudian dimungkinkan untuk melihat pembelahan sel tumbuhan. Atas dasar studi ini, teori sel diciptakan, yang menjadi peristiwa terbesar dalam biologi abad ke-19. Itu adalah teori seluler yang memberikan bukti yang menentukan tentang kesatuan semua alam yang hidup, berfungsi sebagai dasar untuk pengembangan embriologi, histologi, fisiologi, teori evolusi, serta pemahaman perkembangan individu organisme.

Sitologi menerima dorongan kuat dengan penciptaan genetika dan biologi molekuler. Setelah itu, komponen baru, atau organel, sel ditemukan - membran, ribosom, lisosom, dll.

Menurut konsep modern, sel dapat eksis baik sebagai organisme independen (misalnya, protozoa), dan sebagai bagian dari organisme multiseluler, di mana ada sel germinal yang berfungsi untuk reproduksi, dan sel somatik (sel tubuh). Sel somatik berbeda dalam struktur dan fungsi - ada saraf, tulang, otot, sel sekretori. Ukuran sel dapat bervariasi dari 0,1 m (beberapa bakteri) hingga 155 mm (telur burung unta bercangkang). Organisme hidup dibentuk oleh miliaran sel yang berbeda (hingga 10 15), yang bentuknya bisa paling aneh (laba-laba, bintang, kepingan salju, dll.).

Telah ditetapkan bahwa meskipun sel sangat beragam dan fungsi yang mereka lakukan, sel-sel dari semua organisme hidup memiliki komposisi kimia yang serupa: mereka mengandung kandungan hidrogen, oksigen, karbon, dan nitrogen yang sangat tinggi (unsur-unsur kimia ini membentuk lebih dari 98% dari total isi sel); 2% menyumbang sekitar 50 unsur kimia lainnya.

Sel-sel organisme hidup mengandung zat anorganik - air (rata-rata hingga 80%) dan garam mineral, serta senyawa organik: 90% dari massa kering sel adalah biopolimer - protein, asam nukleat, karbohidrat, dan lipid. Dan akhirnya, terbukti secara ilmiah bahwa semua sel terdiri dari tiga bagian utama:

membran plasma, yang mengontrol perjalanan zat dari lingkungan ke dalam sel dan sebaliknya;

sitoplasma dengan struktur yang beragam;

inti sel, yang berisi informasi genetik.

Selain itu, semua sel hewan dan beberapa tumbuhan mengandung sentriol - struktur silinder yang membentuk pusat sel. Sel tumbuhan juga memiliki dinding sel (cangkang) dan plastida, struktur sel khusus yang sering mengandung pigmen yang menentukan warna sel.

membran sel terdiri dari dua lapisan molekul zat seperti lemak, di antaranya terdapat molekul protein. Membran mempertahankan konsentrasi normal garam di dalam sel. Ketika membran rusak, sel mati.

sitoplasma adalah larutan air-garam dengan enzim dan zat lain terlarut dan tersuspensi di dalamnya. Organel terletak di sitoplasma - organ kecil, dibatasi dari isi sitoplasma oleh membrannya sendiri. Diantara mereka - mitokondria- formasi seperti kantung dengan enzim pernapasan, di mana energi dilepaskan. Juga terletak di sitoplasma ribosom, terdiri dari protein dan RNA, yang dengannya sintesis protein dilakukan di dalam sel. En-retikulum praplasma- ini adalah sistem peredaran darah intraseluler yang umum, melalui saluran di mana pengangkutan zat dilakukan, dan pada membran saluran terdapat enzim yang memastikan aktivitas vital sel. berperan penting dalam sel lempusat yang tepat, terdiri dari dua sentriol. Ini memulai proses pembelahan sel.

Bagian terpenting dari semua sel (kecuali bakteri) adalah inti, di mana kromosom berada - tubuh seperti benang panjang, terdiri dari DNA dan protein yang melekat padanya. Nukleus menyimpan dan mereproduksi informasi genetik, dan juga mengatur proses metabolisme dalam sel.

Sel berkembang biak dengan membagi sel asli menjadi dua sel anak. Dalam hal ini, set lengkap kromosom yang membawa informasi genetik ditransfer ke sel anak, oleh karena itu, sebelum membelah, jumlah kromosom berlipat ganda. Pembelahan sel semacam itu, yang memastikan distribusi materi genetik yang sama antara sel anak, disebut mitosis.

Organisme multiseluler juga berkembang dari satu sel - telur. Namun, selama embriogenesis, sel berubah. Ini mengarah pada munculnya banyak sel yang berbeda - otot, saraf, darah, dll. Sel yang berbeda mensintesis protein yang berbeda. Namun, setiap sel organisme multiseluler membawa satu set lengkap informasi genetik untuk membangun semua protein yang dibutuhkan oleh organisme.

Tergantung pada jenis sel, semua organisme dibagi menjadi dua kelompok:

prokariota - sel yang tidak memiliki nukleus. Di dalamnya, molekul DNA tidak dikelilingi oleh membran inti dan tidak tersusun menjadi kromosom. Prokariota termasuk bakteri;

eukariota- sel yang mengandung inti. Selain itu, mereka memiliki mitokondria - organel tempat proses oksidasi berlangsung. Eukariota termasuk protozoa, jamur, tumbuhan, dan hewan, sehingga dapat bersifat uniseluler atau multiseluler.

Dengan demikian, ada perbedaan signifikan antara prokariota dan eukariota dalam struktur dan fungsi alat genetik, dinding sel dan sistem membran, sintesis protein, dll. Diasumsikan bahwa organisme pertama yang muncul di Bumi adalah prokariota. Ini dianggap sampai tahun 1960-an, ketika studi mendalam tentang sel mengarah pada penemuan archaebacteria, yang strukturnya mirip dengan prokariota dan eukariota. Pertanyaan tentang organisme uniseluler mana yang lebih kuno, tentang kemungkinan keberadaan sel pertama tertentu, dari mana ketiga garis evolusi kemudian muncul, masih tetap terbuka.

Mempelajari sel hidup, para ilmuwan menarik perhatian pada keberadaan dua jenis utama nutrisinya, yang memungkinkan semua organisme dibagi menjadi dua spesies sesuai dengan metode nutrisi:

autotrofik organisme - organisme yang tidak membutuhkan makanan organik dan mampu melakukan aktivitas vitalnya karena asimilasi karbon dioksida (bakteri) atau fotosintesis (tanaman), mis. autotrof sendiri menghasilkan nutrisi yang mereka butuhkan;

heterotrofik organisme adalah semua organisme yang tidak dapat hidup tanpa makanan organik.

Kemudian, faktor-faktor penting seperti kemampuan organisme untuk mensintesis zat yang diperlukan (vitamin, hormon, dll.) Dan menyediakan energi bagi diri mereka sendiri, ketergantungan pada lingkungan ekologis, dll. Diklarifikasi.Dengan demikian, sifat kompleks dan terdiferensiasi dari hubungan trofik menunjukkan perlunya pendekatan sistematis untuk mempelajari kehidupan dan pada tingkat ontogenetik. Inilah bagaimana konsep konsistensi fungsional dirumuskan oleh P.K. Anokhin, yang menurutnya berbagai komponen sistem berfungsi bersama dalam organisme uniseluler dan multiseluler. Pada saat yang sama, komponen individu berkontribusi pada fungsi terkoordinasi orang lain, sehingga memastikan kesatuan dan integritas dalam pelaksanaan proses vital seluruh organisme. Konsistensi fungsional juga dimanifestasikan dalam kenyataan bahwa proses di tingkat yang lebih rendah diatur oleh hubungan fungsional di tingkat organisasi yang lebih tinggi. Karakter sistem fungsional terutama terlihat pada organisme multiseluler.

tingkat ontogenetik.Organisme multiseluler

Unit utama kehidupan pada tingkat ontogenetik adalah individu, dan ontogenesis adalah fenomena dasar. Seorang individu biologis dapat menjadi organisme uniseluler dan multiseluler, tetapi bagaimanapun juga, ini adalah sistem reproduksi-diri yang integral.

Ontogeni disebut proses perkembangan individu organisme sejak lahir melalui perubahan morfologis, fisiologis dan biokimia berturut-turut sampai mati, proses realisasi informasi turun-temurun.

Sistem kehidupan minimum, blok bangunan kehidupan, adalah sel, yang dipelajari oleh sitologi. Fungsi dan perkembangan organisme hidup multiseluler adalah subjek fisiologi. Saat ini, teori terpadu ontogenesis belum dibuat, karena penyebab dan faktor yang menentukan perkembangan individu suatu organisme belum ditetapkan.

Semua organisme multiseluler dibagi menjadi tiga kerajaan: jamur, tumbuhan dan hewan. Aktivitas vital organisme multiseluler, serta fungsi bagian masing-masing, dipelajari oleh fisiologi. Ilmu ini mempertimbangkan mekanisme pelaksanaan berbagai fungsi oleh organisme hidup, hubungannya satu sama lain, pengaturan dan adaptasi organisme terhadap lingkungan eksternal, asal-usul dan pembentukan dalam proses evolusi dan perkembangan individu individu. Faktanya, ini adalah proses ontogenesis - perkembangan organisme dari lahir hingga mati. Dalam hal ini, pertumbuhan, pergerakan struktur individu, diferensiasi dan komplikasi umum organisme terjadi.

Proses ontogenesis dijelaskan berdasarkan hukum biogenetik terkenal yang dirumuskan oleh E. Haeckel, penulis istilah "ontogenesis". Hukum biogenetik menyatakan bahwa ontogeni secara singkat mengulangi filogeni, yaitu organisme individu dalam perkembangan individualnya dalam bentuk yang disingkat melewati semua tahap perkembangan spesiesnya. Dengan demikian, ontogeni adalah implementasi informasi herediter yang dikodekan dalam sel germinal, serta memeriksa konsistensi semua sistem tubuh selama bekerja dan beradaptasi dengan lingkungan.

Semua organisme multiseluler terdiri dari organ dan jaringan. Jaringan adalah sekelompok sel yang terhubung secara fisik dan zat antar sel untuk melakukan fungsi tertentu. Studi mereka

adalah mata pelajaran histologi. Jaringan dapat dibentuk dari sel yang sama atau berbeda. Misalnya, pada hewan, epitel skuamosa dibangun dari sel yang identik, dan otot, saraf, dan jaringan ikat dibangun dari sel yang berbeda.

Organ adalah unit fungsional yang relatif besar yang menggabungkan berbagai jaringan menjadi kompleks fisiologis tertentu. Hanya hewan yang memiliki organ dalam; tumbuhan tidak memilikinya. Pada gilirannya, organ adalah bagian dari unit yang lebih besar - sistem tubuh. Diantaranya adalah sistem saraf, pencernaan, kardiovaskular, pernapasan dan lainnya.

Sebenarnya, organisme hidup adalah lingkungan internal khusus yang ada di lingkungan eksternal. Itu terbentuk sebagai hasil interaksi genotipe (totalitas gen satu organisme) dengan fenotipe (kompleks tanda-tanda eksternal organisme yang terbentuk selama perkembangan individunya). Dengan demikian, tubuh adalah sistem stabil organ dan jaringan internal yang ada di lingkungan eksternal. Namun, karena teori umum ontogeni belum dibuat, banyak proses yang terjadi selama perkembangan organisme belum mendapat penjelasan lengkapnya.

Tingkat populasi-spesies

Tingkat populasi-spesies adalah tingkat kehidupan supra-organisme, unit dasarnya adalah populasi.

populasi- satu set individu dari satu spesies, relatif terisolasi dari kelompok lain dari spesies yang sama, menempati wilayah tertentu, mereproduksi dirinya sendiri untuk waktu yang lama dan memiliki dana genetik yang sama.

Berbeda dengan populasi melihat disebut sekumpulan individu yang serupa dalam struktur dan sifat fisiologis, memiliki asal usul yang sama, mampu kawin silang secara bebas dan menghasilkan keturunan yang fertil. Suatu spesies hanya ada melalui populasi yang secara genetik sistem terbuka. Biologi populasi adalah studi tentang populasi.

Dalam kondisi alam nyata, individu tidak terisolasi satu sama lain, tetapi disatukan ke dalam sistem kehidupan dengan peringkat yang lebih tinggi. Sistem yang pertama adalah populasi.

Istilah "populasi" diperkenalkan oleh salah satu pendiri genetika, V. Johansen, yang menyebutnya sebagai kumpulan organisme yang heterogen secara genetik, berbeda dari kumpulan homogen - garis murni. Belakangan istilah ini menjadi lebih

Integritas populasi, dimanifestasikan dalam munculnya sifat-sifat baru dibandingkan dengan standar hidup ontogenetik, dipastikan oleh interaksi individu dalam populasi dan diciptakan kembali melalui pertukaran informasi genetik dalam proses reproduksi seksual. Setiap populasi memiliki batas-batas kuantitatif. Di satu sisi, ini adalah jumlah minimum yang memastikan reproduksi populasi sendiri, dan di sisi lain, jumlah maksimum individu yang dapat makan di area (habitat) populasi ini. Populasi secara keseluruhan dicirikan oleh parameter seperti gelombang kehidupan - fluktuasi periodik dalam jumlah, kepadatan populasi, rasio kelompok umur dan jenis kelamin, kematian, dll.

Populasi secara genetik sistem terbuka, karena isolasi populasi tidak mutlak dan pertukaran informasi genetik secara berkala dimungkinkan. Populasilah yang bertindak sebagai unit dasar evolusi; perubahan dalam kumpulan gen mereka menyebabkan munculnya spesies baru.

Tingkat organisasi kehidupan penduduk dicirikan oleh mobilitas aktif atau pasif seluruh komponen penduduk. Ini memerlukan pergerakan konstan individu - anggota populasi. Perlu dicatat bahwa tidak ada populasi yang benar-benar homogen; selalu terdiri dari kelompok intrapopulasi. Juga harus diingat bahwa ada populasi dari peringkat yang berbeda - ada populasi geografis yang permanen dan relatif independen, dan populasi lokal sementara (musiman). Pada saat yang sama, kelimpahan dan stabilitas yang tinggi hanya dicapai pada populasi yang memiliki struktur hierarkis dan spasial yang kompleks, mis. bersifat heterogen, heterogen, memiliki rantai makanan yang kompleks dan panjang. Oleh karena itu, hilangnya setidaknya satu mata rantai dari struktur ini menyebabkan kehancuran populasi atau hilangnya stabilitasnya.

Tingkat biocenotic

Populasi yang mewakili tingkat makhluk hidup supraorganisme pertama, yang merupakan unit dasar evolusi, yang mampu hidup dan bertransformasi secara independen, disatukan dalam kelompok tingkat supraorganisme berikutnya - biocenosis.

Biocenosis- totalitas semua organisme yang menghuni bagian lingkungan dengan kondisi kehidupan yang homogen, misalnya, hutan, padang rumput, rawa, dll. Dengan kata lain, biocenosis adalah sekumpulan populasi yang hidup di suatu wilayah tertentu.

Biasanya, biocenosis terdiri dari beberapa populasi dan merupakan komponen integral dari sistem yang lebih kompleks - biogeocenosis.

Tingkat biogeosenosis

Biogeocenosis- sistem dinamis yang kompleks, yang merupakan kombinasi elemen biotik dan abiotik yang saling berhubungan melalui pertukaran materi, energi, dan informasi, di mana sirkulasi zat di alam dapat dilakukan.

Ini berarti bahwa biogeocenosis adalah sistem yang stabil yang dapat bertahan untuk waktu yang lama. Kesetimbangan dalam sistem kehidupan bersifat dinamis, yaitu mewakili gerakan konstan di sekitar titik stabilitas tertentu. Untuk berfungsinya sistem kehidupan yang stabil, perlu adanya umpan balik antara subsistem kontrol dan subsistem yang dikendalikan. Cara menjaga keseimbangan dinamis ini disebut homeostatis. Pelanggaran keseimbangan dinamis antara berbagai elemen biogeocenosis, yang disebabkan oleh reproduksi massal beberapa spesies dan pengurangan atau hilangnya spesies lain, yang menyebabkan perubahan kualitas lingkungan, disebut bencana ekologi.

Istilah "biogeocenosis" diusulkan pada tahun 1940 oleh ahli botani Rusia V.N. Sukachev, yang ditunjuk dengan istilah ini

seperangkat fenomena alam yang homogen (atmosfer, batuan, sumber daya air, tumbuh-tumbuhan, satwa liar, tanah) yang tersebar di sebagian besar permukaan bumi, yang memiliki jenis pertukaran materi dan energi tertentu antara mereka dan unsur-unsur di sekitarnya, mewakili kontradiksi persatuan. Mewakili kesatuan hidup dan tidak hidup, biogeocenosis terus bergerak dan berkembang, oleh karena itu berubah seiring waktu.

Biogeocenosis adalah sistem pengaturan mandiri integral di mana beberapa jenis subsistem dibedakan:

sistem utama - produsen(memproduksi) langsung memproses benda mati (ganggang, tumbuhan, mikroorganisme);

konsumen urutan pertama- tingkat sekunder, di mana materi dan energi diperoleh melalui penggunaan produsen (herbivora);

konsumen urutan kedua(predator, dll.);

pemulung (saprofit) dan saprofit), memakan hewan mati;

pengurai - Ini adalah kelompok bakteri dan jamur yang menguraikan sisa-sisa bahan organik.

Sebagai hasil dari aktivitas vital saprofit, saprofit dan pengurai, zat mineral kembali ke tanah, yang meningkatkan kesuburannya dan menyediakan nutrisi tanaman. Oleh karena itu, pemulung dan pengurai merupakan bagian yang sangat penting dari rantai makanan.

Siklus zat melewati level ini dalam biogeocenosis - kehidupan terlibat dalam penggunaan, pemrosesan, dan pemulihan berbagai struktur. Tetapi sirkulasi energi tidak terjadi: sekitar 10% energi yang telah memasuki tingkat sebelumnya berpindah dari satu tingkat ke tingkat lainnya, yang lebih tinggi. Arus balik tidak melebihi 0,5%. Dengan kata lain, dalam biogeocenosis terdapat aliran energi yang searah. Ini membuatnya menjadi sistem terbuka, terkait erat dengan biogeocenosis tetangga. Hubungan ini memanifestasikan dirinya dalam berbagai bentuk: gas, cair, padat, dan juga dalam bentuk migrasi hewan.

Pengaturan diri biogeocenosis berlangsung semakin berhasil, semakin beragam jumlah elemen penyusunnya. Stabilitas biogeocenosis tergantung pada berbagai komponen. Hilangnya satu atau lebih komponen dapat menyebabkan ketidakseimbangan ireversibel dari biogeocenosis dan kematiannya sebagai sistem integral. Dengan demikian, biogeocenosis tropis, karena banyaknya tumbuhan dan hewan yang termasuk di dalamnya, jauh lebih stabil daripada biogeocenosis beriklim sedang atau Arktik, yang lebih miskin dalam hal keanekaragaman spesies. Untuk alasan yang sama, danau, yaitu

Menjadi biogeocenosis alami dengan variasi organisme hidup yang cukup, itu jauh lebih stabil daripada kolam yang dibuat oleh manusia dan tidak dapat ada tanpa perawatan terus-menerus untuk itu. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa organisme yang sangat terorganisir untuk keberadaannya membutuhkan organisme yang lebih sederhana yang dengannya mereka dihubungkan oleh rantai trofik. Oleh karena itu, dasar dari setiap biogeocenosis adalah organisme paling sederhana dan lebih rendah, sebagian besar mikroorganisme dan tumbuhan autotrofik. Mereka berhubungan langsung dengan komponen abiotik biogeocenosis - atmosfer, air, tanah, energi matahari, yang digunakan untuk membuat bahan organik. Mereka juga merupakan lingkungan hidup bagi organisme heterotrofik - hewan, jamur, virus, manusia. Organisme ini, pada gilirannya, berpartisipasi dalam siklus hidup tanaman - menyerbuki, mendistribusikan buah dan biji. Ini adalah bagaimana sirkulasi zat terjadi dalam biogeocenosis, di mana tanaman memainkan peran mendasar. Oleh karena itu, batas-batas biogeocenosis paling sering bertepatan dengan batas-batas komunitas tumbuhan.

Biogeocenosis adalah elemen struktural dari tingkat kehidupan superorganismal berikutnya. Mereka membentuk biosfer dan menentukan semua proses yang terjadi di dalamnya.

tingkat biosfer

Tingkat biosfer adalah tingkat tertinggi organisasi kehidupan, mencakup semua fenomena kehidupan di planet kita.

Lingkungan- ini adalah zat hidup planet ini (totalitas semua organisme hidup di planet ini, termasuk manusia) dan lingkungan yang diubah olehnya.

Metabolisme biotik adalah faktor yang menyatukan semua tingkat organisasi kehidupan lainnya menjadi satu biosfer.

Pada tingkat biosfer, terjadi sirkulasi zat dan transformasi energi yang terkait dengan aktivitas vital semua organisme hidup yang hidup di Bumi. Dengan demikian, biosfer adalah sistem ekologi tunggal. Studi tentang fungsi sistem ini, struktur dan fungsinya adalah tugas biologi yang paling penting. Ekologi, biocenologi dan biogeokimia terlibat dalam studi masalah ini.

Konsep biosfer menempati tempat kunci dalam sistem pandangan dunia ilmiah modern. Istilah "biosfer" itu sendiri muncul pada tahun 1875. Istilah ini diperkenalkan oleh ahli geologi dan paleontologi Austria E. Suess untuk menunjuk sebuah bola independen dari planet kita.

kamu, di dalamnya ada kehidupan. Suess mendefinisikan biosfer sebagai kumpulan organisme yang terbatas dalam ruang dan waktu dan hidup di permukaan bumi. Tapi dia tidak mementingkan habitat organisme ini.

Namun, Suess bukanlah pionir, karena perkembangan doktrin biosfer memiliki prasejarah yang agak panjang. Salah satu yang pertama mempertimbangkan pertanyaan tentang pengaruh organisme hidup pada proses geologi adalah J. B. Lamarck dalam bukunya Hydrogeology (1802). Secara khusus, Lamarck mengatakan bahwa semua zat yang ada di permukaan bumi dan membentuk keraknya terbentuk karena aktivitas organisme hidup. Kemudian ada karya multi-volume yang megah dari A. Humboldt "Cosmos" (buku pertama diterbitkan pada tahun 1845), di mana banyak fakta membuktikan interaksi organisme hidup dengan cangkang bumi yang mereka tembus. Oleh karena itu, Humboldt menganggap atmosfer, hidrosfer, dan daratan dengan organisme hidup yang hidup di dalamnya sebagai cangkang tunggal Bumi, suatu sistem yang tidak terpisahkan.

Tetapi belum ada yang dikatakan tentang peran geologis biosfer, ketergantungannya pada faktor-faktor planet Bumi, struktur dan fungsinya. Perkembangan doktrin biosfer terkait erat dengan nama ilmuwan Rusia yang luar biasa V.I. Vernadsky. Konsepnya berkembang secara bertahap, dari karya siswa pertama "Tentang perubahan tanah stepa oleh hewan pengerat" menjadi "Materi Hidup", "Biosfer" dan "Esai Biogeokimia". Hasil refleksinya dirangkum dalam karya-karya "Struktur Kimia Biosfer Bumi" dan "Pemikiran Filosofis Seorang Naturalis", di mana ia bekerja dalam dekade terakhir hidupnya. Vernadsky-lah yang berhasil membuktikan hubungan dunia organik planet kita, bertindak sebagai satu kesatuan yang tak terpisahkan, dengan proses geologis di Bumi, dialah yang menemukan dan mempelajari fungsi biogeokimia materi hidup.

Konsep kunci dalam konsep Vernadsky adalah konsep materi hidup, dimana ilmuwan memahami totalitas semua organisme hidup di planet kita, termasuk manusia. Itu juga termasuk dalam komposisi makhluk hidup bagian dari lingkungan luarnya, yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupan normal organisme; sekresi dan bagian yang hilang oleh organisme; organisme mati, serta campuran organik di luar organisme. Vernadsky percaya bahwa perbedaan terpenting antara materi hidup dan materi inert adalah asimetri molekuler materi hidup, yang ditemukan pada suatu waktu oleh Pasteur (kiralitas molekuler dalam terminologi modern). Dengan menggunakan konsep ini, Vernadsky berhasil membuktikan bahwa tidak hanya lingkungan yang mempengaruhi organisme hidup, tetapi kehidupan juga mampu secara efektif membentuk

habitat mereka. Memang, pada tingkat organisme individu atau biocenosis, sangat sulit untuk melacak dampak kehidupan terhadap lingkungan. Tetapi, setelah memperkenalkan konsep baru, Vernadsky mencapai tingkat analisis kehidupan dan makhluk hidup yang secara kualitatif baru - tingkat biosfer.

Biosfer, menurut Vernadsky, adalah zat hidup planet ini (totalitas semua organisme hidup di Bumi) dan habitat yang diubah olehnya (materi inert, elemen abiotik), yang meliputi hidrosfer, bagian bawah atmosfer. dan bagian atas kerak bumi. Jadi, ini bukan konsep biologis, geologis atau geografis, tetapi konsep dasar biogeokimia - ilmu baru yang dibuat oleh Vernadsky untuk mempelajari proses geokimia yang terjadi di biosfer dengan partisipasi organisme hidup. Dalam sains baru, biosfer mulai disebut sebagai salah satu komponen struktural utama organisasi planet kita dan luar angkasa dekat Bumi. Ini adalah bidang di mana proses bioenergi dan metabolisme dilakukan sebagai hasil dari aktivitas kehidupan.

Berkat pendekatan baru, Vernadsky menjelajahi kehidupan sebagai kekuatan geologis yang kuat, yang secara efektif membentuk muka Bumi. Materi hidup telah menjadi mata rantai yang menghubungkan sejarah unsur kimia dengan evolusi biosfer. Pengenalan konsep baru juga memungkinkan untuk mengangkat dan menyelesaikan masalah mekanisme aktivitas geologis makhluk hidup, sumber energi untuk ini.

Materi hidup dan materi inert terus berinteraksi di biosfer Bumi - dalam siklus berkelanjutan unsur-unsur kimia dan energi. Vernadsky menulis tentang arus biogenik atom, yang disebabkan oleh materi hidup dan diekspresikan dalam proses respirasi, nutrisi, dan reproduksi yang konstan. Misalnya, siklus nitrogen dikaitkan dengan konversi molekul nitrogen atmosfer menjadi nitrat. Nitrat diserap oleh tumbuhan dan, sebagai bagian dari proteinnya, sampai ke hewan. Setelah kematian tumbuhan dan hewan, tubuh mereka berakhir di tanah, di mana bakteri pembusuk menguraikan sisa-sisa organik menjadi amonia, yang kemudian dioksidasi menjadi asam nitrat.

Di Bumi, ada pembaruan biomassa yang berkelanjutan (selama 7-8 tahun), sementara elemen abiotik biosfer terlibat dalam siklus. Misalnya, perairan Samudra Dunia telah melewati siklus biogenik yang terkait dengan fotosintesis setidaknya 300 kali, oksigen bebas di atmosfer telah diperbarui setidaknya 1 juta kali.

Vernadsky juga mencatat bahwa migrasi biogenik unsur-unsur kimia di biosfer cenderung ke manifestasi maksimumnya, dan evolusi spesies mengarah pada munculnya spesies baru yang meningkatkan migrasi biogenik atom.

Vernadsky juga mencatat untuk pertama kalinya bahwa materi hidup cenderung ke populasi maksimum habitat, dan jumlah materi hidup di biosfer tetap stabil di seluruh zaman geologis. Nilai ini tidak berubah setidaknya selama 60 juta tahun terakhir. Jumlah spesies juga tetap tidak berubah. Jika di suatu tempat di Bumi jumlah spesies berkurang, maka di tempat lain bertambah. Hari ini, hilangnya sejumlah besar spesies tumbuhan dan hewan karena itu dikaitkan dengan penyebaran manusia dan aktivitasnya yang tidak masuk akal untuk mengubah alam. Populasi Bumi tumbuh karena kematian spesies lain.

Berkat migrasi biogenik atom, materi hidup melakukan fungsi geokimianya. Ilmu pengetahuan modern mengklasifikasikannya menjadi lima kategori:

fungsi konsentrasi- dinyatakan dalam akumulasi unsur-unsur kimia tertentu baik di dalam maupun di luar organisme hidup karena aktivitasnya. Hasilnya adalah munculnya cadangan mineral (batugamping, minyak, gas, batubara, dll);

fungsi transportasi- berkaitan erat dengan fungsi konsentrasi, karena organisme hidup membawa unsur-unsur kimia yang mereka butuhkan, yang kemudian terakumulasi di habitatnya;

fungsi energi - menyediakan aliran energi yang menembus biosfer, yang memungkinkan untuk melakukan semua fungsi biogeokimia materi hidup. Peran paling penting dalam proses ini dimainkan oleh tanaman fotosintesis yang mengubah energi matahari menjadi energi biogeokimia dari materi hidup biosfer. Energi ini dihabiskan untuk semua transformasi muluk-muluk penampakan planet kita;

fungsi destruktif - terkait dengan penghancuran dan pemrosesan sisa-sisa organik, di mana zat yang diakumulasikan oleh organisme dikembalikan ke siklus alami, ada sirkulasi zat di alam;

fungsi pembentuk lingkungan- dimanifestasikan dalam transformasi lingkungan di bawah pengaruh makhluk hidup. Kita dapat dengan berani menyatakan bahwa seluruh penampilan modern Bumi - komposisi atmosfer, hidrosfer, lapisan atas litosfer, sebagian besar mineral, iklim - adalah hasil dari tindakan Kehidupan. Dengan demikian, tanaman hijau memberi Bumi oksigen dan mengakumulasi energi, mikroorganisme berpartisipasi dalam mineralisasi zat organik, pembentukan sejumlah batuan, dan pembentukan tanah.

Terlepas dari keagungan tugas yang diselesaikan oleh materi hidup dan biosfer Bumi, biosfer itu sendiri (dibandingkan dengan geosfer lainnya) adalah lapisan yang sangat tipis. Saat ini secara umum diterima bahwa kehidupan mikroba terjadi di atmosfer hingga sekitar 20-22 km di atas permukaan bumi, dan keberadaan kehidupan di palung laut dalam menurunkan batas ini hingga 8-11 km di bawah permukaan laut. Penetrasi kehidupan ke dalam kerak bumi jauh lebih sedikit, dan mikroorganisme ditemukan selama pengeboran dalam dan di perairan formasi tidak lebih dalam dari 2-3 km. Komposisi biosfer Vernadsky meliputi:

materi hidup;

zat biogenik - zat yang dibuat dan diproses oleh organisme hidup (batubara, minyak, gas, dll.);

materi inert yang terbentuk dalam proses tanpa partisipasi materi hidup;

zat yang diciptakan oleh organisme hidup dan proses inert, dan keseimbangan dinamisnya;

zat dalam proses peluruhan radioaktif;

atom yang tersebar dilepaskan dari materi terestrial di bawah pengaruh radiasi kosmik;

zat asal kosmik, termasuk atom dan molekul individu yang menembus Bumi dari luar angkasa.

Tentu saja, kehidupan di biosfer tersebar tidak merata, ada yang disebut penebalan dan penipisan kehidupan. Yang paling padat penduduknya adalah lapisan bawah atmosfer (50 m dari permukaan bumi), lapisan hidrosfer yang diterangi, dan lapisan atas litosfer (tanah). Perlu juga dicatat bahwa daerah tropis jauh lebih padat penduduknya daripada gurun atau ladang es di Kutub Utara dan Antartika. Lebih dalam ke kerak bumi, ke lautan, dan juga lebih tinggi ke atmosfer, jumlah materi hidup berkurang. Jadi, lapisan kehidupan tertipis ini benar-benar menutupi seluruh Bumi, tidak meninggalkan satu tempat pun di planet kita yang tidak akan ada kehidupan. Pada saat yang sama, tidak ada batas yang tajam antara biosfer dan cangkang terestrial yang mengelilinginya.

Untuk waktu yang lama, ide-ide Vernadsky dibungkam, dan mereka kembali ke sana hanya pada pertengahan 1970-an. Ini sebagian besar disebabkan oleh karya ahli biologi Rusia G.A. Zavarzin, yang membuktikan bahwa faktor utama dalam pembentukan dan fungsi biosfer adalah dan tetap hubungan trofik multilateral. Mereka didirikan tidak kurang dari 3,4-3,5 miliar tahun yang lalu dan sejak itu menentukan sifat dan tingkat sirkulasi unsur-unsur di kulit bumi.

Pada awal 1980-an Ahli kimia Inggris J. Lovelock dan ahli mikrobiologi Amerika L. Margulis mengajukan konsep yang sangat menarik tentang Gaia-Bumi. Menurutnya, biosfer adalah

Ini adalah superorganisme tunggal dengan homeostasis yang berkembang, membuatnya relatif independen dari fluktuasi faktor eksternal. Tetapi jika sistem pengaturan diri Gaia-Earth jatuh ke dalam keadaan stres yang mendekati batas pengaturan diri, bahkan kejutan kecil dapat mendorongnya ke transisi ke keadaan baru atau bahkan kehancuran total sistem. Dalam sejarah planet kita, bencana global seperti itu telah terjadi lebih dari sekali. Yang paling terkenal di antaranya adalah kepunahan dinosaurus sekitar 60 juta tahun yang lalu. Kini Bumi kembali mengalami krisis yang mendalam, sehingga sangat penting untuk memikirkan strategi untuk pengembangan peradaban manusia selanjutnya.

Sastra untuk belajar mandiri

Afanasiev V.G. Dunia kehidupan: konsistensi, evolusi, dan manajemen. M, 1986.

Barg O.A. Hidup dalam satu proses dunia. Perm, 1993.

Borzenko V.G., Severtsov A.V. Biologi teoretis: refleksi tentang subjek. M, 1980.

Vernadsky V.I. Biosfer dan noosfer // Materi hidup dan biosfer. M., 1994.

Vernadsky V.I. Struktur kimia biosfer bumi dan lingkungannya. M., 1987.

Dubinin N.P. Esai tentang genetika. M., 1985.

Kemp P, Arms K. Pengantar biologi. M., 1988.

Christine de Duve. Perjalanan ke dunia sel hidup. M., 1987.

Yugai G.A. Teori kehidupan secara umum. M., 1985.

Kirim karya bagus Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini

Mahasiswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

Diposting pada http://www.allbest.ru/

1. Tingkat organisasi kehidupan

Tingkatan organisasi kehidupan:

genetik molekuler,

seluler,

kain,

organ,

organisme,

populasi-spesies,

biogeosenosis

biosfer.

Sel adalah unit dasar struktural dan fungsional dari struktur dan aktivitas vital semua organisme (kecuali virus, yang sering disebut sebagai bentuk kehidupan non-seluler), yang memiliki metabolisme sendiri, mampu hidup mandiri, mandiri reproduksi (hewan, tumbuhan dan jamur), atau organisme uniseluler (banyak protozoa dan bakteri).

3. Tingkat organisasi kehidupan molekuler-genetik. Ciri

Komponen: - Molekul senyawa anorganik dan organik

Kompleks molekul

Proses utama:

Menggabungkan molekul menjadi kompleks khusus

Pengkodean dan transmisi informasi genetik

4. Struktur membran sel

Membran sel adalah lapisan ganda (bilayer) molekul kelas lipid, yang sebagian besar disebut lipid kompleks - fosfolipid. Molekul lipid memiliki bagian hidrofilik ("kepala") dan hidrofobik ("ekor"). Selama pembentukan membran, bagian hidrofobik molekul berbelok ke dalam, sedangkan bagian hidrofilik berbelok ke luar. Membran adalah struktur yang tidak berubah, sangat mirip pada organisme yang berbeda.

Mungkin beberapa pengecualian adalah archaea, yang membrannya dibentuk oleh gliserol dan alkohol terpenoid. Ketebalan membran adalah 7-8 nm.

Membran biologis juga mencakup berbagai protein: integral (menembus membran), semi-integral (merendam salah satu ujungnya ke dalam lapisan lipid luar atau dalam), permukaan (terletak di luar atau berdekatan dengan sisi dalam membran). Beberapa protein adalah titik kontak membran sel dengan sitoskeleton di dalam sel, dan dinding sel (jika ada) di luar. Beberapa protein integral berfungsi sebagai saluran ion, berbagai transporter, dan reseptor.

5. Ciri-ciri organisasi kehidupan tingkat sel. Teori Schleiden-Schwann

Tingkat sel diwakili oleh berbagai sel organik: sel tumbuhan dan hewan sama-sama asalnya, sel adalah dasar struktural dan fungsional dari semua makhluk hidup. Teori Schleiden-Schwann:

Semua hewan dan tumbuhan terdiri dari sel.

Tumbuhan dan hewan tumbuh dan berkembang melalui pembentukan sel-sel baru.

Sel adalah unit terkecil dari kehidupan, dan seluruh organisme adalah kumpulan sel.

6. Karakteristik tingkat jaringan organisasi kehidupan

Tingkat jaringan diwakili oleh jaringan yang menyatukan sel-sel dengan struktur, ukuran, lokasi, dan fungsi tertentu yang serupa. Jaringan muncul dalam perjalanan sejarah perkembangan bersama dengan multiseluleritas. Pada organisme multiseluler, mereka terbentuk dalam proses ontogeni sebagai hasil diferensiasi sel. Pada hewan, beberapa jenis jaringan dibedakan (epitel, ikat, otot, saraf). Pada tumbuhan, jaringan meristematik, pelindung, dasar dan konduktif dibedakan. Pada level ini terjadi spesialisasi sel.

7. Fungsi membran sel

· penghalang - menyediakan metabolisme yang diatur, selektif, pasif dan aktif dengan lingkungan. Misalnya, membran peroksisom melindungi sitoplasma dari peroksida yang berbahaya bagi sel. Permeabilitas selektif berarti bahwa permeabilitas membran terhadap berbagai atom atau molekul tergantung pada ukuran, muatan listrik, dan sifat kimianya. Permeabilitas selektif memastikan pemisahan sel dan kompartemen seluler dari lingkungan dan memasok mereka dengan zat yang diperlukan.

· transpor – melalui membran terjadi transpor zat ke dalam sel dan keluar sel. Transportasi melalui membran menyediakan: pengiriman nutrisi, penghapusan produk akhir metabolisme, sekresi berbagai zat, penciptaan gradien ionik, pemeliharaan pH optimal dalam sel dan konsentrasi ion yang diperlukan untuk berfungsinya sel. enzim seluler.

Partikel yang karena alasan tertentu tidak dapat melintasi lapisan ganda fosfolipid (misalnya, karena sifat hidrofilik, karena membran di dalamnya bersifat hidrofobik dan tidak memungkinkan zat hidrofilik untuk melewatinya, atau karena ukurannya yang besar), tetapi diperlukan untuk sel, dapat menembus membran melalui protein pembawa khusus (transporter) dan protein saluran atau dengan endositosis.

Dalam transpor pasif, zat melintasi lapisan ganda lipid tanpa pengeluaran energi sepanjang gradien konsentrasi melalui difusi. Varian dari mekanisme ini adalah difusi terfasilitasi, di mana molekul tertentu membantu suatu zat melewati membran. Molekul ini mungkin memiliki saluran yang memungkinkan hanya satu jenis zat untuk melewatinya.

· Transpor aktif membutuhkan energi, karena terjadi melawan gradien konsentrasi. Ada protein pompa khusus pada membran, termasuk Fase AT, yang secara aktif memompa ion kalium (K+) ke dalam sel dan memompa ion natrium (Na+) keluar darinya.

· matriks - memberikan posisi relatif tertentu dan orientasi protein membran, interaksi optimalnya.

Mekanik - memastikan otonomi sel, struktur intraselulernya, serta koneksi dengan sel lain (dalam jaringan). Dinding sel memainkan peran penting dalam memastikan fungsi mekanis, dan pada hewan, zat antar sel.

energi - selama fotosintesis di kloroplas dan respirasi seluler di mitokondria, sistem transfer energi beroperasi di membrannya, di mana protein juga berpartisipasi;

reseptor - beberapa protein yang terletak di membran adalah reseptor (molekul yang dengannya sel merasakan sinyal tertentu).

Misalnya, hormon yang beredar dalam darah hanya bekerja pada sel target yang memiliki reseptor yang sesuai dengan hormon ini. Neurotransmitter (bahan kimia yang menghantarkan impuls saraf) juga mengikat protein reseptor spesifik pada sel target.

enzimatik - protein membran seringkali merupakan enzim. Misalnya, membran plasma sel epitel usus mengandung enzim pencernaan.

· Implementasi pembangkitan dan konduksi biopotensial.

Dengan bantuan membran, konsentrasi ion konstan dipertahankan di dalam sel: konsentrasi ion K + di dalam sel jauh lebih tinggi daripada di luar, dan konsentrasi Na + jauh lebih rendah, yang sangat penting, karena ini mempertahankan perbedaan potensial melintasi membran dan menghasilkan impuls saraf.

penandaan sel - ada antigen pada membran yang bertindak sebagai penanda - "label" yang memungkinkan Anda mengidentifikasi sel. Ini adalah glikoprotein (yaitu, protein dengan rantai samping oligosakarida bercabang yang melekat padanya) yang memainkan peran "antena". Karena segudang konfigurasi rantai samping, dimungkinkan untuk membuat penanda khusus untuk setiap jenis sel. Dengan bantuan penanda, sel dapat mengenali sel lain dan bertindak bersama-sama dengan mereka, misalnya, ketika membentuk organ dan jaringan. Ini juga memungkinkan sistem kekebalan untuk mengenali antigen asing.

8. Ciri-ciri organ tingkat organisasi kehidupan

Dalam organisme multiseluler, penyatuan beberapa jaringan identik, serupa dalam struktur, asal dan fungsi, membentuk tingkat organ. Setiap organ mengandung beberapa jaringan, tetapi di antara mereka ada satu yang paling signifikan. Organ yang terpisah tidak dapat eksis sebagai organisme yang utuh. Beberapa organ, yang serupa struktur dan fungsinya, bersatu membentuk suatu sistem organ, misalnya pencernaan, pernapasan, peredaran darah, dan lain-lain.

9. Ciri-ciri tingkat organisme dari organisasi kehidupan

Tumbuhan (chlamydomonas, chlorella) dan hewan (amoeba, infusoria, dll.), yang tubuhnya terdiri dari satu sel, adalah organisme independen. Individu yang terpisah dari organisme multiseluler dianggap sebagai organisme yang terpisah. Di setiap organisme individu, semua proses vital yang menjadi ciri semua organisme hidup terjadi - nutrisi, respirasi, metabolisme, lekas marah, reproduksi, dll. Setiap organisme independen meninggalkan keturunan. Pada organisme multiseluler, sel, jaringan, organ, dan sistem organ bukanlah organisme yang terpisah. Hanya sistem integral organ yang terspesialisasi dalam melakukan berbagai fungsi yang membentuk organisme independen yang terpisah. Perkembangan suatu organisme, mulai dari pembuahan hingga akhir hayat, membutuhkan jangka waktu tertentu. Perkembangan individu dari setiap organisme ini disebut ontogeni. Suatu organisme dapat eksis dalam hubungan yang erat dengan lingkungan.

10. Karakteristik standar hidup populasi-spesies

Kumpulan individu dari satu spesies atau kelompok yang ada untuk waktu yang lama di bagian tertentu dari rentang yang relatif terpisah dari kumpulan lain dari spesies yang sama merupakan populasi. Pada tingkat populasi, transformasi evolusioner paling sederhana dilakukan, yang berkontribusi pada kemunculan spesies baru secara bertahap.

11. Karakteristik standar hidup biogeosenosis

Totalitas organisme dari spesies yang berbeda dan organisasi dengan kompleksitas yang berbeda-beda, disesuaikan dengan kondisi lingkungan yang sama, disebut biogeocenosis, atau komunitas alami. Komposisi biogeocenosis mencakup berbagai jenis organisme hidup dan kondisi lingkungan. Dalam biogeocenosis alami, energi terakumulasi dan ditransfer dari satu organisme ke organisme lain. Biogeocenosis termasuk anorganik, senyawa organik dan organisme hidup.

12. Karakteristik tingkat biosfer organisasi kehidupan

Totalitas semua organisme hidup di planet kita dan habitat alami bersama mereka merupakan tingkat biosfer. Pada tingkat biosfer, biologi modern memecahkan masalah global, seperti penentuan intensitas pembentukan oksigen bebas oleh tutupan vegetasi bumi atau perubahan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer yang terkait dengan aktivitas manusia. Peran utama di tingkat biosfer dimainkan oleh "zat hidup", yaitu totalitas organisme hidup yang menghuni Bumi. Juga di tingkat biosfer, "zat bio-inert", terbentuk sebagai hasil dari aktivitas vital organisme hidup dan zat "inert", yaitu, kondisi lingkungan, materi. Pada tingkat biosfer, sirkulasi zat dan energi di Bumi terjadi dengan partisipasi semua organisme hidup di biosfer.

13. Organel Seluler dan Fungsinya

Membran plasma adalah lapisan tipis yang terdiri dari molekul lipid dan protein yang berinteraksi, membatasi isi internal dari lingkungan eksternal, menyediakan transportasi air, mineral dan zat organik ke dalam sel melalui osmosis dan transfer aktif, dan juga menghilangkan produk limbah. Sitoplasma - lingkungan semi-cair internal sel, di mana nukleus dan organel berada, menyediakan koneksi di antara mereka, berpartisipasi dalam proses utama kehidupan. Retikulum endoplasma - jaringan saluran bercabang di sitoplasma. Ini terlibat dalam sintesis protein, lipid dan karbohidrat, dalam pengangkutan zat. Ribosom - badan yang terletak di EPS atau di sitoplasma, terdiri dari RNA dan protein, terlibat dalam sintesis protein. EPS dan ribosom adalah alat tunggal untuk sintesis dan transportasi protein. Mitokondria adalah organel yang dipisahkan dari sitoplasma oleh dua membran. Zat organik dioksidasi di dalamnya dan molekul ATP disintesis dengan partisipasi enzim. Peningkatan permukaan membran bagian dalam tempat enzim berada karena krista ATP - zat organik yang kaya energi. Plastida (kloroplas, leukoplas, kromoplas), kandungannya dalam sel adalah ciri utama organisme tumbuhan. Kloroplas adalah plastida yang mengandung pigmen hijau klorofil, yang menyerap energi cahaya dan menggunakannya untuk mensintesis zat organik dari karbon dioksida dan air. Pembatasan kloroplas dari sitoplasma oleh dua membran, banyak hasil - grana pada membran bagian dalam, di mana molekul klorofil dan enzim berada. Kompleks Golgi adalah sistem rongga yang dipisahkan dari sitoplasma oleh membran. Akumulasi protein, lemak dan karbohidrat di dalamnya. Implementasi sintesis lemak dan karbohidrat pada membran. Lisosom adalah tubuh yang dipisahkan dari sitoplasma oleh membran tunggal. Enzim yang terkandung di dalamnya mempercepat reaksi pemecahan molekul kompleks menjadi yang sederhana: protein menjadi asam amino, karbohidrat kompleks menjadi sederhana, lipid menjadi gliserol dan asam lemak, dan juga menghancurkan bagian sel yang mati, seluruh sel. Vakuola - rongga di sitoplasma yang diisi dengan getah sel, tempat akumulasi nutrisi cadangan, zat berbahaya; mereka mengatur kadar air dalam sel. Nukleus adalah bagian utama sel, ditutupi di luar oleh dua membran, selubung inti yang ditusuk. Zat memasuki inti dan dikeluarkan darinya melalui pori-pori. Kromosom adalah pembawa informasi herediter tentang karakteristik suatu organisme, struktur utama nukleus, yang masing-masing terdiri dari satu molekul DNA dalam kombinasi dengan protein. Nukleus adalah tempat sintesis DNA, i-RNA, r-RNA.

14. Lisosom. Ciri

Mereka terlihat seperti tas. Ciri khas lisosom adalah mengandung sekitar 40 enzim hidrolitik: proteinase, nuklease, glikosidase, fosforilase, fosfatase, sulfitase, yang tindakan optimalnya dilakukan pada pH 5. Dalam lisosom, nilai asam lingkungan dipertahankan karena dengan adanya pompa H+ di membrannya, bergantung pada ATP. Pada saat yang sama, ada protein pembawa di membran lisosom untuk pengangkutan monomer molekul terpisah dari lisosom ke hialoplasma: asam amino, gula, nukleotida, lipid. Pencernaan sendiri lisosom tidak terjadi karena fakta bahwa elemen membran lisosom dilindungi dari aksi hidrolase asam oleh situs oligosakarida, yang tidak dikenali oleh enzim lisosom atau hanya mencegah hidrolase berinteraksi dengan mereka. Jika dilihat dengan mikroskop elektron, dapat dilihat bahwa fraksi lisosom terdiri dari kelas vesikel yang sangat beraneka ragam berukuran 0,2–0,4 m (untuk sel hati), dibatasi oleh membran tunggal (ketebalannya sekitar 7 nm), dengan konten yang sangat heterogen di dalamnya. Dalam fraksi lisosom, ada vesikel dengan konten homogen, tidak berstruktur, ada vesikel yang diisi dengan zat padat, yang pada gilirannya mengandung vakuola, akumulasi membran dan partikel homogen padat; sering mungkin untuk melihat di dalam lisosom tidak hanya bagian membran, tetapi juga fragmen mitokondria dan RE. Dengan kata lain, fraksi ini ternyata sangat heterogen dalam morfologi, meskipun keberadaan hidrolase konstan.

15. Mitokondria. Ciri

Mitokondria pertama kali ditemukan sebagai butiran dalam sel otot pada tahun 1850. Jumlah mitokondria dalam sel tidak konstan. Ada terutama banyak dari mereka dalam sel di mana kebutuhan oksigen tinggi. Dalam strukturnya, mereka adalah organel silindris yang ditemukan dalam sel eukariotik dalam jumlah dari beberapa ratus hingga 1-2 ribu dan menempati 10-20% dari volume internalnya. Ukuran (dari 1 hingga 70 m) dan bentuk mitokondria juga sangat bervariasi. Lebar organel ini relatif konstan (0,5-1 m). Mampu berubah bentuk. Bergantung pada bagian sel mana pada setiap momen tertentu yang mengalami peningkatan konsumsi energi, mitokondria dapat bergerak melalui sitoplasma ke area dengan konsumsi energi tertinggi, menggunakan struktur sitoskeleton sel eukariotik untuk bergerak. Alternatif untuk banyak mitokondria kecil yang berbeda, berfungsi secara independen satu sama lain dan memasok ATP ke area kecil sitoplasma, adalah keberadaan mitokondria yang panjang dan bercabang, yang masing-masing dapat menyediakan energi untuk bagian sel yang jauh (misalnya, dalam sel uniseluler). ganggang hijau Chlorella). Varian dari sistem yang diperluas semacam itu juga dapat berupa asosiasi spasial yang teratur dari banyak mitokondria (kondria atau mitokondria), yang memastikan kerja kooperatif mereka dan ditemukan pada organisme uniseluler dan multiseluler. Jenis chondriome ini sangat kompleks pada otot rangka mamalia, di mana kelompok mitokondria bercabang raksasa terhubung satu sama lain menggunakan kontak intermitokondria (IMCs). Yang terakhir dibentuk oleh membran mitokondria luar yang berdekatan satu sama lain, akibatnya ruang antarmembran di zona ini memiliki kerapatan elektron yang meningkat. MMC sangat berlimpah di sel otot jantung, di mana mereka mengikat banyak mitokondria individu ke dalam sistem kerja sama yang terkoordinasi.

16. Kompleks Golgi

itu adalah jaringan kompleks rongga, tubulus dan vesikel di sekitar nukleus. Ini terdiri dari tiga komponen utama: sekelompok rongga membran, sistem tubulus yang memanjang dari rongga, dan vesikel di ujung tubulus. Ini melakukan fungsi-fungsi berikut: Gelembung mengakumulasi zat yang disintesis dan diangkut melalui EPS, di sini mereka mengalami perubahan kimia. Zat yang diubah dikemas ke dalam vesikel membran, yang disekresikan oleh sel dalam bentuk rahasia. Beberapa vesikel melakukan fungsi lisosom, yang terlibat dalam pencernaan partikel yang telah memasuki sel sebagai hasil dari fagositosis dan pinositosis.

17. Pusat Sel

Pusat sel adalah organoid non-membran, pusat pengorganisasian mikrotubulus utama (MCTC) dan pengatur siklus sel pada sel eukariotik. Pertama kali ditemukan pada tahun 1883 oleh Theodore Boveri, yang menyebutnya "organ khusus pembelahan sel." Sentrosom memainkan peran penting dalam pembelahan sel, namun, keberadaan pusat sel dalam sel tidak diperlukan untuk mitosis. Dalam sebagian besar kasus, hanya satu sentrosom yang biasanya ada dalam sel. Peningkatan abnormal dalam jumlah sentrosom adalah karakteristik sel tumor ganas. Lebih dari satu sentrosom adalah normal pada beberapa protozoa polienergetik dan dalam struktur syncytial. Dalam banyak organisme hidup (hewan dan sejumlah protozoa), sentrosom mengandung sepasang sentriol, struktur silinder yang terletak di sudut kanan satu sama lain. Setiap sentriol dibentuk oleh sembilan triplet mikrotubulus yang tersusun melingkar, serta sejumlah struktur yang dibentuk oleh sentrin, cenexin, dan tektin. Pada interfase siklus sel, sentrosom berhubungan dengan membran inti. Pada profase mitosis, membran nukleus dihancurkan, sentrosom membelah, dan produk pembelahannya (sentrosom anak) bermigrasi ke kutub nukleus yang membelah. Mikrotubulus yang tumbuh dari sentrosom anak melekat di ujung yang lain ke apa yang disebut kinetokor pada sentromer kromosom, membentuk gelendong divisi. Pada akhir pembelahan, masing-masing sel anak hanya mengandung satu sentrosom. Selain berpartisipasi dalam pembelahan nuklir, sentrosom memainkan peran penting dalam pembentukan flagela dan silia. Sentriol yang terletak di dalamnya bertindak sebagai pusat organisasi untuk mikrotubulus aksonema flagel. Pada organisme yang tidak memiliki sentriol (misalnya, marsupial dan basidiomycetes, angiospermae), flagela tidak berkembang. Planaria dan mungkin cacing pipih lainnya tidak memiliki sentrosom.

18. Ergastoplasma

Ergastoplasma (dari bahasa Yunani ergastikуs - aktif dan plasma - basofilik (pewarnaan dengan pewarna dasar) area sel hewan dan tumbuhan yang kaya akan asam ribonukleat (misalnya, gumpalan Berg di sel hati, badan Nissl di neuron). Dalam mikroskop elektron, ini area diamati sebagai elemen teratur dari retikulum endoplasma granular.

19. Ribosom

Ribosom adalah organel non-membran terpenting dari sel hidup, berbentuk bulat atau sedikit elips, dengan diameter 15-20 nanometer (prokariota) hingga 25-30 nanometer (eukariota), terdiri dari subunit besar dan kecil. Ribosom berfungsi untuk biosintesis protein dari asam amino sesuai dengan template yang diberikan berdasarkan informasi genetik yang disediakan oleh messenger RNA (mRNA). Proses ini disebut penerjemahan.

20. Organel

Organel - dalam sitologi: struktur khusus permanen dalam sel organisme hidup. Setiap organel melakukan fungsi-fungsi tertentu yang vital bagi sel. Istilah "Organoid" dijelaskan dengan perbandingan komponen sel ini dengan organ organisme multiseluler. Organel kontras dengan inklusi sementara sel, yang muncul dan menghilang dalam proses metabolisme. Kadang-kadang hanya struktur permanen sel yang terletak di sitoplasmanya yang dianggap sebagai organel. Seringkali nukleus dan struktur intranuklear (misalnya, nukleolus) tidak disebut organel. Membran sel, silia dan flagela juga biasanya tidak diklasifikasikan sebagai organel. Reseptor dan struktur tingkat molekul kecil lainnya tidak disebut organel. Batas antara molekul dan organel tidak terlalu jelas. Jadi, ribosom, yang biasanya secara jelas disebut sebagai organel, juga dapat dianggap sebagai kompleks molekuler yang kompleks. Semakin, kompleks serupa lainnya dengan ukuran dan tingkat kompleksitas yang sebanding, seperti proteasom, spliceosom, dll., Juga diklasifikasikan sebagai organoid.Pada saat yang sama, elemen sitoskeleton dengan ukuran yang sebanding (mikrotubulus, filamen tebal otot lurik, dll. .) biasanya tidak diklasifikasikan sebagai organoid. Tingkat keteguhan struktur seluler juga merupakan kriteria yang tidak dapat diandalkan untuk mengklasifikasikannya sebagai organel. Jadi, poros pembelahan, yang, meskipun tidak terus-menerus, tetapi secara alami ada di semua sel eukariotik, biasanya tidak disebut sebagai organel, tetapi vesikel, yang terus-menerus muncul dan menghilang dalam proses metabolisme, disebut.

21. Skema pelepasan energi dari ATP

22. Sel dengan organel

23. Kromatin

Kromatin adalah zat kromosom - kompleks DNA, RNA dan protein. Kromatin terletak di dalam inti sel eukariotik dan merupakan bagian dari nukleotida pada prokariota. Dalam komposisi kromatin inilah realisasi informasi genetik, serta replikasi dan perbaikan DNA, terjadi. Sebagian besar kromatin terdiri dari protein histon. Histon adalah komponen nukleosom, struktur supramolekul yang terlibat dalam pengemasan kromosom. Nukleosom tersusun cukup teratur, sehingga struktur yang dihasilkan menyerupai manik-manik. Nukleosom terdiri dari empat jenis protein: H2A, H2B, H3, dan H4. Satu nukleosom mengandung dua protein dari setiap jenis - total delapan protein. Histon H1, yang lebih besar dari histon lainnya, mengikat DNA saat masuk ke nukleosom. Untaian DNA dengan nukleosom membentuk struktur seperti solenoida tidak beraturan dengan ketebalan sekitar 30 nanometer, yang disebut fibril 30 nm. Pengepakan lebih lanjut dari fibril ini mungkin memiliki kepadatan yang berbeda. Jika kromatin terbungkus rapat, disebut terkondensasi atau heterokromatin, terlihat jelas di bawah mikroskop. DNA yang terletak di heterokromatin tidak ditranskripsi, biasanya keadaan ini merupakan ciri daerah tidak signifikan atau diam. Pada interfase, heterokromatin biasanya terletak di pinggiran nukleus (heterokromatin parietal). Kondensasi lengkap kromosom terjadi sebelum pembelahan sel. Jika kromatin dikemas secara longgar, itu disebut eu- atau interkromatin. Jenis kromatin ini kurang padat bila diamati di bawah mikroskop dan biasanya ditandai dengan adanya aktivitas transkripsi. Kepadatan pengepakan kromatin sangat ditentukan oleh modifikasi histon - asetilasi dan fosforilasi. Dipercayai bahwa ada yang disebut domain kromatin fungsional dalam nukleus (DNA dari satu domain mengandung sekitar 30 ribu pasangan basa), yaitu, setiap bagian kromosom memiliki "wilayah" sendiri. Pertanyaan tentang distribusi spasial kromatin dalam nukleus belum cukup dipelajari. Diketahui bahwa telomer (terminal) dan sentromer (bertanggung jawab atas pengikatan kromatid saudara perempuan dalam mitosis) wilayah kromosom dipasang pada protein lamina nukleus.

24. Kromosom

Kromosom adalah struktur nukleoprotein dalam inti sel eukariotik, di mana sebagian besar informasi herediter terkonsentrasi dan yang dirancang untuk penyimpanan, implementasi, dan transmisi. Kromosom terlihat jelas di bawah mikroskop cahaya hanya selama periode pembelahan sel mitosis atau meiosis. Himpunan semua kromosom sel, yang disebut kariotipe, adalah sifat spesifik spesies yang dicirikan oleh tingkat variabilitas individu yang relatif rendah. Kromosom terbentuk dari molekul DNA tunggal dan sangat panjang yang mengandung kelompok linier banyak gen. Elemen fungsional yang diperlukan dari kromosom eukariotik adalah sentromer, telomer, dan asal replikasi. Asal usul replikasi (tempat inisiasi) dan telomer yang terletak di ujung kromosom memungkinkan molekul DNA untuk bereplikasi secara efisien, sementara di sentromer molekul DNA saudara menempel pada gelendong mitosis, yang memastikan pemisahan yang tepat menjadi sel anak dalam mitosis. Istilah ini awalnya diusulkan untuk merujuk pada struktur yang ditemukan dalam sel eukariotik, tetapi dalam beberapa dekade terakhir, kromosom bakteri atau virus semakin banyak dibicarakan. Oleh karena itu, menurut D. E. Koryakov dan I. F. Zhimulev, definisi yang lebih luas adalah definisi kromosom sebagai suatu struktur yang mengandung asam nukleat dan berfungsi untuk menyimpan, melaksanakan, dan mengirimkan informasi keturunan. Kromosom eukariotik adalah struktur yang mengandung DNA dalam nukleus, mitokondria, dan plastida. Kromosom prokariotik adalah struktur yang mengandung DNA dalam sel tanpa nukleus. Kromosom virus adalah molekul DNA atau RNA di kapsid.

25. Eukariota dan prokariota. Ciri

Eukariota, atau nuklir, adalah domain (superkingdom) organisme hidup yang selnya mengandung inti. Semua organisme kecuali bakteri dan archaea adalah nuklir. Hewan, tumbuhan, jamur, dan kelompok organisme yang secara kolektif disebut protista semuanya adalah organisme eukariotik. Mereka bisa uniseluler dan multiseluler, tetapi semua memiliki rencana sel yang sama. Diyakini bahwa semua organisme yang berbeda ini memiliki asal yang sama, sehingga kelompok nuklir dianggap sebagai takson monofiletik dengan peringkat tertinggi. Menurut hipotesis paling umum, eukariota muncul 1,5-2 miliar tahun yang lalu. Peran penting dalam evolusi eukariota dimainkan oleh simbiogenesis - simbiosis antara sel eukariotik, tampaknya sudah memiliki inti dan mampu fagositosis, dan bakteri diserap oleh sel ini - prekursor mitokondria dan plastida.

Prokariota, atau pra-nuklir, adalah organisme hidup uniseluler yang tidak (tidak seperti eukariota) memiliki inti sel yang terbentuk dengan baik dan organel membran internal lainnya (dengan pengecualian tangki datar pada spesies fotosintesis, misalnya, pada cyanobacteria). Sel prokariotik dicirikan oleh tidak adanya membran inti, DNA dikemas tanpa partisipasi histon. Jenis nutrisi adalah osmotrofik dan autotrofik (fotosintesis dan kemosintesis). Satu-satunya molekul DNA untai ganda melingkar besar (pada beberapa spesies - linier), yang mengandung bagian utama materi genetik sel (yang disebut nukleoid) tidak membentuk kompleks dengan protein histon (yang disebut kromatin). Prokariota termasuk bakteri, termasuk cyanobacteria (ganggang biru-hijau), dan archaea. Keturunan sel prokariotik adalah organel sel eukariotik - mitokondria dan plastida. Studi tentang bakteri mengarah pada penemuan transfer gen horizontal, yang dijelaskan di Jepang pada tahun 1959. Proses ini tersebar luas di antara prokariota dan juga di beberapa eukariota. Penemuan transfer gen horizontal pada prokariota telah menyebabkan pandangan yang berbeda pada evolusi kehidupan. Teori evolusi sebelumnya didasarkan pada fakta bahwa spesies tidak dapat bertukar informasi keturunan. Prokariota dapat bertukar gen satu sama lain secara langsung (konjugasi, transformasi) dan juga dengan bantuan virus - bakteriofag (transduksi).

26. Karyosome. Ciri

satu). Relatif besar, terletak di tengah nukleus, nukleolus bulat. 2). Penebalan kromatin dan nodul jaringan nuklir, memberikan substansi mereka untuk mengembangkan kromosom pada awal pembelahan sel. 3). Badan kromatin padat bulat, yang merupakan kromosom individu atau kelompoknya yang tetap berada di nukleus setelah akhir pembelahan sel. 4). Badan bulat yang lebih besar mengandung pada tahap tertentu seluruh kromatin nukleus dan menimbulkan seluruh set kromosom.

27. Dimensi kernel

Inti biasanya berbentuk bulat atau bulat telur; diameter yang pertama kira-kira 10 m, dan panjang yang terakhir adalah 20 m.

Nukleus (lat. Nucleus) adalah salah satu komponen struktural sel eukariotik, yang mengandung informasi genetik (molekul DNA), melakukan fungsi utama: penyimpanan, transmisi, dan implementasi informasi herediter dengan sintesis protein. Nukleus terdiri dari kromatin, nukleolus, karioplasma (atau nukleoplasma) dan selubung nukleus.

29. Oleh siapa dan kapan inti itu ditemukan

Pada tahun 1831, Robert Brown menjelaskan nukleus dan menyarankan bahwa itu adalah bagian permanen dari sel tumbuhan.

30. Enukleasi

Enukleasi - (dari lat. Enucleo - Saya mengeluarkan nukleus, mengupasnya dari cangkang) penghapusan nukleus sel.

Salah satu cara untuk menghilangkan tumor dan organ.

31. Fungsi kernel. Perbedaan dari materi nuklir

Fungsi nukleus: 1) metabolisme; 2) reproduksi; 3) penyimpanan, pemrosesan, dan transmisi informasi turun-temurun; 4) regeneratif.

Berbeda dengan nukleus yang terbentuk, zat nuklir tidak melakukan dua fungsi: reproduksi dan regenerasi.

32. Oleh siapa dan kapan mitosis ditemukan

Deskripsi pertama dari fase mitosis dan pembentukan urutannya dilakukan pada 70-80-an abad XIX. Pada tahun 1878, ahli histologi Jerman Walter Flemming menciptakan istilah "mitosis" untuk merujuk pada proses pembelahan sel tidak langsung. Itu dipelajari secara rinci oleh ahli histologi Jerman Weismann pada tahun 1888.

Mitosis adalah pembelahan tidak langsung, cara universal untuk membagi sel benih dan sel somatik yang belum matang dengan penggandaan menengah dari set kromosom diploid menjadi tetraploid dan distribusi setara berikutnya di antara 2 sel anak yang terbentuk dengan set kromosom diploid ibu yang identik.

34. Apa perbedaan antara mitosis dan amitosis dan endomitosis?

Mitosis adalah proses pembelahan tidak langsung.

Amitosis adalah proses pembelahan sel secara langsung.

Endomitosis adalah proses penggandaan jumlah kromosom dalam inti sel banyak protista, tumbuhan dan hewan, yang tidak diikuti dengan pembelahan inti dan sel itu sendiri.

35. Karakteristik interfase mitosis. Periode: G1, S, G2

Interfase adalah fase istirahat relatif sel. Sel pada tahap ini, meskipun tidak membelah, secara aktif tumbuh, membentuk strukturnya, mensintesis bahan kimia yang kaya energi dan mempersiapkan pembelahan yang akan datang.

Periode (fase) G1 (periode G1) [Yunani. periodos -- sirkulasi; Bahasa inggris g(ap) -- gap, interval] -- tahap siklus sel (tahap interfase), di mana ada pertumbuhan aktif dan fungsi sel, karena dimulainya kembali transkripsi dan akumulasi protein yang disintesis, serta sebagai persiapan untuk sintesis DNA; fase pertumbuhan sebelum periode replikasi DNA.

Periode (fase) S (periode S) [Yunani. periodos -- sirkulasi; Bahasa inggris (sintesis) - sintesis] - tahap siklus sel (tahap interfase), di mana terjadi replikasi DNA dan penggandaan materi kromosom; mendahului periode G2

Periode (fase) G2 (periode G2) [Yunani. periodos -- sirkulasi; Bahasa inggris (celah) -- gap, interval] -- tahap siklus sel, dimulai setelah replikasi DNA (periode S) dan mitosis sebelumnya; selama periode ini, sel bersiap untuk pembelahan, sintesis protein gelendong dilakukan.

36. Gambar profase awal dan akhir mitosis

Nomor 4 - profase awal

Nomor 5 - profase terlambat

37. Gambar metafase mitosis

38. Gambar anafase mitosis

39. Gambar telofase mitosis

40. Gambar semua fase mitosis

41. Karakteristik poros divisi

Spindel pembelahan adalah sistem mikrotubulus berbentuk batang di sitoplasma sel selama mitosis atau meiosis. Kromosom menempel pada tonjolan gelendong (ekuator). Spindel menyebabkan kromosom terpisah, menyebabkan sel membelah.

42. Fenomena osmosis. Ciri. tekanan osmotik. Definisi

Osmosis adalah proses difusi satu arah melalui membran semipermeabel molekul pelarut menuju konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi (konsentrasi pelarut lebih rendah).

Fenomena osmosis diamati pada media di mana mobilitas pelarut lebih besar daripada mobilitas zat terlarut. Kasus khusus penting dari osmosis adalah osmosis melalui membran semipermeabel. Membran semi-permeabel disebut, yang memiliki permeabilitas yang cukup tinggi tidak untuk semua, tetapi hanya untuk beberapa zat, khususnya, untuk pelarut. (Mobilitas zat terlarut dalam membran cenderung nol). Sebagai aturan, ini karena ukuran dan mobilitas molekul, misalnya, molekul air lebih kecil daripada kebanyakan molekul zat terlarut.

Tekanan osmotik (dilambangkan p) adalah tekanan hidrostatik berlebih pada larutan yang dipisahkan dari pelarut murni oleh membran semipermeabel, di mana difusi pelarut melalui membran berhenti (osmosis). Tekanan ini cenderung untuk menyamakan konsentrasi kedua larutan karena difusi berlawanan dari molekul zat terlarut dan pelarut.

43. Plasmolisis. Ciri

Plasmolisis - pemisahan protoplas dari cangkang di bawah aksi larutan hipertonik pada sel. Plasmolisis adalah karakteristik terutama untuk sel tumbuhan yang memiliki membran selulosa yang kuat.

44. Karakteristik larutan berdasarkan konsentrasi garam dalam sitoplasma

1) larutan isotonik - larutan yang tekanan osmotiknya sama dengan tekanan osmotik plasma darah; misalnya, larutan natrium klorida 0,9%, larutan glukosa berair 5%.

2) larutan hipertonik adalah larutan yang tekanan osmotiknya lebih tinggi dari tekanan osmotik plasma darah (larutan dengan konsentrasi zat terlarut lebih tinggi)

3) larutan hipotonik - larutan yang tekanan osmotiknya lebih rendah dari tekanan osmotik normal plasma darah (larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih rendah)

45. Karakteristik salin fisiologis

Larutan garam fisiologis adalah larutan encer 0,9% NaCl (natrium klorida) - larutan isotonik paling sederhana. Saline diperlukan untuk mengisi kembali cairan tubuh jika terjadi dehidrasi. Sifat penting dari salin adalah sifat antimikrobanya. Dalam hal ini, banyak digunakan dalam pengobatan pilek.

46. ​​Pengering rambut (tanda). Definisi

Fen - (dari bahasa Yunani phaino - saya mengungkapkan, saya menemukan) (biol.), Sebuah tanda organisme yang ditentukan secara genetik.

47. Jenderal Definisi

Gen adalah unit struktural dan fungsional hereditas dalam organisme hidup. Gen adalah bagian DNA yang menentukan urutan polipeptida atau RNA fungsional tertentu.

48. Fenotipe. Definisi

Fenotipe - seperangkat karakteristik yang melekat pada individu pada tahap perkembangan tertentu

49. Genotipe. Definisi

Genotipe - satu set gen dari organisme tertentu, yang, berbeda dengan konsep kumpulan gen, mencirikan individu, bukan spesies.

50. Alel. Definisi

Alel (alel Yunani - satu sama lain, saling), atau allelomorphs - bentuk alternatif dari keadaan struktural gen, di mana manifestasi sifat turun-temurun bergantung (alel kromosom homolog terletak di lokus yang sama).

51. Sifat mana yang disebut dominan dan mana yang resesif?

Sifat dominan - sifat yang muncul dalam hibrida generasi pertama saat melintasi garis murni.

Sifat resesif adalah sifat yang tidak muncul pada individu heterozigot karena penekanan manifestasi alel resesif.

52. Tulis

a) genotipe yang terdiri dari tiga alel: AABBCC

b) beri nama lengkap untuk genotipe ini: homozigot untuk sifat dominan untuk tiga alel

c. Gamet ABC

53. Tulis

a) setiap gamet yang membawa tiga sifat: ABC

b) semua varian genotipe yang membentuk gamet ini: AABBCC; AaBBSS; AaBvSS; AaVvSs; AaBBSS; AAVvSS; AAVVS; AAVvSS;

54. Keadaan genotipe homozigot dan heterozigot. Definisi. Contoh

Keadaan genotipe homozigot - dibawa oleh organisme diploid yang membawa alel tunggal dalam kromosom homozigot. (ah ah)

Keadaan heterozigot genotipe adalah suatu kondisi yang melekat pada setiap organisme hibrida di mana kromosom homolognya membawa alel yang berbeda dari gen tertentu (Aa, Bc)

55. Sebutkan genotipenya

bСсdd - keadaan homozigot genotipe untuk sifat dominan untuk pasangan sifat pertama (alel) dan untuk sifat resesif untuk alel keempat. Keadaan heterozigot genotipe untuk alel kedua dan ketiga.

56. Sebutkan genotipenya

аВbСсDd - keadaan heterozigot dari genotipe untuk empat pasang sifat (Alel)

57. Pewarisan fenotipe atau genotipe

Berbeda dengan fenotipe, genotipe diwariskan, karena ditentukan secara turun-temurun (didefinisikan)

kromosom mitosis sel genetik

58. Apa yang disebut kromosom seks dan non-seks?

Gonosom adalah kromosom seks, kromosom, set yang membedakan individu pria dan wanita.

Autosom adalah kromosom non-seks. Kromosom tidak terkait dengan karakteristik seks. Tersedia dalam tubuh pria dan wanita.

59. Sebutkan jenis-jenis warisan

1) Jenis pewarisan autosomal dominan

2) Jenis pewarisan autosomal resesif

60. Rumus untuk menentukan jumlah jenis gamet yang dibentuk oleh genotipe

Jumlah jenis gamet ditentukan oleh rumus, di mana n adalah jumlah pasangan gen dalam keadaan heterozigot.

61. Hukum Pertama Mendel

Hukum keseragaman hibrida generasi pertama: dengan persilangan monohibrida, semua keturunan pada generasi pertama ditandai oleh keseragaman fenotipe dan genotipe.

62. Hukum kedua Mendel

Hukum pemisahan: ketika dua keturunan heterozigot dari generasi pertama disilangkan satu sama lain pada generasi kedua, pemisahan diamati dalam rasio numerik tertentu: menurut fenotipe 3:1, menurut genotipe 1:2:1.

63. Hukum ketiga Mendele

Hukum pewarisan bebas: ketika melintasi dua individu yang berbeda satu sama lain dalam dua (atau lebih) pasangan sifat alternatif, gen dan sifat-sifatnya yang sesuai diwarisi secara independen satu sama lain dan digabungkan dalam semua kemungkinan kombinasi (seperti dalam persilangan monohibrida).

64. Definisi ketiga hukum Mendele

Jawabannya ada di pertanyaan 61,62,63.

65. Pemisahan apa yang diamati pada generasi kedua ketika menurunkan hukum ketiga Mendel?

3:1 - fenotipe

1:2:1 - genotipe

66. Rumus umum dominan - dominan dan dominan - resesif

Rumus umum dominan – dominan : A_B_

Rumus umum untuk dominan - resesif: A_vv

67. Pola dalam kisi Punnett

Kisi Punnett adalah representasi grafis dari hasil berbagai persilangan. Gamet dari satu orang tua ditulis secara horizontal, dan gamet dari orang tua lainnya secara vertikal. Di sel tabel, kami memasukkan genotipe keturunan, yang diperoleh dengan menggabungkan gamet yang sesuai.

68. "Karakter" hukum Mendel

Hukum Mendel bersifat statistik: penyimpangan dari pemisahan yang diharapkan secara teoritis semakin kecil, semakin besar jumlah pengamatan. Setiap genotipe sesuai dengan fenotipe tertentu (100% penetrasi sifat). Pada semua individu dengan genotipe ini, sifat tersebut diekspresikan secara merata (100% ekspresivitas sifat). Ciri-ciri yang dipelajari tidak terkait dengan jenis kelamin. Kelangsungan hidup individu tidak tergantung pada genotipe dan fenotipe mereka.

69. Semua kemungkinan varian genotipe "kuning-halus"

AABB, AaBv, AaBB, AABv, - varian "kuning-halus"

70. Penambahan hukum Mendel. Ciri

Jauh dari semua hasil persilangan yang ditemukan selama penelitian sesuai dengan hukum Mendel, maka muncullah penambahan-penambahan pada hukum tersebut.

Fitur dominan dalam beberapa kasus mungkin tidak sepenuhnya terwujud atau bahkan tidak ada. Dalam hal ini, ada yang disebut pewarisan perantara, ketika tidak ada satu pun dari dua gen yang berinteraksi mendominasi yang lain, dan tindakan mereka dimanifestasikan dalam genotipe hewan pada tingkat yang sama, satu sifat, seolah-olah, melemahkan yang lain.

Contohnya adalah kucing Tonkinese. Ketika kucing Siam disilangkan dengan anak kucing Burma lahir lebih gelap dari Siam, tetapi lebih ringan dari Burma - warna perantara seperti itu disebut Tonkinese.

Seiring dengan pewarisan sifat antara, ada interaksi gen yang berbeda, yaitu, gen yang bertanggung jawab atas beberapa sifat dapat mempengaruhi manifestasi sifat lainnya:

Saling mempengaruhi - misalnya, melemahnya warna hitam di bawah pengaruh gen warna siam pada kucing yang menjadi pembawanya.

Saling melengkapi - manifestasi suatu sifat hanya mungkin di bawah pengaruh dua atau lebih gen. Misalnya, semua warna kucing muncul hanya dengan adanya gen agouti dominan.

Epistasis - aksi satu gen sepenuhnya menyembunyikan aksi gen lainnya. Misalnya, gen putih dominan (W) menyembunyikan warna dan pola apa pun, disebut juga putih epistatik.

Polimeria - seluruh rangkaian gen memengaruhi manifestasi satu sifat. Misalnya - kepadatan wol.

Pleiotropi - satu gen memengaruhi manifestasi serangkaian sifat. Misalnya, gen yang sama untuk warna putih (W) yang terkait dengan mata biru memicu perkembangan ketulian.

Gen terkait juga merupakan penyimpangan umum, yang, bagaimanapun, tidak bertentangan dengan hukum Mendel. Artinya, sejumlah sifat diwarisi dalam kombinasi tertentu. Contohnya adalah gen terpaut seks - kriptorkismus (wanita adalah pembawanya), warna merah (hanya ditransmisikan pada kromosom X).

71. Rumus umum untuk genotipe

Sisir berbentuk mawar;

Sisir berbentuk kacang polong;

Sisir berbentuk kacang

Mekanisme pewarisan sifat-sifat ini adalah monogenik. Pembelahan adalah sama antara laki-laki dan perempuan, gen tidak terkait seks.

Gen sisir yang tidak biasa - B

Gen sisir sederhana - in

Rumus umum genotipe: V_vv

72. Asam nukleat

Asam nukleat adalah senyawa organik molekul tinggi alami yang menyediakan penyimpanan dan transmisi informasi herediter (genetik) dalam organisme hidup.

Di alam, ada dua jenis asam nukleat, yang berbeda dalam komposisi, struktur, dan fungsinya. Salah satunya mengandung deoksiribosa dan disebut asam deoksiribonukleat (DNA). Yang lain mengandung ribosa dan disebut asam ribonukleat (RNA)

73. Oleh siapa dan kapan model DNA diusulkan

Model DNA diusulkan pada tahun 1953 oleh J. Watson dan F. Crick, di mana mereka dianugerahi Hadiah Nobel.

74. Apa itu model DNA?

Molekul DNA adalah heliks untai ganda yang dipilin di sekitar porosnya sendiri. Dalam rantai polinukleotida, nukleotida yang berdekatan saling berhubungan oleh ikatan kovalen yang terbentuk antara gugus fosfat dari satu nukleotida dan gugus 3"-alkohol dari pentosa yang lain. Ikatan semacam itu disebut ikatan fosfodiester. Gugus fosfat membentuk jembatan antara 3 "-karbon dari satu siklus pentosa dan karbon 5" dari siklus berikutnya .

Tulang punggung rantai DNA dengan demikian dibentuk oleh residu gula-fosfat.

Rantai polinukleotida DNA dipelintir dalam bentuk spiral, menyerupai tangga spiral, dan dihubungkan ke rantai komplementer lainnya menggunakan ikatan hidrogen yang terbentuk antara adenin dan timin (dua ikatan), serta guanin dan sitosin (tiga ikatan). obligasi). Nukleotida A dan T, G dan C disebut komplementer. Akibatnya, dalam organisme apa pun, jumlah nukleotida adenil sama dengan jumlah timidil, dan jumlah nukleotida guanil sama dengan jumlah sitidil. Pola ini disebut "aturan Chargaff". Karena sifat ini, urutan nukleotida dalam satu rantai menentukan urutannya di rantai lain. Kemampuan untuk menggabungkan nukleotida secara selektif ini disebut komplementaritas, dan sifat ini mendasari pembentukan molekul DNA baru berdasarkan molekul aslinya.

75. Karakteristik basa nitrogen purin dan pirimidin

Basa nitrogen purin adalah senyawa alami organik, turunan dari purin. Ini termasuk adenin dan guanin. Mereka berhubungan langsung dengan proses metabolisme. Basa nitrogen pirimidin adalah sekelompok zat alami, turunan pirimidin. Secara biologis, basa pirimidin yang paling penting adalah urasil, sitosin, dan timin. Urutan nukleotida dari satu untai asam nukleat sepenuhnya melengkapi urutan nukleotida dari untai kedua. Oleh karena itu, menurut aturan Chargaff (Erwin Chargaff pada tahun 1951 menetapkan pola rasio basa purin dan pirimidin dalam sebuah molekul DNA), jumlah basa purin (A + G) sama dengan jumlah basa pirimidin (T + C). ).

76. Bagian penyusun nukleotida

Sebuah nukleotida terdiri dari 3 komponen: basa nitrogen (purin atau pirimidin), monosakarida (ribosa atau deoksiribosa), dan residu asam fosfat.

77. Saling melengkapi. Ciri

Komplementaritas adalah properti heliks ganda DNA, yang menurutnya timin selalu berdiri melawan adenin dalam rantai molekul yang berlawanan, sitosin melawan guanin, dan sebaliknya, membentuk ikatan hidrogen. Saling melengkapi sangat penting untuk replikasi DNA.

Saling melengkapi dalam biologi molekuler, korespondensi timbal balik yang memastikan hubungan struktur pelengkap (makromolekul, molekul, radikal) dan ditentukan oleh sifat kimianya. K. dimungkinkan, “jika permukaan molekul memiliki struktur komplementer, sehingga gugus yang menonjol (atau muatan positif) pada satu permukaan sesuai dengan rongga (atau muatan negatif) pada permukaan lainnya. Dengan kata lain, molekul-molekul yang berinteraksi harus cocok satu sama lain seperti kunci gembok” (J. Watson). K. rantai asam nukleat didasarkan pada interaksi basa nitrogen penyusunnya. Jadi, hanya ketika adenin (A) terletak di satu rantai melawan timin (T) (atau urasil - U) di rantai lain, dan guanin (G) melawan sitosin (C), ikatan hidrogen muncul di antara basa dalam rantai ini. K. - tampaknya, satu-satunya dan mekanisme kimia universal penyimpanan matriks dan transmisi informasi genetik.

78. Aturan Chargaff

Aturan Chargaff adalah sistem aturan yang diidentifikasi secara empiris yang menggambarkan hubungan kuantitatif antara berbagai jenis basa nitrogen dalam DNA. Mereka diformulasikan sebagai hasil kerja sekelompok ahli biokimia Erwin Chargaff pada tahun 1949-1951. Rasio yang diidentifikasi oleh Chargaff untuk adenin (A), timin (T), guanin (G) dan sitosin (C) adalah sebagai berikut:

Jumlah adenin sama dengan jumlah timin, dan guanin sama dengan sitosin:

Jumlah purin sama dengan jumlah pirimidin:

Jumlah basa dengan gugus amino pada posisi 6 sama dengan jumlah basa dengan gugus keto pada posisi 6:

Pada saat yang sama, rasio (A+T):(G+C) mungkin berbeda dalam DNA spesies yang berbeda. Dalam beberapa, pasangan AT mendominasi, pada yang lain - HC.

Aturan Chargaff, bersama dengan data difraksi sinar-X, memainkan peran yang menentukan dalam menguraikan struktur DNA oleh J. Watson dan Francis Crick.

79. Kodon dari basa nitrogen purin dan antikodon komplementernya

80. Kodon. Definisi

Kodon (coding trinucleotide) adalah unit kode genetik, triplet residu nukleotida (triplet) dalam DNA atau RNA, biasanya mengkode masuknya satu asam amino. Urutan kodon dalam gen menentukan urutan asam amino dalam rantai polipeptida protein yang dikodekan oleh gen itu.

81. Antikodon. Definisi

Antikodon adalah triplet (trinukleotida), sebuah situs dalam asam ribonukleat transportasi (tRNA), yang terdiri dari tiga nukleotida tidak berpasangan (memiliki ikatan bebas). Dengan memasangkan dengan kodon messenger RNA (mRNA), ini memastikan pengaturan yang benar dari setiap asam amino selama biosintesis protein.

82. Oleh siapa dan kapan protein disintesis untuk pertama kalinya

Biosintesis protein pertama kali dilakukan secara artifisial oleh ilmuwan Perancis Chacob dan Mano pada tahun 1957.

83. Struktur dan komponen yang diperlukan untuk biosintesis protein

Untuk biosintesis protein langsung, komponen berikut harus ada di dalam sel:

RNA informasional (mRNA) - pembawa informasi dari DNA ke tempat perakitan molekul protein;

ribosom adalah organel di mana sintesis protein yang sebenarnya terjadi;

satu set asam amino dalam sitoplasma;

transfer RNA (tRNA) yang mengkode asam amino dan membawanya ke tempat biosintesis di ribosom;

enzim yang mengkatalisis proses biosintesis;

ATP adalah zat yang menyediakan energi untuk semua proses.

84. Di bawah aksi enzim apa biosintesis protein terjadi?

Biosintesis protein terjadi di bawah aksi enzim berikut: DNA polimerase, RNA polimerase, intetase.

85. Biosintesis protein. Ciri. Skema

Biosintesis protein adalah proses multi-tahap yang kompleks dari sintesis rantai polipeptida dari asam amino, yang terjadi pada ribosom dengan partisipasi molekul mRNA dan tRNA. Proses biosintesis protein membutuhkan energi yang cukup besar.

Biosintesis protein terjadi dalam dua tahap. Tahap pertama meliputi transkripsi dan pemrosesan RNA, tahap kedua meliputi translasi. Selama transkripsi, enzim RNA polimerase mensintesis molekul RNA yang melengkapi urutan gen yang sesuai (wilayah DNA). Terminator dalam urutan nukleotida DNA menentukan pada titik mana transkripsi akan berhenti. Selama serangkaian tahap pemrosesan yang berurutan, beberapa fragmen dikeluarkan dari mRNA, dan urutan nukleotida jarang diedit. Setelah sintesis RNA pada template DNA, molekul RNA diangkut ke sitoplasma. Dalam proses translasi, informasi yang terekam dalam urutan nukleotida diterjemahkan ke dalam urutan residu asam amino.

Antara transkripsi dan translasi, molekul mRNA mengalami serangkaian perubahan berturut-turut yang memastikan pematangan templat yang berfungsi untuk sintesis rantai polipeptida. Sebuah topi melekat pada ujung 5', dan ekor poli-A melekat pada ujung 3', yang meningkatkan umur mRNA. Dengan munculnya pemrosesan dalam sel eukariotik, menjadi mungkin untuk menggabungkan ekson gen untuk mendapatkan lebih banyak variasi protein yang dikodekan oleh satu urutan nukleotida DNA - penyambungan alternatif.

Pada prokariota, mRNA dapat dibaca oleh ribosom ke dalam urutan asam amino protein segera setelah transkripsi, sedangkan pada eukariota diangkut dari nukleus ke sitoplasma, tempat ribosom berada. Laju sintesis protein lebih tinggi pada prokariota dan dapat mencapai 20 asam amino per detik. Proses sintesis protein berdasarkan molekul mRNA disebut translasi.

Ribosom mengandung 2 situs fungsional untuk interaksi dengan tRNA: aminoasil (akseptor) dan peptidil (donor). Aminoasil-tRNA memasuki situs akseptor ribosom dan berinteraksi untuk membentuk ikatan hidrogen antara triplet kodon dan antikodon. Setelah pembentukan ikatan hidrogen, sistem memajukan 1 kodon dan berakhir di situs donor. Pada saat yang sama, sebuah kodon baru muncul di situs akseptor yang dikosongkan, dan aminoasil-t-RNA yang sesuai melekat padanya.

Selama tahap awal biosintesis protein, inisiasi, kodon metionin biasanya dikenali sebagai subunit kecil ribosom, tempat RNA transfer metionin (tRNA) dilekatkan menggunakan faktor inisiasi protein. Setelah pengenalan kodon awal, subunit besar bergabung dengan subunit kecil dan tahap kedua terjemahan dimulai - pemanjangan. Dengan setiap gerakan ribosom dari ujung 5" ke ujung 3" mRNA, satu kodon dibaca melalui pembentukan ikatan hidrogen antara tiga nukleotida (kodon) mRNA dan antikodon komplementer dari RNA transfer ke mana asam amino yang sesuai terpasang. Sintesis ikatan peptida dikatalisis oleh RNA ribosom (rRNA), yang membentuk pusat peptidil transferase ribosom. RNA ribosom mengkatalisis pembentukan ikatan peptida antara asam amino terakhir dari peptida yang sedang tumbuh dan asam amino yang melekat pada tRNA, menempatkan atom nitrogen dan karbon pada posisi yang menguntungkan untuk reaksi. Enzim aminoasil-tRNA sintetase menempelkan asam amino ke tRNA mereka. Tahap ketiga dan terakhir dari translasi, terminasi, terjadi ketika ribosom mencapai kodon stop, setelah itu faktor terminasi protein menghidrolisis tRNA terakhir dari protein, menghentikan sintesisnya. Jadi, dalam ribosom, protein selalu disintesis dari N- ke terminal-C.

...

Dokumen serupa

Definisi ilmiah tentang kehidupan menurut F. Engels. Tingkat organisasi kehidupan molekuler-genetik, organisme, populasi-spesies. Prokariota sebagai organisme pra-nuklir uniseluler. Struktur kromosom metafase. Tingkat pengemasan materi genetik.

abstrak, ditambahkan 29/05/2013


Tingkat organisasi molekuler-genetik makhluk hidup. Diagram struktur DNA. Ekspresi gen sebagai proses mewujudkan informasi yang dikodekan di dalamnya. Dogma sentral biologi molekuler. Alat transkripsi sel. Pola transkripsi dan penyambungan.

presentasi, ditambahkan 21/02/2014


Ilmu yang mempelajari dasar-dasar kimia hereditas. Karakterisasi struktur, fungsi dan proses replikasi asam ribonukleat dan deoksiribonukleat. Pertimbangan fitur distribusi gen. Kenalan dengan sifat dasar kode genetik.

tes, ditambahkan 30/07/2010


Analisis tingkat kehidupan molekuler, seluler, jaringan, organ, organisme, populasi-spesies, biogeosenosis, dan biosfer. Ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi jaringan. Penelitian fitur genetik dan ekologi populasi.

presentasi, ditambahkan 09/11/2016


Esensi dan pentingnya mitosis - proses distribusi kromosom yang disalin antara sel anak. Karakteristik umum dari tahap utama mitosis - profase, metafase, anafase dan telofase, serta deskripsi fitur pemisahan kromosom seluler di dalamnya.

presentasi, ditambahkan 12/04/2010


Studi tentang proses mitosis sebagai pembelahan sel tidak langsung dan metode umum reproduksi sel eukariotik, signifikansi biologisnya. Meiosis adalah pembelahan sel reduksi. Interfase, profase, metafase, anafase dan telofase meiosis dan mitosis.

presentasi, ditambahkan 21/02/2013


Suatu sistem penyandian informasi herediter dalam molekul asam nukleat dalam bentuk kode genetik. Inti dari proses pembelahan sel: mitosis dan meiosis, fase mereka. Transfer informasi genetik. Struktur DNA, RNA kromosom. Penyakit kromosom.

tes, ditambahkan 23/04/2013


Inti dari siklus sel adalah periode kehidupan sel dari satu pembelahan ke pembelahan lainnya, atau dari pembelahan hingga kematian. Signifikansi biologis mitosis, mekanisme pengaturan utamanya. Dua periode pembelahan mitosis. Skema aktivasi kinase yang bergantung pada siklin.

presentasi, ditambahkan 28/10/2014


Siklus sel adalah periode keberadaan sel dari saat pembentukannya dengan membagi sel induk ke pembelahan atau kematiannya sendiri. Prinsip dan metode pengaturannya. Tahapan dan signifikansi biologis mitosis, meiosis, pembuktian proses ini.

presentasi, ditambahkan 12/07/2014


Sistem biologis genetik dan struktural-fungsional dasar. Teori sel. Jenis organisasi seluler. Fitur struktural sel prokariotik. Prinsip organisasi sel eukariotik. Aparatus herediter sel.

Hidup adalah sistem multi-level (dari bahasa Yunani. sistem- asosiasi, koleksi). Ada tingkat dasar seperti organisasi makhluk hidup: molekul, seluler, organ-jaringan, organisme, populasi-spesies, ekosistem, biosfer. Semua tingkatan saling berhubungan erat dan muncul satu dari yang lain, yang menunjukkan integritas alam yang hidup.

Tingkat molekuler organisasi kehidupan

Ini adalah kesatuan komposisi kimia (biopolimer: protein, karbohidrat, lemak, asam nukleat), reaksi kimia. Dari tingkat ini, proses kehidupan organisme dimulai: energi, plastik dan pertukaran lainnya, perubahan dan implementasi informasi genetik.

Tingkat organisasi kehidupan seluler

Tingkat seluler organisasi makhluk hidup. sel hewan

Sel adalah unit struktural dasar makhluk hidup. Ini adalah unit pengembangan semua organisme hidup yang hidup di Bumi. Di setiap sel, proses metabolisme, konversi energi berlangsung, pelestarian, transformasi, dan transfer informasi genetik dipastikan.

Setiap sel terdiri dari struktur seluler, organel yang melakukan fungsi tertentu, sehingga memungkinkan untuk diisolasi subseluler tingkat.

Tingkat organisasi kehidupan organ-jaringan

Tingkat organisasi organ-jaringan makhluk hidup. Jaringan epitel, jaringan ikat, jaringan otot dan sel saraf

Sel-sel organisme multiseluler yang melakukan fungsi serupa memiliki struktur, asal, dan bersatu yang sama menjadi jaringan. Ada beberapa jenis jaringan yang memiliki perbedaan struktur dan melakukan fungsi yang berbeda (tingkat jaringan).

Jaringan dalam kombinasi yang berbeda membentuk organ yang berbeda yang memiliki struktur tertentu dan melakukan fungsi tertentu (tingkat organ).

Organ digabungkan menjadi sistem organ (tingkat sistem).

Tingkat organisasi kehidupan organisme

Tingkat organisasi kehidupan organisme

Jaringan digabungkan menjadi organ, sistem organ dan berfungsi sebagai satu kesatuan - tubuh. Unit dasar tingkat ini adalah individu, yang dianggap dalam perkembangan sejak lahir hingga akhir keberadaannya sebagai satu sistem kehidupan.

Tingkat organisasi kehidupan spesies-populasi

Tingkat organisasi kehidupan spesies-populasi

Seperangkat organisme (individu) dari spesies yang sama, memiliki habitat yang sama, membentuk populasi. Populasi adalah unit dasar spesies dan evolusi, karena proses evolusi dasar terjadi di dalamnya, tingkat ini dan berikutnya adalah supraorganisme.

Tingkat ekosistem organisasi kehidupan

Tingkat ekosistem organisasi kehidupan

Totalitas organisme dari spesies yang berbeda dan tingkat organisasi membentuk tingkat ini. Disini kita dapat membedakan tingkat biocenotic dan biogeocenotic.

Populasi spesies yang berbeda berinteraksi satu sama lain, membentuk kelompok multispesies ( biocenotic tingkat).

Interaksi biocenosis dengan iklim dan faktor non-biologis lainnya (relief, tanah, salinitas, dll.) mengarah pada pembentukan biogeocenosis (biogeosenosis). Dalam biogeocenosis, ada aliran energi antara populasi spesies yang berbeda dan sirkulasi zat antara bagian mati dan bagian hidup.

Tingkat organisasi kehidupan biosfer

Tingkat organisasi makhluk hidup biosfer. 1 - molekuler; 2 - seluler; 3 - organisme; 4 - spesies-populasi; 5 - biogeocenotic; 6 - biosfer

Itu diwakili oleh bagian dari cangkang Bumi tempat kehidupan ada - biosfer. Biosfer terdiri dari satu set biogeocenosis, berfungsi sebagai sistem integral tunggal.

Tidak selalu mungkin untuk memilih seluruh rangkaian level yang terdaftar. Misalnya, pada organisme uniseluler, tingkat seluler dan organisme bertepatan, tetapi tingkat organ-jaringan tidak ada. Terkadang level tambahan dapat dibedakan, misalnya, subseluler, jaringan, organ, sistemik.

Tingkat organisasi kehidupan berikut dibedakan: molekuler, seluler, jaringan organ (kadang-kadang terpisah), organisme, spesies populasi, biogeosenosis, biosfer. Alam yang hidup adalah sebuah sistem, dan berbagai tingkat organisasinya membentuk struktur hierarkisnya yang kompleks, ketika tingkat-tingkat yang lebih sederhana yang mendasarinya menentukan sifat-sifat yang ada di atasnya.

Jadi molekul organik kompleks adalah bagian dari sel dan menentukan struktur dan aktivitas vitalnya. Dalam organisme multiseluler, sel-sel diatur menjadi jaringan, dan beberapa jaringan membentuk organ. Organisme multiseluler terdiri dari sistem organ, di sisi lain, organisme itu sendiri adalah unit dasar dari populasi dan spesies biologis. Komunitas diwakili oleh populasi yang berinteraksi dari spesies yang berbeda. Komunitas dan lingkungan membentuk suatu biogeocenosis (ekosistem). Totalitas ekosistem planet Bumi membentuk biosfernya.

Pada setiap tingkat, sifat-sifat baru makhluk hidup muncul, yang tidak ada pada tingkat yang mendasarinya, fenomena dasar dan unit dasar mereka sendiri dibedakan. Pada saat yang sama, tingkat sebagian besar mencerminkan jalannya proses evolusi.

Alokasi level nyaman untuk mempelajari kehidupan sebagai fenomena alam yang kompleks.

Mari kita lihat lebih dekat setiap tingkat organisasi kehidupan.

tingkat molekul

Meskipun molekul terdiri dari atom, perbedaan antara materi hidup dan materi tak hidup mulai terlihat hanya pada tingkat molekul. Hanya komposisi organisme hidup yang mencakup sejumlah besar zat organik kompleks - biopolimer (protein, lemak, karbohidrat, asam nukleat). Namun, tingkat organisasi molekul makhluk hidup juga mencakup molekul anorganik yang masuk ke dalam sel dan berperan penting dalam kehidupan mereka.

Fungsi molekul biologis mendasari sistem kehidupan. Pada tingkat molekuler kehidupan, metabolisme dan konversi energi dimanifestasikan sebagai reaksi kimia, transfer dan perubahan informasi herediter (reduplikasi dan mutasi), serta sejumlah proses seluler lainnya. Kadang-kadang tingkat molekuler disebut tingkat genetik molekuler.

Tingkat kehidupan seluler

Ini adalah sel yang merupakan unit struktural dan fungsional makhluk hidup. Tidak ada kehidupan di luar sel. Bahkan virus dapat menunjukkan sifat-sifat makhluk hidup hanya setelah mereka berada di sel inang. Biopolimer sepenuhnya menunjukkan reaktivitasnya ketika diatur dalam sel, yang dapat dianggap sebagai sistem molekul kompleks yang saling berhubungan terutama oleh berbagai reaksi kimia.

Pada tingkat sel ini, fenomena kehidupan memanifestasikan dirinya, mekanisme transmisi informasi genetik dan transformasi zat dan energi terkonjugasi.

Jaringan organ

Hanya organisme multiseluler yang memiliki jaringan. Jaringan adalah kumpulan sel yang memiliki struktur dan fungsi yang sama.

Jaringan terbentuk dalam proses ontogenesis oleh diferensiasi sel-sel yang memiliki informasi genetik yang sama. Pada level ini terjadi spesialisasi sel.

Tumbuhan dan hewan memiliki jenis jaringan yang berbeda. Jadi pada tumbuhan itu adalah meristem, jaringan pelindung, dasar dan konduktif. Pada hewan - epitel, ikat, otot dan saraf. Kain mungkin termasuk daftar subfabric.

Sebuah organ biasanya terdiri dari beberapa jaringan, bersatu di antara mereka sendiri dalam satu kesatuan struktural dan fungsional.

Organ membentuk sistem organ, yang masing-masing bertanggung jawab atas fungsi penting bagi tubuh.

Tingkat organ dalam organisme uniseluler diwakili oleh berbagai organel sel yang melakukan fungsi pencernaan, ekskresi, respirasi, dll.

Tingkat organisasi kehidupan organisme

Seiring dengan seluler pada tingkat organisme (atau ontogenetik), unit struktural yang terpisah dibedakan. Jaringan dan organ tidak dapat hidup secara mandiri, organisme dan sel (jika organisme uniseluler) bisa.

Organisme multiseluler terdiri dari sistem organ.

Pada tingkat organisme, fenomena kehidupan seperti reproduksi, ontogeni, metabolisme, lekas marah, regulasi neuro-humoral, homeostasis dimanifestasikan. Dengan kata lain, fenomena dasarnya merupakan perubahan teratur dalam organisme dalam perkembangan individu. Unit dasar adalah individu.

populasi-spesies

Organisme dari spesies yang sama, disatukan oleh habitat yang sama, membentuk populasi. Suatu spesies biasanya terdiri dari banyak populasi.

Populasi berbagi kumpulan gen yang sama. Dalam suatu spesies, mereka dapat bertukar gen, yaitu, mereka adalah sistem terbuka secara genetik.

Dalam populasi, fenomena evolusi dasar terjadi, yang pada akhirnya mengarah pada spesiasi. Alam yang hidup hanya dapat berevolusi di tingkat supra-organisme.

Pada tingkat ini, potensi keabadian makhluk hidup muncul.

Tingkat biogeosenosis

Biogeocenosis adalah kumpulan organisme yang berinteraksi dari spesies yang berbeda dengan faktor lingkungan yang berbeda. Fenomena dasar diwakili oleh siklus materi-energi, yang disediakan terutama oleh organisme hidup.

Peran tingkat biogeocenotic terdiri dari pembentukan komunitas stabil organisme dari spesies yang berbeda, yang beradaptasi untuk hidup bersama di habitat tertentu.

Lingkungan

Tingkat organisasi kehidupan biosfer adalah sistem kehidupan tingkat tinggi di Bumi. Biosfer mencakup semua manifestasi kehidupan di planet ini. Pada tingkat ini, terjadi sirkulasi global zat dan aliran energi (mencakup semua biogeocenosis).