No século XX, foram estabelecidos cinco níveis de organização da vida: molecular-genético, ontogenético, popular-espécie, ecossistêmico e biosférico.A elucidação do fenômeno da vida em cada nível é uma das principais tarefas da biologia.

Nível genético molecular- Este é o nível de organização dos sistemas vivos, constituído por proteínas e ácidos nucleicos. Nesse nível, a unidade básica de um organismo são os genes. Aqui a biologia estuda os mecanismos de transmissão da informação genética, hereditariedade e variabilidade.

Os seis elementos mais comuns nos organismos vivos são: organogênios: carbono, nitrogênio, hidrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre. Com a participação desses elementos, no decorrer da evolução química, gigantes biopolímeros: carboidratos, proteínas, lipídios e ácidos nucléicos. Essas macromoléculas são a base dos organismos vivos. Os monômeros dessas macromoléculas são: monossacarídeos, aminoácidos, ácidos graxos e nucleotídeos.

Proteínas e ácidos nucléicos são informativo» macromoléculas, porque suas propriedades dependem da seqüência de conexão de 20 aminoácidos e 4 nucleotídeos. Carboidratos e lipídios desempenham o papel de reserva de energia e material de construção. Compartilhar proteínas contabilizado mais de 50% peso seco total das células.

genético em formação organismo é armazenado no DNA. Ele controla quase todos os processos biológicos do corpo. Proteínas e ácidos nucleicos têm a propriedade de assimetria molecular (quiralidade molecular). Quiralidade(grego cheir - mão) se manifesta no fato de que as proteínas giram o plano de polarização da luz Para a esquerda e ácidos nucleicos certo. A quiralidade está em sua assimetria com sua imagem espelhada, como nas mãos direita e esquerda, daí o nome.

Moléculas de DNA junto com proteínas formam a substância dos cromossomos. A comprovação do papel genético do DNA foi obtida, em 1944, pelo cientista O. Avery, em um experimento com bactérias. Em 1953, o bioquímico americano James Watson e o biofísico inglês Francis Crick descobriram estrutura Moléculas de DNA. Eles mostraram que o DNA consiste em duas fitas torcidas em uma dupla hélice. O DNA contém 10 ÷ 25 mil nucleotídeos e o RNA - de 4 a 6 mil.

Em 1941, os cientistas americanos J. Beadle e E. Teymut descobriram que a síntese de proteínas depende do estado dos genes do DNA. Gene Uma seção de uma molécula de DNA que consiste em centenas de nucleotídeos. Em seguida, houve declarações: um gene - uma proteína. A totalidade dos genes de um organismo é chamada genoma. O número de genes no corpo humano é de cerca de 50 ÷ 100 mil, e todo o genoma humano contém mais 3 bilhões de pares de bases. Os genes codificam a síntese de proteínas.

Em 1954, o físico teórico Geórgui Gamov decodificou o código genético. Ele descobriu que uma combinação de três nucleotídeos de DNA é usada para codificar um aminoácido. É a unidade elementar da hereditariedade, codificando um aminoácido, e é chamada códon(tríplice). Em 1961, a hipótese de Gamow foi confirmada experimentalmente por Crick.

Ribossomo organela celular está lendo» informações contidas em i-RNA, e de acordo com ele sintetiza proteína. Codões - tripletos consistem em três nucleotídeos, por exemplo, ACH, AGC, GGG e outros. O número total desses trigêmeos é 64. Destes, três trigêmeos são sinais de parada e 61 trigêmeos codificam 20 aminoácidos. Uma proteína que consiste em 200 aminoácidos é codificada por 200 códons, ou seja, 600 nucleotídeos no mRNA e 600 pares de bases no DNA. Este é o tamanho de um gene. A informação no DNA é escrita usando nucleotídeos na forma: A-C-A-T-T-G-A-G-A-T-∙∙∙∙∙∙. Este texto contém informações que definem as especificidades de cada organismo.

Código genético universal, Porque o mesmo para todos os organismos vivos. Isso atesta a unidade bioquímica da vida, ou seja, a origem da vida na Terra a partir de um único ancestral. Código genético único, Porque codifica apenas um aminoácido.

A vida é caracterizada pela unidade dialética dos opostos: é integral e discreta. O mundo orgânico é um todo único, pois é um sistema de partes interconectadas (a existência de alguns organismos depende de outros), e ao mesmo tempo é discreto, pois consiste em unidades separadas - organismos ou indivíduos. Cada organismo vivo, por sua vez, também é discreto, pois consiste em órgãos, tecidos, células individuais, mas, ao mesmo tempo, cada um dos órgãos, possuindo certa autonomia, atua como parte do todo. Cada célula consiste em organelas, mas funciona como uma única unidade. A informação hereditária é transportada pelos genes, mas

nenhum dos genes fora da totalidade determina o desenvolvimento da característica, e assim por diante.

A discrição da vida está associada a vários níveis de organização do mundo orgânico, que podem ser definidos como estados discretos de sistemas biológicos caracterizados por subordinação, interconectividade e padrões específicos. Ao mesmo tempo, cada novo nível possui propriedades e padrões especiais do nível anterior, inferior, pois qualquer organismo, por um lado, consiste em elementos subordinados a ele e, por outro lado, é ele próprio um elemento que faz parte de algum tipo de sistema macrobiológico.

Em todos os níveis da vida, seus atributos como discrição e integridade, organização estrutural, troca de matéria, energia e informação se manifestam. A existência da vida nos níveis superiores de organização é preparada e determinada pela estrutura do nível inferior; em particular, a natureza do nível celular é determinada pelos níveis molecular e subcelular, a natureza do organismo - pelos níveis celular, tecidual, etc.

Os níveis estruturais de organização da vida são extremamente diversos, mas os principais são moleculares, celulares, ontogenéticos, populações-espécies, biocenóticos, biogeocenóticos e biosféricos.

Nível genético molecular

O nível genético molecular da vida é o nível de funcionamento dos biopolímeros (proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos) e outros compostos orgânicos importantes que fundamentam os processos vitais dos organismos. Nesse nível, a unidade estrutural elementar é o gene, e o portador da informação hereditária em todos os organismos vivos é a molécula de DNA. A implementação da informação hereditária é realizada com a participação de moléculas de RNA. Devido ao fato de que os processos de armazenamento, mudança e implementação de informações hereditárias estão associados a estruturas moleculares, esse nível é chamado de genético-molecular.

As tarefas mais importantes da biologia neste nível são o estudo dos mecanismos de transmissão da informação genética, hereditariedade e variabilidade, o estudo dos processos evolutivos, a origem e a essência da vida.

Todos os organismos vivos contêm moléculas inorgânicas simples: nitrogênio, água, dióxido de carbono. A partir deles, no decorrer da evolução química, surgiram compostos orgânicos simples, que, por sua vez, se tornaram o material de construção de moléculas maiores. Foi assim que surgiram as macromoléculas - gigantes mo-

moléculas poliméricas construídas a partir de muitos monômeros. Existem três tipos de polímeros: polissacarídeos, proteínas e ácidos nucleicos. Os monômeros para eles, respectivamente, são monossacarídeos, aminoácidos e nucleotídeos.

Esquilos e os ácidos nucleicos são moléculas de "informação", pois a sequência de monômeros, que pode ser muito diversa, desempenha um papel importante em sua estrutura. Os polissacarídeos (amido, glicogênio, celulose) desempenham o papel de fonte de energia e material de construção para a síntese de moléculas maiores.

As proteínas são macromoléculas que são cadeias muito longas de aminoácidos - ácidos orgânicos (carboxílicos), geralmente contendo um ou dois grupos amino (-NH 2).

Em soluções, os aminoácidos podem exibir as propriedades de ácidos e bases. Isso os torna uma espécie de amortecedor no caminho de mudanças físicas e químicas perigosas. Mais de 170 aminoácidos são encontrados nas células e tecidos vivos, mas apenas 20 deles estão incluídos nas proteínas.É a sequência de aminoácidos ligados entre si por ligações peptídicas 1 que forma a estrutura primária das proteínas. As proteínas representam mais de 50% da massa seca total das células.

A maioria das proteínas atua como catalisadores (enzimas). Em sua estrutura espacial existem centros ativos na forma de recessos de uma determinada forma. Moléculas, cuja transformação é catalisada por essa proteína, entram nesses centros. Além disso, as proteínas desempenham o papel de transportadores; por exemplo, a hemoglobina transporta oxigênio dos pulmões para os tecidos. As contrações musculares e os movimentos intracelulares são o resultado da interação de moléculas de proteínas, cuja função é coordenar o movimento. A função das proteínas de anticorpos é proteger o corpo de vírus, bactérias, etc. A atividade do sistema nervoso depende de proteínas que coletam e armazenam informações do ambiente. Proteínas chamadas hormônios controlam o crescimento e a atividade das células.

Ácidos nucleicos. Os processos de vida dos organismos vivos são determinados pela interação de dois tipos de macromoléculas - proteínas e DNA. A informação genética de um organismo é armazenada em moléculas de DNA, que servem como portadoras de informação hereditária para a próxima geração e determinam a biossíntese de proteínas que controlam quase todos os processos biológicos. Então nu-

1 Uma ligação peptídica é uma ligação química -CO-NH-.

Os ácidos leiicos têm o mesmo lugar importante no corpo que as proteínas.

Tanto as proteínas quanto os ácidos nucleicos têm uma propriedade muito importante - dissimetria molecular (assimetria) ou quiralidade molecular. Esta propriedade da vida foi descoberta nas décadas de 1940 e 1950. século 19 L. Pasteur no curso de estudar a estrutura de cristais de substâncias de origem biológica - sais de ácido tartárico. Em seus experimentos, Pasteur descobriu que não apenas os cristais, mas também suas soluções aquosas são capazes de desviar um feixe de luz polarizado, ou seja, são opticamente ativos. Mais tarde foram nomeados isômeros ópticos. Soluções de substâncias de origem não biológica não possuem essa propriedade, a estrutura de suas moléculas é simétrica.

Hoje, as idéias de Pasteur foram confirmadas, e considera-se provado que a quiralidade molecular (do grego cheir - mão) é inerente apenas à matéria viva e é sua propriedade integral. A substância de origem inanimada é simétrica no sentido de que as moléculas que polarizam a luz para a esquerda e para a direita estão sempre divididas igualmente nela. E na substância de origem biológica há sempre um desvio desse equilíbrio. As proteínas são construídas a partir de aminoácidos que polarizam a luz apenas para a esquerda (configuração L). Os ácidos nucleicos são compostos de açúcares que polarizam a luz apenas para a direita (configuração D). Assim, a quiralidade está na assimetria das moléculas, sua incompatibilidade com sua imagem especular, como nas mãos direita e esquerda, que deu o nome moderno a essa propriedade. É interessante notar que, se uma pessoa de repente se transformasse em sua imagem no espelho, tudo ficaria bem com seu corpo até que ela começasse a comer alimentos de origem vegetal ou animal, que simplesmente não conseguia digerir.

Ácidos nucleicos são compostos orgânicos complexos que são biopolímeros contendo fósforo (polinucleotídeos).

Existem dois tipos de ácidos nucleicos - ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA). Os ácidos nucleicos receberam esse nome (do latim núcleo - núcleo) devido ao fato de terem sido isolados pela primeira vez dos núcleos dos leucócitos na segunda metade do século XIX. O bioquímico suíço F. Miescher. Mais tarde descobriu-se que os ácidos nucléicos podem ser encontrados não apenas no núcleo, mas também no citoplasma e suas organelas. Moléculas de DNA junto com proteínas histonas formam a substância dos cromossomos.

Em meados do século XX. o bioquímico americano J. Watson e o biofísico inglês F. Crick revelaram a estrutura da molécula de DNA. Estudos de difração de raios X mostraram que o DNA consiste em duas fitas torcidas em uma dupla hélice. O papel das espinhas dorsais das cadeias é desempenhado por grupos açúcar-fosfato, e as bases de purinas e pirimidinas servem como jumpers. Cada jumper é formado por duas bases presas a duas correntes opostas, e se uma base tem um anel, a outra tem dois. Assim, formam-se pares complementares: A-T e G-C. Isso significa que a sequência de bases em uma cadeia determina exclusivamente a sequência de bases em outra cadeia complementar da molécula.

Um gene é uma seção de uma molécula de DNA ou RNA (em alguns vírus). O RNA contém 4-6 mil nucleotídeos individuais, DNA - 10-25 mil. Se fosse possível esticar o DNA de uma célula humana em um fio contínuo, seu comprimento seria de 91 cm.

E, no entanto, o nascimento da genética molecular ocorreu um pouco antes, quando os americanos J. Beadle e E. Tatum estabeleceram uma ligação direta entre o estado dos genes (DNA) e a síntese de enzimas (proteínas). Foi então que surgiu o famoso ditado: "um gene - uma proteína". Mais tarde, descobriu-se que a principal função dos genes é codificar a síntese de proteínas. Depois disso, os cientistas concentraram sua atenção na questão de como o programa genético é escrito e como ele é implementado na célula. Para fazer isso, foi necessário descobrir como apenas quatro bases podem codificar a ordem nas moléculas de proteína de até vinte aminoácidos. A principal contribuição para a solução desse problema foi feita pelo famoso físico teórico G. Gamow em meados da década de 1950.

Segundo ele, uma combinação de três nucleotídeos de DNA é usada para codificar um aminoácido. Esta unidade elementar de hereditariedade, que codifica um aminoácido, é chamada códon. Em 1961, a hipótese de Gamow foi confirmada pela pesquisa de F. Crick. Assim, o mecanismo molecular para ler a informação genética de uma molécula de DNA durante a síntese de proteínas foi decifrado.

Em uma célula viva, existem organelas - ribossomos que "leem" a estrutura primária do DNA e sintetizam proteínas de acordo com as informações registradas no DNA. Cada tripleto de nucleotídeos é atribuído a um dos 20 aminoácidos possíveis. É assim que a estrutura primária do DNA determina a sequência de aminoácidos da proteína sintetizada, fixa o código genético do organismo (célula).

O código genético de todos os seres vivos, seja uma planta, um animal ou uma bactéria, é o mesmo. Essa característica do código genético, juntamente com a similaridade da composição de aminoácidos de todas as proteínas, indica

sobre a unidade bioquímica da vida, a origem de todos os seres vivos na Terra a partir de um único ancestral.

O mecanismo de reprodução do DNA também foi decifrado. Consiste em três partes: replicação, transcrição e tradução.

replicaçãoé a duplicação de moléculas de DNA. A base da replicação é a propriedade única do DNA de se auto-copiar, o que possibilita que uma célula se divida em duas idênticas. Durante a replicação, o DNA, que consiste em duas cadeias moleculares torcidas, se desenrola. Dois fios moleculares são formados, cada um dos quais serve de matriz para a síntese de um novo fio, complementar ao original. Depois disso, a célula se divide, e em cada célula uma fita de DNA será velha e a segunda será nova. A violação da sequência de nucleotídeos na cadeia de DNA leva a mudanças hereditárias no corpo - mutações.

Transcrição- trata-se da transferência do código de DNA pela formação de uma molécula de RNA mensageiro de fita simples (i-RNA) em uma das fitas de DNA. i-RNA é uma cópia de uma parte da molécula de DNA, consistindo em um ou um grupo de genes adjacentes que carregam informações sobre a estrutura das proteínas.

Transmissão - esta é a síntese de proteínas com base no código genético do i-RNA em organelas celulares especiais - ribossomos, onde o RNA de transferência (t-RNA) fornece aminoácidos.

No final da década de 1950 Cientistas russos e franceses apresentam simultaneamente uma hipótese de que as diferenças na frequência de ocorrência e na ordem dos nucleotídeos no DNA em diferentes organismos são específicas da espécie. Essa hipótese tornou possível estudar a evolução dos seres vivos e a natureza da especiação no nível molecular.

Existem vários mecanismos de variabilidade a nível molecular. O mais importante deles é o já mencionado mecanismo de mutação genética - transformação direta dos próprios genesnovo, localizado no cromossomo, sob a influência de fatores externos. Os fatores causadores de mutação (mutagênicos) são radiação, produtos químicos tóxicos e vírus. Com esse mecanismo de variabilidade, a ordem dos genes no cromossomo não muda.

Outro mecanismo de mudança é recombinação genética. Esta é a criação de novas combinações de genes localizados em um cromossomo específico. Ao mesmo tempo, a base molecular do gene em si não muda, mas se move de uma parte do cromossomo para outra ou há uma troca de genes entre dois cromossomos. A recombinação gênica ocorre durante a reprodução sexual em organismos superiores. Neste caso, não há alteração na quantidade total de informação genética, ela permanece inalterada. Esse mecanismo explica por que as crianças se parecem apenas parcialmente com seus pais -

eles herdam características de ambos os organismos progenitores que se combinam aleatoriamente.

Outro mecanismo de mudança é recombinação não clássicanovo- Foi inaugurado apenas na década de 1950. Com a recombinação gênica não clássica, há um aumento geral na quantidade de informação genética devido à inclusão de novos elementos genéticos no genoma celular. Na maioria das vezes, novos elementos são introduzidos na célula por vírus. Hoje, vários tipos de genes transmissíveis foram descobertos. Entre eles estão os plasmídeos, que são DNA circular de fita dupla. Por causa deles, após o uso prolongado de qualquer droga, ocorre o vício, após o qual eles deixam de ter efeito medicinal. As bactérias patogênicas, contra as quais nossa droga atua, se ligam aos plasmídeos, o que torna a bactéria resistente à droga, e elas param de notá-la.

A migração de elementos genéticos pode causar tanto rearranjos estruturais nos cromossomos quanto mutações genéticas. A possibilidade de utilização de tais elementos por seres humanos levou ao surgimento de uma nova ciência - a engenharia genética, cujo objetivo é criar novas formas de organismos com propriedades desejadas. Assim, com a ajuda de métodos genéticos e bioquímicos, são construídas novas combinações de genes que não existem na natureza. Para isso, o DNA que codifica a produção de uma proteína com as propriedades desejadas é modificado. Este mecanismo está subjacente a todas as biotecnologias modernas.

O DNA recombinante pode ser usado para sintetizar uma variedade de genes e introduzi-los em clones (colônias de organismos idênticos) para síntese proteica direcionada. Assim, em 1978, foi sintetizada a insulina - uma proteína para o tratamento do diabetes. O gene desejado foi introduzido em um plasmídeo e introduzido em uma bactéria normal.

Os geneticistas estão trabalhando para desenvolver vacinas seguras contra infecções virais, já que as vacinas tradicionais são um vírus enfraquecido que deve causar a produção de anticorpos, portanto sua administração está associada a um certo risco. A engenharia genética permite obter DNA que codifica a camada superficial do vírus. Nesse caso, a imunidade é produzida, mas a infecção do corpo é excluída.

Hoje, na engenharia genética, está sendo considerada a questão do aumento da expectativa de vida e da possibilidade de imortalidade alterando o programa genético humano. Isso pode ser alcançado aumentando as funções enzimáticas protetoras da célula, protegendo as moléculas de DNA de vários danos associados a distúrbios metabólicos e influências ambientais. Além disso, os cientistas conseguiram descobrir o pigmento do envelhecimento e criar uma droga especial que libera as células dele. Em experimentos com nós

shami recebeu um aumento em sua expectativa de vida. Além disso, os cientistas conseguiram estabelecer que, no momento da divisão celular, os telômeros diminuem - estruturas cromossômicas especiais localizadas nas extremidades dos cromossomos celulares. O fato é que durante a replicação do DNA, uma substância especial - a polimerase - percorre a hélice do DNA, fazendo uma cópia dela. Mas a DNA polimerase não começa a copiar desde o início, mas deixa uma ponta não copiada a cada vez. Portanto, a cada cópia subsequente, a hélice do DNA é encurtada devido às seções terminais que não carregam nenhuma informação, ou telômeros. Assim que os telômeros se esgotam, as cópias subsequentes começam a encolher a parte do DNA que carrega a informação genética. Este é o processo de envelhecimento celular. Em 1997, foi realizado um experimento nos EUA e Canadá sobre alongamento artificial de telômeros. Para isso, foi utilizada uma enzima celular recém-descoberta, a telomerase, que promove o crescimento dos telômeros. As células assim obtidas adquiriram a capacidade de se dividir muitas vezes, mantendo completamente suas propriedades funcionais normais e não se transformando em células cancerígenas.

Recentemente, os sucessos dos engenheiros genéticos no campo da clonagem tornaram-se amplamente conhecidos - a reprodução exata de um ou outro objeto vivo em um certo número de cópias de células somáticas. Ao mesmo tempo, o indivíduo crescido é geneticamente indistinguível do organismo parental.

A obtenção de clones de organismos que se reproduzem por partenogênese, sem fertilização prévia, não é algo especial e há muito tempo é utilizado por geneticistas. Em organismos superiores, também são conhecidos casos de clonagem natural - o nascimento de gêmeos idênticos. Mas a produção artificial de clones de organismos superiores está associada a sérias dificuldades. No entanto, em fevereiro de 1997, um método de clonagem de mamíferos foi desenvolvido no laboratório de Jan Wilmuth em Edimburgo, e a ovelha Dolly foi criada com ele. Para isso, os ovos foram extraídos de uma ovelha escocesa de cara preta, colocados em um meio nutriente artificial, e os núcleos foram removidos deles. Em seguida, eles coletaram células da glândula mamária de uma ovelha adulta grávida da raça finlandesa Dorset, carregando um conjunto genético completo. Após algum tempo, essas células foram fundidas com ovos não nucleares e ativaram seu desenvolvimento por meio de uma descarga elétrica. Em seguida, o embrião em desenvolvimento cresceu em um ambiente artificial por seis dias, após o que os embriões foram transplantados para o útero da mãe adotiva, onde se desenvolveram até o nascimento. Mas dos 236 experimentos, apenas um foi bem-sucedido - a ovelha Dolly cresceu.

Depois disso, Wilmut anunciou a possibilidade fundamental da clonagem humana, o que gerou as discussões mais acaloradas.

não só na literatura científica, mas também nos parlamentos de muitos países, uma vez que tal oportunidade está associada a gravíssimos problemas morais, éticos e jurídicos. Não é por acaso que alguns países já aprovaram leis que proíbem a clonagem humana. Afinal, a maioria dos embriões clonados morre. Além disso, a probabilidade do nascimento de aberrações é alta. Assim, os experimentos de clonagem não são apenas imorais, mas também simplesmente perigosos do ponto de vista da preservação da pureza da espécie Homo sapiens. Que o risco é muito grande é confirmado por informações que saíram no início de 2002, relatando que a ovelha Dolly estava sofrendo de artrite, uma doença não comum em ovelhas, após a qual ela teve que ser sacrificada logo em seguida.

Portanto, uma área de pesquisa muito mais promissora é o estudo do genoma humano (conjunto de genes). Em 1988, por iniciativa de J. Watson, foi criada a organização internacional "Genoma Humano", que reuniu muitos cientistas de todo o mundo e estabeleceu a tarefa de decifrar todo o genoma humano. Esta é uma tarefa assustadora, já que o número de genes no corpo humano é de 50 a 100 mil, e todo o genoma é superior a 3 bilhões de pares de nucleotídeos.

Acredita-se que a primeira etapa deste programa, associada à decifração da seqüência de pares de nucleotídeos, esteja concluída até o final de 2005. Já se trabalha para criar um "atlas" de genes, um conjunto de seus mapas. O primeiro mapa foi compilado em 1992 por D. Cohen e J. Dosset. Na versão final, foi apresentada em 1996 por J. Weissenbach, que, estudando um cromossomo ao microscópio, marcou o DNA de suas diversas regiões com marcadores especiais. Em seguida, ele clonou essas seções, cultivando-as em microorganismos, e recebeu fragmentos de DNA - a sequência de nucleotídeos de uma fita de DNA, que compunha os cromossomos. Assim, Weissenbach localizou 223 genes e identificou cerca de 30 mutações que levam a 200 doenças, incluindo hipertensão, diabetes, surdez, cegueira e tumores malignos.

Um dos resultados desse programa, embora não concluído, é a possibilidade de identificação de patologias genéticas nas fases iniciais da gravidez e a criação da terapia gênica - um método de tratamento de doenças hereditárias com a ajuda de genes. Antes do procedimento de terapia genética, eles descobrem qual gene acabou sendo defeituoso, obtêm um gene normal e o introduzem em todas as células doentes. Ao mesmo tempo, é muito importante garantir que o gene introduzido funcione sob o controle dos mecanismos celulares, caso contrário, uma célula cancerosa será obtida. Já existem os primeiros pacientes curados dessa forma. É verdade que ainda não está claro quão radicalmente eles são curados e

se a doença voltará no futuro. Além disso, as consequências a longo prazo de tal tratamento ainda não são claras.

É claro que o uso da biotecnologia e da engenharia genética tem lados positivos e negativos. Isso é evidenciado pelo memorando publicado em 1996 pela Federação das Sociedades Microbiológicas Européias. Isso se deve ao fato de que o público em geral é desconfiado e hostil em relação às tecnologias genéticas. O medo é causado pela possibilidade de criar uma bomba genética que pode distorcer o genoma humano e levar ao nascimento de aberrações; o surgimento de doenças desconhecidas e a produção de armas biológicas.

E, finalmente, o problema da ampla distribuição de produtos alimentícios transgênicos criados pela introdução de genes que bloqueiam o desenvolvimento de doenças virais ou fúngicas tem sido amplamente discutido recentemente. O tomate e o milho transgênicos já foram criados e estão sendo comercializados. Pão, queijo e cerveja feitos com a ajuda de micróbios transgênicos são fornecidos ao mercado. Esses produtos são resistentes a bactérias nocivas, têm qualidades melhoradas - sabor, valor nutricional, força, etc. Por exemplo, na China, são cultivados tabaco, tomate e pimentão resistentes a vírus. Tomates transgênicos conhecidos resistentes à infecção bacteriana, batatas e milho resistentes a fungos. Mas as consequências a longo prazo do uso de tais produtos ainda são desconhecidas, principalmente o mecanismo de seu efeito no corpo e no genoma humano.

É claro que em vinte anos de uso da biotecnologia, nada do que as pessoas temem aconteceu. Todos os novos microrganismos criados por cientistas são menos patogênicos do que suas formas originais. Nunca houve uma disseminação prejudicial ou perigosa de organismos recombinantes. No entanto, os cientistas têm o cuidado de garantir que as cepas transgênicas não contenham genes que, quando transferidos para outras bactérias, podem ter um efeito perigoso. Existe o perigo teórico de criar novos tipos de armas bacteriológicas baseadas em tecnologias genéticas. Portanto, os cientistas devem levar em conta esse risco e contribuir para o desenvolvimento de um sistema de controle internacional confiável capaz de fixar e suspender esse trabalho.

Tendo em conta o possível perigo da utilização de tecnologias genéticas, foram elaborados documentos que regulamentam a sua utilização, regras de segurança para a investigação laboratorial e desenvolvimento industrial, bem como regras para a introdução de organismos geneticamente modificados no ambiente.

Assim, hoje acredita-se que, com as devidas precauções, os benefícios das tecnologias genéticas superam o risco de possíveis consequências negativas.

Nível celular

No nível celular de organização, a unidade estrutural e funcional básica de todos os organismos vivos é a célula. No nível celular, bem como no nível genético molecular, observa-se o mesmo tipo de todos os organismos vivos. Em todos os organismos, a biossíntese e a realização de informações hereditárias são possíveis apenas no nível celular. O nível celular em organismos unicelulares coincide com o nível do organismo. A história da vida em nosso planeta começou com esse nível de organização.

Hoje, a ciência estabeleceu com precisão que a menor unidade independente da estrutura, funcionamento e desenvolvimento de um organismo vivo é uma célula.

Célulaé um sistema biológico elementar capaz de auto-renovação, auto-reprodução e desenvolvimento, ou seja, dotado de todas as características de um organismo vivo.

As estruturas celulares são a base da estrutura de qualquer organismo vivo, não importa quão diversa e complexa sua estrutura possa parecer. A ciência que estuda a célula viva é chamada de citologia. Estuda a estrutura das células, seu funcionamento como sistemas vivos elementares, explora as funções dos componentes celulares individuais, o processo de reprodução celular, sua adaptação às condições ambientais, etc. A citologia também estuda as características das células especializadas, a formação de suas células especiais funções e o desenvolvimento de estruturas celulares específicas. Assim, a citologia moderna pode ser chamada de fisiologia celular. Os sucessos da citologia moderna estão inextricavelmente ligados às conquistas da bioquímica, biofísica, biologia molecular e genética.

A citologia baseia-se na afirmação de que todos os organismos vivos (animais, plantas, bactérias) consistem em células e seus produtos metabólicos. Novas células são formadas pela divisão de células pré-existentes. Todas as células são semelhantes em composição química e metabolismo. A atividade do organismo como um todo é composta pela atividade e interação de células individuais.

A descoberta da existência de células veio no final XVII quando o microscópio foi inventado. A célula foi descrita pela primeira vez pelo cientista inglês R. Hooke em 1665, quando examinou um pedaço de cortiça. Como seu microscópio não era muito perfeito, o que ele via eram, na verdade, paredes de células mortas. Levou quase duzentos anos para os biólogos entenderem que não eram as paredes da célula que desempenhavam o papel principal, mas seu conteúdo interno. Entre os criadores da teoria celular, deve-se citar também A. Leeuwenhoek, que mostrou que os tecidos de muitas plantas

organismos são construídos a partir de células. Ele também descreveu eritrócitos, organismos unicelulares e bactérias. É verdade que Leeuwenhoek, como outros pesquisadores do século XVII, viu na célula apenas uma concha contendo uma cavidade.

Um avanço significativo no estudo das células ocorreu no início do século XIX, quando elas passaram a ser vistas como indivíduos com propriedades vitais. Na década de 1830 o núcleo da célula foi descoberto e descrito, o que chamou a atenção dos cientistas para o conteúdo da célula. Então foi possível ver a divisão das células vegetais. Com base nesses estudos, foi criada a teoria celular, que se tornou o maior evento da biologia do século XIX. Foi a teoria celular que deu provas decisivas da unidade de toda a natureza viva, serviu de base para o desenvolvimento da embriologia, histologia, fisiologia, teoria da evolução, bem como para a compreensão do desenvolvimento individual dos organismos.

A citologia recebeu um poderoso impulso com a criação da genética e da biologia molecular. Depois disso, novos componentes, ou organelas, células foram descobertas - a membrana, ribossomos, lisossomos, etc.

De acordo com os conceitos modernos, as células podem existir tanto como organismos independentes (por exemplo, protozoários), quanto como parte de organismos multicelulares, onde existem células germinativas que servem para a reprodução e células somáticas (células do corpo). As células somáticas diferem em estrutura e função - existem células nervosas, ósseas, musculares e secretoras. O tamanho das células pode variar de 0,1 µm (algumas bactérias) a 155 mm (ovo de avestruz com casca). Um organismo vivo é formado por bilhões de várias células (até 10 15), cuja forma pode ser a mais bizarra (aranha, estrela, floco de neve etc.).

Foi estabelecido que, apesar da grande variedade de células e das funções que desempenham, as células de todos os organismos vivos são semelhantes em composição química: contêm especialmente alto teor de hidrogênio, oxigênio, carbono e nitrogênio (esses elementos químicos compõem mais de 98% do conteúdo total da célula); 2% é responsável por cerca de 50 outros elementos químicos.

As células dos organismos vivos contêm substâncias inorgânicas - água (em média até 80%) e sais minerais, além de compostos orgânicos: 90% da massa seca da célula são biopolímeros - proteínas, ácidos nucleicos, carboidratos e lipídios. E, finalmente, está cientificamente comprovado que todas as células consistem em três partes principais:

a membrana plasmática, que controla a passagem de substâncias do ambiente para a célula e vice-versa;

citoplasma com estrutura diversa;

o núcleo da célula, que contém a informação genética.

Além disso, todas as células animais e algumas vegetais contêm centríolos - estruturas cilíndricas que formam centros celulares. As células vegetais também possuem uma parede celular (concha) e plastídios, estruturas celulares especializadas que geralmente contêm um pigmento que determina a cor da célula.

membrana celular consiste em duas camadas de moléculas de substâncias semelhantes a gordura, entre as quais existem moléculas de proteína. A membrana mantém a concentração normal de sais dentro da célula. Quando a membrana é danificada, a célula morre.

Citoplasmaé uma solução de água-sal com enzimas e outras substâncias dissolvidas e suspensas nela. As organelas estão localizadas no citoplasma - pequenos órgãos, delimitados do conteúdo do citoplasma por suas próprias membranas. Entre eles - mitocôndria- formações em forma de saco com enzimas respiratórias, nas quais a energia é liberada. Também localizado no citoplasma ribossomo, consistindo de proteína e RNA, com a ajuda de que a síntese de proteínas é realizada na célula. Pt-retículo pré-plasmático- este é um sistema circulatório intracelular comum, através dos quais é realizado o transporte de substâncias, e nas membranas dos canais existem enzimas que garantem a atividade vital da célula. desempenha um papel importante na célula colacentro exato, constituído por dois centríolos. Inicia o processo de divisão celular.

A parte mais importante de todas as células (exceto bactérias) é núcleo, em que os cromossomos estão localizados - corpos longos semelhantes a fios, consistindo de DNA e uma proteína ligada a ele. O núcleo armazena e reproduz informações genéticas e também regula os processos metabólicos na célula.

As células se reproduzem dividindo a célula original em duas células filhas. Nesse caso, o conjunto completo de cromossomos que carrega a informação genética é transferido para as células filhas, portanto, antes da divisão, o número de cromossomos dobra. Essa divisão celular, que garante a mesma distribuição de material genético entre as células filhas, é chamada de mitose.

Organismos multicelulares também se desenvolvem a partir de uma única célula - o ovo. No entanto, durante a embriogênese, as células mudam. Isso leva ao aparecimento de muitas células diferentes - músculo, nervo, sangue, etc. Células diferentes sintetizam proteínas diferentes. No entanto, cada célula de um organismo multicelular carrega um conjunto completo de informações genéticas para construir todas as proteínas necessárias ao organismo.

Dependendo do tipo de células, todos os organismos são divididos em dois grupos:

procariontes - células sem núcleo. Neles, as moléculas de DNA não são cercadas por uma membrana nuclear e não são organizadas em cromossomos. Os procariontes incluem bactérias;

eucariotos- células contendo núcleos. Além disso, eles possuem mitocôndrias - organelas nas quais ocorre o processo de oxidação. Eucariotos incluem protozoários, fungos, plantas e animais, de modo que podem ser unicelulares ou multicelulares.

Assim, existem diferenças significativas entre procariontes e eucariotos na estrutura e funcionamento do aparelho genético, paredes celulares e sistemas de membranas, síntese de proteínas, etc. Supõe-se que os primeiros organismos que apareceram na Terra foram procariontes. Isso foi considerado até a década de 1960, quando o estudo aprofundado da célula levou à descoberta de arqueobactérias, cuja estrutura é semelhante a procariontes e eucariontes. A questão de quais organismos unicelulares são mais antigos, da possibilidade da existência de uma certa primeira célula, da qual todas as três linhas evolutivas então surgiram, ainda permanece em aberto.

Estudando uma célula viva, os cientistas chamaram a atenção para a existência de dois tipos principais de sua nutrição, o que permitiu que todos os organismos fossem divididos em duas espécies de acordo com o método de nutrição:

autotrófico organismos - organismos que não precisam de alimentos orgânicos e são capazes de realizar seus meios de subsistência através da assimilação de dióxido de carbono (bactérias) ou fotossíntese (plantas), ou seja, os próprios autótrofos produzem os nutrientes de que necessitam;

heterotrófico organismos são todos os organismos que não podem prescindir de alimentos orgânicos.

Mais tarde, foram esclarecidos fatores tão importantes como a capacidade dos organismos de sintetizar as substâncias necessárias (vitaminas, hormônios, etc.) e fornecer-se energia, dependência do ambiente ecológico etc. indica a necessidade de uma abordagem sistemática ao estudo da vida e ao nível ontogenético. Foi assim que o conceito de consistência funcional foi formulado por P.K. Anokhin, segundo o qual vários componentes de sistemas funcionam em conjunto em organismos unicelulares e multicelulares. Ao mesmo tempo, componentes individuais contribuem para o funcionamento coordenado de outros, garantindo assim a unidade e a integridade na implementação dos processos vitais de todo o organismo. A consistência funcional também se manifesta no fato de que os processos nos níveis mais baixos são organizados por links funcionais nos níveis mais altos da organização. O caráter funcional do sistema é especialmente perceptível em organismos multicelulares.

nível ontogenético.Organismos multicelulares

A principal unidade de vida no nível ontogenético é um indivíduo, e a ontogênese é um fenômeno elementar. Um indivíduo biológico pode ser um organismo unicelular e multicelular, mas em qualquer caso é um sistema integral e auto-reprodutivo.

Ontogenia chamou o processo de desenvolvimento individual do organismo desde o nascimento através de sucessivas mudanças morfológicas, fisiológicas e bioquímicas até a morte, o processo de realização da informação hereditária.

O sistema vivo mínimo, o bloco de construção da vida, é a célula, que é estudada pela citologia. O funcionamento e desenvolvimento de organismos vivos multicelulares é o assunto da fisiologia. Atualmente, uma teoria unificada da ontogênese não foi criada, uma vez que as causas e os fatores que determinam o desenvolvimento individual de um organismo não foram estabelecidos.

Todos os organismos multicelulares são divididos em três reinos: fungos, plantas e animais. A atividade vital de organismos multicelulares, bem como o funcionamento de suas partes individuais, é estudado pela fisiologia. Esta ciência considera os mecanismos para a implementação de várias funções por um organismo vivo, sua relação entre si, a regulação e adaptação do organismo ao ambiente externo, a origem e formação no processo de evolução e desenvolvimento individual de um indivíduo. Na verdade, este é o processo de ontogênese - o desenvolvimento de um organismo desde o nascimento até a morte. Nesse caso, ocorrem crescimento, movimento de estruturas individuais, diferenciação e complicação geral do organismo.

O processo de ontogênese é descrito com base na famosa lei biogenética formulada por E. Haeckel, autor do termo "ontogenia". A lei biogenética afirma que a ontogenia em breve repete a filogenia, ou seja, um organismo individual em seu desenvolvimento individual de forma abreviada passa por todos os estágios de desenvolvimento de sua espécie. Assim, ontogenia é a implementação de informações hereditárias codificadas na célula germinativa, além de verificar a consistência de todos os sistemas do corpo durante seu trabalho e adaptação ao meio.

Todos os organismos multicelulares são compostos de órgãos e tecidos. Os tecidos são um grupo de células fisicamente conectadas e substâncias intercelulares para realizar certas funções. O estudo deles

é o objeto da histologia. Os tecidos podem ser formados a partir de células iguais ou diferentes. Por exemplo, em animais, o epitélio escamoso é construído a partir de células idênticas, e os tecidos muscular, nervoso e conjuntivo são construídos a partir de células diferentes.

Os órgãos são unidades funcionais relativamente grandes que combinam vários tecidos em certos complexos fisiológicos. Apenas os animais têm órgãos internos; as plantas não os têm. Por sua vez, os órgãos fazem parte de unidades maiores - sistemas corporais. Entre eles estão os sistemas nervoso, digestivo, cardiovascular, respiratório e outros.

Na verdade, um organismo vivo é um ambiente interno especial que existe no ambiente externo. É formado como resultado da interação do genótipo (a totalidade dos genes de um organismo) com o fenótipo (o complexo de sinais externos do organismo formado durante seu desenvolvimento individual). Assim, o corpo é um sistema estável de órgãos e tecidos internos que existem no ambiente externo. No entanto, como uma teoria geral da ontogênese ainda não foi criada, muitos processos que ocorrem durante o desenvolvimento de um organismo não receberam sua explicação completa.

Nível de espécie populacional

O nível população-espécie é o nível supra-organismo de vida, cuja unidade básica é a população.

população- conjunto de indivíduos de uma espécie, relativamente isolados de outros grupos da mesma espécie, ocupando um determinado território, reproduzindo-se por um longo período de tempo e possuindo um fundo genético comum.

Ao contrário da população Visão chamado um conjunto de indivíduos semelhantes em estrutura e propriedades fisiológicas, tendo uma origem comum, capazes de cruzar livremente e produzir descendentes férteis. Uma espécie existe apenas através de populações que são sistemas geneticamente abertos. A biologia populacional é o estudo das populações.

Nas condições da natureza real, os indivíduos não estão isolados uns dos outros, mas são unidos em sistemas vivos de nível superior. O primeiro sistema desse tipo é a população.

O termo "população" foi introduzido por um dos fundadores da genética, V. Johansen, que o chamou de conjunto de organismos geneticamente heterogêneos, diferente de um conjunto homogêneo - uma linhagem pura. Mais tarde, este termo tornou-se mais

A integridade das populações, que se manifesta no surgimento de novas propriedades em relação ao padrão ontogenético de vida, é assegurada pela interação dos indivíduos nas populações e é recriada através da troca de informações genéticas no processo de reprodução sexuada. Cada população tem limites quantitativos. Por um lado, esse é o número mínimo que garante a auto-reprodução da população e, por outro, o número máximo de indivíduos que podem se alimentar na área (habitat) dessa população. A população como um todo é caracterizada por parâmetros como ondas de vida - flutuações periódicas em números, densidade populacional, proporção de grupos etários e sexos, mortalidade, etc.

As populações são sistemas geneticamente abertos, pois o isolamento das populações não é absoluto e a troca de informações genéticas é periodicamente possível. São as populações que atuam como unidades elementares de evolução; mudanças em seu pool genético levam ao surgimento de novas espécies.

O nível de organização da vida da população é caracterizado pela mobilidade ativa ou passiva de todos os componentes da população. Isso implica o movimento constante de indivíduos - membros da população. Deve-se notar que nenhuma população é absolutamente homogênea, sendo sempre constituída por grupos intrapopulacionais. Também deve ser lembrado que existem populações de diferentes níveis - existem populações geográficas permanentes e relativamente independentes e populações locais temporárias (sazonais). Ao mesmo tempo, alta abundância e estabilidade são alcançadas apenas nas populações que possuem uma estrutura hierárquica e espacial complexa, ou seja, são heterogêneos, heterogêneos, possuem cadeias alimentares complexas e longas. Portanto, a perda de pelo menos um elo dessa estrutura leva à destruição da população ou à perda de sua estabilidade.

Nível biocenótico

As populações que representam o primeiro nível supraorganismático dos vivos, que são unidades elementares de evolução, capazes de existência e transformação independentes, estão unidas no agregado do próximo nível supraorganismático - as biocenoses.

Biocenose- a totalidade de todos os organismos que habitam uma parte do ambiente com condições de vida homogêneas, por exemplo, uma floresta, prado, pântano, etc. Em outras palavras, uma biocenose é um conjunto de populações que vivem em uma determinada área.

Normalmente, as biocenoses consistem em várias populações e são um componente integral de um sistema mais complexo - a biogeocenose.

Nível biogeocenótico

Biogeocenose- um sistema dinâmico complexo, que é uma combinação de elementos bióticos e abióticos interligados pela troca de matéria, energia e informação, dentro do qual a circulação de substâncias na natureza pode ser realizada.

Isso significa que a biogeocenose é um sistema estável que pode existir por um longo tempo. O equilíbrio em um sistema vivo é dinâmico, ou seja, representa um movimento constante em torno de um certo ponto de estabilidade. Para o funcionamento estável de um sistema vivo, é necessário haver realimentação entre seu controle e os subsistemas controlados. Essa forma de manter o equilíbrio dinâmico é chamada de homeostase. A violação do equilíbrio dinâmico entre os vários elementos da biogeocenose, causada pela reprodução em massa de algumas espécies e a redução ou desaparecimento de outras, levando a uma alteração na qualidade do ambiente, é chamada Desastre ecológico.

O termo "biogeocenose" foi proposto em 1940 pelo botânico russo V.N. Sukachev, que designou por este termo o

um conjunto de fenômenos naturais homogêneos (atmosfera, rochas, recursos hídricos, vegetação, vida selvagem, solo) distribuídos por uma certa extensão da superfície terrestre, havendo um certo tipo de troca de matéria e energia entre eles e os elementos circundantes, representando um unidade. Representando a unidade do vivo e do não-vivo, a biogeocenose está em constante movimento e desenvolvimento, portanto, muda ao longo do tempo.

A biogeocenose é um sistema auto-regulador integral no qual se distinguem vários tipos de subsistemas:

sistemas primários - produtores(produção), processamento direto de matéria inanimada (algas, plantas, microrganismos);

consumidores de primeira ordem- o nível secundário, no qual a matéria e a energia são obtidas através do uso de produtores (herbívoros);

consumidores de segunda ordem(predadores, etc.);

necrófagos (saprófitas) e saprófagos), comer animais mortos;

decompositores - Este é um grupo de bactérias e fungos que decompõem os restos de matéria orgânica.

Como resultado da atividade vital dos saprófitos, saprófagos e decompositores, as substâncias minerais retornam ao solo, o que aumenta sua fertilidade e fornece nutrição às plantas. Portanto, catadores e decompositores são uma parte muito importante das cadeias alimentares.

O ciclo de substâncias passa por esses níveis na biogeocenose - a vida está envolvida no uso, processamento e restauração de várias estruturas. Mas a circulação de energia não ocorre: de um nível para outro, mais alto, passa cerca de 10% da energia que entrou no nível anterior. O fluxo reverso não excede 0,5%. Em outras palavras, na biogeocenose há um fluxo de energia unidirecional. Isso o torna um sistema aberto, inextricavelmente ligado às biogeocenoses vizinhas. Essa conexão se manifesta de várias formas: gasosa, líquida, sólida e também na forma de migração animal.

A auto-regulação das biogeocenoses procede com mais sucesso, quanto mais diverso for o número de seus elementos constituintes. A estabilidade das biogeocenoses depende da variedade de componentes. A perda de um ou mais componentes pode levar a um desequilíbrio irreversível da biogeocenose e sua morte como sistema integral. Assim, as biogeocenoses tropicais, devido ao grande número de plantas e animais nelas incluídas, são muito mais estáveis ​​do que as biogeocenoses temperadas ou árticas, que são mais pobres em termos de diversidade de espécies. Pela mesma razão, o lago, que é

Sendo uma biogeocenose natural com uma variedade suficiente de organismos vivos, é muito mais estável do que uma lagoa criada pelo homem e não pode existir sem cuidados constantes. Isso se deve ao fato de que organismos altamente organizados para sua existência precisam de organismos mais simples com os quais estão conectados por cadeias tróficas. Portanto, a base de qualquer biogeocenose são os organismos mais simples e inferiores, principalmente microorganismos e plantas autotróficas. Eles estão diretamente relacionados aos componentes abióticos da biogeocenose - atmosfera, água, solo, energia solar, que é usada para criar matéria orgânica. Eles também constituem o ambiente de vida para organismos heterotróficos - animais, fungos, vírus, humanos. Esses organismos, por sua vez, participam dos ciclos de vida das plantas - polinizam, distribuem frutos e sementes. É assim que ocorre a circulação de substâncias na biogeocenose, na qual as plantas têm papel fundamental. Portanto, os limites das biogeocenoses geralmente coincidem com os limites das comunidades vegetais.

As biogeocenoses são elementos estruturais do próximo nível de vida dos superorganismos. Eles compõem a biosfera e determinam todos os processos que ocorrem nela.

nível da biosfera

O nível biosférico é o nível mais alto de organização da vida, abrangendo todos os fenômenos da vida em nosso planeta.

Biosfera- esta é a substância viva do planeta (a totalidade de todos os organismos vivos do planeta, incluindo os humanos) e o ambiente transformado por ele.

O metabolismo biótico é um fator que une todos os outros níveis de organização da vida em uma biosfera.

No nível da biosfera, há uma circulação de substâncias e a transformação de energia associada à atividade vital de todos os organismos vivos que vivem na Terra. Assim, a biosfera é um único sistema ecológico. O estudo do funcionamento deste sistema, sua estrutura e funções é a tarefa mais importante da biologia. Ecologia, biocenologia e biogeoquímica estão envolvidas no estudo desses problemas.

O conceito de biosfera ocupa um lugar-chave no sistema da cosmovisão científica moderna. O próprio termo "biosfera" surgiu em 1875. Foi introduzido pelo geólogo e paleontólogo austríaco E. Suess para designar uma esfera independente do nosso planeta.

você, em que há vida. Suess definiu a biosfera como uma coleção de organismos limitados no espaço e no tempo e que vivem na superfície da Terra. Mas ele não deu importância ao habitat desses organismos.

No entanto, Suess não foi pioneiro, pois o desenvolvimento da doutrina da biosfera tem uma pré-história bastante longa. Um dos primeiros a considerar a questão da influência dos organismos vivos nos processos geológicos foi J. B. Lamarck em seu livro Hydrogeology (1802). Em particular, Lamarck disse que todas as substâncias que estão na superfície da Terra e formam sua crosta foram formadas devido à atividade de organismos vivos. Depois, houve a grandiosa obra em vários volumes de A. Humboldt "Cosmos" (o primeiro livro foi publicado em 1845), em que muitos fatos provavam a interação dos organismos vivos com as conchas terrestres nas quais eles penetram. Portanto, Humboldt considerou a atmosfera, a hidrosfera e a terra com os organismos vivos que nelas vivem como uma única concha da Terra, um sistema integral.

Mas ainda nada foi dito sobre o papel geológico da biosfera, sua dependência dos fatores planetários da Terra, sua estrutura e funções. O desenvolvimento da doutrina da biosfera está inextricavelmente ligado ao nome do notável cientista russo V.I. Vernadsky. Seu conceito se desenvolveu gradualmente, desde o trabalho do primeiro aluno "Sobre a mudança no solo das estepes por roedores" para "Matéria viva", "Biosfera" e "Ensaios biogeoquímicos". Os resultados de suas reflexões foram resumidos nas obras "Estrutura Química da Biosfera da Terra" e "Pensamentos Filosóficos de um Naturalista", nas quais trabalhou nas últimas décadas de sua vida. Foi Vernadsky quem conseguiu provar a conexão do mundo orgânico do nosso planeta, atuando como um todo único e inseparável, com os processos geológicos da Terra, foi ele quem descobriu e estudou as funções biogeoquímicas da matéria viva.

O conceito chave no conceito de Vernadsky foi o conceito viver importa, pelo qual o cientista compreendeu a totalidade de todos os organismos vivos do nosso planeta, incluindo os humanos. Também incluiu na composição da matéria viva uma parte de seu ambiente externo, necessária para a manutenção da vida normal dos organismos; secreções e partes perdidas pelos organismos; organismos mortos, bem como misturas orgânicas fora dos organismos. Vernadsky considerava que a diferença mais importante entre matéria viva e matéria inerte era a dissimetria molecular da matéria viva, descoberta uma vez por Pasteur (quiralidade molecular na terminologia moderna). Usando esse conceito, Vernadsky conseguiu provar que não apenas o meio ambiente afeta os organismos vivos, mas a vida também é capaz de moldar efetivamente

seu habitat. De fato, no nível de um organismo individual ou biocenose, é muito difícil rastrear o impacto da vida no meio ambiente. Mas, tendo introduzido um novo conceito, Vernadsky alcançou um nível qualitativamente novo de análise da vida e dos seres vivos - o nível biosférico.

A biosfera, segundo Vernadsky, é a substância viva do planeta (a totalidade de todos os organismos vivos da Terra) e o habitat por ela transformado (matéria inerte, elementos abióticos), que inclui a hidrosfera, a parte inferior da atmosfera e a parte superior da crosta terrestre. Assim, este não é um conceito biológico, geológico ou geográfico, mas um conceito fundamental da biogeoquímica - uma nova ciência criada por Vernadsky para estudar os processos geoquímicos que ocorrem na biosfera com a participação de organismos vivos. Na nova ciência, a biosfera começou a ser chamada de um dos principais componentes estruturais da organização do nosso planeta e do espaço sideral próximo da Terra. Esta é a esfera em que os processos bioenergéticos e o metabolismo são realizados como resultado da atividade da vida.

Graças à nova abordagem, Vernadsky explorou a vida como uma poderosa força geológica, moldando efetivamente a face da Terra. A matéria viva tornou-se o elo que conectou a história dos elementos químicos com a evolução da biosfera. A introdução de um novo conceito também permitiu levantar e resolver a questão dos mecanismos da atividade geológica da matéria viva, as fontes de energia para isso.

Matéria viva e matéria inerte interagem constantemente na biosfera da Terra - em um ciclo contínuo de elementos químicos e energia. Vernadsky escreveu sobre a corrente biogênica dos átomos, que é causada pela matéria viva e se expressa nos constantes processos de respiração, nutrição e reprodução. Por exemplo, o ciclo do nitrogênio está associado à conversão do nitrogênio molecular atmosférico em nitratos. Os nitratos são absorvidos pelas plantas e, como parte de suas proteínas, chegam aos animais. Após a morte de plantas e animais, seus corpos acabam no solo, onde bactérias putrefativas decompõem os restos orgânicos em amônia, que é então oxidada em ácido nítrico.

Na Terra, há uma renovação contínua da biomassa (por 7-8 anos), enquanto elementos abióticos da biosfera estão envolvidos no ciclo. Por exemplo, as águas do Oceano Mundial passaram pelo ciclo biogênico associado à fotossíntese pelo menos 300 vezes, o oxigênio livre da atmosfera foi renovado pelo menos 1 milhão de vezes.

Vernadsky também observou que a migração biogênica de elementos químicos na biosfera tende à sua manifestação máxima, e a evolução das espécies leva ao surgimento de novas espécies que aumentam a migração biogênica dos átomos.

Vernadsky também observou pela primeira vez que a matéria viva tende à população máxima do habitat, e a quantidade de matéria viva na biosfera permanece estável ao longo de épocas geológicas inteiras. Este valor não mudou pelo menos nos últimos 60 milhões de anos. O número de espécies também permaneceu inalterado. Se em algum lugar da Terra o número de espécies diminui, então em outro lugar ele aumenta. Hoje, o desaparecimento de um grande número de espécies de plantas e animais está, portanto, associado à disseminação do homem e sua atividade desarrazoada de transformar a natureza. A população da Terra está crescendo devido à morte de outras espécies.

Graças à migração biogênica dos átomos, a matéria viva desempenha suas funções geoquímicas. A ciência moderna os classifica em cinco categorias:

função de concentração- expressa-se na acumulação de certos elementos químicos tanto dentro como fora dos organismos vivos devido às suas atividades. O resultado foi o surgimento de reservas minerais (calcário, petróleo, gás, carvão etc.);

função de transporte- está intimamente relacionado com a função de concentração, uma vez que os organismos vivos carregam os elementos químicos de que necessitam, que se acumulam em seus habitats;

função de energia - fornece fluxos de energia que penetram na biosfera, o que torna possível realizar todas as funções biogeoquímicas da matéria viva. O papel mais importante neste processo é desempenhado pelas plantas fotossintéticas que convertem a energia solar em energia biogeoquímica da matéria viva da biosfera. Essa energia é gasta em todas as grandiosas transformações da aparência do nosso planeta;

função destrutiva - associado à destruição e processamento de restos orgânicos, durante o qual as substâncias acumuladas pelos organismos são devolvidas aos ciclos naturais, há uma circulação de substâncias na natureza;

função formadora de ambiente- se manifesta na transformação do ambiente sob a influência da matéria viva. Podemos afirmar com ousadia que toda a aparência moderna da Terra - a composição da atmosfera, hidrosfera, camada superior da litosfera, a maioria dos minerais, clima - são o resultado da ação da Vida. Assim, as plantas verdes fornecem oxigênio à Terra e acumulam energia, os microrganismos participam da mineralização de substâncias orgânicas, da formação de várias rochas e da formação do solo.

Apesar da grandeza das tarefas que a matéria viva e a biosfera da Terra resolvem, a própria biosfera (comparada com outras geosferas) é uma película muito fina. Hoje é geralmente aceito que na atmosfera a vida microbiana ocorre até cerca de 20-22 km acima da superfície da Terra, e a presença de vida nas fossas oceânicas reduz esse limite para 8-11 km abaixo do nível do mar. A penetração da vida na crosta terrestre é muito menor, e os microorganismos foram encontrados durante a perfuração profunda e em águas de formação não mais profundas do que 2-3 km. A composição da biosfera Vernadsky incluiu:

viver importa;

substância biogênica - uma substância criada e processada por organismos vivos (carvão, petróleo, gás, etc.);

matéria inerte formada em processos sem a participação de matéria viva;

substâncias criadas por organismos vivos e processos inertes e seu equilíbrio dinâmico;

substâncias em processo de decaimento radioativo;

átomos dispersos liberados da matéria terrestre sob a influência da radiação cósmica;

uma substância de origem cósmica, incluindo átomos e moléculas individuais que penetram na Terra a partir do espaço.

Claro, a vida na biosfera é distribuída de forma desigual, há o chamado espessamento e rarefação da vida. As mais densamente povoadas são as camadas inferiores da atmosfera (50 m da superfície da Terra), as camadas iluminadas da hidrosfera e as camadas superiores da litosfera (solo). Deve-se notar também que as regiões tropicais são muito mais densamente povoadas do que os desertos ou campos de gelo do Ártico e da Antártida. Mais profundamente na crosta terrestre, no oceano, e também mais alto na atmosfera, a quantidade de matéria viva diminui. Assim, esse filme mais fino de vida cobre absolutamente toda a Terra, não deixando nenhum lugar em nosso planeta onde não haveria vida. Ao mesmo tempo, não há uma fronteira nítida entre a biosfera e as conchas terrestres que a cercam.

Por muito tempo, as ideias de Vernadsky foram abafadas e só voltaram a elas em meados da década de 1970. Isso se deveu em grande parte ao trabalho do biólogo russo G.A. Zavarzin, que comprovou que o principal fator na formação e funcionamento da biosfera foram e continuam sendo as relações tróficas multilaterais. Eles foram estabelecidos há não menos que 3,4-3,5 bilhões de anos e desde então determinam a natureza e a extensão da circulação de elementos nas conchas da Terra.

No início dos anos 1980 O químico inglês J. Lovelock e o microbiologista americano L. Margulis propuseram um conceito muito interessante de Gaia-Terra. Segundo ele, a biosfera é

É um superorganismo único com uma homeostase desenvolvida, tornando-se relativamente independente de flutuações de fatores externos. Mas se o sistema auto-regulador de Gaia-Terra entrar em um estado de estresse próximo aos limites da auto-regulação, mesmo um pequeno choque pode empurrá-lo para uma transição para um novo estado ou mesmo para a destruição completa do sistema. Na história do nosso planeta, essas catástrofes globais aconteceram mais de uma vez. O mais famoso deles é a extinção dos dinossauros há cerca de 60 milhões de anos. Agora a Terra está novamente passando por uma profunda crise, por isso é tão importante pensar em uma estratégia para o desenvolvimento da civilização humana.

Literatura para auto-estudo

Afanasiev V. G. O mundo dos vivos: consistência, evolução e gestão. M., 1986.

Barg O.A. Vivendo em um único processo de mundo. Perm, 1993.

Borzenko V.G., Severtsov A.V. Biologia teórica: reflexão sobre o assunto. M., 1980.

Vernadsky V.I. Biosfera e noosfera // Matéria viva e biosfera. M., 1994.

Vernadsky V.I. Estrutura química da biosfera da Terra e seu ambiente. M., 1987.

Dubinin N.P. Ensaios sobre genética. M., 1985.

Kemp P, Arms K. Introdução à biologia. M., 1988.

Cristina de Duve. Viagem ao mundo da célula viva. M., 1987.

Yugay G.A. Teoria geral da vida. M., 1985.

Enviar seu bom trabalho na base de conhecimento é simples. Use o formulário abaixo

Estudantes, estudantes de pós-graduação, jovens cientistas que usam a base de conhecimento em seus estudos e trabalhos ficarão muito gratos a você.

postado em http://www.allbest.ru/

1. Níveis de organização da vida

Níveis de organização da vida:

genética molecular,

celular,

tecido,

órgão,

organísmico,

população-espécie,

biogeocenótico

biosférico.

Uma célula é uma unidade elementar estrutural e funcional da estrutura e atividade vital de todos os organismos (exceto os vírus, que são muitas vezes referidos como formas de vida não celulares), que tem seu próprio metabolismo, é capaz de existência independente, auto-suficiente. reprodução (animais, plantas e fungos), ou é organismo unicelular (muitos protozoários e bactérias).

3. Nível molecular-genético de organização da vida. Característica

Componentes: - Moléculas de compostos inorgânicos e orgânicos

Complexos moleculares

Principais processos:

Associação de moléculas em complexos especiais

Codificação e transmissão da informação genética

4. A estrutura da membrana celular

A membrana celular é uma dupla camada (bicamada) de moléculas da classe lipídica, sendo a maioria os chamados lipídios complexos - fosfolipídios. As moléculas lipídicas têm uma parte hidrofílica (“cabeça”) e uma parte hidrofóbica (“cauda”). Quando as membranas são formadas, as porções hidrofóbicas das moléculas se voltam para dentro, enquanto as porções hidrofílicas se voltam para fora. As membranas são estruturas invariáveis, muito semelhantes em diferentes organismos.

Talvez alguma exceção seja archaea, cujas membranas são formadas por glicerol e álcoois terpenóides. A espessura da membrana é de 7 a 8 nm.

A membrana biológica também inclui várias proteínas: integral (penetrando através da membrana), semi-integral (imersa em uma extremidade na camada lipídica externa ou interna), superfície (localizada na parte externa ou adjacente aos lados internos da membrana). Algumas proteínas são os pontos de contato da membrana celular com o citoesqueleto dentro da célula e a parede celular (se houver) fora. Algumas das proteínas integrais funcionam como canais iônicos, vários transportadores e receptores.

5. Características do nível celular de organização da vida. Teoria de Schleiden-Schwann

O nível celular é representado por uma variedade de células orgânicas: as células vegetais e animais são de origem comum, as células são a base estrutural e funcional de todos os seres vivos. Teoria de Schleiden-Schwann:

Todos os animais e plantas são constituídos por células.

Plantas e animais crescem e se desenvolvem através da formação de novas células.

Uma célula é a menor unidade de vida, e todo o organismo é uma coleção de células.

6. Características do nível tecidual de organização da vida

O nível tecidual é representado por tecidos que unem células de determinada estrutura, tamanho, localização e funções semelhantes. Os tecidos surgiram no decorrer do desenvolvimento histórico junto com a multicelularidade. Em organismos multicelulares, eles são formados no processo de ontogenia como resultado da diferenciação celular. Nos animais, distinguem-se vários tipos de tecidos (epitelial, conjuntivo, muscular, nervoso). Nas plantas, distinguem-se os tecidos meristemáticos, protetores, básicos e condutores. Nesse nível, ocorre a especialização celular.

7. Funções da membrana celular

· barreira - proporciona um metabolismo regulado, seletivo, passivo e ativo com o meio ambiente. Por exemplo, a membrana do peroxissomo protege o citoplasma de peróxidos que são perigosos para a célula. Permeabilidade seletiva significa que a permeabilidade de uma membrana a vários átomos ou moléculas depende de seu tamanho, carga elétrica e propriedades químicas. A permeabilidade seletiva garante a separação da célula e dos compartimentos celulares do ambiente e fornece-lhes as substâncias necessárias.

· transporte - através da membrana há um transporte de substâncias para dentro e para fora da célula. O transporte através das membranas proporciona: a entrega de nutrientes, a remoção de produtos finais do metabolismo, a secreção de várias substâncias, a criação de gradientes iônicos, a manutenção do pH ideal na célula e a concentração de íons necessários para o funcionamento do organismo. enzimas celulares.

Partículas que por algum motivo são incapazes de atravessar a bicamada fosfolipídica (por exemplo, devido a propriedades hidrofílicas, já que a membrana interna é hidrofóbica e não permite a passagem de substâncias hidrofílicas, ou devido a grandes tamanhos), mas necessárias para a célula, podem penetrar na membrana através de proteínas transportadoras especiais (transportadoras) e proteínas de canal ou por endocitose.

No transporte passivo, as substâncias atravessam a bicamada lipídica sem gasto de energia ao longo do gradiente de concentração por difusão. Uma variante desse mecanismo é a difusão facilitada, na qual uma molécula específica ajuda uma substância a passar pela membrana. Essa molécula pode ter um canal que permite a passagem de apenas um tipo de substância.

· O transporte ativo requer energia, pois ocorre contra o gradiente de concentração. Existem proteínas especiais de bombeamento na membrana, incluindo a fase AT, que bombeia ativamente íons de potássio (K+) para dentro da célula e bombeia íons de sódio (Na+) para fora dela.

· matriz - fornece uma certa posição relativa e orientação de proteínas de membrana, sua interação ideal.

Mecânica - garante a autonomia da célula, suas estruturas intracelulares, bem como a conexão com outras células (nos tecidos). As paredes celulares desempenham um papel importante na garantia da função mecânica e, nos animais, da substância intercelular.

energia - durante a fotossíntese nos cloroplastos e a respiração celular nas mitocôndrias, sistemas de transferência de energia operam em suas membranas, nas quais as proteínas também participam;

receptor - algumas proteínas localizadas na membrana são receptores (moléculas com as quais a célula percebe certos sinais).

Por exemplo, os hormônios que circulam no sangue atuam apenas nas células-alvo que possuem receptores correspondentes a esses hormônios. Os neurotransmissores (substâncias químicas que conduzem os impulsos nervosos) também se ligam a proteínas receptoras específicas nas células-alvo.

enzimática - proteínas de membrana são frequentemente enzimas. Por exemplo, as membranas plasmáticas das células epiteliais intestinais contêm enzimas digestivas.

· Implementação da geração e condução de biopotenciais.

Com a ajuda da membrana, uma concentração constante de íons é mantida na célula: a concentração do íon K + dentro da célula é muito maior do que fora, e a concentração de Na + é muito menor, o que é muito importante, pois isso mantém a diferença de potencial através da membrana e gera um impulso nervoso.

marcação celular - existem antígenos na membrana que atuam como marcadores - "rótulos" que permitem identificar a célula. Estas são glicoproteínas (ou seja, proteínas com cadeias laterais de oligossacarídeos ramificadas ligadas a elas) que desempenham o papel de "antenas". Devido à infinidade de configurações de cadeia lateral, é possível fazer um marcador específico para cada tipo de célula. Com a ajuda de marcadores, as células podem reconhecer outras células e agir em conjunto com elas, por exemplo, na formação de órgãos e tecidos. Também permite que o sistema imunológico reconheça antígenos estranhos.

8. Características do nível do órgão de organização da vida

Em organismos multicelulares, a união de vários tecidos idênticos, semelhantes em estrutura, origem e funções, forma o nível do órgão. Cada órgão contém vários tecidos, mas entre eles um é o mais significativo. Um órgão separado não pode existir como um organismo inteiro. Vários órgãos, semelhantes em estrutura e função, unem-se para formar um sistema de órgãos, por exemplo, digestão, respiração, circulação sanguínea, etc.

9. Características do nível organísmico de organização da vida

Plantas (chlamydomonas, chlorella) e animais (ameba, infusórios, etc.), cujos corpos consistem em uma célula, são um organismo independente. Um indivíduo separado de organismos multicelulares é considerado como um organismo separado. Em cada organismo individual ocorrem todos os processos vitais característicos de todos os organismos vivos - nutrição, respiração, metabolismo, irritabilidade, reprodução, etc. Cada organismo independente deixa descendentes. Em organismos multicelulares, células, tecidos, órgãos e sistemas de órgãos não são um organismo separado. Apenas um sistema integral de órgãos especializados em desempenhar várias funções forma um organismo independente separado. O desenvolvimento de um organismo, desde a fertilização até o fim da vida, leva um certo período de tempo. Esse desenvolvimento individual de cada organismo é chamado de ontogenia. Um organismo pode existir em estreita relação com o meio ambiente.

10. Características do padrão de vida da população-espécie

Um agregado de indivíduos de uma espécie ou um grupo que existe por um longo tempo em uma certa parte da área relativamente separada de outros agregados da mesma espécie constitui uma população. No nível populacional, são realizadas as transformações evolutivas mais simples, o que contribui para o surgimento gradual de uma nova espécie.

11. Características do padrão de vida biogeocenótico

A totalidade de organismos de diferentes espécies e organização de complexidade variável, adaptados às mesmas condições ambientais, é chamada de biogeocenose, ou comunidade natural. A composição da biogeocenose inclui vários tipos de organismos vivos e condições ambientais. Nas biogeocenoses naturais, a energia é acumulada e transferida de um organismo para outro. A biogeocenose inclui compostos inorgânicos, orgânicos e organismos vivos.

12. Características do nível biosférico de organização da vida

A totalidade de todos os organismos vivos em nosso planeta e seu habitat natural comum constitui o nível biosférico. No nível biosférico, a biologia moderna resolve problemas globais, como determinar a intensidade da formação de oxigênio livre pela cobertura vegetal da Terra ou mudanças na concentração de dióxido de carbono na atmosfera associadas às atividades humanas. O papel principal no nível biosférico é desempenhado por "substâncias vivas", ou seja, a totalidade dos organismos vivos que habitam a Terra. Também no nível da biosfera, "substâncias bio-inertes", formadas como resultado da atividade vital de organismos vivos e substâncias "inertes", ou seja, condições ambientais, matéria. No nível biosférico, a circulação de substâncias e energia na Terra ocorre com a participação de todos os organismos vivos da biosfera.

13. Organelas celulares e suas funções

A membrana plasmática é um filme fino que consiste na interação de moléculas lipídicas e proteicas, delimita o conteúdo interno do ambiente externo, proporciona o transporte de água, substâncias minerais e orgânicas para dentro da célula por osmose e transferência ativa, além de remover produtos residuais. Citoplasma - o ambiente semilíquido interno da célula, no qual o núcleo e as organelas estão localizados, fornece conexões entre eles, participa dos principais processos da vida. Retículo endoplasmático - uma rede de canais ramificados no citoplasma. Está envolvido na síntese de proteínas, lipídios e carboidratos, no transporte de substâncias. Ribossomos - corpos localizados no EPS ou no citoplasma, constituídos por RNA e proteína, estão envolvidos na síntese de proteínas. EPS e ribossomos são um único aparelho para a síntese e transporte de proteínas. As mitocôndrias são organelas separadas do citoplasma por duas membranas. Substâncias orgânicas são oxidadas neles e moléculas de ATP são sintetizadas com a participação de enzimas. Um aumento na superfície da membrana interna na qual as enzimas estão localizadas devido à crista de ATP - uma substância orgânica rica em energia. Plastídeos (cloroplastos, leucoplastos, cromoplastos), seu conteúdo na célula é a principal característica do organismo vegetal. Os cloroplastos são plastídeos contendo o pigmento verde clorofila, que absorve a energia da luz e a utiliza para sintetizar substâncias orgânicas a partir de dióxido de carbono e água. Delimitação dos cloroplastos do citoplasma por duas membranas, numerosas conseqüências - grana na membrana interna, na qual estão localizadas moléculas e enzimas de clorofila. O complexo de Golgi é um sistema de cavidades separadas do citoplasma por uma membrana. O acúmulo de proteínas, gorduras e carboidratos neles. Implementação da síntese de gorduras e carboidratos em membranas. Os lisossomos são corpos separados do citoplasma por uma única membrana. As enzimas contidas neles aceleram a reação de divisão de moléculas complexas em simples: proteínas em aminoácidos, carboidratos complexos em simples, lipídios em glicerol e ácidos graxos, e também destroem partes mortas da célula, células inteiras. Vacúolos - cavidades no citoplasma preenchidas com seiva celular, local de acúmulo de nutrientes de reserva, substâncias nocivas; eles regulam o conteúdo de água na célula. O núcleo é a parte principal da célula, coberta externamente por um envelope nuclear perfurado de duas membranas. As substâncias entram no núcleo e são removidas através dos poros. Os cromossomos são portadores de informações hereditárias sobre as características de um organismo, as principais estruturas do núcleo, cada uma das quais consiste em uma molécula de DNA em combinação com proteínas. O núcleo é o local da síntese de DNA, i-RNA, r-RNA.

14. Lisossomos. Característica

Parecem uma bolsa. Uma característica dos lisossomos é que eles contêm cerca de 40 enzimas hidrolíticas: proteinases, nucleases, glicosidases, fosforilases, fosfatases, sulfitases, cuja ação ótima é realizada em pH 5. Nos lisossomos, o valor ácido do ambiente é preservado devido à presença de uma bomba de H + em suas membranas, dependente de ATP. Ao mesmo tempo, existem proteínas transportadoras na membrana do lisossomo para o transporte de monômeros de moléculas divididas dos lisossomos para o hialoplasma: aminoácidos, açúcares, nucleotídeos, lipídios. A autodigestão dos lisossomos não ocorre devido ao fato de que os elementos da membrana dos lisossomos são protegidos da ação das hidrolases ácidas por sítios de oligossacarídeos, que não são reconhecidos pelas enzimas lisossomais ou simplesmente impedem que as hidrolases interajam com eles. Quando visto em um microscópio eletrônico, pode-se ver que a fração lisossômica consiste em uma classe muito variada de vesículas de 0,2 a 0,4 μm de tamanho (para células hepáticas), limitadas por uma única membrana (sua espessura é de cerca de 7 nm), com um conteúdo muito heterogêneo dentro. Na fração lisossômica, há vesículas com conteúdo homogêneo e sem estrutura, vesículas preenchidas com uma substância densa, que por sua vez contém vacúolos, acúmulos de membranas e partículas homogêneas densas; muitas vezes é possível ver dentro dos lisossomos não apenas seções de membranas, mas também fragmentos de mitocôndrias e ER. Em outras palavras, essa fração se mostrou extremamente heterogênea na morfologia, apesar da constância da presença de hidrolases.

15. Mitocôndrias. Característica

As mitocôndrias foram descobertas pela primeira vez como grânulos nas células musculares em 1850. O número de mitocôndrias em uma célula não é constante. Existem especialmente muitos deles em células nas quais a necessidade de oxigênio é alta. Em sua estrutura, são organelas cilíndricas encontradas em uma célula eucariótica em quantidades de várias centenas a 1-2 mil e ocupando 10-20% de seu volume interno. O tamanho (de 1 a 70 μm) e a forma das mitocôndrias também variam muito. A largura dessas organelas é relativamente constante (0,5–1 µm). Capaz de mudar de forma. Dependendo de quais partes da célula em cada momento específico há um aumento do consumo de energia, as mitocôndrias são capazes de se deslocar pelo citoplasma para as zonas de maior consumo de energia, usando as estruturas do citoesqueleto da célula eucariótica para o movimento. Uma alternativa para muitas pequenas mitocôndrias díspares, funcionando independentemente umas das outras e fornecendo ATP para pequenas áreas do citoplasma, é a existência de mitocôndrias longas e ramificadas, cada uma das quais pode fornecer energia para partes distantes da célula (por exemplo, em células unicelulares). algas verdes Chlorella). Uma variante desse sistema estendido também pode ser uma associação espacial ordenada de muitas mitocôndrias (côndrias ou mitocôndrias), que garante seu trabalho cooperativo e é encontrada em organismos unicelulares e multicelulares. Este tipo de condrioma é especialmente complexo nos músculos esqueléticos de mamíferos, onde grupos de mitocôndrias gigantes ramificadas são conectados uns aos outros usando contatos intermiocondriais (IMCs). Estes últimos são formados por membranas mitocondriais externas fortemente adjacentes umas às outras, como resultado do qual o espaço intermembranar nesta zona tem uma densidade eletrônica aumentada. As MMCs são especialmente abundantes nas células do músculo cardíaco, onde se ligam a múltiplas mitocôndrias individuais em um sistema cooperativo de trabalho coordenado.

16. Complexo de Golgi

é uma rede complexa de cavidades, túbulos e vesículas ao redor do núcleo. Consiste em três componentes principais: um grupo de cavidades de membrana, um sistema de túbulos que se estende das cavidades e vesículas nas extremidades dos túbulos. Desempenha as seguintes funções: As bolhas acumulam substâncias que são sintetizadas e transportadas através do EPS, aqui sofrem alterações químicas. Substâncias alteradas são empacotadas em vesículas de membrana, que são secretadas pela célula na forma de segredos. Algumas das vesículas desempenham a função de lisossomos, que estão envolvidos na digestão de partículas que entraram na célula como resultado da fago e pinocitose.

17. Central Celular

O centro celular é um organoide não membranoso, o principal centro organizador de microtúbulos (MCTC) e o regulador do ciclo celular em células eucarióticas. Descoberto pela primeira vez em 1883 por Theodore Boveri, que o chamou de "um órgão especial de divisão celular". O centrossoma desempenha um papel crítico na divisão celular, no entanto, a presença de um centro celular em uma célula não é necessária para a mitose. Na grande maioria dos casos, apenas um centrossomo está normalmente presente em uma célula. Um aumento anormal no número de centrossomas é característico de células tumorais malignas. Mais de um centrossomo é normal em alguns protozoários polienergéticos e em estruturas sinciciais. Em muitos organismos vivos (animais e vários protozoários), o centrossomo contém um par de centríolos, estruturas cilíndricas localizadas em ângulos retos entre si. Cada centríolo é formado por nove trigêmeos de microtúbulos dispostos em círculo, além de várias estruturas formadas por centrina, cenexina e tectina. Na interfase do ciclo celular, os centrossomas estão associados à membrana nuclear. Na prófase da mitose, a membrana nuclear é destruída, o centrossomo se divide e os produtos de sua divisão (centrossomos filhos) migram para os pólos do núcleo em divisão. Os microtúbulos que crescem a partir dos centrossomos filhos são ligados na outra extremidade aos chamados cinetócoros nos centrômeros dos cromossomos, formando um fuso de divisão. No final da divisão, cada uma das células filhas contém apenas um centrossomo. Além de participar da divisão nuclear, o centrossoma desempenha um papel importante na formação de flagelos e cílios. Os centríolos nele localizados atuam como centros de organização dos microtúbulos dos axonemas do flagelo. Em organismos sem centríolos (por exemplo, marsupiais e basidiomicetos, angiospermas), os flagelos não se desenvolvem. Planárias e possivelmente outros platelmintos não possuem centrossomos.

18. Ergastoplasma

Ergastoplasma (do grego ergastikus - ativo e plasma - basofílico (coloração com corantes básicos) áreas de células animais e vegetais ricas em ácido ribonucleico (por exemplo, nódulos de Berg nas células do fígado, corpos de Nissl nos neurônios). áreas são observadas como elementos ordenados do retículo endoplasmático granular.

19. Ribossomo

O ribossomo é a organela não membranosa mais importante de uma célula viva, de forma esférica ou ligeiramente elipsoidal, com um diâmetro de 15 a 20 nanômetros (procariontes) a 25 a 30 nanômetros (eucariotos), consistindo de subunidades grandes e pequenas. Os ribossomos servem para biossintetizar proteínas a partir de aminoácidos de acordo com um determinado modelo com base na informação genética fornecida pelo RNA mensageiro (mRNA). Esse processo é chamado de tradução.

20. Organelas

Organelas - em citologia: estruturas especializadas permanentes nas células dos organismos vivos. Cada organela desempenha certas funções vitais para a célula. O termo "Organoides" é explicado pela comparação desses componentes celulares com os órgãos de um organismo multicelular. As organelas contrastam com as inclusões temporárias da célula, que aparecem e desaparecem no processo de metabolismo. Às vezes, apenas as estruturas permanentes de uma célula localizadas em seu citoplasma são consideradas organelas. Muitas vezes, o núcleo e as estruturas intranucleares (por exemplo, o nucléolo) não são chamados de organelas. A membrana celular, cílios e flagelos também geralmente não são classificados como organelas. Receptores e outras pequenas estruturas de nível molecular não são chamadas de organelas. A fronteira entre moléculas e organelas não é muito clara. Assim, os ribossomos, que geralmente são chamados de organelas, também podem ser considerados como um complexo molecular complexo. Cada vez mais, outros complexos semelhantes de tamanho e nível de complexidade comparáveis, como proteassomas, spliceossomos, etc., também são classificados como organelas. .) geralmente não são classificados como organoides. O grau de constância da estrutura celular também é um critério pouco confiável para classificá-la como organela. Assim, o fuso de divisão, que, embora não constantemente, mas naturalmente presente em todas as células eucarióticas, geralmente não é chamado de organelas, mas de vesículas, que aparecem e desaparecem constantemente no processo de metabolismo.

21. Esquema de liberação de energia do ATP

22. Célula com organelas

23. Cromatina

A cromatina é uma substância de cromossomos - um complexo de DNA, RNA e proteínas. A cromatina está localizada dentro do núcleo das células eucarióticas e faz parte do nucleotídeo em procariontes. É na composição da cromatina que ocorre a realização da informação genética, assim como a replicação e o reparo do DNA. A maior parte da cromatina é composta de proteínas histonas. As histonas são um componente dos nucleossomos, as estruturas supramoleculares envolvidas no empacotamento dos cromossomos. Os nucleossomos são organizados com bastante regularidade, de modo que a estrutura resultante se assemelha a contas. O nucleossomo é composto por quatro tipos de proteínas: H2A, H2B, H3 e H4. Um nucleossomo contém duas proteínas de cada tipo - um total de oito proteínas. A histona H1, que é maior que as outras histonas, liga-se ao DNA em sua entrada no nucleossomo. Uma fita de DNA com nucleossomos forma uma estrutura irregular tipo solenóide com cerca de 30 nanômetros de espessura, a chamada fibrila de 30 nm. O empacotamento adicional desta fibrila pode ter densidades diferentes. Se a cromatina estiver compactada, é chamada de condensada ou heterocromatina, é claramente visível ao microscópio. O DNA localizado na heterocromatina não é transcrito, geralmente esse estado é característico de regiões insignificantes ou silenciosas. Na interfase, a heterocromatina geralmente está localizada na periferia do núcleo (heterocromatina parietal). A condensação completa dos cromossomos ocorre antes da divisão celular. Se a cromatina estiver frouxamente compactada, ela é chamada de eu ou intercromatina. Esse tipo de cromatina é muito menos denso quando observado ao microscópio e geralmente é caracterizado pela presença de atividade transcricional. A densidade de empacotamento da cromatina é amplamente determinada por modificações de histonas - acetilação e fosforilação. Acredita-se que existam os chamados domínios de cromatina funcionais no núcleo (o DNA de um domínio contém aproximadamente 30 mil pares de bases), ou seja, cada seção do cromossomo tem seu próprio “território”. A questão da distribuição espacial da cromatina no núcleo ainda não foi suficientemente estudada. Sabe-se que as regiões teloméricas (terminais) e centroméricas (responsáveis ​​pela ligação das cromátides irmãs na mitose) dos cromossomos são fixadas nas proteínas da lâmina nuclear.

24. Cromossomos

Os cromossomos são estruturas de nucleoproteínas no núcleo de uma célula eucariótica, nas quais se concentra a maior parte da informação hereditária e que são projetadas para seu armazenamento, implementação e transmissão. Os cromossomos são claramente visíveis ao microscópio de luz apenas durante o período de divisão celular mitótica ou meiótica. O conjunto de todos os cromossomos de uma célula, chamado cariótipo, é uma característica específica da espécie caracterizada por um nível relativamente baixo de variabilidade individual. O cromossomo é formado a partir de uma única e extremamente longa molécula de DNA que contém um grupo linear de muitos genes. Os elementos funcionais necessários do cromossomo eucariótico são o centrômero, os telômeros e a origem da replicação. As origens de replicação (sítios de iniciação) e os telômeros localizados nas extremidades dos cromossomos permitem que a molécula de DNA se replique de forma eficiente, enquanto nos centrômeros, as moléculas de DNA irmãs se ligam ao fuso mitótico, o que garante sua separação precisa em células filhas na mitose. O termo foi originalmente proposto para se referir a estruturas encontradas em células eucarióticas, mas nas últimas décadas, os cromossomos bacterianos ou virais têm sido cada vez mais falados. Portanto, de acordo com D. E. Koryakov e I. F. Zhimulev, uma definição mais ampla é a definição de cromossomo como uma estrutura que contém um ácido nucleico e cuja função é armazenar, implementar e transmitir informações hereditárias. Cromossomos eucarióticos são estruturas contendo DNA no núcleo, mitocôndrias e plastídios. Cromossomos procarióticos são estruturas contendo DNA em uma célula sem núcleo. Os cromossomos do vírus são uma molécula de DNA ou RNA no capsídeo.

25. Eucariotos e procariontes. Característica

Eucariotos, ou nucleares, são o domínio (super-reino) de organismos vivos cujas células contêm núcleos. Todos os organismos, exceto bactérias e archaea, são nucleares. Animais, plantas, fungos e o grupo de organismos chamados coletivamente de protistas são todos organismos eucarióticos. Eles podem ser unicelulares e multicelulares, mas todos têm um plano celular comum. Acredita-se que todos esses organismos dissimilares tenham uma origem comum, de modo que o grupo nuclear é considerado como um táxon monofilético do mais alto nível. De acordo com as hipóteses mais comuns, os eucariotos apareceram 1,5-2 bilhões de anos atrás. Um papel importante na evolução dos eucariotos foi desempenhado pela simbiogênese - uma simbiose entre uma célula eucariótica, aparentemente já com núcleo e capaz de fagocitose, e bactérias absorvidas por essa célula - precursoras de mitocôndrias e plastídios.

Os procariontes, ou pré-nucleares, são organismos vivos unicelulares que (ao contrário dos eucariotos) não possuem um núcleo celular bem formado e outras organelas de membrana interna (com exceção de cisternas planas em espécies fotossintéticas, por exemplo, em cianobactérias). As células procarióticas são caracterizadas pela ausência de uma membrana nuclear, o DNA é empacotado sem a participação de histonas. O tipo de nutrição é osmotrófica e autotrófica (fotossíntese e quimiossíntese). A única molécula de DNA de fita dupla circular grande (em algumas espécies - linear), que contém a parte principal do material genético da célula (o chamado nucleoide) não forma um complexo com proteínas histonas (a chamada cromatina ). Os procariontes incluem bactérias, incluindo cianobactérias (algas verde-azuladas) e archaea. Os descendentes das células procarióticas são as organelas das células eucarióticas - mitocôndrias e plastídios. O estudo das bactérias levou à descoberta da transferência horizontal de genes, que foi descrita no Japão em 1959. Esse processo é difundido entre os procariontes e também em alguns eucariotos. A descoberta da transferência horizontal de genes em procariontes levou a um olhar diferente sobre a evolução da vida. A teoria evolutiva anterior baseava-se no fato de que as espécies não podem trocar informações hereditárias. Os procariontes podem trocar genes entre si diretamente (conjugação, transformação) e também com a ajuda de vírus - bacteriófagos (transdução).

26. Cariossoma. Característica

1). Relativamente grande, localizado no centro do núcleo, nucléolo esférico. 2). Espessamentos de cromatina e nódulos da rede nuclear, dando sua substância aos cromossomos em desenvolvimento no início da divisão celular. 3). Corpos de cromatina densos arredondados, que são cromossomos individuais ou seus grupos que permanecem no núcleo após o final da divisão celular. quatro). Corpos esféricos maiores contendo em certo estágio toda a cromatina do núcleo e dando origem a todo o conjunto de cromossomos.

27. Dimensões do kernel

Os núcleos são geralmente esféricos ou ovóides; o diâmetro do primeiro é de aproximadamente 10 μm, e o comprimento do último é de 20 μm.

O núcleo (lat. núcleo) é um dos componentes estruturais de uma célula eucariótica, contendo informações genéticas (moléculas de DNA), desempenhando as principais funções: armazenamento, transmissão e implementação de informações hereditárias com síntese proteica. O núcleo consiste em cromatina, nucléolo, carioplasma (ou nucleoplasma) e envoltório nuclear.

29. Por quem e quando o núcleo foi descoberto

Em 1831, Robert Brown descreve o núcleo e sugere que é uma parte permanente da célula vegetal.

30. Enucleação

Enucleação - (de lat. Enucleo - eu tiro o núcleo, descasco-o da casca) remoção do núcleo da célula.

Uma das maneiras de remover tumores e órgãos.

31. Funções do kernel. Diferenças da matéria nuclear

Funções do núcleo: 1) metabolismo; 2) reprodução; 3) armazenamento, processamento e transmissão de informações hereditárias; 4) regenerativo.

Ao contrário do núcleo formado, a substância nuclear não desempenha duas funções: reprodução e regeneração.

32. Por quem e quando a mitose foi descoberta

As primeiras descrições das fases da mitose e o estabelecimento de sua sequência foram realizadas nas décadas de 70-80 do século XIX. Em 1878, o histologista alemão Walter Flemming cunhou o termo "mitose" para se referir ao processo de divisão celular indireta. Foi estudado em detalhes pelo histologista alemão Weismann em 1888.

A mitose é uma divisão indireta, uma maneira universal de dividir células germinativas e somáticas imaturas com uma duplicação intermediária de um conjunto diplóide de cromossomos para um tetraplóide e suas distribuições equivalentes subsequentes entre 2 células filhas formadas com um conjunto diplóide materno idêntico de cromossomos.

34. Qual é a diferença entre mitose e amitose e endomitose

A mitose é um processo de divisão indireta.

Amitose é o processo de divisão celular direta.

A endomitose é o processo de duplicação do número de cromossomos nos núcleos celulares de muitos protistas, plantas e animais, que não é seguido pela divisão do núcleo e da própria célula.

35. Características da interfase da mitose. Períodos: G1, S, G2

A interfase é a fase de repouso relativo da célula. A célula neste estágio, embora não esteja se dividindo, está crescendo ativamente, formando suas estruturas, sintetizando substâncias químicas ricas em energia e se preparando para a próxima divisão.

Período (fase) G1 (período G1) [Grego. periodos -- circulação; Inglês g(ap) -- gap, interval] -- fase do ciclo celular (fase de interfase), durante a qual há um crescimento e funcionamento ativo da célula, devido à retomada da transcrição e ao acúmulo de proteínas sintetizadas, bem como como preparação para síntese de DNA; a fase de crescimento que precede o período de replicação do DNA.

Período (fase) S (período S) [grego. periodos -- circulação; Inglês (síntese) - síntese] - estágio do ciclo celular (estágio de interfase), durante o qual ocorre a replicação do DNA e a duplicação do material cromossômico; precede o período G2

Período (fase) G2 (período G2) [Grego. periodos -- circulação; Inglês (gap) -- gap, interval] -- estágio do ciclo celular, começando após a replicação do DNA (período S) e precedendo a mitose; durante este período, a célula está se preparando para a divisão, a síntese de proteínas do fuso é realizada.

36. Imagem da prófase precoce e tardia da mitose

Número 4 - prófase inicial

Número 5 - prófase tardia

37. Imagem da metáfase da mitose

38. Imagem da anáfase da mitose

39. Imagem da telófase da mitose

40. Imagem de todas as fases da mitose

41. Características do fuso de divisão

O fuso de divisão é um sistema de microtúbulos em forma de bastonete no citoplasma de uma célula durante a mitose ou meiose. Os cromossomos estão ligados à protuberância do fuso (o equador). O fuso faz com que os cromossomos se separem, fazendo com que as células se dividam.

42. O fenômeno da osmose. Característica. Pressão osmótica. Definição

A osmose é o processo de difusão unidirecional através de uma membrana semipermeável de moléculas de solvente em direção a uma maior concentração do soluto (menor concentração do solvente).

O fenômeno da osmose é observado naqueles meios onde a mobilidade do solvente é maior que a mobilidade das substâncias dissolvidas. Um caso especial importante de osmose é a osmose através de uma membrana semipermeável. São chamadas membranas semipermeáveis, que têm uma permeabilidade suficientemente alta não para todos, mas apenas para algumas substâncias, em particular, para um solvente. (A mobilidade das substâncias dissolvidas na membrana tende a zero). Como regra, isso se deve ao tamanho e mobilidade das moléculas, por exemplo, uma molécula de água é menor que a maioria das moléculas de solutos.

A pressão osmótica (denotada p) é o excesso de pressão hidrostática em uma solução separada de um solvente puro por uma membrana semipermeável, na qual a difusão do solvente através da membrana para (osmose). Essa pressão tende a igualar as concentrações de ambas as soluções devido à contradifusão das moléculas de soluto e solvente.

43. Plasmólise. Característica

Plasmólise - separação do protoplasto da casca sob a ação de uma solução hipertônica na célula. A plasmólise é característica principalmente para células vegetais que possuem uma forte membrana de celulose.

44. Características das soluções pela concentração de sais no citoplasma

1) solução isotônica - uma solução cuja pressão osmótica é igual à pressão osmótica do plasma sanguíneo; por exemplo, solução de cloreto de sódio a 0,9%, solução aquosa de glicose a 5%.

2) uma solução hipertônica é uma solução cuja pressão osmótica é maior que a pressão osmótica do plasma sanguíneo (uma solução com maior concentração de solutos)

3) solução hipotônica - uma solução cuja pressão osmótica é menor que a pressão osmótica normal do plasma sanguíneo (uma solução com menor concentração de substâncias dissolvidas)

45. Características do soro fisiológico

A solução salina fisiológica é uma solução aquosa a 0,9% de NaCl (cloreto de sódio) - a solução isotônica mais simples. A solução salina é necessária para repor os fluidos corporais em caso de desidratação. Uma propriedade importante da solução salina é a sua propriedade antimicrobiana. A este respeito, é amplamente utilizado no tratamento de resfriados.

46. ​​Secador de cabelo (sinal). Definição

Fen - (do grego phaino - eu revelo, eu descubro) (biol.), Um sinal discreto e geneticamente determinado de um organismo.

47. Gên. Definição

Um gene é uma unidade estrutural e funcional de hereditariedade em organismos vivos. Um gene é uma seção de DNA que especifica a sequência de um polipeptídeo particular ou RNA funcional.

48. Fenótipo. Definição

Fenótipo - um conjunto de características inerentes a um indivíduo em um determinado estágio de desenvolvimento

49. Genótipo. Definição

Genótipo - um conjunto de genes de um determinado organismo, que, em contraste com o conceito de pool genético, caracteriza o indivíduo, não a espécie.

50. Alelo. Definição

Alelo (alelo grego - um ao outro, mutuamente) ou alelomorfos - uma forma alternativa do estado estrutural do gene, do qual depende a manifestação de uma característica hereditária (alelos de cromossomos homólogos estão localizados no mesmo locus).

51. Quais características são chamadas dominantes e quais são recessivas

Traço dominante - um traço que aparece em híbridos de primeira geração ao cruzar uma linhagem pura.

Uma característica recessiva é uma característica que não aparece em indivíduos heterozigotos devido à supressão da manifestação do alelo recessivo.

52. Escreva

a) genótipo composto por três alelos: AABBCC

b) dê o nome completo a este genótipo: homozigoto para o traço dominante para três alelos

c) gameta ABC

53. Escreva

a) qualquer gameta que carrega três características: ABC

b) todas as variantes dos genótipos que formam este gameta: AABBCC; AaBBSS; AaBvSS; AaVvSs; AaBBSS; AAVvSS; AAVVSs; AAVvSS;

54. Estado homozigoto e heterozigoto do genótipo. Definição. Exemplos

Estado homozigoto do genótipo - é transportado por um organismo diplóide carregando alelos únicos em cromossomos homozigotos. (ah, ah)

O estado heterozigoto do genótipo é uma condição inerente a qualquer organismo híbrido em que seus cromossomos homólogos carregam diferentes alelos de um determinado gene. (Aa, Bc)

55. Nomeie o genótipo

ААВbСсdd - estado homozigoto do genótipo para a característica dominante para o primeiro par de características (alelos) e para a característica recessiva para o quarto alelo. Estado heterozigoto do genótipo para o segundo e terceiro alelos.

56. Nomeie o genótipo

АаВbСсDd - estado heterozigoto do genótipo para quatro pares de características. (Alelos)

57. Herança de um fenótipo ou genótipo

Ao contrário do fenótipo, o genótipo é herdado, pois é determinado hereditariamente (definido)

cromossoma da mitose da célula genética

58. Quais são os cromossomos sexuais e não sexuais chamados

Gonossomas são cromossomos sexuais, cromossomos, cujo conjunto distingue indivíduos masculinos e femininos.

Autossomos são cromossomos não sexuais. Os cromossomos não estão associados a características sexuais. Disponível em corpos masculinos e femininos.

59. Liste os tipos de herança

1) Tipo de herança autossômica dominante

2) Tipo de herança autossômica recessiva

60. A fórmula para determinar o número de tipos de gametas formados pelo genótipo

O número de tipos de gametas é determinado pela fórmula, onde n é o número de pares de genes no estado heterozigoto.

61. Primeira Lei de Mendel

A lei da uniformidade dos híbridos da primeira geração: com o cruzamento monohíbrido, todos os descendentes da primeira geração são caracterizados pela uniformidade no fenótipo e no genótipo.

62. Segunda lei de Mendel

A lei da divisão: quando dois descendentes heterozigotos da primeira geração são cruzados entre si na segunda geração, a divisão é observada em uma certa proporção numérica: de acordo com o fenótipo 3:1, de acordo com o genótipo 1:2:1.

63. A terceira lei de Mendel

A lei da herança independente: ao cruzar dois indivíduos que diferem entre si em dois (ou mais) pares de características alternativas, os genes e suas características correspondentes são herdados independentemente um do outro e combinados em todas as combinações possíveis (como no cruzamento monohíbrido).

64. Definição de todas as três leis de Mendel

A resposta está na questão 61,62,63.

65. Que divisão é observada na segunda geração ao derivar a terceira lei de Mendel

3:1 - fenótipo

1:2:1 - genótipo

66. A fórmula geral de dominante - dominante e dominante - recessivo

A fórmula geral de dominante - dominante: A_B_

A fórmula geral para dominante - recessivo: A_vv

67. Padrões na rede de Punnett

A rede de Punnett é uma representação gráfica dos resultados de vários cruzamentos. Os gametas de um genitor são inscritos horizontalmente e os do outro genitor verticalmente. Nas células da tabela, inserimos os genótipos da prole, que foram obtidos pela fusão dos gametas correspondentes.

68. "Caráter" das leis de Mendel

As leis de Mendel são de natureza estatística: o desvio da divisão teoricamente esperada é tanto menor quanto maior o número de observações. Cada genótipo corresponde a um determinado fenótipo (100% de penetrância das características). Em todos os indivíduos com este genótipo, a característica é igualmente expressa (100% de expressividade das características). As características estudadas não são ligadas ao sexo. A viabilidade dos indivíduos não depende de seu genótipo e fenótipo.

69. Todas as variantes possíveis de genótipos "amarelo-lisos"

AABB, AaBv, AaBB, AABv, - variantes de "amarelo-liso"

70. Adições às leis de Mendel. Característica

Longe de todos os resultados dos cruzamentos encontrados durante a pesquisa se enquadrarem nas leis de Mendel, daí surgiram os acréscimos às leis.

A característica dominante em alguns casos pode não estar totalmente manifestada ou mesmo ausente. Nesse caso, ocorre aquela chamada herança intermediária, quando nenhum dos dois genes que interagem domina o outro, e sua ação se manifesta no genótipo do animal em igual medida, uma característica, por assim dizer, dilui a outra.

Um exemplo é o gato Tonquinês. Quando os gatos siameses são cruzados com gatinhos birmaneses nascem mais escuros que os siameses, mas mais claros que os birmaneses - essa cor intermediária é chamada de tonquinês.

Junto com a herança intermediária de traços, há uma interação diferente de genes, ou seja, genes responsáveis ​​por alguns traços podem afetar a manifestação de outros traços:

Influência mútua - por exemplo, o enfraquecimento da cor preta sob a influência do gene da cor siamês em gatos que são seus portadores.

Complementaridade - a manifestação de uma característica só é possível sob a influência de dois ou mais genes. Por exemplo, todas as cores malhadas aparecem apenas na presença do gene agouti dominante.

Epistasia - a ação de um gene esconde completamente a ação de outro. Por exemplo, o gene branco dominante (W) esconde qualquer cor e padrão, também é chamado de branco epistático.

Polymeria - toda uma série de genes afeta a manifestação de uma característica. Por exemplo - a densidade da lã.

Pleiotropia - um gene afeta a manifestação de uma série de características. Por exemplo, o mesmo gene para a cor branca (W) ligado aos olhos azuis provoca o desenvolvimento da surdez.

Os genes ligados também são um desvio comum, o que, no entanto, não contradiz as leis de Mendel. Ou seja, vários traços são herdados em uma determinada combinação. Um exemplo são os genes ligados ao sexo - criptorquidia (as fêmeas são suas portadoras), cor vermelha (é transmitida apenas ao longo do cromossomo X).

71. Fórmula geral para genótipos

Pente em forma de rosa;

Pente em forma de ervilha;

pente em forma de noz

O mecanismo de herança dessas características é monogênico. A clivagem é a mesma entre machos e fêmeas, o gene não está ligado ao sexo.

Gene de pente incomum - B

Gene pente simples - em

Fórmula geral de genótipos: V_vv

72. Ácidos nucleicos

Os ácidos nucleicos são compostos orgânicos naturais de alto peso molecular que fornecem armazenamento e transmissão de informações hereditárias (genéticas) em organismos vivos.

Na natureza, existem dois tipos de ácidos nucleicos, diferindo em composição, estrutura e função. Um deles contém desoxirribose e é chamado de ácido desoxirribonucleico (DNA). O outro contém ribose e é chamado de ácido ribonucleico (RNA)

73. Por quem e quando o modelo de DNA foi proposto

O modelo de DNA foi proposto em 1953 por J. Watson e F. Crick, pelo qual receberam o Prêmio Nobel.

74. O que é um modelo de DNA

A molécula de DNA é uma hélice de fita dupla torcida em torno de seu próprio eixo. Em uma cadeia polinucleotídica, os nucleotídeos adjacentes são interconectados por ligações covalentes que se formam entre o grupo fosfato de um nucleotídeo e o grupo 3"-álcool da pentose de outro. Tais ligações são chamadas de ligações fosfodiéster. O grupo fosfato forma uma ponte entre os 3 nucleotídeos. "-carbono de um ciclo de pentose e o 5"-carbono do próximo.

A espinha dorsal das cadeias de DNA é assim formada por resíduos de açúcar-fosfato.

A cadeia polinucleotídica do DNA é torcida em forma de espiral, assemelhando-se a uma escada em espiral e conectada a outra cadeia complementar a ela por meio de ligações de hidrogênio formadas entre adenina e timina (duas ligações), bem como guanina e citosina (três ligações) . Os nucleotídeos A e T, G e C são chamados complementares. Como resultado, em qualquer organismo, o número de nucleotídeos de adenil é igual ao número de timidil, e o número de nucleotídeos de guanil é igual ao número de citidil. Esse padrão é chamado de "regra de Chargaff". Devido a essa propriedade, a sequência de nucleotídeos em uma cadeia determina sua sequência em outra. Essa capacidade de combinar seletivamente nucleotídeos é chamada de complementaridade, e essa propriedade está subjacente à formação de novas moléculas de DNA com base na molécula original.

75. Características das bases nitrogenadas purinas e pirimidinas

As bases nitrogenadas purinas são compostos orgânicos naturais, derivados das purinas. Estes incluem adenina e guanina. Eles estão diretamente relacionados aos processos metabólicos. As bases nitrogenadas pirimídicas são um grupo de substâncias naturais, derivadas da pirimidina. Biologicamente, as bases pirimídicas mais importantes são uracila, citosina e timina. A sequência nucleotídica de uma fita de ácido nucleico é completamente complementar à sequência nucleotídica da segunda fita. Portanto, de acordo com a regra de Chargaff (Erwin Chargaff em 1951 estabeleceu padrões na proporção de bases de purina e pirimidina em uma molécula de DNA), o número de bases de purina (A + G) é igual ao número de bases de pirimidina (T + C ).

76. As partes constituintes de um nucleotídeo

Um nucleotídeo consiste em 3 componentes: uma base nitrogenada (purina ou pirimidina), um monossacarídeo (ribose ou desoxirribose) e um resíduo de ácido fosfórico.

77. Complementaridade. Característica

A complementaridade é uma propriedade da dupla hélice do DNA, segundo a qual a timina sempre se posiciona contra a adenina na cadeia oposta da molécula, a citosina contra a guanina e vice-versa, formando ligações de hidrogênio. A complementaridade é muito importante para a replicação do DNA.

Complementaridade em biologia molecular, correspondência mútua que assegura a ligação de estruturas complementares (macromoléculas, moléculas, radicais) e é determinada pelas suas propriedades químicas. K. é possível, “se as superfícies das moléculas tiverem estruturas complementares, de modo que o grupo saliente (ou carga positiva) em uma superfície corresponda à cavidade (ou carga negativa) na outra. Em outras palavras, as moléculas que interagem devem se encaixar como uma chave para uma fechadura” (J. Watson). K. cadeias de ácidos nucleicos baseia-se na interação de suas bases nitrogenadas constituintes. Assim, somente quando adenina (A) está localizada em uma cadeia contra timina (T) (ou uracil - U) em outra, e guanina (G) contra citosina (C), surgem ligações de hidrogênio entre as bases dessas cadeias. K. - aparentemente, o único e universal mecanismo químico de armazenamento de matriz e transmissão de informação genética.

78. Regra de Chargaff

As regras de Chargaff são um sistema de regras empiricamente identificadas que descrevem as relações quantitativas entre diferentes tipos de bases nitrogenadas no DNA. Eles foram formulados como resultado do trabalho de um grupo do bioquímico Erwin Chargaff em 1949-1951. As proporções identificadas por Chargaff para adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C) foram as seguintes :

A quantidade de adenina é igual à quantidade de timina e a guanina é igual à citosina:

O número de purinas é igual ao número de pirimidinas:

O número de bases com grupos amino na posição 6 é igual ao número de bases com grupos ceto na posição 6:

Ao mesmo tempo, a razão (A+T):(G+C) pode ser diferente no DNA de diferentes espécies. Em alguns, predominam os pares AT, em outros - HC.

As regras de Chargaff, juntamente com os dados da análise de difração de raios X, desempenharam um papel decisivo na decifração da estrutura do DNA por J. Watson e Francis Crick.

79. Códon de bases nitrogenadas purinas e seu anticódon complementar

80. Códon. Definição

Um códon (trinucleotídeo de codificação) é uma unidade do código genético, uma trinca de resíduos de nucleotídeos (tripla) no DNA ou RNA, geralmente codificando a inclusão de um aminoácido. A sequência de códons em um gene determina a sequência de aminoácidos na cadeia polipeptídica da proteína codificada por esse gene.

81. Anticódon. Definição

Um anticódon é um tripleto (trinucleotídeo), um sítio no transporte de ácido ribonucleico (tRNA), consistindo em três nucleotídeos não pareados (com ligações livres). Ao emparelhar com o códon do RNA mensageiro (mRNA), garante o arranjo correto de cada aminoácido durante a biossíntese de proteínas.

82. Por quem e quando a proteína foi sintetizada pela primeira vez

A biossíntese de proteínas foi realizada pela primeira vez artificialmente pelo cientista francês Chacob e Mano em 1957.

83. Estruturas e componentes necessários para a biossíntese de proteínas

Para a biossíntese direta de proteínas, os seguintes componentes devem estar presentes na célula:

RNA informativo (mRNA) -- um transportador de informação do DNA para o local de montagem da molécula de proteína;

os ribossomos são organelas onde ocorre a síntese protéica real;

um conjunto de aminoácidos no citoplasma;

transferir RNA (tRNA) codificando aminoácidos e transportando-os para o local de biossíntese nos ribossomos;

enzimas que catalisam o processo de biossíntese;

O ATP é uma substância que fornece energia para todos os processos.

84. Sob a ação de quais enzimas ocorre a biossíntese de proteínas?

A biossíntese de proteínas ocorre sob a ação das seguintes enzimas: DNA polimerase, RNA polimerase, intetase.

85. Biossíntese de proteínas. Característica. Esquema

A biossíntese de proteínas é um processo complexo de vários estágios de síntese de uma cadeia polipeptídica a partir de aminoácidos, ocorrendo nos ribossomos com a participação de moléculas de mRNA e tRNA. O processo de biossíntese de proteínas requer uma quantidade significativa de energia.

A biossíntese de proteínas ocorre em duas etapas. A primeira etapa inclui transcrição e processamento de RNA, a segunda etapa inclui tradução. Durante a transcrição, a enzima RNA polimerase sintetiza uma molécula de RNA que é complementar à sequência do gene correspondente (região de DNA). O terminador na sequência de nucleotídeos de DNA determina em que ponto a transcrição irá parar. Durante uma série de estágios sucessivos de processamento, alguns fragmentos são removidos do mRNA e as sequências de nucleotídeos raramente são editadas. Após a síntese de RNA no molde de DNA, as moléculas de RNA são transportadas para o citoplasma. No processo de tradução, a informação registrada na sequência de nucleotídeos é traduzida em uma sequência de resíduos de aminoácidos.

Entre a transcrição e a tradução, a molécula de mRNA sofre uma série de mudanças sucessivas que garantem a maturação de um molde funcional para a síntese da cadeia polipeptídica. Uma tampa é anexada à extremidade 5' e uma cauda poli-A é anexada à extremidade 3', o que aumenta a vida útil do mRNA. Com o advento do processamento na célula eucariótica, tornou-se possível combinar éxons gênicos para obter uma maior variedade de proteínas codificadas por uma única sequência de nucleotídeos de DNA - splicing alternativo.

Nos procariontes, o mRNA pode ser lido pelos ribossomos na sequência de aminoácidos das proteínas imediatamente após a transcrição, enquanto nos eucariotos é transportado do núcleo para o citoplasma, onde os ribossomos estão localizados. A taxa de síntese proteica é maior em procariontes e pode chegar a 20 aminoácidos por segundo. O processo de síntese de proteínas com base em uma molécula de mRNA é chamado de tradução.

O ribossomo contém 2 sítios funcionais para interação com o tRNA: aminoacil (aceptor) e peptidil (doador). O aminoacil-tRNA entra no sítio aceptor do ribossomo e interage para formar ligações de hidrogênio entre códons e trigêmeos de anticódon. Após a formação das ligações de hidrogênio, o sistema avança 1 códon e termina no sítio doador. Ao mesmo tempo, um novo códon aparece no sítio aceitador vago e o aminoacil-t-RNA correspondente é ligado a ele.

Durante o estágio inicial da biossíntese de proteínas, iniciação, o códon de metionina é geralmente reconhecido como uma pequena subunidade do ribossomo, à qual o RNA de transferência de metionina (tRNA) é ligado usando fatores de iniciação de proteínas. Após o reconhecimento do códon de início, a subunidade grande se une à subunidade pequena e o segundo estágio da tradução começa - alongamento. A cada movimento do ribossomo da extremidade 5" para a extremidade 3" do mRNA, um códon é lido através da formação de ligações de hidrogênio entre os três nucleotídeos (códon) do mRNA e o anticódon complementar do RNA de transferência para o qual o aminoácido correspondente está ligado. A síntese da ligação peptídica é catalisada pelo RNA ribossômico (rRNA), que forma o centro peptidil transferase do ribossomo. O RNA ribossômico catalisa a formação de uma ligação peptídica entre o último aminoácido do peptídeo em crescimento e o aminoácido ligado ao tRNA, posicionando os átomos de nitrogênio e carbono em uma posição favorável para a reação. As enzimas aminoacil-tRNA sintetase ligam aminoácidos aos seus tRNAs. A terceira e última etapa da tradução, terminação, ocorre quando o ribossomo atinge o códon de parada, após o qual os fatores de terminação da proteína hidrolisam o último tRNA da proteína, interrompendo sua síntese. Assim, nos ribossomos, as proteínas são sempre sintetizadas do terminal N para o terminal C.

...

Documentos semelhantes

Definição científica da vida segundo F. Engels. Nível de organização da vida molecular-genético, organísmico, população-espécie. Procariotos como organismos pré-nucleares unicelulares. A estrutura do cromossomo metafásico. Níveis de empacotamento do material genético.

resumo, adicionado em 29/05/2013


Nível molecular-genético de organização dos vivos. Diagrama da estrutura do DNA. Expressão gênica como um processo de realização da informação codificada nele. Dogma central da biologia molecular. Aparelho de transcrição da célula. Padrões de transcrição e emenda.

apresentação, adicionada em 21/02/2014


O estudo das bases químicas da hereditariedade. Caracterização da estrutura, funções e processo de replicação dos ácidos ribonucleico e desoxirribonucleico. Consideração das características da distribuição dos genes. Conhecimento das propriedades básicas do código genético.

teste, adicionado em 30/07/2010


Análise dos níveis de vida molecular, celular, tecidual, órgão, organismo, população-espécie, biogeocenótico e biosférico. O estudo da estrutura e funcionamento dos tecidos. Pesquisa de características genéticas e ecológicas de populações.

apresentação, adicionada em 11/09/2016


A essência e o significado da mitose - o processo de distribuição de cromossomos copiados entre as células filhas. Características gerais dos principais estágios da mitose - prófase, metáfase, anáfase e telófase, bem como uma descrição das características da divisão dos cromossomos celulares nelas.

apresentação, adicionada em 12/04/2010


O estudo do processo de mitose como uma divisão celular indireta e um método comum de reprodução de células eucarióticas, seu significado biológico. A meiose é uma divisão celular de redução. Interfase, prófase, metáfase, anáfase e telófase da meiose e da mitose.

apresentação, adicionada em 21/02/2013


Um sistema para codificar informações hereditárias em moléculas de ácido nucleico na forma de um código genético. A essência dos processos de divisão celular: mitose e meiose, suas fases. Transferência de informação genética. A estrutura do DNA, cromossomos de RNA. Doenças cromossômicas.

teste, adicionado em 23/04/2013


A essência do ciclo celular é o período de vida de uma célula de uma divisão para outra, ou da divisão para a morte. Significado biológico da mitose, seus principais mecanismos reguladores. Dois períodos de divisão mitótica. Esquema de ativação da quinase dependente de ciclina.

apresentação, adicionada em 28/10/2014


O ciclo celular é o período de existência de uma célula desde o momento de sua formação pela divisão da célula mãe até sua própria divisão ou morte. Princípios e métodos da sua regulação. Fases e significado biológico da mitose, meiose, fundamentação destes processos.

apresentação, adicionada em 12/07/2014


Sistema biológico genético elementar e estrutural-funcional. Teoria celular. Tipos de organização celular. Características estruturais de uma célula procariótica. Princípios de organização da célula eucariótica. O aparelho hereditário das células.

A vida é um sistema multinível (do grego. sistema- associação, cobrança). Existem esses níveis básicos de organização dos seres vivos: molecular, celular, órgão-tecido, organismo, população-espécie, ecossistema, biosférico. Todos os níveis estão intimamente interligados e surgem um do outro, o que indica a integridade da natureza viva.

Nível molecular de organização da vida

Esta é a unidade da composição química (biopolímeros: proteínas, carboidratos, gorduras, ácidos nucleicos), reações químicas. A partir deste nível, começam os processos vitais do organismo: trocas energéticas, plásticas e outras, mudança e implementação da informação genética.

Nível celular de organização da vida

Nível celular de organização dos vivos. gaiola de animais

A célula é a unidade estrutural elementar do ser vivo. Esta é a unidade de desenvolvimento de todos os organismos vivos que vivem na Terra. Em cada célula, os processos de metabolismo, conversão de energia ocorrem, a preservação, transformação e transferência da informação genética é assegurada.

Cada célula é constituída por estruturas celulares, organelas que desempenham determinadas funções, por isso é possível isolar sub-celular nível.

Nível órgão-tecido de organização da vida

Nível órgão-tecido de organização dos vivos. Tecidos epiteliais, tecidos conjuntivos, tecidos musculares e células nervosas

As células de organismos multicelulares que desempenham funções semelhantes têm a mesma estrutura, origem e se unem em tecidos. Existem vários tipos de tecidos que apresentam diferenças na estrutura e desempenham diferentes funções (nível tecidual).

Tecidos em diferentes combinações formam diferentes órgãos que possuem uma certa estrutura e desempenham certas funções (nível de órgão).

Os órgãos são combinados em sistemas de órgãos (nível de sistema).

Nível orgânico de organização da vida

Nível orgânico de organização da vida

Os tecidos são combinados em órgãos, sistemas de órgãos e funcionam como um todo - o corpo. A unidade elementar deste nível é um indivíduo, que é considerado em desenvolvimento desde o momento do nascimento até o fim da existência como um único sistema vivo.

Nível de organização da vida da população-espécie

Nível de organização da vida da população-espécie

Um conjunto de organismos (indivíduos) de uma mesma espécie, tendo um habitat comum, forma populações. Uma população é uma unidade elementar de espécie e evolução, pois nela ocorrem processos evolutivos elementares, este e os seguintes níveis são supraorganismos.

Nível do ecossistema de organização da vida

Nível do ecossistema de organização da vida

A totalidade dos organismos de diferentes espécies e níveis de organização forma esse nível. Aqui podemos distinguir níveis biocenóticos e biogeocenóticos.

Populações de diferentes espécies interagem umas com as outras, formando grupos multiespécies. biocenótico nível).

A interação das biocenoses com fatores climáticos e outros não biológicos (relevo, solo, salinidade, etc.) leva à formação de biogeocenoses (biogeocenótico). Nas biogeocenoses, há um fluxo de energia entre populações de diferentes espécies e a circulação de substâncias entre suas partes inanimadas e vivas.

Nível biosférico de organização da vida

Nível biosférico de organização dos seres vivos. 1 - molecular; 2 - celular; 3 - organismo; 4 - população-espécie; 5 - biogeocenótico; 6 - biosférico

É representado por uma parte das conchas da Terra onde existe vida - a biosfera. A biosfera consiste em um conjunto de biogeocenoses, funciona como um único sistema integral.

Nem sempre é possível selecionar todo o conjunto de níveis listados. Por exemplo, em organismos unicelulares, os níveis celular e de organismo coincidem, mas o nível de órgão-tecido está ausente. Às vezes, níveis adicionais podem ser distinguidos, por exemplo, subcelular, tecido, órgão, sistêmico.

Distinguem-se os seguintes níveis de organização da vida: molecular, celular, órgão-tecido (às vezes separados), organísmico, população-espécie, biogeocenótico, biosférico. A natureza viva é um sistema, e os vários níveis de sua organização formam sua complexa estrutura hierárquica, quando os níveis mais simples subjacentes determinam as propriedades dos sobrejacentes.

Assim, moléculas orgânicas complexas fazem parte das células e determinam sua estrutura e atividade vital. Em organismos multicelulares, as células são organizadas em tecidos e vários tecidos formam um órgão. Um organismo multicelular consiste em sistemas de órgãos, por outro lado, o próprio organismo é uma unidade elementar de uma população e espécie biológica. Uma comunidade é uma população interagindo de diferentes espécies. A comunidade e o meio ambiente formam uma biogeocenose (ecossistema). A totalidade dos ecossistemas do planeta Terra forma sua biosfera.

Em cada nível aparecem novas propriedades dos vivos, que estão ausentes no nível subjacente, distinguem-se seus próprios fenômenos elementares e unidades elementares. Ao mesmo tempo, os níveis refletem amplamente o curso do processo evolutivo.

A alocação de níveis é conveniente para estudar a vida como um fenômeno natural complexo.

Vamos dar uma olhada em cada nível de organização da vida.

Nivel molecular

Embora as moléculas sejam feitas de átomos, a diferença entre matéria viva e matéria não viva começa a se manifestar apenas no nível das moléculas. Apenas a composição de organismos vivos inclui um grande número de substâncias orgânicas complexas - biopolímeros (proteínas, gorduras, carboidratos, ácidos nucleicos). No entanto, o nível molecular de organização dos seres vivos também inclui moléculas inorgânicas que entram nas células e desempenham um papel importante em sua vida.

O funcionamento das moléculas biológicas é a base do sistema vivo. No nível molecular da vida, o metabolismo e a conversão de energia se manifestam como reações químicas, a transferência e mudança de informações hereditárias (reduplicação e mutações), bem como uma série de outros processos celulares. Às vezes, o nível molecular é chamado de nível genético molecular.

Nível de vida celular

É a célula que é a unidade estrutural e funcional do ser vivo. Não há vida fora da célula. Mesmo os vírus podem exibir as propriedades de um ser vivo apenas quando estão na célula hospedeira. Os biopolímeros mostram plenamente sua reatividade quando organizados em uma célula, que pode ser considerada como um sistema complexo de moléculas interconectadas principalmente por diversas reações químicas.

A este nível celular, manifesta-se o fenómeno da vida, conjugam-se os mecanismos de transmissão da informação genética e a transformação de substâncias e energia.

Tecido de órgão

Apenas organismos multicelulares possuem tecidos. O tecido é uma coleção de células semelhantes em estrutura e função.

Os tecidos são formados no processo de ontogenia pela diferenciação de células com a mesma informação genética. Nesse nível, ocorre a especialização celular.

Plantas e animais têm diferentes tipos de tecidos. Assim, nas plantas é um meristema, um tecido protetor, básico e condutor. Em animais - epitelial, conjuntivo, muscular e nervoso. Os tecidos podem incluir uma lista de subtecidos.

Um órgão geralmente consiste em vários tecidos, unidos entre si em uma unidade estrutural e funcional.

Os órgãos formam sistemas de órgãos, cada um dos quais é responsável por uma função importante para o corpo.

O nível de órgão em organismos unicelulares é representado por várias organelas celulares que desempenham as funções de digestão, excreção, respiração, etc.

Nível orgânico de organização da vida

Junto com o celular no nível do organismo (ou ontogenético), são distinguidas unidades estruturais separadas. Tecidos e órgãos não podem viver independentemente, organismos e células (se for um organismo unicelular) podem.

Organismos multicelulares são compostos de sistemas de órgãos.

No nível organísmico, manifestam-se fenômenos da vida como reprodução, ontogenia, metabolismo, irritabilidade, regulação neuro-humoral, homeostase. Em outras palavras, seus fenômenos elementares constituem mudanças regulares no organismo no desenvolvimento individual. A unidade elementar é o indivíduo.

população-espécie

Organismos da mesma espécie, unidos por um habitat comum, formam uma população. Uma espécie geralmente consiste em muitas populações.

As populações compartilham um pool genético comum. Dentro de uma espécie, eles podem trocar genes, ou seja, são sistemas geneticamente abertos.

Nas populações, ocorrem fenômenos evolutivos elementares, que acabam levando à especiação. A natureza viva pode evoluir apenas em níveis supra-organismos.

Nesse nível, surge a imortalidade potencial dos vivos.

Nível biogeocenótico

A biogeocenose é um conjunto interativo de organismos de diferentes espécies com diferentes fatores ambientais. Os fenômenos elementares são representados por ciclos matéria-energia, fornecidos principalmente por organismos vivos.

O papel do nível biogeocenótico consiste na formação de comunidades estáveis ​​de organismos de diferentes espécies, adaptados a viver juntos em um determinado habitat.

Biosfera

O nível biosférico de organização da vida é um sistema de vida de ordem superior na Terra. A biosfera engloba todas as manifestações de vida no planeta. Nesse nível, ocorre a circulação global de substâncias e o fluxo de energia (abrangendo todas as biogeocenoses).