Pagina curentă: 1 (totalul cărții are 26 de pagini) [extras de lectură disponibil: 18 pagini]

A. A. Kamensky, E. A. Kriksunov, V. V. Pasechnik
Biologie. Biologie generală. 10-11 clase

Introducere

Începi să studiezi cursul școlar „Biologie generală”. Acesta este numele condiționat al unei părți a cursului de biologie școlară, a cărei sarcină este de a studia proprietățile generale ale viețuitoarelor, legile existenței și dezvoltării sale. Reflectând natura vie și omul ca parte a acesteia, biologia devine din ce în ce mai importantă în progresul științific și tehnologic, devenind o forță productivă. Biologia creează o nouă tehnologie - biologică, care ar trebui să devină baza unei noi societăți industriale. Cunoștințele biologice ar trebui să contribuie la formarea gândirii biologice și a culturii ecologice în fiecare membru al societății, fără de care dezvoltarea ulterioară a civilizației umane este imposibilă.

§ 1. Scurt istoric al dezvoltării biologiei

1. Ce studiază biologia?

2. Ce științe biologice cunoașteți?

3. Ce biologi cunoști?

Biologia ca știință.Știi bine că biologia este știința vieții. În prezent, reprezintă totalitatea științelor naturii vii. Biologia studiază toate manifestările vieții: structura, funcțiile, dezvoltarea și originea organismelor vii, relațiile acestora în comunitățile naturale cu mediul și cu alte organisme vii.

De când omul a început să-și dea seama de diferența sa față de lumea animală, a început să studieze lumea din jurul lui. La început, viața lui depindea de asta. Oamenii primitivi trebuiau să știe ce organisme vii pot fi mâncate, folosite ca medicamente, pentru a face haine și locuințe și care dintre ele sunt otrăvitoare sau periculoase.

Odată cu dezvoltarea civilizației, o persoană și-ar putea permite un astfel de lux ca să facă știință în scopuri educaționale.

Studiile asupra culturii popoarelor antice au arătat că acestea aveau cunoștințe extinse despre plante și animale și le aplicau pe scară largă în viața de zi cu zi.

Biologia modernă este o știință complexă, care se caracterizează prin întrepătrunderea ideilor și metodelor diverselor discipline biologice, precum și a altor științe - în primul rând fizica, chimie și matematică.

Principalele direcții de dezvoltare ale biologiei moderne.În prezent, trei direcții în biologie pot fi distinse condiționat.

În primul rând, aceasta biologie clasică. Este reprezentat de oamenii de știință natural care studiază diversitatea faunei sălbatice. Ei observă și analizează în mod obiectiv tot ceea ce se întâmplă în viața sălbatică, studiază organismele vii și le clasifică. Este greșit să credem că în biologia clasică toate descoperirile au fost deja făcute. În a doua jumătate a secolului XX. nu numai că au fost descrise multe specii noi, dar s-au descoperit și taxoni mari, până la regate (Pogonophores) și chiar superregate (Archaebacteria, sau Archaea). Aceste descoperiri i-au forțat pe oamenii de știință să arunce o privire nouă asupra întregii istorii a dezvoltării faunei sălbatice. Pentru adevărații oameni de știință natura, natura este o valoare în sine. Fiecare colț al planetei noastre este unic pentru ei. De aceea, ei se numără întotdeauna printre cei care simt acut pericolul pentru natura din jurul nostru și pledează activ pentru acesta.

A doua direcție este biologie evolutivă. În secolul 19 autor al teoriei selecției naturale Charles Darwin a început ca un naturalist obișnuit: a adunat, a observat, a descris, a călătorit, dezvăluind secretele faunei sălbatice. Cu toate acestea, principalul rezultat al muncii sale, care l-a făcut un om de știință celebru, a fost o teorie care explică diversitatea organică.

În prezent, studiul evoluției organismelor vii continuă în mod activ. Sinteza geneticii și a teoriei evoluționiste a dus la crearea așa-numitului teoria sintetică a evoluției. Dar chiar și acum există încă multe întrebări nerezolvate la care oamenii de știință evoluționist caută răspunsuri.

Creat la începutul secolului al XX-lea. eminentul nostru biolog Alexandru Ivanovici Oparin prima teorie științifică a originii vieții a fost pur teoretică. În prezent, se desfășoară în mod activ studii experimentale ale acestei probleme și, datorită utilizării unor metode fizico-chimice avansate, au fost deja făcute descoperiri importante și se pot aștepta noi rezultate interesante.

Charles Darwin (1809–1882)

Alexander Ivanovici Oparin (1894–1980)

Noile descoperiri au făcut posibilă completarea teoriei antropogenezei. Dar tranziția de la lumea animală la om rămâne încă unul dintre cele mai mari mistere ale biologiei.

A treia direcție - biologie fizica si chimica, studierea structurii obiectelor vii folosind metode fizice și chimice moderne. Aceasta este o zonă în dezvoltare rapidă a biologiei, importantă atât în ​​termeni teoretici, cât și practici. Putem spune cu încredere că ne așteaptă noi descoperiri în biologia fizică și chimică, care ne vor permite să rezolvăm multe probleme cu care se confruntă omenirea.

Dezvoltarea biologiei ca știință. Biologia modernă își are rădăcinile în antichitate și este asociată cu dezvoltarea civilizației în țările mediteraneene. Cunoaștem numele multor oameni de știință remarcabili care au contribuit la dezvoltarea biologiei. Să numim doar câteva dintre ele.

Hipocrate(460 - c. 370 î.Hr.) a oferit prima descriere relativ detaliată a structurii omului și animalelor, a subliniat rolul mediului și al eredității în apariția bolilor. Este considerat fondatorul medicinei.

Aristotel(384-322 î.Hr.) a împărțit lumea înconjurătoare în patru regate: lumea neînsuflețită a pământului, apei și aerului; lumea plantelor; lumea animală și lumea umană. El a descris multe animale, a pus bazele taxonomiei. Cele patru tratate de biologic pe care le-a scris conțineau aproape toate informațiile despre animale cunoscute până la acea vreme. Meritele lui Aristotel sunt atât de mari încât este considerat fondatorul zoologiei.

Teofrast(372–287 î.Hr.) a studiat plantele. A descris peste 500 de specii de plante, a oferit informații despre structura și reproducerea multora dintre ele, a introdus mulți termeni botanici. Este considerat fondatorul botanicii.

Gaius Pliniu cel Bătrân(23-79) a colectat informații despre organismele vii cunoscute până la acea vreme și a scris 37 de volume din enciclopedia „Istoria naturală”. Aproape până în Evul Mediu, această enciclopedie a fost principala sursă de cunoștințe despre natură.

Claudius Galenîn cercetările sale științifice a folosit pe scară largă disecțiile de mamifere. El a fost primul care a făcut o descriere anatomică comparativă a omului și a maimuței. Studierea sistemului nervos central și periferic. Istoricii științei îl consideră ultimul mare biolog al antichității.

În Evul Mediu, religia era ideologia dominantă. Ca și alte științe, biologia în această perioadă nu a apărut încă ca un domeniu independent și a existat în curentul general al concepțiilor religioase și filozofice. Și deși acumularea de cunoștințe despre organismele vii a continuat, se poate vorbi despre biologie ca știință la acea vreme doar condiționat.

Renașterea este o perioadă de tranziție de la cultura Evului Mediu la cultura timpurilor moderne. Transformările socio-economice fundamentale ale acelei vremuri au fost însoțite de noi descoperiri în știință.

Cel mai faimos om de știință al acestei epoci Leonardo da Vinci(1452–1519) a adus o anumită contribuție la dezvoltarea biologiei.

El a studiat zborul păsărilor, a descris multe plante, modalități de conectare a oaselor în articulații, activitatea inimii și funcția vizuală a ochiului, asemănarea oaselor oamenilor și animalelor.

În a doua jumătate a secolului al XV-lea. științele naturii încep să se dezvolte rapid. Acest lucru a fost facilitat de descoperirile geografice, care au făcut posibilă extinderea semnificativă a informațiilor despre animale și plante. Acumularea rapidă a cunoștințelor științifice despre organismele vii a dus la împărțirea biologiei în științe separate.

În secolele XVI-XVII. Botanica și zoologia au început să se dezvolte rapid.

Invenția microscopului (începutul secolului al XVII-lea) a făcut posibilă studierea structurii microscopice a plantelor și animalelor. Au fost descoperite microscopice organisme vii mici, bacterii și protozoare, invizibile cu ochiul liber.

a avut o mare contribuție la dezvoltarea biologiei Carl Linnaeus, a propus un sistem de clasificare pentru animale și plante.

Karl Maksimovici Baer(1792-1876) a formulat în lucrările sale principalele prevederi ale teoriei organelor omoloage și ale legii asemănării germinale, care au pus bazele științifice ale embriologiei.

Claudius Galen (c. 130 - c. 200)

Carl Linnaeus (1707–1778)

În 1808, în lucrarea „Filosofia zoologiei” Jean Baptiste Lamarck a pus problema cauzelor și mecanismelor transformărilor evolutive și a conturat prima dată teoria evoluției.

Un rol uriaș în dezvoltarea biologiei l-a jucat teoria celulară, care a confirmat științific unitatea lumii vii și a servit drept una dintre condițiile prealabile pentru apariția teoriei evoluției. Charles Darwin. Autorii teoriei celulare sunt considerați zoolog Theodor Schwann(1818–1882) și botanică Matthias Jakob Schleiden (1804–1881).

Pe baza a numeroase observații, Charles Darwin a publicat în 1859 lucrarea sa principală „On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favored Breeds in the Struggle for Life”, în care a formulat principalele prevederi ale teoriei. a evoluției, a propus mecanismele evoluției și căile transformărilor evolutive ale organismelor.

În secolul 19 datorită muncii Louis Pasteur (1822–1895), Robert Koch (1843–1910), Ilia Ilici Mechnikov Microbiologia a apărut ca o știință independentă.

Secolul XX a început cu redescoperirea legilor Gregor Mendel, care a marcat începutul dezvoltării geneticii ca ştiinţă.

În anii 40-50 ai secolului XX. în biologie, ideile și metodele de fizică, chimie, matematică, cibernetică și alte științe au început să fie utilizate pe scară largă, iar microorganismele au fost folosite ca obiecte de studiu. Ca urmare, biofizica, biochimia, biologia moleculară, biologia radiațiilor, bionica etc. au apărut și s-au dezvoltat rapid ca științe independente.Explorarea spațiului a contribuit la nașterea și dezvoltarea biologiei spațiale.

Jean Baptiste Lamarck (1774–1829)

Ilya Ilici Mechnikov (1845–1916)

În secolul XX. direcţia de cercetare aplicată – biotehnologie. Această tendință se va dezvolta fără îndoială rapid în secolul 21. Veți afla mai multe despre această direcție în dezvoltarea biologiei când studiați capitolul „Fundamentals of Breeding and Biotehnology”.

În prezent, cunoștințele biologice sunt folosite în toate sferele activității umane: în industrie și agricultură, medicină și energie.

Cercetarea ecologică este extrem de importantă. Am început în sfârșit să realizăm că echilibrul delicat care există pe mica noastră planetă este ușor de distrus. Omenirea s-a confruntat cu o sarcină descurajantă - conservarea biosferei pentru a menține condițiile de existență și dezvoltare a civilizației. Este imposibil să o rezolvi fără cunoștințe biologice și studii speciale. Astfel, în prezent, biologia a devenit o adevărată forță productivă și o bază științifică rațională pentru relația dintre om și natură.

Gregor Mendel (1822–1884)

biologie clasică. Biologie evolutivă. Biologie fizică și chimică.

1. Ce direcții în dezvoltarea biologiei puteți evidenția?

2. Ce mari oameni de știință ai antichității au adus o contribuție semnificativă la dezvoltarea cunoștințelor biologice?

3. De ce în Evul Mediu se putea vorbi despre biologie ca știință doar condiționat?

4. De ce biologia modernă este considerată o știință complexă?

5. Care este rolul biologiei în societatea modernă?

Pregătiți un mesaj pe unul dintre următoarele subiecte:

1. Rolul biologiei în societatea modernă.

2. Rolul biologiei în cercetarea spațială.

3. Rolul cercetării biologice în medicina modernă.

4. Rolul biologilor remarcabili - compatrioții noștri în dezvoltarea biologiei mondiale.

Cât de mult s-au schimbat opiniile oamenilor de știință cu privire la diversitatea viețuitoarelor poate fi demonstrat prin exemplul împărțirii organismelor vii în regate.

În anii 40 ai secolului XX, toate organismele vii erau împărțite în două regate: plante și animale. Regnul vegetal includea și bacterii și ciuperci. Mai târziu, un studiu mai detaliat al organismelor a condus la alocarea a patru regate: Procariote (Bacterii), Ciuperci, Plante și Animale. Acest sistem este dat în biologia școlară.

În 1959, s-a propus împărțirea lumii organismelor vii în cinci regate: procariote, protisti (protozoare), ciuperci, plante și animale.

Acest sistem este adesea dat în literatura biologică (în special tradusă).

Alte sisteme au fost dezvoltate și continuă să fie dezvoltate, inclusiv 20 sau mai multe regate. De exemplu, se propune să se distingă trei superregate: Procariote, Archaea (Arhebacterii) și Eucariote. Fiecare regat include mai multe regate.

§ 2. Metode de cercetare în biologie

1. Cum este știința diferită de religie și artă?

2. Care este scopul principal al științei?

3. Ce metode de cercetare utilizate în biologie cunoașteți?

Știința ca sferă a activității umane.Știința este una dintre sferele activității umane, al cărei scop este studiul și cunoașterea lumii înconjurătoare. Pentru cunoștințele științifice, este necesar să se aleagă anumite obiecte de studiu, probleme și metode pentru studiul lor. Fiecare știință are propriile sale metode de cercetare. Cu toate acestea, indiferent de metodele folosite, pentru fiecare om de știință cel mai important principiu este întotdeauna „să nu iei nimic de bun”. Sarcina principală a științei este de a construi un sistem de cunoștințe de încredere bazat pe fapte și generalizări care pot fi confirmate sau infirmate. Cunoștințele științifice sunt în mod constant puse sub semnul întrebării și acceptate numai cu dovezi suficiente. fapt științific (greacă factum - done) este doar ceea ce poate fi reprodus și confirmat.

metodă științifică (Greac methodos - calea cercetării) este un set de tehnici și operații utilizate în construirea unui sistem de cunoștințe științifice.

Întreaga istorie a dezvoltării biologiei indică în mod clar că aceasta a fost determinată de dezvoltarea și aplicarea de noi metode de cercetare. Principalele metode de cercetare utilizate în ştiinţele biologice sunt descriptiv, comparativ, istoricși experimental.

metoda descriptivă. A fost folosit pe scară largă de oamenii de știință antici care erau implicați în colecția de materiale faptice și descrierea acestuia. Se bazează pe observație. Aproape până în secolul al XVIII-lea. biologii s-au ocupat în principal de descrierea animalelor și a plantelor, au făcut încercări de sistematizare primară a materialului acumulat. Dar metoda descriptivă nu și-a pierdut semnificația astăzi. De exemplu, este folosit la descoperirea de noi specii sau studierea celulelor folosind metode moderne de cercetare.

Metoda comparativă. A făcut posibilă identificarea asemănărilor și diferențelor între organisme și părțile lor și a început să fie folosit în secolul al XVII-lea. Utilizarea metodei comparative a făcut posibilă obținerea datelor necesare sistematizării plantelor și animalelor. În secolul 19 a fost folosit în dezvoltarea teoriei celulare și în justificarea teoriei evoluției, precum și în restructurarea unui număr de științe biologice bazate pe această teorie. În zilele noastre, metoda comparativă este utilizată pe scară largă în diverse științe biologice. Cu toate acestea, dacă în biologie s-ar folosi doar metode descriptive și comparative, atunci ar rămâne în cadrul științei constatatoare.

metoda istorica. Această metodă ajută la înțelegerea faptelor obținute, pentru a le compara cu rezultatele cunoscute anterior. A devenit utilizat pe scară largă în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. datorită lucrărilor lui Charles Darwin, care, cu ajutorul său, a fundamentat științific modelele de apariție și dezvoltare a organismelor, formarea structurilor și funcțiilor lor în timp și spațiu. Aplicarea metodei istorice a făcut posibilă transformarea biologiei dintr-o știință descriptivă într-o știință care explică cum au apărut diverse sisteme vii și cum funcționează.

Metoda experimentala. Utilizarea metodei experimentale în biologie este asociată cu numele William Harvey, care l-a folosit în cercetările sale în studiul circulaţiei sanguine. Dar a început să fie utilizat pe scară largă în biologie abia de la începutul secolului al XIX-lea, în primul rând în studiul proceselor fiziologice. Metoda experimentală face posibilă studierea unuia sau acela fenomen al vieții cu ajutorul experienței.

O mare contribuție la aprobarea metodei experimentale în biologie a avut-o G. Mendel, care, studiind ereditatea și variabilitatea organismelor, a fost primul care a folosit experimentul nu numai pentru a obține date despre fenomenele studiate, ci și pentru a testa. ipoteza formulată pe baza rezultatelor obţinute. Lucrarea lui G. Mendel a devenit un exemplu clasic al metodologiei științei experimentale.

William Harvey (1578–1657)

În secolul XX. metoda experimentală a devenit cea de frunte în biologie. Acest lucru a devenit posibil datorită apariției unor noi instrumente pentru cercetarea biologică (microscop electronic, tomograf etc.) și a utilizării metodelor de fizică și chimie în biologie.

În prezent, diferite tipuri de microscopie sunt utilizate pe scară largă în experimentele biologice, inclusiv microscopia electronică cu tehnica secțiunilor ultrasubțiri, metode biochimice, diferite metode de cultivare și observare in vivo a culturilor celulare, țesuturilor și organelor, metoda atomilor marcați, X -analiza de difracție de raze, ultracentrifugare, cromatografie etc. Nu întâmplător în a doua jumătate a secolului XX. în biologie s-a dezvoltat o întreagă direcție - crearea celor mai noi instrumente și dezvoltarea metodelor de cercetare.

Folosit tot mai mult în cercetarea biologică modelare, care este considerată cea mai înaltă formă de experimentare. Astfel, se lucrează activ la modelarea computerizată a celor mai importante procese biologice, a principalelor direcții de evoluție, a dezvoltării ecosistemelor sau chiar a întregii biosfere (de exemplu, în cazul schimbărilor climatice sau tehnogene globale).

Metoda experimentală, combinată cu abordarea sistem-structurală, a transformat radical biologia, și-a extins capacitățile cognitive și a deschis noi căi de utilizare a cunoștințelor biologice în toate sferele activității umane.

fapt științific. metodă științifică. Metode de cercetare: descriptive, comparative, istorice, experimentale.

1. Care este scopul și sarcina principală a științei?

2. De ce se poate argumenta că dezvoltarea biologiei a fost determinată de dezvoltarea și aplicarea unor noi metode de cercetare științifică?

3. Care a fost importanța metodelor descriptive și comparative pentru dezvoltarea biologiei?

4. Care este esența metodei istorice?

5. De ce metoda experimentală a devenit cea mai răspândită în secolul al XX-lea?

Propuneți metode de cercetare pe care le veți folosi atunci când studiați impactul antropic asupra oricărui ecosistem (lac de acumulare, pădure, parc etc.).

Sugerați câteva dintre opțiunile dvs. pentru dezvoltarea biologiei în secolul 21.

Ce boli, în opinia dumneavoastră, vor fi învinse de umanitate cu ajutorul metodelor de biologie moleculară, imunologie, genetică în primul rând.

Cercetarea științifică, de regulă, constă în mai multe etape (Fig. 1). Pe baza culegerii faptelor se formulează o problemă. Pentru a o rezolva, ipoteze (Ipoteza greceasca - presupunere). Fiecare ipoteză este testată experimental în cursul obținerii de noi fapte. Dacă faptele obţinute contrazic ipoteza, atunci aceasta este respinsă. Dacă ipoteza este în concordanță cu faptele și vă permite să faceți predicții corecte, atunci poate deveni teorie (theoria greacă - cercetare). Cu toate acestea, chiar și o teorie adevărată, pe măsură ce se acumulează fapte noi, poate fi revizuită și rafinată. Un bun exemplu este teoria evoluției.

Unele teorii sunt de a stabili o legătură între diverse fenomene. Aceasta este reguliși legile.

Există excepții de la reguli, dar legile se aplică întotdeauna. De exemplu, legea conservării energiei este valabilă atât pentru natura vie, cât și pentru cea neînsuflețită.

Orez. 1. Principalele etape ale cercetării științifice

§ 3. Esența vieții și proprietățile celor vii

1. Ce este viața?

2. Care este considerată unitatea structurală și funcțională a locuinței?

3. Ce proprietăți ale viețuitoarelor cunoașteți?

Esența vieții. Știți deja că biologia este știința vieții. Dar ce este viața?

Definiția clasică a filozofului german Friedrich Engels: „Viața este un mod de existență a corpurilor proteice, al cărui moment esențial este schimbul constant de substanțe cu natura exterioară care le înconjoară, iar odată cu încetarea acestui metabolism, viața se oprește și ea. , ceea ce duce la descompunerea proteinei” - reflectă nivelul cunoștințelor biologice din a doua jumătate a secolului al XIX-lea

În secolul XX. Au fost făcute numeroase încercări de a defini viața, reflectând diversitatea acestui proces.

Toate definițiile au conținut următoarele postulate, care reflectă esența vieții:

– viața este o formă specială de mișcare a materiei;

- viata este metabolismul si energia din organism;

- viata este o activitate vitala in organism;

- viata este auto-reproducerea organismelor, care este asigurata prin transferul informatiilor genetice din generatie in generatie.

Viața este o formă superioară de mișcare a materiei decât formele fizice și chimice ale existenței sale.

În sensul cel mai general o viata poate fi definit ca activ, mergând cu cheltuiala energiei primite din exterior, întreținerea și auto-reproducția unor structuri specifice formate din biopolimeri - proteine ​​și acizi nucleici.

Nici acizii nucleici, nici proteinele izolate nu sunt substratul vieții. Ele devin substratul vieții doar atunci când sunt localizate și funcționează în celule. În afara celulelor - aceștia sunt compuși chimici.

Conform definiției biologului rus V. M. Volkenshtein, „corpurile vii care există pe Pământ sunt sisteme deschise de autoreglare și auto-reproducere construite din biopolimeri – proteine ​​și acizi nucleici”.

proprietățile celor vii. Ființele vii au o serie de proprietăți comune. Să le enumerăm.

1. Unitatea compoziției chimice. Ființele vii sunt formate din aceleași elemente chimice ca și obiectele neînsuflețite, dar la ființele vii 90% din masă cade pe patru elemente: C, O, N, H, care sunt implicate în formarea moleculelor organice complexe, cum ar fi proteinele, acizi nucleici, carbohidrați, lipide.

2. Unitatea organizației structurale. Celula este o singură unitate structurală și funcțională, precum și o unitate de dezvoltare pentru aproape toate organismele vii de pe Pământ. Virușii sunt o excepție, dar chiar și în ei proprietățile unui viețuitor se manifestă numai atunci când se află într-o celulă. Nu există viață în afara celulei.

3. Deschidere. Toate organismele vii sunt sisteme deschise adică sisteme care sunt stabile numai în condițiile unei aprovizionări continue cu energie și materie din mediu.

4. Metabolism și energie. Toate organismele vii sunt capabile să facă schimb de substanțe cu mediul înconjurător. Metabolizarea se realizează ca urmare a două procese interdependente: sinteza substanțelor organice din organism (datorită surselor externe de energie - lumină și alimente) și procesul de descompunere a substanțelor organice complexe cu eliberare de energie, care este apoi consumată. de corp.

Metabolismul asigură constanța compoziției chimice în condiții de mediu în continuă schimbare.

5. auto-reproducere(reproducere). Capacitatea de a se auto-reproduce este cea mai importantă proprietate a tuturor organismelor vii. Se bazează pe informații despre structura și funcțiile oricărui organism viu, încorporat în acizi nucleici și care oferă specificul structurii și vieții unui organism viu.

6. Auto-reglare. Orice organism viu este expus la condiții de mediu în continuă schimbare. În același timp, anumite condiții sunt necesare pentru fluxul proceselor vitale în celule. Datorită mecanismelor de autoreglare, se menține constanta relativă a mediului intern al corpului, adică se menține constanta compoziției chimice și intensitatea cursului proceselor fiziologice (cu alte cuvinte, homeostazia este menținută: din grecescul homoios - același și stasis - stat).

7. Dezvoltare și creștere.În procesul de dezvoltare individuală (ontogeneză), proprietățile individuale ale organismului se manifestă treptat și consecvent și se realizează creșterea acestuia. În plus, toate sistemele vii evoluează - se schimbă în cursul dezvoltării istorice (filogeneza).

8. Iritabilitate. Orice organism viu este capabil să răspundă selectiv la influențele externe și interne.

9. Ereditatea și variabilitatea. Continuitatea generațiilor este asigurată de ereditate. Descendenții nu sunt copii ale părinților lor din cauza capacității informațiilor ereditare de a se schimba - variabilitate.

Unele dintre proprietățile enumerate mai sus pot fi, de asemenea, inerente naturii neînsuflețite. De exemplu, cristalele dintr-o soluție saturată de sare pot „crește”. Totuși, această creștere nu are acei parametri calitativi și cantitativi care sunt inerenți creșterii viețuitoarelor.

O lumânare aprinsă se caracterizează și prin procesele de metabolism și conversie a energiei, dar nu este capabilă de autoreglare și auto-reproducere.

Prin urmare, toate proprietățile de mai sus în lor agregate caracteristic doar organismelor vii.

O viata. Sistem deschis.

1. De ce este foarte greu de definit conceptul de „viață”?

2. Care este diferența dintre organizarea chimică a organismelor vii și obiectele de natură neînsuflețită?

3. De ce organismele vii sunt numite sisteme deschise?

4. Care este diferența fundamentală dintre procesele metabolice din organismele vii și din natura neînsuflețită?

5. Care este rolul variabilității și eredității în dezvoltarea vieții pe planeta noastră?

Comparați esența proceselor de creștere, reproducere și metabolism în natura neînsuflețită și în organismele vii.

Dați exemple de proprietăți caracteristice unui organism viu care pot fi observate în obiectele neînsuflețite.

organism(lat. organizo - aranjez) este un individ, un individ (lat. individuus - indivizibil), care interacționează independent cu mediul său. Termenul „organism” este ușor de înțeles, dar aproape imposibil de definit fără ambiguitate. Un organism poate consta dintr-o singură celulă și poate fi multicelular. Diferitele organisme coloniale pot consta din organisme omogene, cum ar fi Volvox, sau pot fi un complex de indivizi foarte diferențiați care alcătuiesc un singur întreg, cum ar fi omul de război portughez, un animal intestinal colonial. Uneori, chiar și indivizii separați unul de celălalt formează grupuri care diferă în anumite proprietăți individuale: de exemplu, la albine, ca și la alte insecte sociale, familia are o serie de proprietăți ale organismului.

Celulă

În această secțiune, este necesar să se definească conceptul de „celulă”, să se remarce că a fost descoperit cu ajutorul unui microscop, iar îmbunătățirea tehnologiei microscopice a făcut posibilă dezvăluirea diversității formelor lor, a complexității structurii nucleul, procesul de diviziune celulară etc. Numiți alte metode de studiere a celulelor: centrifugare diferențiată, microscopie electronică, autoradiografie, microscopie cu contrast de fază, analiză prin difracție de raze X; să arate pe ce s-au bazat aceste metode și ce au reușit să afle cu ajutorul lor.

Principalul element structural al tuturor organismelor vii (plante și animale) este celula. Mark care a formulat primul teoria celulei cunoaște-i poziția. Componentele principale ale unei celule sunt: ​​membrana celulară exterioară, citoplasma și nucleul.

Parte membrana biologica include lipide care formează baza membranei și proteine ​​cu greutate moleculară mare. Observați polaritatea moleculelor de lipide și ce poziție pot ocupa proteinele în raport cu lipidele. Modelul modern al membranei biologice a căpătat denumirea de „model universal fluid-mozaic”. Extindeți acest concept. Descrieți părțile membranei: complexul supramembranar, membrana însăși și complexul submembranar. Explicați funcțiile unei membrane biologice.

Una dintre funcțiile importante ale membranei este transportul de substanțe de la celulă la celulă. Descrieți tipurile de transport al substanțelor prin membrană: pasiv și activ. Indicați că transportul pasiv include: osmoză, difuzie, filtrare. Definiți aceste concepte și dați exemple de procese fiziologice din organism efectuate prin transport pasiv. Transportul activ include: transferul de substanțe cu participarea enzimelor purtătoare, pompe ionice. Pentru a dezvălui mecanismul pe exemplul funcționării pompei de potasiu-sodiu. Există și captarea activă a substanțelor de către membrana celulară: fagocitoză și pinocitoză. Definiți acești termeni și dați exemple. Indicați diferența fundamentală dintre transportul activ și transportul pasiv.

LA citoplasma distinge între hialoplasmă sau matrice - acesta este mediul intern al celulei. Rețineți că stratul exterior al citoplasmei, sau ectoplasmă, are o densitate mai mare și este lipsit de granule. Subliniați că ectoplasma se comportă ca un coloid capabil să treacă de la starea de gel la starea de sol și invers. Explicați acești termeni. Dați exemple de procese care au loc în matrice. Conține organele și incluziuni. Aflați ce sunt organele. Alocați organele de importanță generală și speciale. Primele includ: reticulul endoplasmatic; complex lamelar, mitocondrii, ribozomi, polizomi, lizozomi, centru celular, microcorpi, microtubuli, microfilamente. Descrieți structura și funcția acestor organite. Dați exemple de organite cu scop special, indicați funcțiile acestora. Definiți conceptul - incluziuni celulare, indicați tipurile de incluziuni, dați exemple.

Miez. Rețineți funcția principală a nucleului - stocarea informațiilor ereditare. Componentele nucleului sunt membrana nucleară, nucleoplasma (sucul nuclear), nucleolul (unul sau doi), bulgări de cromatină (cromozomi). Subliniați importanța membranei nucleare a unei celule eucariote - separarea materialului ereditar (cromozomi) de citoplasmă, în care se desfășoară diverse reacții metabolice. Indicați din câte membrane biologice este formată membrana nucleară și care sunt funcțiile acesteia. Rețineți că baza nucleoplasmei sunt proteinele, inclusiv cele fibrilare. Conține enzimele necesare sintezei acizilor nucleici și a ribozomilor. Nucleolii sunt structuri instabile ale nucleului; ei dispar la începutul diviziunii celulare și reapar spre sfârșitul acesteia. Indicați ce este inclus în compoziția nucleolilor și care este funcția acestora.

Cromozomii. Indicați că cromozomii constau din ADN, care este înconjurat de două tipuri de proteine: histonă (de bază) și non-histone (acide). Rețineți că cromozomii pot fi în două stări structurale și funcționale: spiralați și despiralizați. Pentru a ști care dintre aceste două stări ale cromozomului funcționează și ce înseamnă. Indicați în ce perioadă de viață a celulelor cromozomii sunt spiralați și sunt clar vizibili la microscop. Cunoașteți structura cromozomului, tipurile de cromozomi care diferă în localizarea constricției primare.

Organismele majorității ființelor vii au o structură celulară. În procesul de evoluție al lumii organice, o celulă a fost selectată ca sistem elementar în care este posibilă manifestarea tuturor legilor celor vii. Organismele cu structură celulară sunt împărțite în prenucleare, fără un nucleu tipic (sau procariote) și cele cu un nucleu tipic (sau eucariote). Indicați care organisme sunt procariote și care sunt eucariote.

Pentru a înțelege organizarea unui sistem biologic, este necesar să se cunoască compoziția moleculară a celulei. După conținutul elementelor care alcătuiesc celula, acestea se împart în trei grupe: macroelemente, microelemente și ultramicroelemente. Dați exemple de elemente care alcătuiesc fiecare grupă, caracterizați rolul principalelor componente anorganice în viața celulei. Componentele chimice ale viețuitoarelor se împart în anorganice (apă, săruri minerale) și organice (proteine, carbohidrați, lipide, acizi nucleici). Cu puține excepții (os și smalțul dinților), apa este componenta predominantă a celulelor. Pentru a cunoaște proprietățile apei, în ce forme se află apa în celulă, pentru a caracteriza semnificația biologică a apei. În funcție de conținutul de substanțe organice din celulă, proteinele ocupă primul loc. Pentru a caracteriza compoziția proteinelor, organizarea spațială a proteinelor (structuri primare, secundare, terțiare, cuaternare), rolul proteinelor în organism. Carbohidrații sunt împărțiți în 3 clase: monozaharide, dizaharide și polizaharide. Cunoașteți compoziția chimică și criteriile de clasificare pentru carbohidrați. Dați exemple ale celor mai importanți reprezentanți ai clasei și caracterizați rolul lor în viața celulei. Lipidele se caracterizează prin cea mai mare diversitate chimică. Termenul „lipide” include grăsimi și substanțe asemănătoare grăsimilor - lipoide. Grasimi sunt esteri ai acizilor grași și ai unui alcool. Cunoașteți compoziția chimică a lipidelor și lipoidelor. Subliniați funcțiile principale: trofice, energetice și alte funcții care trebuie caracterizate. Energia eliberată în timpul descompunerii substanțelor organice nu este utilizată imediat pentru lucrul în celule, ci este mai întâi stocată sub formă de compus intermediar de înaltă energie - adenozin trifosfat (ATP). Cunoașteți compoziția chimică a ATP. Explicați ce sunt AMP și ADP. Extindeți conceptul de „legătură macroergică”. Indicați în ce procese se formează ADP și AMP și cum se formează ATP, care este valoarea energetică a acestor procese. Dați exemple de procese fiziologice care necesită cantități mari de energie.

După cum știți, cromozomii sunt custodele informațiilor genetice. Ele constau din acid nucleic - ADN și două tipuri de proteine. Vorbiți despre ADN. Cunoașteți compoziția chimică a ADN-ului. Indicați care este monomerul său - nucleotide denumiți tipurile de nucleotide. Caracterizați modelul spațial al ADN-ului, explicați conceptele de complementaritate și antiparalelism ale lanțurilor moleculei de ADN. Descrieți proprietățile și funcțiile ADN-ului. Rețineți că acizii nucleici includ și trei tipuri de acizi ribonucleici: i-ARN, r-ARN, t-ARN. Cunoașteți compoziția chimică a ARN-ului. Precizați diferența dintre nucleotidele ARN și nucleotidele ADN. Pentru a dezvălui funcțiile tuturor celor trei tipuri de acizi ribonucleici.

Substanțele biologic active din celulă sunt enzime. Ele catalizează reacții chimice. Este necesar să ne oprim asupra unor astfel de proprietăți ale enzimelor; ca specificul acțiunii, activitate numai într-un anumit mediu și la o anumită temperatură, eficiență ridicată a acțiunii cu un conținut mic al acestora. Extindeți aceste prevederi și oferiți exemple. În prezent, pe baza structurii lor, enzimele sunt împărțite în două grupe principale: enzime complet proteice și enzime formate din două părți: apoenzimă și coenzimă. Extindeți aceste concepte, oferiți exemple de coenzime. Aflați care este locul activ al unei enzime. În funcție de tipul reacțiilor catalizate, enzimele sunt împărțite în 6 grupe principale: oxireductaze, transferaze, hidrolaze, lază, izomeraze, ligaze. Explicați mecanismul de acțiune al acestor enzime și dați exemple.

Toate organismele heterotrofe obțin în cele din urmă energie ca rezultat al reacțiilor redox, adică. cele în care electronii sunt transferați de la donori-reductori de electroni la acceptori de electroni - oxidanți. Conform metodei de disimilare, organismele sunt împărțite în anaerobe și aerobe. Metabolismul energetic în organismele aerobe constă în trei etape: pregătitoare, care are loc în tractul gastrointestinal sau în celulă sub acțiunea enzimelor lizozomale; anoxic (sau anaerob), care are loc în matricea citoplasmei, și oxigen, care are loc în mitocondrii. Oferiți o descriere detaliată a tuturor etapelor, indicați care este valoarea energetică a acestor etape, care sunt produsele finale ale metabolismului energetic în organismele aerobe. Cu metoda de disimilare anaerobă, nu există o etapă de oxigen, iar metabolismul energetic la anaerobi se numește „fermentare”. Indicați care este natura progresivă a respirației în comparație cu fermentația; care sunt produsele finale ale disimilarii în timpul fermentației. Dați exemple de organisme aerobe și anaerobe (obligate și facultative).

Viața pe Pământ este complet dependentă de fotosinteza plantelor, care furnizează materie organică și O 2 tuturor organismelor. Fotosinteza transformă energia luminii în energie de legătură chimică. Dați o definiție a procesului de fotosinteză, rețineți importanța lucrării lui K.A. Timiryazev. Fotosinteza se realizează numai la plantele care au plastide - cloroplaste. Să cunoască structura cloroplastelor, compoziția lor chimică, să dea caracteristicile fizico-chimice ale clorofilei și carotenoidelor necesare procesului de fotosinteză. Fotosinteza are două etape: lumină și întuneric. Descrieți stadiul luminii, notați importanța fotolizei apei și indicați rezultatele acestei faze a fotosintezei. Caracterizați stadiul întunecat, observând că în ea, folosind energie și CO2, carbohidrații, în special amidonul, sunt sintetizați ca urmare a reacțiilor complexe. Explicați importanța fotosintezei pentru agricultură.

Un exemplu de metabolism plastic la organismele heterotrofe este biosinteza proteinelor. Toate procesele principale din organism sunt asociate cu proteinele, iar în fiecare celulă există o sinteză constantă a proteinelor caracteristice acestei celule și necesare într-o anumită perioadă de viață a celulei. Informațiile despre o moleculă de proteină sunt criptate într-o moleculă de ADN folosind tripleți sau codogeni. Definiți termenii triplet, cod genetic. Dezvăluie caracteristicile codului genetic - universalitate, triplet, liniaritate, degenerare sau redundanță, nesuprapunere. În biosinteza proteinelor se disting trei etape - transcripție, procese post-transcripționale și translație. Reflectați esența, succesiunea și locul de trecere a fiecărei etape. Aflați de ce, formându-se dintr-un ovul fertilizat, celulele unui organism multicelular diferă în compoziția proteinelor și îndeplinesc diferite funcții. Pentru a dezvălui mecanismul de reglare a activității genelor în timpul sintezei proteinelor individuale pe exemplul bacteriilor (schema lui F. Jacob și J. Monod). Definiți conceptul de „operon”, indicați părțile sale constitutive și funcțiile acestora.

reproducerea celulară

Caracterizând reproducerea la nivel celular de organizare biologică, trebuie remarcat că singura modalitate de formare a celulelor este împărțirea celor anterioare. Acest proces este foarte important pentru organism. Existența unei celule din momentul în care apare ca urmare a diviziunii celulei mamă până la diviziunea ulterioară sau moartea se numește ciclu de viață (sau celulă). Componenta sa este ciclul mitotic. Este format din interfaza si mitoza. Explică asta interfaza- aceasta este cea mai lungă parte a ciclului mitotic, în care celula este pregătită pentru diviziune. Se compune din trei perioade (presintetice, sintetice și postsintetice). Pentru a caracteriza perioadele de interfază, notând în care dintre ele se sintetizează ARN, proteine, ADN, ATP și se dublează organele.

Mitoză- diviziunea celulară indirectă. Se compune din 4 faze consecutive: profaza, metafaza, anafaza si telofaza. Mitoza se caracterizează prin apariția cromozomilor, a unui fus de diviziune și formarea de celule fiice asemănătoare mamei. Descrieți fazele mitozei cu succesiunea evenimentelor care au loc în ele. Indicați mecanismele care asigură identitatea cromozomilor și constanța numărului acestora în celulele fiice în timpul mitozei. Pentru a dezvălui esența biologică a mitozei.

Altă cale - amitoza, sau divizare directă. Are loc fără formarea cromozomilor și a axului de diviziune. Indicați ce celule se divid prin amitoză, subliniind diferența dintre ele și mitoză.

Reproducerea și dezvoltarea individuală a organismelor

Defini procesul de reproducere ca proprietate a organismelor de a lăsa urmași. Există două forme de reproducere a organismelor: asexuată și sexuală. Rețineți că reproducerea asexuată se bazează pe mitoză, astfel încât organismele fiice sunt o copie exactă a părintelui. Această metodă de reproducere a apărut mai întâi în procesul de evoluție. Caracterizați metodele de reproducere asexuată în unicelular (diviziune mitotică, schizogonie, formarea mugurilor, sporulare) și multicelulare (reproducție vegetativă, adică părți ale corpului sau un grup de celule somatice). Dă exemple.

reproducere sexuală- reproducerea cu ajutorul celulelor gametice speciale care au un set haploid de cromozomi și sunt implicate în fecundare. Procesul de formare a gameților se numește gametogeneza. Se împarte în spermatogeneză și oogeneză. spermatogeneza are 4 etape: reproducere, crestere, maturare si formare. LA ovogeneza 3 etape (nu exista etapa de formare). Oferiți o descriere a fiecărei etape a gametogenezei, indicând cum se modifică setul de cromozomi și cantitatea de ADN din fiecare dintre ei. Descrieți diferența dintre spermatogeneză și oogeneză.

Meioză este o metodă de diviziune celulară, în urma căreia numărul de cromozomi se reduce la jumătate. Este veriga centrală în gametogeneză, în urma căreia se formează 4 celule haploide din fiecare celulă cu un set diploid de cromozomi. Meioza constă din două diviziuni rapid succesive, numite prima și, respectiv, a doua diviziune meiotică. Fiecare dintre aceste diviziuni are faze asemănătoare mitozei, trecerea lor are propriile sale caracteristici. Caracterizați fazele primei și celei de-a doua diviziuni, notând diferențele dintre acestea și arată cum se modifică setul de cromozomi și cantitatea de ADN din fiecare dintre faze. Explicați de ce există o scurtă interfață între prima și a doua diviziune. Explicați semnificația biologică a meiozei.

Gameții în cele mai multe cazuri sunt diferiți: un ovul mare, imobil și un spermatozoid mic, mobil. Gameti- celule foarte diferențiate adaptate să îndeplinească funcții specifice. Descrieți structura spermatozoizilor și a ovulelor, caracteristicile și funcțiile lor genetice.

Fertilizare- acesta este procesul de fuziune a gameților feminini și masculini, ducând la formarea unui zigot. Fertilizarea presupune activarea oului și formarea nucleului zigot haploid. Nucleii haploizi poartă informații genetice de la două organisme părinte (o formă combinativă de variabilitate). La animale, fertilizarea este externă și internă. Dați exemple și indicați esența diferitelor tipuri de fertilizare. Se găsește într-un număr de organisme partenogeneză- un tip de reproducere sexuală, când dezvoltarea unui individ are loc dintr-un ovul nefertilizat. Marcați tipurile de partenogeneză: naturală (facultativă și obligatorie) și artificială.

Ontogeneză- dezvoltarea individuală a organismului, constă din 3 perioade:

1. Progeneza- maturarea gametilor si fuziunea lor pentru a forma un zigot.
2. Perioada embrionară(sau embriogeneza) - din momentul formării zigotului până la nașterea sau eliberarea corpului din membranele ouălor. Etape ale embriogenezei: zdrobire, în urma căreia se formează o blastula; gastrulația, în timpul căreia iau naștere straturile germinale (ectoderm, endoderm și mezoderm); formarea tesuturilor si a organelor. Metoda de zdrobire a zigotului depinde de cantitatea de gălbenuș și de natura distribuției acestuia în citoplasma oului. Distingeți între zdrobirea completă și incompletă. Zdrobirea completă poate fi uniformă și neuniformă și incompletă - discoidală și marginală. Arată ce tipuri de ouă sunt caracterizate de unul sau altul tip de zdrobire. Procesul de gastrulare se desfășoară în moduri diferite și depinde de structura blastulei, adică, în cele din urmă, de cantitatea de gălbenuș din ou. Gastrulația se caracterizează prin mișcarea și diferențierea celulelor, ducând la formarea unui embrion cu două sau trei straturi. Observați în ce animale se termină dezvoltarea în stadiul a două straturi germinale: ectoderm și endoderm și în ce animale și în ce moduri se dezvoltă al treilea (sau mijlociu) strat germinativ - mezodermul. Indicați ce țesuturi și organe sunt formate din straturile germinale. După terminarea gastrulației, are loc dezvoltarea complexului axial: notocorda, tubul neural, mezodermul trunchiului; stadiul de neurula. Dezvăluie succesiunea formării lor. Procesul de diferențiere celulară este determinat de multe mecanisme, printre care inducerea embrionară joacă un rol important. Descrieți experiența care demonstrează influența notocordului asupra dezvoltării altor țesuturi
3. Perioada postembrionarăîncepe după naștere sau eliberarea corpului din membranele ouălor. Se distinge între dezvoltarea directă, care are loc fără un stadiu larvar, și dezvoltarea indirectă, în care există un stadiu larvar, care se termină cu transformarea (metamorfoza) în adult. Dați exemple de dezvoltare postembrionară directă și indirectă la nevertebrate și vertebrate. Indicați rolul biologic al dezvoltării indirecte.

Fundamentele geneticii

Defini genetica ca știință a legilor eredității și variabilității. Ea, ca orice știință, are un subiect de studiu, metode de studiu, sarcini și scopuri. Subiectul de studiu al geneticii sunt proprietățile viețuitoarelor: ereditatea și variabilitatea.

Ereditate- capacitatea părinților de a transmite proprietățile și caracteristicile lor descendenților. Oferă continuitate materială și funcțională între generații. Datorită eredității, proprietățile organismelor individuale și ale speciilor în ansamblu sunt păstrate în generații.

Există două tipuri de ereditate: nucleară (cromozomială) și extranucleară (non-cromozomială, citoplasmatică). Ereditatea nucleară este determinată de genele cromozomilor și se extinde la majoritatea semnelor și proprietăților organismului. Ereditatea non-nucleară datorita genelor mitocondriilor, cloroplastelor, kinetozomilor, plasmidelor, epizomilor.

Variabilitate- capacitatea organismelor de a-și schimba proprietățile și semnele. Formele de variabilitate sunt diferite și depind de multe motive. Ereditatea se fixează în formele descendenților de variabilitate asociate cu materialul ereditar, adică. este un proces care asigură păstrarea nu numai a asemănărilor, ci și a diferențelor organismelor într-un număr de generații.

Genetica a relevat baza materială și rolul eredității și variabilității în procesul evolutiv.

Metode de studiu

Indicați că modelele de ereditate și variabilitate sunt studiate pe diverse obiecte: acizi nucleici, gene individuale, cromozomi, organite, celule, microorganisme, organisme ale plantelor, animalelor, oamenilor și populațiilor acestora.

Analiza genetică se efectuează folosind următoarele metode:

1. Hibridologic - selecția perechilor parentale și analiza manifestării uneia sau mai multor trăsături la descendenți.
2. Genealogic - compilarea și studierea pedigree-urilor, urmărirea unei trăsături de-a lungul unui număr de generații.
3. Citogenetică - studiul cariotipului cu ajutorul microscopiei.
4. Populație - determinarea frecvenței genelor și genotipurilor individuale dintr-o populație, descifrarea structurii genetice.
5. Mutațional - identificarea efectului mutației, evaluarea pericolului mutagen al factorilor individuali și al mediului.
6. Fenogenetic - elucidarea influenței factorilor externi asupra semnelor determinate ereditar.

Enumerați principalele sarcini ale geneticii:

1. soluționarea problemelor urgente cu care se confruntă umanitatea în domeniile furnizării de alimente, energie și materii prime;
2. conservarea sănătății umane;
3. protecția mediului și păstrarea integrității biosferei.

Ereditate. Idei moderne despre structura, proprietățile și funcțiile genei.

Explicați că în prezent gena este considerată ca o unitate structurală și funcțională a eredității care controlează dezvoltarea unei anumite trăsături sau proprietăți. Gena este veriga principală în totalitatea structurilor și proceselor care asigură apariția unui anumit produs (proteină sau ARN) în celulă. Gena și citoplasma sunt în unitate continuă, deoarece realizarea informațiilor conținute în genă este posibilă numai în citoplasmă.

Enumerați proprietățile unei gene:

1. discretitate - separarea acțiunii genelor, controlul diferitelor trăsături de către gene, ale căror loci nu coincid în cromozom;
2. stabilitate - păstrare neschimbată într-un număr de generații;
3. specificitate - controlul unei anumite trăsături de către o genă dată;
4. pleiotropia - capacitatea unor gene de a determina dezvoltarea mai multor trăsături (sindromul Marfan);
5. alelism - existența unei gene în mai multe variante;
6. gradualitate - dozarea acțiunii, capacitatea de a determina dezvoltarea unui semn al unei anumite forțe (limită cantitativă); odată cu creșterea „dozelor” de alele, crește cantitatea de trăsătură (culoarea boabelor la grâu, culoarea ochilor, a pielii, a părului la om, dimensiunea stiulețului, conținutul de zahăr din rădăcinile etc.).

Trebuie remarcat faptul că, în funcție de caracteristicile funcționale și genetice, se disting următoarele:

1. Genele structurale conțin informații despre proteine ​​structurale, enzimatice, t-ARN, i-ARN.
2. Genele modulatoare suprimă, sporesc, reduc manifestarea acestei trăsături.
3. Genele reglatoare coordonează activitatea genelor structurale.

Explicați că activitatea funcțională a genelor constă în capacitatea lor de transcriere, replicare, recombinare și mutație.

Transcriere- rescrierea informatiilor din ADN pentru a le folosi pentru sinteza proteinelor. Unitatea de transcriere este transcriere, care include gene structurale și funcționale.

replicare- dublarea moleculei de ADN, precedând distribuirea materialului ereditar între celulele fiice. Unitatea de replicare este replicon- un fragment de ADN format din 100-200 de nucleotide.

Recombinare- schimb de situsuri între cromozomi omologi - unul dintre mecanismele variabilității ereditare. Unitatea de recombinare este recunoastere(2 nucleotide).

Mutaţie- modificarea structurii genei - un alt mecanism de variabilitate ereditară, creând un material imens pentru selecție. Unitatea de mutație este muton(1-2 nucleotide).

Concepte de bază ale geneticii

Definiti urmatorii termeni:

Cariotip- un set specific de cromozomi inerenti organismelor dintr-o specie. Se caracterizează prin:

1. constanța numărului de cromozomi;
2. individualitatea cromozomilor;
3. împerecherea cromozomilor;
4. continuitatea cromozomilor.

Genele alelice (alele)- diferite variante ale acestei gene, ușor diferite în secvența nucleotidelor.

Alelism multiplu- existența în populație a mai mult de două alele ale unei anumite gene. Un exemplu sunt cele trei alele I0, IA, IB, responsabile de formarea proteinelor antigene în eritrocite, care determină apartenența unei persoane la o anumită grupă sanguină (în sistemul ABO).

Semne alternative- Semne care se exclud reciproc care nu pot fi în organism în același timp. Dezvoltarea lor este determinată de genele alelice.

Organism homozigot- un organism în care genele alelice afectează în mod egal dezvoltarea unei anumite trăsături. organism heterozigot- un organism în care genele alelice afectează dezvoltarea unei anumite trăsături în moduri diferite.

Gena dominanta (alela) controlează dezvoltarea unei trăsături care se manifestă într-un organism heterozigot (hibrid). gena recesivă controlează trăsătura, a cărei dezvoltare este suprimată de alela dominantă. O astfel de trăsătură se poate manifesta numai într-un organism homozigot pentru această alelă.

Genotip- un set de gene, înclinații ereditare ale unui organism dat. Genotipul este înțeles ca setul de alele din setul diploid de cromozomi. Totalitatea lor în setul haploid de cromozomi se numește genomului.

Fenotip- un ansamblu de semne interne și externe ale organismului, manifestarea genotipului în condiții specifice de mediu. Trăsăturile fenotipice sunt orice manifestări ale unei gene: biochimice, imunologice, morfologice, fiziologice, comportamentale etc.

Interacțiunea genelor

Luând în considerare genotipul, indicați că acest set este un sistem de gene care interacționează.

Interacțiunea are loc între genele alelice și non-alelice situate pe același cromozomi și pe diferiți.

Sistemul genetic formează un mediu genotipic echilibrat care influențează funcția și expresia fiecărei gene. Ca urmare, se formează un anumit fenotip al organismului, ale cărui semne sunt strict coordonate în timp, loc și tip de manifestare.

Interacțiunea genelor alelice se exprimă:

1. dominanță completă, în care manifestarea alelei recesive este complet suprimată prin acțiunea genei dominante;
2. dominanţă incompletă, în care ambele alele se manifestă într-o trăsătură, la hibrizi apare o trăsătură intermediară;
3. codificare - manifestarea ambelor gene alelice în fenotip și dezvoltarea a două trăsături;
4. supradominanță - o manifestare a unei trăsături mai puternice (pronunțate) la hibrizi (heterozigoți) în comparație cu manifestarea ei la homozigoți pentru alelele dominante.

Interacțiunea genelor non-alelice.

Un grup mare de interacțiuni a genelor non-alelice este modularea de către unele gene a funcției altor gene non-alelice. Include:

epistaza- suprimarea unei gene de către o altă non-alelic. În cazul epistazului dominant, gena dominantă are un efect copleșitor. Un exemplu de epistasis dominantă este moștenirea culorii penajului la pui. Puii care au gene de culoare, dar conțin gene dominante în genotip - supresori care suprimă efectul genelor de culoare, se dovedesc a fi necolorați.

complementaritatea se completează reciproc cu gene care interacționează. Genele care interacționează, non-alelice se completează reciproc, astfel încât acțiunea lor comună duce la apariția unei noi trăsături care nu apare dacă genele acționează separat una de cealaltă. Un exemplu este moștenirea formelor de pieptene la pui. De la încrucișarea găinilor cu un pieptene în formă de roz (genotipurile A-bb) cu găini cu un pieptene în formă de mazăre (genotipurile aaB-), întreaga generație ajunge la un pieptene în formă de nucă complet nou (genotipurile A-B-).

Polimerismul- controlul unei trăsături de către mai multe alele dominante. Fiecare „doză” de alelă a genei aduce aceeași contribuție la dezvoltarea trăsăturii.

Trăsăturile controlate de astfel de gene au întotdeauna o caracteristică cantitativă și aceasta depinde de „dozele” de alele dominante prezente în genotip.

Moștenirea polimerică este caracteristică creșterii, fizicului, greutății corporale la oameni, părului creț.

Metodă hibridologică pentru studiul eredității

Rețineți că această metodă este metoda centrală de analiză genetică. A fost dezvoltat de G. Mendel și constă în încrucișarea organismelor care diferă unele de altele prin una sau mai multe caracteristici.

Precizați cerințele impuse de Mendel privind aplicarea acestei metode:

1. diferența dintre formele parentale în funcție de trăsături contrastante;
2. claritatea și stabilitatea caracteristicilor analizate;
3. viabilitatea și fertilitatea normală a descendenților;
4. multiplicitatea generării și posibilitatea contabilizării cantitative a trăsăturii în experiment;
5. utilizarea formelor pure (homozigote), în care trăsătura analizată este urmărită în mod persistent în generații.

Subliniați că utilizarea metodei hibridologice i-a permis lui G. Mendel să ajungă la următoarele concluzii:

1. relația unei trăsături cu un factor ereditar;
2. materialitatea, discretitatea, stabilitatea factorilor ereditari;
3. specificitatea factorilor ereditari - controlul anumitor semne;
4. împerecherea factorilor ereditari;
5. despre transmiterea lor prin gameți și restabilirea împerecherii în timpul fecundației;
6. despre două stări opuse ale factorilor ereditari: dominant şi recesiv.

Rețineți că, cu ajutorul metodei hibridologice, G. Mendel a stabilit tiparele trăsăturilor moștenite:

1. uniformitate în prima generație;
2. împărțirea trăsăturilor în variante alternative între indivizii din a doua generație;
3. combinație independentă de trăsături ale părinților la descendenți.

Legile moștenirii stabilite de Mendel. Încrucișare monohibridă. Legea uniformității primei generații.

Explicați că Mendel a efectuat un studiu pe 22 de soiuri de mazăre, alegând 7 perechi de trăsături contrastante pentru analiză. Această plantă a îndeplinit toate cerințele pentru experiment:

1. prezența unor trăsături contrastante clar definite, care au fost moștenite și manifestate în generații;
2. autopolenizare, care a făcut posibilă studierea plantelor pure (homozigote) în experimente;
3. obținerea de descendenți numeroși (au fost luate în considerare cantitativ caracteristicile, rezultatele experimentelor au fost supuse prelucrării matematice)
4. viabilitate și fertilitate suficiente.

G. Mendel încrucișând două soiuri de mazăre, care diferă unul de celălalt într-o pereche de caracteristici contrastante - culoarea semințelor. Primul soi avea semințe galbene, al doilea - verde. Ambele soiuri au fost pure, adică și-au păstrat cu fermitate trăsătura în generații în timpul încrucișărilor anterioare.

Toată prima generație s-a dovedit a fi cu semințe galbene. Mendel a numit galben culoarea dominantă - predominantă, a. verde recesiv - dispariție. El a introdus, de asemenea, o desemnare simbolică a semnelor și înregistrărilor rezultatelor:

A - culoarea galbenă a semințelor; un verde;

P - organisme părinte; G - gameți;

x - încrucișarea formelor parentale;

F 1.2.3... - generații din încrucișare.

Din această înregistrare simbolică, se poate observa că înainte de culoarea semințelor, toate plantele s-au dovedit a fi aceleași, cu o trăsătură dominantă; conform genotipului, toți hibrizii erau heterozigoți.

Mendel a numit rezultatele observate regula dominanței. Mai târziu, regula a fost numită prima lege a lui Mendel - legea uniformității primei generații:

Când se încrucișează organisme care diferă într-o pereche de trăsături contrastante, prima generație este uniformă ca fenotip și genotip. După fenotip, întreaga generație se caracterizează printr-o trăsătură dominantă, după genotip, întreaga generație este hibridă (heterozigotă).

Legea despărțirii, semne în hibrizii din a doua generație.

Spuneți că din semințe hibride F 1, Mendel a crescut mazăre. a traversat-o prin autopolenizare și a primit în F 2 plante cu semințe galbene și verzi. Acest fenomen Mendel a numit divizarea caracteristicilor. Fenomenul observat a fost exprimat într-un raport de 3:1 (75% dintre plante au avut o trăsătură dominantă, 25% - recesivă).

Pe baza rezultatelor obținute, Mendel a formulat cea de-a 2-a lege a divizării: La urmași, la prânz de la încrucișarea hibrizilor din prima generație, se observă divizarea caracterelor într-un raport de 3:1. Un sfert din generație are o trăsătură recesivă, trei sferturi - dominantă.

Aflând motivul acestei divizări, Mendel a descoperit că indivizii similari în exterior diferă în proprietăți ereditare (genotip). 1/3 din plantele cu o trăsătură dominantă nu s-au despărțit în generațiile următoare. Mendel le-a numit homozigote - la fel de ereditare (AA). 2/3 din plantele cu trăsături dominante au dat aceeași împărțire a trăsăturilor ca și părinții, într-un raport de 3:1 .. Mendel le-a numit - diferit ereditare heterozigote (Aa). De asemenea, plantele cu trăsături recesive (aa) nu au prezentat divizarea trăsăturilor; au fost homozigoți.

Aceste experimente au arătat că clivajul fenotipic observat este însoțit de clivajul genotipic într-un raport de 1:2:1.

P(F 1) Aa x Aa

G       A; a       A; A

F 2       AA; Ah; Ah; Ah,

unde o parte (25%) - generații AA,

două părți (50%) - generații Aa,

o parte (25%) - generații aa.

Legea (ipoteza) „purității” gameților.

Caracterizând această lege, trebuie spus mai întâi că analiza caracteristicilor plantelor din prima și a doua generație i-a permis lui Mendel să stabilească că factorul ereditar recesiv care nu a apărut în F 1 nu dispare și nu se amestecă cu cel dominant. . În F 2, ambii factori ereditari apar în forma lor pură. Și acest lucru este posibil numai dacă hibrizii F 1 formează gameți nu hibrizi, ci „puri”, dintre care unii poartă un factor ereditar dominant, în timp ce alții au unul recesiv.

Această neamestecare a factorilor ereditari alternativi în gameții generației hibride a fost numită ipoteza „purității” gameților.

Ipoteza „purității” gameților a fost baza citologică a primei și a doua legi ale lui Mendel. Ea a explicat împărțirea observată după fenotip și genotip și a arătat că este de natură probabilistic-statistică și se explică prin aceeași probabilitate de formare a diferitelor clase de gameți la hibrizii F 1 și aceeași probabilitate de întâlnire a acestora în F 2 .

În prezent, această ipoteză a primit confirmare citologică completă. În procesul de maturare, gameții suferă meioză, în urma căreia fiecare gamet primește un set haploid de cromozomi și, prin urmare, un set de gene alelice.

Analizând crucea.

Arătați că a fost dezvoltat de Mendel, care a descoperit că organismele identice în exterior pot diferi în factori ereditari.Pentru a determina formele identice fenotipic, acestea sunt încrucișate cu organisme care sunt homozigote pentru genele recesive, adică. având o trăsătură recesivă.

Dacă, în urma analizei încrucișărilor, întreaga generație se dovedește a fi uniformă și asemănătoare cu organismul al cărui genotip este analizat, acesta din urmă este homozigot.

Dacă, ca urmare a analizei încrucișărilor, se observă divizarea în generație într-un raport de 1: 1, atunci genotipul organismului moștenit este heterozigot.

F 1 Aa; aa 1:1

În acest caz, în funcție de genotip și fenotip, generația, așa cum spunea, revine la formele parentale, de aceea Mendel a numit această analiză a încrucișării recurente.

Analiza încrucișării este utilizată pe scară largă în ameliorarea animalelor și a plantelor și în biologia experimentală pentru compilarea hărților genetice ale cromozomilor.

Cruce dihibridă. Legea combinației independente de trăsături în a doua generație. Rețineți că crucea, în care este analizată moștenirea a două perechi de trăsături, se numește dihibridă.

Pentru încrucișare, Mendel a ales două trăsături: culoarea semințelor și forma lor. Formele parentale diferă prin două perechi de caractere contrastante și erau „pure” (homozigote).

Primul soi avea semințe galbene și netede, al doilea - verde și ridate. Toată prima generație s-a dovedit a fi cu semințe galbene și netede. Culoarea galbenă și forma netedă au dominat, după cum se poate observa din notația simbolică:

A - culoarea galbenă a semințelor,

un verde

B - formă netedă,

c - încrețită.

R     AABB     x     AABB

G       AB                av

F 1           AaBv   100% (galben neted în fenotip, diheterozigot în genotip).

Regula dominației s-a manifestat prin moștenirea a două trăsături în același timp. Încrucișarea hibrizilor din prima generație a determinat apariția unor plante cu diferite combinații de trăsături.

Trăsăturile părinților au fost moștenite independent și combinate diferit la urmași. Diviziunea fenotipică a fost 9:3:3:1. 9 părți au avut ambele trăsături dominante, 3 părți - prima dominantă, a doua recesivă, 3 părți - prima recesivă, a doua dominantă, 1 parte - ambele trăsături recesive.

Arătați că combinațiile de trăsături observate la a doua generație sunt rezultatul unei întâlniri aleatorii a gameților în timpul fecundației. Pentru imaginea simbolică a celei de-a doua generații se folosește zăbrelele Punnett.

Gameti	AB	Av	aB	av
AB	AABB f.g.	AAVv f.g.	AaBB f.g.	AaVv f.g.
Av	AAVv f.g.	AAvv w.m.	AaVv f.g.	aww w.m.
aB	AaBB f.g.	AaVv f.g.	aaBB z.g.	aawww z.g.
av	AaVv f.g.	aww w.m.	aawww z.g.	aavv z.m.

bine. - galben; g. - neted; h. - verde; m. - încrețit.

Din aceasta se poate observa că genotipurile a 9 părți de plante cu semințe galbene și netede pot fi: AABB, AaBB, AaBv, AABv (A-B-):

3 părți de plante cu semințe galbene și încrețite - AAvv, Aavv (A-cc);

3 părți dintr-o plantă cu semințe verzi și netede - aaBB, aaBv (aaB-);

1 parte din plante cu semințe verzi și încrețite - aavv.

Pe baza observațiilor, a fost formulată legea combinației independente - legea a 3-a a lui Mendel: Când se încrucișează organisme homozigote care diferă unele de altele prin două sau mai multe perechi de trăsături alternative, genele și trăsăturile corespunzătoare lor sunt moștenite independent unele de altele și combinate în toate combinațiile posibile.

Fiecare pereche de caractere, considerată separat, a fost împărțită într-un raport de 3:1, raportul dintre semințe galbene și verzi a fost 12:4 = 3:1. Raportul dintre semințe netede și ridate a fost același 12:4 = 3:1.

Legile lui Mendel servesc la analiza trăsăturilor mai complexe, atunci când părinții diferă în trei sau mai multe perechi de trăsături. În acest caz, gameții vor forma clase conform formulei 2n, unde n este gradul de hibriditate al organismului, iar baza clivajului fenotipic este clivajul monohibrid (3:1)n, unde n este numărul de perechi analizate. genele. La heterozigoți, fiecare genă dublează numărul de clase de gameți și triplează numărul de clase de genotip. Un heterozigot individual pentru n perechi de gene produce 2n tipuri de gameți și 3n genotipuri diferite.

Rețineți că legea combinației independente de caracteristici este îndeplinită în următoarele condiții:

1. localizarea genelor în diferite perechi de cromozomi omologi;
2. absența tuturor tipurilor de interacțiune a genelor alelice cu non-alelice, cu excepția dominanței complete;
3. aceeași valoare selectivă (supraviețuire) a tuturor genotipurilor;
4. lipsa acțiunii pleiotrope a genelor.

Legătura genelor. Trecere peste. Teoria cromozomilor lui Morgan.

Subliniază că în 1906, W. Batson și R. Pennet, studiind moștenirea a două perechi de gene alelice la mazărea dulce, au descoperit o divizare care diferă de rapoartele stabilite de Mendel.

La încrucișarea plantelor homozigote care diferă în două perechi de trăsături contrastante AABB x aavb, se așteptau la formarea a 4 clase fenotipice în F 2 într-un raport de 9:3:3:1. În schimb, a apărut o împărțire fenotipică în 2 clase într-un raport apropiat de 3:1 (predominau plantele cu combinații de trăsături care se aflau în formele parentale).

La analizarea acestui fenomen, s-a dovedit că genele A și B au fost localizate pe același cromozom și moștenite împreună (ca o singură genă). Hibrizii din prima generație au format nu 4, ci 2 tipuri de gameți. Acest lucru poate fi văzut din notația simbolică:

P (F 1)     A B     x     A B

              a la             la

D         AB, av         AB, av

F 2     A B,     A B,     A B,     a c

        A B,     a c,      a c,     a c

                  3               1

A devenit evident că toate genele care se află în aceeași pereche de cromozomi omologi vor fi moștenite împreună și vor prezenta un model de moștenire monogenă în a doua generație, adică. va fi moștenit ca o pereche de gene alelice, dând o împărțire 3:1. Acest fenomen se numește moștenire legată.

Fenomenul de moștenire legată a fost clarificat în lucrările geneticienilor americani conduși de T. Morgan, care a creat teoria cromozomală a eredității.

Un obiect convenabil pentru studiul moștenirii legate a fost musca (Drosophila), s-a înmulțit ușor în eprubete, cu un mediu nutritiv, a dat descendenți numeroși, a avut o schimbare generațională rapidă. un mare avantaj a fost prezența a 4 perechi de cromozomi omologi și a unui număr mare de variante mutante (după forma aripilor și culoarea ochilor, număr, specie, mărime, distribuție a perilor etc.). Semnele au fost ușor de urmărit de-a lungul generațiilor.

Școala lui T. Morgan a descoperit că legătura dintre gene poate fi ruptă prin încrucișare (procesul de schimb de fragmente de cromozomi omologi). Acest lucru a fost demonstrat în experimente privind încrucișarea muștelor gri cu aripi lungi cu muște gri cu aripi scurte. Întreaga generație de la încrucișare s-a dovedit a fi cu o culoare a corpului gri și aripi lungi.

Genele pentru colorarea gri și aripile lungi erau dominante și erau localizate pe același cromozom.

A - culoarea caroseriei gri,

un negru

B - aripi lungi,

c - scurt.

(gri cu aripi lungi)

Apoi a fost efectuată o analiză încrucișată a hibrizilor F1. Presupunând o legătură deplină între genele A și B, se așteptau două tipuri de gameți și două clase fenotipice în F 2: 50% - muște gri cu aripi lungi și 50% muște negre cu aripi scurte și le-au obținut 41,5%. În F 2, nu existau 2, ci 4 clase fenotipice. Pe lângă fenotipurile așteptate, au existat 8,5% muște gri cu aripi scurte și 8,5% muște negre și cu aripi lungi. În parte din gameți, femelele au suferit încrucișări, ceea ce a dus la apariția la descendenți a unor indivizi cu noi combinații de trăsături. Astfel de forme sunt numite crossover.

forme de încrucișare

Deoarece toți gameții masculini erau complet la fel, procentul formelor de încrucișare în F 2 depindea de procentul de gameți încrucișați feminin, al căror număr total era de 17%, T. Morgan a constatat că diferența în procentul de indivizi încrucișați depinde de distanța dintre gene. Probabilitatea ca trecerea să se producă între gene îndepărtate este mai mare decât între gene apropiate.

Distanța dintre gene în cromozomi este de obicei indicată în unități convenționale - morganides.

Morganida corespunde unei astfel de distanțe între gene, la care 1% dintre indivizii încrucișați sunt observați la descendenți.

Procentul de încrucișare pentru diferite perechi de gene nu depășește 50; la o distanță de 50 de morganide sau mai mult, genele sunt moștenite independent, în ciuda localizării lor pe același cromozom.

Pe baza datelor despre crossing over (la Drosophila), T. Morgan a formulat principalele prevederi ale teoriei cromozomilor:

1. Genele sunt localizate liniar pe cromozomi. Diferiții cromozomi conțin un număr inegal de gene: setul de gene din fiecare dintre cromozomii neomologi este unic.
2. Fiecare genă ocupă un loc specific (locus) pe cromozom.
3. Genele localizate: într-un cromozom reprezintă un grup de legătură și sunt moștenite împreună, numărul de grupuri de legătură este egal cu setul haploid de cromozomi. Doi cromozomi omologi ar trebui considerați ca un grup de legătură.
4. Eșecul cuplajului apare ca urmare a încrucișării.
5. Frecvența de încrucișare între genele non-alelice situate pe același cromozom depinde de distanța dintre ele și este direct proporțională cu aceasta.
6. Distanța dintre gene este măsurată în morganide. O morganidă corespunde la 1% din fenotipurile încrucișate la descendenți.
7. Frecvența încrucișării este un mijloc de stabilire cu precizie a localizării genelor în cromozom.

Genetica sexuală.

Subliniați că varietatea de moduri de a determina sexul în diferite organisme poate fi împărțită în trei grupuri:

1. sexul se determină în timpul fecundației - determinarea simgamă a sexului;
2. sex determinat înainte de fertilizare - software de determinare a sexului;
3. sexul este determinat de mecanisme care nu au legătură cu fecundarea – determinarea epigamă a sexului.

Cea mai comună opțiune este de a determina sexul diferitelor specii în momentul fertilizării. Deoarece dezvoltarea sexului depinde de setul de cromozomi obținut la zigot, se numește determinarea cromozomială a sexului.

Cariotipurile (seturile diploide de cromozomi) constau din autozomi și cromozomi sexuali. Cariotipul feminin include 22 de perechi de autozomi și o pereche de cromozomi sexuali XX. Sexul feminin se numește homogametic, deoarece formează un tip de gameți X.

Cariotipul masculin include 22 de perechi de autozomi, similari cu autozomii feminini și o pereche de cromozomi sexuali XY; sexul masculin este numit heterogametic. deoarece formează două tipuri de gameți X și Y.

Primar- raportul teoretic al focarului este de 1:1. Probabilitatea de a avea băieți și fete este aceeași - 50%.

R     XX      XY

G      X      X, Y

F 1   XX;     XY

50% fete   50% băieți (1:1)

Raportul de sex secundar- raportul lor la naștere diferă de cel primar. Băieții se nasc cu 6-7% mai mult decât fetele și are 106-100. Datorită caracteristicilor biologice și sociale, băieții mor mai des. Raportul terțiar de sex - raportul lor la pubertate. Se apropie de 1:1 primar.

La unele păsări, reptile, amfibieni și fluturi (viermele de mătase), masculii XX sunt sexul homogametic, iar femelele sunt sexul heterogametic XY. În practică, sexul acestor animale este determinat înainte de fertilizare de către gameții feminini.

La insectele din genul proteor, lăcuste, centipede, nematode, gândaci, femelele au doi cromozomi X (XX), iar masculii au unul (XO), tipul XO se numește „proteor”.

La himenoptere (albine, călăreți, furnici), sexul depinde de ploidia oului (nu au cromozomi sexuali). Din ouăle fecundate la albinele cu cromozomi 2n se dezvoltă femele - albine lucrătoare, din nefertilizate (n) - masculi (trone).

Determinarea sexului programului se datorează diferențelor dintre ouă din cauza cantității inegale de citoplasmă și nutrienți. La rotifere, afide, viermi marini, femelele se dezvoltă din ouă mari, iar masculii din cele mici.

Moștenirea legată de sex.

Spuneți că trăsăturile ale căror gene sunt localizate pe cromozomii inferiori se numesc legate de sex. Moștenirea lor diferă de moștenirea trăsăturilor ale căror gene sunt localizate în autozomi.

În prezent, în cromozomul X uman au fost găsite aproximativ 150 de gene care sunt responsabile pentru dezvoltarea unei largi varietăți de trăsături, printre care se numără gene responsabile pentru coagularea normală a sângelui, dezvoltarea sistemului muscular, vederea crepusculară, vederea culorilor, glandele sudoripare, incisivii superiori etc. Toate aceste trăsături se datorează alelelor dominante. Alelele recesive ale acestor gene provoacă boli: hemofilie - coagulare slabă a sângelui, daltonism - tulburări de vedere a culorilor, orbire nocturnă, distrofie musculară, lipsa glandelor sudoripare.

Sexul feminin (homogametic) poate fi homozigot și heterozigot pentru aceste gene:

X n X n; X n X h ; X h X h

Organismele heterozigote sunt purtători ascunși de gene patologice.

Sexul masculin heterogametic este hemizigot pentru aceste gene, deoarece cromozomul Y nu are alelele acestor gene X și Y; X h Y

Cromozomul Y conține gene pentru diferențierea testiculară, compatibilitatea țesuturilor, gene care afectează dimensiunea dinților, precum și gene pentru semne patologice: chelie precoce, creșterea pilozității (hipertricoză) și gena pentru ihtioză (leziuni severe ale pielii).

Deoarece cromozomul Y este transmis doar prin linia masculină, aceste trăsături apar doar la bărbați. Moștenirea tip taxi se numește hollandic.

Particularitatea moștenirii genelor situate pe cromozomul X este că femeile sunt purtătoarele ascunse ale genelor patologice, iar manifestarea lor fenotipică este observată la bărbați:

R               X n X h       x       X n U

            X n,     X h           X n,     Y

F1   X n X h               X n X n     X n U;               X h Y

    femei -     o femeie și un bărbat     un bărbat,

    purtători               sănătoși           hemofili

X h - hemofilie,

X n - coagulare normală a sângelui.

Trăsăturile legate de sex ar trebui să fie distinse de cele care sunt limitat de gen. Trăsăturile care apar doar la un sex sunt denumite trăsături limitate de sex. Genele care le determină pot fi găsite în autozomi și cromozomi sexuali la bărbați și femei, se supun tiparelor de moștenire a trăsăturilor obișnuite. Acestea sunt semne precum producția de ouă, producția de lapte, sarcina multiplă, sondate.

Selecția acestor trăsături se realizează prin bărbați și femele.

Variabilitate.

Descrieți variabilitatea ca o proprietate a organismelor vii de a exista sub diferite forme. Întreaga varietate de structuri și funcții depinde de aceasta pe fundalul planului lor unic.

Există două tipuri principale de variabilitate:

1. Fenotipic - limitat doar de fenotip, neafectând materialul ereditar, deci netransmis descendentilor.
2. Genotipic - asociat cu diverse modificări ale genotipului.

Variabilitatea fenotipică exprimată printr-o modificare a trăsăturilor fenotipice care apar sub influența factorilor de mediu. Ele nu afectează genotipul, de regulă, modifică activitatea enzimei. Un exemplu este schimbarea culorii blanii unui iepure himalayan sub influența temperaturii ambientale. Embrionul se dezvoltă în condiții de temperatură ridicată, care distruge enzima necesară vopsirii lânii, astfel încât iepurii se nasc complet albi.

La scurt timp după naștere, anumite părți ale corpului se întunecă (coarnele auriculare, coadă, nas), unde temperatura este mai scăzută decât în ​​alte locuri, iar enzima nu este distrusă. Dacă radeți o zonă de lână albă și o răciți la +2°C, lâna neagră crește în acel loc. Variabilitatea fenotipică este împărțită în aleatorie și modificare.

Aleatoriu apare ca urmare a acțiunii comune asupra organismului a multor factori de mediu. Afectează diferite semne și nu este adaptativ. Poate apărea în orice stadiu al ontogeniei.

Modificare apare la indivizi identici genetic sub influența factorilor externi. În condiții similare de mediu, are un caracter de grup și reversibil.

De exemplu, cartofii cultivați dintr-un singur tubercul diferă în ceea ce privește tufișul, dimensiunea și forma tuberculilor, în funcție de fertilitatea și îngrijirea solului. În pielea tuturor persoanelor aflate sub influența razelor UV se depune un pigment protector, melanina.

Manifestarea variabilității modificării este limitată de viteza de reacție. Sub Rata de reacție să înțeleagă limitele în care este posibilă o modificare a trăsăturilor într-un anumit genotip. Această proprietate a genotipului asigură dezvoltarea unei trăsături în funcție de schimbarea condițiilor de mediu. Un exemplu clasic este schimbarea hainei la multe animale la iarnă (mai groasă și mai deschisă).

Viteza de reacție este moștenită în contrast cu variabilitatea modificării în sine. Limitele sale sunt diferite pentru diferite semne și pentru diferiți indivizi. De exemplu, cantitatea de lapte (producția de lapte) are o rată largă de reacție, iar conținutul de grăsime este mult mai restrâns. O viteză de reacție și mai limitată are semne precum proteinele antigenului eritrocitar care determină grupa sanguină, modificări în care sub influența factorilor externi sunt aproape imposibile.

Modificările sunt direcționate, spre deosebire de mutațiile, ale căror direcții sunt variate. Intensitatea modificărilor modificărilor este proporțională cu puterea și durata factorului de acțiune.

Variabilitatea genotipică asociată cu o modificare a genotipului, transmisă generațiilor. Există două forme de variabilitate genotipică: combinativă și mutațională.Forma combinativă de variabilitate este asociată cu procesul de reproducere sexuală și noi combinații de gene parentale în genotipurile copiilor.

Două mecanisme de variabilitate combinativă sunt asociate cu procesul de maturare a celulelor germinale - meioza. Principala este o combinație independentă de cromozomi neomologi, care are loc în anafaza primei diviziuni meiotice. Probabilitatea unor astfel de combinații pentru o persoană este 2 23 . Al doilea mecanism este schimbul de segmente cromozomiale între cromozomi omologi (încrucișarea). Combinațiile de gene sunt îmbunătățite prin selecția aleatorie a perechilor parentale și întâlnirea aleatorie a gameților din aceeași pereche parentală la fertilizare. Ca urmare a acestui fapt, în zigoți apar diverse combinații de gene, ceea ce creează numeroase variante.

variabilitate mutațională.

Termenul „mutație” a fost introdus în 1901 de G. de Vries. Mutație pe care a numit-o apariția bruscă a unei noi trăsături ereditare. Cauzele și mecanismele formării mutațiilor sunt variate. Clasificarea mutațiilor este multidirecțională.

1. După locul de origine, se disting mutațiile somatice și cele generative. Mutațiile somatice sunt mutații în celulele somatice. Transmis la generatii prin inmultire vegetativa, poate fi folosit in ameliorarea plantelor pentru obtinerea de noi soiuri. Manifestările cunoscute ale mutațiilor somatice sunt: ​​pete de altă culoare pe pielea oilor, pete de vârstă ale pielii, irisul ochilor la om, veruci (papiloame) ale pielii, mutații generative - mutații în gameți, sunt moștenite.
2. În funcție de amploarea implicării în procesul de mutație, se disting mutațiile genice, cromozomiale și genomice.
   Mutații (punctuale) ale genelor- modificarea secvenței de nucleotide în cadrul genei, acestea sunt exprimate după cum urmează:
   1. depunerea unei nucleotide;
   2. inserția de nucleotide;
   3. duplicare nucleotide - dublarea uneia sau mai multor perechi de nucleotide;
   4. rearanjarea nucleotidelor.
   În acest caz, citirea informațiilor este distorsionată („schimbarea cadrului”), semnificația codogenilor se modifică și, în consecință, sinteza unei polipeptide normale.
   Mutații cromozomiale (aberații) apar ca urmare a rearanjarii cromozomilor:
   1. deleții - pierderea unei părți mari a unui cromozom;
   2. duplicari - dublarea unei secțiuni a unui cromozom;
   3. translocații - transferul unei secțiuni a unui cromozom la altul nehemiologic;
   4. inserții - transferul unei secțiuni a unui cromozom sau a genelor individuale într-un alt loc de pe acest cromozom; acestea sunt așa-numitele gene mobile, ale căror poziții în cromozom afectează trăsătura în moduri diferite;
   5. inversare - rearanjarea unei secțiuni a unui cromozom cu inversarea sa t 180 °.
   Mutații genomice- modificarea numărului de cromozomi:
   1. poliploidie - o creștere a numărului diploid de cromozomi prin adăugarea de seturi întregi de cromozomi. În formele poliploide se observă o creștere a numărului de cromozomi, multiplu al setului haploid (Zn - triploid; 4n - tetraploid, 5n - pentaploid, 6n - hexaploid). La animale și la om, în unele organe interne (ficat, rinichi) se găsesc celule poliploide, al căror număr crește odată cu vârsta - poliploidie somatică selectivă. Astfel de celule au o funcționalitate mai mare decât cele diploide;
   2. aneuploidie - o modificare a numărului de cromozomi, în care într-un set diploid poate exista un cromozom mai mult sau mai puțin decât norma: 2n ± 1 cromozomi;
   3. haploidie - o scădere a numărului de cromozomi din celulele somatice la un set haploid. Haploidele se găsesc în principal printre plante (datura, porumb, grâu). Se disting prin dimensiunea lor mai mică, viabilitatea redusă și infertilitate.
3. Există mutații spontane și induse. Mutațiile spontane apar sub influența unor factori mutageni aleatori, a căror doză și timp nu sunt strict definite. Frecvența mutațiilor spontane este aceeași pentru toate organismele și este egală cu 10 -7 - 10 -5 pentru o genă. Mutații induse - mutații cauzate de factori mutageni care cresc frecvența mutațiilor spontane.
4. După natura manifestării, se disting mutațiile dominante, semidominante și recesive.
   Cele dominante apar imediat în fenotip (de exemplu, polidactilie - cu mai multe degete).
   Cele semi-dominante suprimă parțial gena recesivă, apar concomitent cu aceasta, provocând o trăsătură intermediară.
   Recesivii se transmit din generație în generație ca parte a heterozigoților, apar doar într-o pereche cu aceeași mutație în organismele homozigote pentru aceste alele.
5. După valoarea selectivă (valoare pentru selecție), mutațiile sunt împărțite în benefice și dăunătoare.
   Cele utile contribuie la dezvoltarea trăsăturilor care oferă organismului avantaje în supraviețuire și reproducere. Apoi sunt fixate prin selecție.
   Nociv:
   1. letal - provoacă moartea organismelor;
   2. semiletal - reduce brusc reproducerea acestuia.
   Dar s-ar putea să nu apară mult timp și să se acumuleze în bazinul genetic al populației ca parte a heterozigoților. Trebuie amintit că efectul manifestării mutațiilor depinde de factorii de mediu. De exemplu, Drosophila are o genă legală, a cărei penetranță la o temperatură de +30°C este de 100%, adică. toate muștele mor, la 0°C - 0%, adică. toate muștele supraviețuiesc.

Factori mutageni poate fi împărțit în 3 grupe:

Genetica umana.

Rețineți că modelele genetice de bază sunt de importanță universală. Cu toate acestea, o persoană ca obiect al cercetării genetice are o mare specificitate, ceea ce creează anumite dificultăți în studierea eredității și variabilității sale: incapacitatea de a aplica metoda hibridologică,

Alocație pentru solicitanții la universități
Autorul Galkin.

Introducere.

Biologia este știința vieții. Acesta este un set de discipline științifice care studiază lucrurile vii. Astfel, obiectul de studiu al biologiei este viața în toate manifestările ei. Ce este viața? Nu există până acum un răspuns complet la această întrebare. Dintre numeroasele definiții ale acestui concept, iată cea mai populară. Viața este o formă specială de existență și stare fizico-chimică a corpurilor proteice, caracterizată printr-o asimetrie în oglindă a aminoacizilor și a zaharurilor, metabolism, homeostazie, iritabilitate, auto-reproducere, autoguvernare a sistemului, adaptabilitate la mediu, autodezvoltare. , mișcarea în spațiu, transferul de informații, discretitatea fizică și funcțională a indivizilor individuali sau a conglomeratelor sociale, precum și independența relativă a sistemelor supraorganismelor, cu unitatea fizică și chimică generală a materiei vii a biosferei.

Sistemul disciplinelor biologice include direcția cercetării asupra obiectelor sistematice: microbiologie, zoologie, botanică, studiul omului etc. Biologia generală are în vedere cele mai largi tipare care dezvăluie esența vieții, formele și modelele ei de dezvoltare. Această zonă de cunoaștere include în mod tradițional doctrina originii vieții pe Pământ, doctrina celulei, dezvoltarea individuală a organismelor, biologia moleculară, darwinismul (doctrina evolutivă), genetica, ecologia, doctrina biosferei și doctrina omului.

Originea vieții pe pământ.

Problema originii vieții pe Pământ a fost și rămâne principala problemă, alături de cosmologie și cunoaștere, pentru a găsi structura materiei. Știința modernă nu are dovezi directe despre cum și unde a apărut viața. Există doar construcții logice și dovezi indirecte obținute prin experimente model, și date din domeniul paleontologiei, geologiei, astronomiei etc.

În biologia științifică, cele mai cunoscute ipoteze ale originii vieții pe Pământ sunt teoria panspermiei de S. Arrhenius și teoria originii vieții pe Pământ ca urmare a unei lungi dezvoltări evolutive a materiei propuse de A. I. Oparin. .

Teoria panspermiei a fost răspândită la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea. Și acum are mulți susținători.

Conform acestei teorii, ființele vii au fost aduse pe Pământ din spațiul cosmic. Deosebit de răspândite au fost presupunerile despre introducerea embrionilor de organisme vii pe Pământ cu meteoriți sau praf cosmic. Până acum, în meteoriți, ei încearcă să afle ce semne de viață. În 1962, oamenii de știință americani, în 1982, oamenii de știință ruși au raportat descoperirea rămășițelor de organisme în meteoriți. Dar s-a demonstrat curând că formațiunile structurale găsite sunt de fapt granule minerale și doar în aparență seamănă cu structurile biologice. În 1992, au apărut lucrările oamenilor de știință americani, unde, pe baza unui studiu al materialului selectat în Antarctica, descriu prezența în meteoriți a rămășițelor de ființe vii asemănătoare bacteriilor. Ce așteaptă această descoperire va spune timpul. Dar interesul pentru teoria panspermiei nu a dispărut până în prezent.

Dezvoltarea sistematică a problemei originii vieții pe Pământ a început în anii 1920. În 1924 a fost publicată cartea lui A. I. Oparin „Originea vieții”, iar în 1929 un articol de D. Haldane pe aceeași temă. Dar, după cum însuși Haldane a remarcat mai târziu, cu greu se putea găsi ceva nou în articolul său pe care Oparin să nu aibă. Prin urmare, teoria originii vieții pe Pământ ca urmare a „big-bangului biologic” poate fi numită în siguranță teoria Oparin, și nu teoria Oparin-Haldane.

Conform teoriei lui Oparin, viața și-a luat naștere pe Pământ. Acest proces a constat în următoarele etape: 1) Substanțele organice se formează din substanțe anorganice; 2) are loc o rearanjare rapidă fizico-chimică a substanţelor organice primare. Oglindiți substanțele organice prebiologice asimetrice în condiții de activitate vulcanică activă, temperatură ridicată, radiații, radiații ultraviolete intensificate, furtuni rapide. În timpul polimerizării aminoacizilor stângaci, s-au format proteine ​​primare. În același timp, au apărut baze azotate - nucleotide; 3) procesele fizice și chimice au contribuit la formarea picăturilor coacervate (coacervate) - structuri de tip gel; 4) formarea polinucleotidelor - ADN și ARN și includerea lor în coacervate; 5) formarea unui „film” care a separat coacervatele de mediu, ceea ce a dus la apariția unui sistem prebiologic, care era un sistem deschis. Avea capacitatea de a matriza sinteza și descompunerea proteinelor.

În anii următori, teoria lui Oparin a fost pe deplin confirmată. Marele merit al unei teorii este că o mare parte din ea poate fi testată sau legată logic de propoziții verificabile.

Un pas extrem de important în procesul de apariție a vieții a fost trecerea compușilor anorganici de carbon în cei organici. Datele astronomice au arătat că și acum formarea substanțelor organice are loc peste tot, complet independent de viață. Din aceasta s-a concluzionat că o astfel de sinteză a avut loc pe Pământ în timpul formării scoarței terestre. O serie de lucrări de sinteză au fost începute în 1953 de S. Miller, care a sintetizat o serie de aminoacizi prin trecerea unei descărcări electrice printr-un amestec de gaze, constituind probabil atmosfera primară (hidrogen, vapori de apă, amoniac, metan). Prin modificarea componentelor individuale și a factorilor de influență, diverși oameni de știință au obținut glicină, acid ascargic și alți aminoacizi. În 1963, prin modelarea condițiilor atmosferei antice, oamenii de știință au obținut polipeptide individuale cu o greutate moleculară de 3000-9000. În ultimii ani, compoziția chimică, proprietățile fizico-chimice și mecanismul de formare a picăturilor de coacervat au fost studiate în detaliu la Institutul de Biochimie al Academiei Ruse de Științe și a Universității de Stat din Moscova. S-a demonstrat că concomitent cu procesul general de evoluţie a sistemelor prebiologice a avut loc transformarea acestora în structuri mai specializate.

Și aici devine clar că selecția naturală ar trebui să conducă în viitor la apariția unei celule - o unitate structurală și funcțională elementară a unui organism viu.

Principalele caracteristici ale vieții.

Capacitatea de a se mișca. Semne care apar clar la animale, dintre care multe sunt capabile să se miște activ. În cele mai simple organe de mișcare sunt flagelii, cilii etc. La animalele mai organizate apar membrele. Plantele au și capacitatea de a se mișca. Alga unicelulară Chlamydomonas are flageli. Dispersarea sporilor, dispersarea semințelor, mișcarea în spațiu cu ajutorul rizomilor sunt toate variante de mișcare.

Capacitatea de a crește. Toate ființele vii sunt capabile să crească în dimensiune și masă datorită întinderii, diviziunii celulare etc.

Nutriția, respirația, excreția sunt procesele prin care se asigură metabolismul.

Iritabilitatea este capacitatea de a reacționa și de a da răspunsuri la influențele externe.

Reproducerea și fenomenul de variabilitate și ereditate asociat cu aceasta sunt trăsătura cea mai caracteristică a viului. Orice organism viu își produce propriul soi. Progeniturile păstrează trăsăturile părinților lor și dobândesc trăsături care sunt doar caracteristice lor.

Combinația acestor trăsături caracterizează fără îndoială viața ca un sistem care formează metabolismul, iritabilitatea și capacitatea de a se reproduce.Dar trebuie amintit că conceptul de viață este mult mai complicat (vezi introducerea).

nivelurile de organizare a vieții.

Nivelul de organizare este locul funcțional al structurii biologice de un anumit grad de complexitate în „sistemul general de sisteme” al viului. De obicei, se disting niveluri de organizare moleculare (molecular-genetice), celulare, organismale, populație-specie, biocenotice, biosferice.

Unitatea elementară și funcțională a vieții este celula. O celulă are aproape toate caracteristicile principale ale unui lucru viu, spre deosebire de așa-numitele organisme necelulare (de exemplu, viruși), care există la nivel molecular.

Organismul este un adevărat purtător de viață, caracterizat prin toate proprietățile sale biologice.

O specie este un grup de indivizi asemănători ca structură și origine.

Biocenoza este un set interconectat de specii care locuiesc într-o zonă mai mult sau mai puțin omogenă de pământ sau apă.

Biosfera este totalitatea tuturor biocenozelor Pământului.

Metode de studiu a biologiei.

Metodele biologiei moderne sunt determinate de sarcinile sale. Una dintre sarcinile principale ale biologiei este cunoașterea lumii ființelor vii din jurul nostru. Metodele biologiei moderne vizează în mod special studierea acestei probleme.

Cercetarea științifică începe de obicei cu observații. Această metodă de studiu a obiectelor biologice a fost folosită încă de la începutul existenței semnificative a omului. Această metodă vă permite să creați o idee despre obiectul studiat, să colectați material pentru lucrări ulterioare.

Observarea a fost principala metodă în perioada descriptivă a dezvoltării biologiei. Pe baza observațiilor, se emite o ipoteză.

Următorii pași în studiul obiectelor biologice sunt legați de experiment.

A devenit baza tranziției biologiei de la știința descriptivă la știința experimentală. Experimentul vă permite să verificați rezultatele observațiilor și să obțineți date care nu pot fi obținute în prima etapă a studiului.

Un adevărat experiment științific trebuie să fie însoțit de un experiment de control.

Experimentul trebuie să fie reproductibil. Acest lucru va permite obținerea de date fiabile și prelucrarea datelor folosind un computer.

În ultimii ani, metoda de modelare a fost utilizată pe scară largă în biologie. Crearea de modele matematice de fenomene și procese a devenit posibilă odată cu introducerea pe scară largă a computerelor în cercetarea biologică.

Un exemplu este algoritmul pentru studierea speciilor unei plante. În prima etapă, cercetătorul studiază semnele organismului. Rezultatele observației sunt înregistrate într-un jurnal special. Pe baza identificării tuturor caracteristicilor disponibile, se emite o ipoteză că organismul aparține unei anumite specii. Corectitudinea ipotezei este determinată prin experiment. Știind că reprezentanții aceleiași specii se încrucișează în mod liber și produc descendenți fertili, cercetătorul crește un organism din semințe luate de la individul studiat și încrucișează organismul crescut cu un organism de referință, specia care îi aparține este stabilită în prealabil. Dacă, în urma acestui experiment, se obțin semințe din care se dezvoltă un organism viabil, atunci ipoteza este considerată confirmată.

Diversitatea lumii organice.

Diversitatea, precum și diversitatea vieții de pe Pământ, sunt studiate de sistematică - cea mai importantă secțiune a biologiei.

Sistemele de organisme sunt o reflectare a diversității vieții de pe Pământ. Pe Pământ trăiesc reprezentanți a trei grupuri de organisme: viruși, procariote, eucariote.

Virușii sunt organisme care nu au o structură celulară. Procariotele și eucariotele sunt organisme a căror unitate structurală principală este celula. Celulele procariote nu au un nucleu celular bine format. La eucariote, celula are un nucleu adevărat, unde materialul nuclear este separat de citoplasmă printr-o membrană cu două membrane.

Procariotele includ bacterii și alge albastre-verzi. Bacteriile sunt organisme unicelulare, în mare parte heterozigote. Algele albastre-verzi sunt organisme unicelulare, coloniale sau multicelulare cu un tip mixt de nutriție. Celulele albastre-verzi au clorofilă, care oferă nutriție autotrofă, dar verdele albastru pot absorbi substanțe organice gata preparate din care își construiesc propriile substanțe macromoleculare. Există trei regate în eucariote: ciuperci, plante și animale. Ciupercile sunt organisme heterotrofe al căror corp este reprezentat de miceliu. Un grup special de ciuperci sunt lichenii, unde simbioții fungici sunt alge unicelulare sau albastru-verzi.

Plantele sunt în primul rând organisme autotrofe.

Animalele sunt eucariote heterozigote.

Organismele vii de pe Pământ există în starea comunităților - biocenoze.

Însăși relația dintre virusuri și organisme este discutabilă, deoarece nu se pot reproduce în afara celulei și nu au o structură celulară. Și totuși, majoritatea biologilor cred că virușii sunt cele mai mici organisme vii.

Botanistul rus D.I. Ivanovsky este considerat descoperitorul virusurilor, dar numai odată cu inventarea microscopului electronic a devenit posibilă studierea structurii acestor structuri misterioase. Virușii sunt foarte simpli. „Miezul” virusului este o moleculă de ADN sau ARN. Acest „nucleu” este înconjurat de o înveliș proteic. Unii virusuri dezvoltă un înveliș lipoproteic care ia naștere din membrana citoplasmatică a celulei gazdă.

Odată intrat în celulă, virușii dobândesc capacitatea de a se reproduce singuri. În același timp, ei „opresc” ADN-ul gazdei și, folosind acidul lor nucleic, dau comanda de a sintetiza noi copii ale virusului. Virușii pot „ataca” celulele tuturor grupurilor de organisme. Virușii care „atacă” bacteriile primesc un nume special - bacteriofagi.

Importanța virusurilor în natură este asociată cu capacitatea lor de a provoca diverse boli. Acesta este mozaicul frunzelor, gripei, variolei, rujeolei, poliomielitei, oreionului și „ciuma” secolului al XX-lea – SIDA.

Metoda de transmitere a virusurilor se realizează prin picătură-lichid, prin contact, cu ajutorul purtătorilor (purici, șobolani, șoareci etc.), prin fecale și alimente.

Sindromul imunodeficienței dobândite (SIDA). virusul SIDA.

SIDA este o boală infecțioasă cauzată de un virus ARN. Virusul SIDA are o formă de tijă sau ovală sau rotundă. În acest din urmă caz, diametrul său ajunge la 140 nm. Virusul este format din ARN, o enzimă revartază, două tipuri de proteine, două tipuri de glicoproteine ​​și lipide care formează membrana exterioară. Enzima catalizează reacția sintezei catenei de ADN pe șablonul ARN viral într-o celulă afectată de virus. Virusul SIDA este exprimat în limfocitele T.

Virusul este instabil pentru mediu, sensibil la multe antiseptice. Activitatea infecțioasă a virusului este redusă de 1000 de ori atunci când este încălzit la o temperatură de 56C timp de 30 de minute.

Boala se transmite pe cale sexuală sau prin sânge. Infecția cu SIDA este de obicei fatală!

Fundamentele citologiei.

Prevederi de bază ale teoriei celulare.

Cușca a fost descoperită în a doua jumătate a secolului al XVII-lea. Studiul celulei s-a dezvoltat deosebit de puternic în a doua jumătate a secolului al XIX-lea în legătură cu crearea teoriei celulare. Nivelul celular al cercetării a devenit principiul călăuzitor al celor mai importante discipline biologice. În biologie, o nouă secțiune a prins contur - citologie. Obiectul de studiu al citologiei îl constituie celulele organismelor pluricelulare, precum și organismele al căror corp este reprezentat de o singură celulă. Citologia studiază structura, compoziția chimică, modalitățile de reproducere a acestora, proprietățile adaptative.

Baza teoretică a citologiei este teoria celulară. Teoria celulară a fost formulată în 1838 de T. Schwann, deși primele două prevederi ale teoriei celulare îi aparțin lui M. Schleiden, care a studiat celulele vegetale. T. Schwann, un cunoscut specialist în structura celulelor animale, în 1838, pe baza datelor lucrărilor lui M. Schleiden și a rezultatelor propriilor sale cercetări, a făcut următoarele concluzii:

Celula este cea mai mică unitate structurală a organismelor vii.

Celulele se formează ca rezultat al activității organismelor vii.

Celulele animale și vegetale au mai multe asemănări decât diferențe.

Celulele organismelor multicelulare sunt interconectate structural și funcțional.

Studierea ulterioară a structurii și a activității vieții a făcut posibil să înveți multe despre aceasta. Acest lucru a fost facilitat de perfecțiunea tehnicilor microscopice, a metodelor de cercetare și de sosirea multor cercetători talentați în citologie. Structura nucleului a fost studiată în detaliu, a fost efectuată o analiză citologică a unor procese biologice atât de importante precum mitoza, meioza și fertilizarea. A devenit cunoscută microstructura celulei în sine. Organelele celulare au fost descoperite și descrise. Programul de cercetare citologică al secolului al XX-lea a stabilit sarcina de a elucida și de a distinge mai precis proprietățile celulei. Prin urmare, s-a acordat o atenție deosebită studiului compoziției chimice a celulei și mecanismului prin care celula absoarbe substanțele din mediu.

Toate aceste studii au făcut posibilă multiplicarea și extinderea prevederilor teoriei celulare, ale căror principale postulate arată în prezent astfel:

Celula este unitatea de bază și structurală a tuturor organismelor vii.

Celulele se formează numai din celule ca urmare a diviziunii.

Celulele tuturor organismelor sunt similare ca structură, compoziție chimică și funcții fiziologice de bază.

Celulele organismelor multicelulare formează un singur complex funcțional.

Celulele plantelor și animalelor superioare formează grupuri înrudite funcțional - țesuturi; Organele care alcătuiesc corpul sunt formate din țesuturi.

Caracteristicile structurale ale celulelor procariote și eucariote.

Procariotele sunt cele mai vechi organisme care formează un regn independent. Procariotele includ bacterii, „alge” albastru-verzi și o serie de alte grupuri mici.

Celulele procariote nu au un nucleu distinct. Este prezentat aparatul genetic. este format din ADN circular. Nu există mitocondrii și aparatul Golgi în celulă.

Eucariotele sunt organisme care au un nucleu adevărat. Eucariotele includ reprezentanți ai regnului vegetal, regnului animal și regnului ciuperci.

Celulele eucariote sunt de obicei mai mari decât celulele procariote, împărțite în elemente structurale separate. ADN-ul legat de o proteină formează cromozomi, care sunt localizați în nucleu, înconjurați de o înveliș nuclear și umpluți cu carioplasmă. Împărțirea celulelor eucariote în elemente structurale se realizează cu ajutorul membranelor biologice.

Celulele eucariote. Structură și funcții.

Eucariotele includ plante, animale, ciuperci.

Structura celulelor vegetale și fungice este discutată în detaliu în secțiunea de botanică „Manuale pentru solicitanții la universități” Compilat de M. A. Galkin.

În acest manual, vom evidenția trăsăturile distinctive ale celulelor animale, pe baza uneia dintre prevederile teoriei celulare. „Există mai multe asemănări între celulele vegetale și cele animale decât diferențe.”

Celulele animale nu au perete celular. Este reprezentat de un protoplast gol. Stratul limită al unei celule animale - glicocalixul este stratul superior al membranei citoplasmatice „întărit” de molecule de polizaharide, care fac parte din substanța intercelulară decât în ​​celulă.

Mitocondriile au cresta îndoită.

Celulele animale au un centru celular format din doi centrioli. Acest lucru sugerează că orice celulă animală este potențial capabilă de diviziune.

Includerea într-o celulă animală se prezintă sub formă de boabe și picături (proteine, grăsimi, glicogen carbohidrat), produse finale ale metabolismului, cristale de sare, pigmenți.

În celulele animale pot exista vacuole contractile, digestive, excretoare de dimensiuni mici.

Nu există plastide în celule, incluziuni sub formă de boabe de amidon, boabe, vacuole mari umplute cu suc.

Diviziune celulara.

O celulă se formează numai dintr-o celulă ca rezultat al diviziunii. Celulele eucariote se divid după tipul de mitoză sau după tipul de meioză. Ambele diviziuni se desfășoară în trei etape:

Împărțirea celulelor vegetale în funcție de tipul de mitoză și în funcție de tipul de meioză este descrisă în detaliu în secțiunea „Botanică” a manualului pentru solicitanții la universități, compilat de M. A. Galkin.

Aici indicăm doar caracteristicile diviziunii pentru celulele animale.

Caracteristicile diviziunii în celulele animale sunt asociate cu absența unui perete celular în ele. Când o celulă se divide în funcție de tipul de mitoză în citokineză, separarea celulelor fiice are loc deja în prima etapă.La plante, celulele fiice iau forma sub protecția peretelui celular al celulei mamă, care este distrus abia după apariția peretelui celular primar în celulele fiice. Când o celulă se divide în funcție de tipul de meioză la animale, diviziunea are loc deja în telofaza 1. La plante, în telofaza 1, formarea unei celule binucleare se termină.

Formarea fusului de diviziune în telofaza unu este precedată de divergența centriolilor către polii celulei. De la centrioli începe formarea filamentelor fusului. La plante, filamentele fusului încep să se formeze din grupurile de poli de microtubuli.

Mișcarea celulelor. Organele de mișcare.

Organismele vii formate dintr-o celulă au adesea capacitatea de a se mișca activ. Mecanismele de mișcare care au apărut în procesul de evoluție sunt foarte diverse. Principalele forme de mișcare sunt - ameboid și cu ajutorul flagelilor. În plus, celulele se pot mișca prin secretarea mucusului sau prin mutarea substanței principale a citoplasmei.

Mișcarea amiboidă și-a primit numele de la cel mai simplu organism - ameba. Organele de mișcare din amibe sunt picioare false - pseudo-asemănări, care sunt proeminențe ale citoplasmei. Ele se formează în locuri diferite de pe suprafața citoplasmei. Ele pot dispărea și reapărea în altă parte.

Mișcarea cu ajutorul flagelilor este caracteristică multor alge unicelulare (de exemplu, chlamydomonas), protozoare (de exemplu, euglena verde) și bacterii. Organele de mișcare ale acestor organisme sunt flageli - excrescențe citoplasmatice de pe suprafața citoplasmei.

Compoziția chimică a celulei.

Compoziția chimică a celulei este strâns legată de caracteristicile structurii și funcționării acestei unități elementare și funcționale a vieții.

La fel ca și morfologic, cea mai comună și universală pentru celulele reprezentanților tuturor regatelor este compoziția chimică a protoplastei. Acesta din urmă conține aproximativ 80% apă, 10% materie organică și 1% săruri. Rolul principal în formarea protoplastelor printre ei îl reprezintă în primul rând proteinele, acizii nucleici, lipidele și carbohidrații.

După compoziția elementelor chimice, protoplasta este extrem de complexă. Conține atât substanțe cu o greutate moleculară mică, cât și substanțe cu o moleculă mare. 80% din greutatea protoplastului este alcătuită din substanțe cu greutate moleculară mare și doar 30% sunt compuși cu greutate moleculară mică. În același timp, pentru fiecare macromoleculă sunt sute, iar pentru fiecare macromoleculă mare sunt mii și zeci de mii de molecule.

Dacă luăm în considerare conținutul de elemente chimice din celulă, atunci primul loc trebuie acordat oxigenului (65-25%). Urmează carbonul (15-20%), hidrogenul (8-10%) și azotul (2-3%). Numărul altor elemente, și aproximativ o sută dintre ele au fost găsite în celule, este mult mai mic. Compoziția elementelor chimice dintr-o celulă depinde atât de caracteristicile biologice ale organismului, cât și de habitat.

Substanțele anorganice și rolul lor în viața celulei.

Substanțele anorganice ale celulei includ apa și sărurile. Pentru procesele de viață, dintre cationii care alcătuiesc sărurile, cei mai importanți sunt K, Ca, Mg, Fe, Na, NH, din anionii NO, HPO, HPO.

Ionii de amoniu și nitrat sunt reduși la celulele plantei la NH și sunt incluși în sinteza aminoacizilor; La animale, aminoacizii sunt folosiți pentru a-și construi propriile proteine. Când organismele mor, ele sunt incluse în ciclul substanțelor sub formă de azot liber. Ele fac parte din proteine, aminoacizi, acizi nucleici și ATP. Dacă fosfor-fosfații, aflându-se în sol, sunt dizolvați de secrețiile radiculare ale plantelor și absorbiți. Ele fac parte din toate structurile membranelor, acizii nucleici și ATP, enzimele, țesuturile.

Potasiul se găsește în toate celulele sub formă de ioni K. „Pompa de potasiu” a celulei favorizează pătrunderea substanțelor prin membrana celulară. Activează procesele vitale ale celulelor, excitații și impulsuri.

Calciul se găsește în celule sub formă de ioni sau cristale de sare. Inclus în sânge contribuie la coagularea acestuia. Incluse în oase, scoici, schelete calcaroase ale polipilor de corali.

Magneziul se găsește sub formă de ioni în celulele plantelor. Inclus în clorofilă.

Ionii de fier fac parte din hemoglobina conținută în celulele roșii din sânge, care asigură transportul oxigenului.

Ionii de sodiu sunt implicați în transportul de substanțe prin membrană.

Pe primul loc printre substanțele care alcătuiesc celula, se află apa. Este conținut în substanța principală a citoplasmei, în seva celulară, în carioplasmă, în organite. Intră în reacții de sinteză, hidroliză și oxidare. Este un solvent universal și o sursă de oxigen. Apa oferă turgență, reglează presiunea osmotică. În cele din urmă, este un mediu pentru procesele fiziologice și biochimice care au loc în celulă. Cu ajutorul apei se asigura transportul substantelor prin membrana biologica, procesul de termoreglare etc.

Apa cu alte componente - organice și anorganice, cu greutate moleculară mare și mică - este implicată în formarea structurii protoplastice.

Substante organice (proteine, carbohidrati, lipide, acizi nucleici, ATP), structura si rolul lor in viata celulei.

Celula este structura elementară în care se desfășoară toate etapele principale ale metabolismului biologic și sunt cuprinse toate componentele chimice principale ale materiei vii. 80% din greutatea protoplastului este alcătuită din substanțe macromoleculare - proteine, carbohidrați, lipide, acizi nucleici.

Printre componentele principale ale protoplasmei, valoarea principală aparține proteinei. Macromolecula proteică are cea mai complexă compoziție și structură și se caracterizează printr-o manifestare extrem de bogată a proprietăților chimice și fizico-chimice. Conține una dintre cele mai importante proprietăți ale materiei vii - specificitatea biologică.

Aminoacizii sunt principalele componente ale unei molecule de proteine. Moleculele majorității aminoacizilor conțin fiecare o grupă carboxil și o grupă amină. Aminoacizii dintr-o proteină sunt interconectați prin legături peptidice datorită grupărilor carboxil și - amină, adică o proteină este un polimer, al cărui monomer este aminoacizi. Proteinele organismelor vii sunt formate din douăzeci de aminoacizi „de aur”.

Setul de legături peptidice care unește un lanț de resturi de aminoacizi formează un lanț peptidic - un fel de coloană vertebrală a moleculelor polipeptidice.

Într-o macromoleculă proteică se disting mai multe ordine de structură - primar, secundar, terțiar. Structura primară a unei proteine ​​este determinată de secvența reziduurilor de aminoacizi. Structura secundară a lanțurilor polipeptidice este o spirală continuă sau discontinuă. Orientarea spațială a acestor elice sau combinația mai multor polipeptide constituie un sistem de ordin superior - o structură terțiară caracteristică moleculelor multor proteine. Pentru moleculele mari de proteine, astfel de structuri sunt doar subunități, a căror aranjare spațială reciprocă constituie o structură cuaternară.

Proteinele active fiziologic au o structură globulară, cum ar fi o bobină sau un cilindru.

Secvența și structura de aminoacizi determină proprietățile proteinei, iar proprietățile determină funcția. Există proteine ​​care sunt insolubile în apă și există proteine ​​care sunt liber solubile în apă. Există proteine ​​solubile numai în soluții slabe de alcali sau alcool 60-80%. Proteinele diferă și în greutate moleculară și, prin urmare, în dimensiunea lanțului polipeptidic. O moleculă de proteină sub influența anumitor factori este capabilă să se rupă sau să se desfacă. Acest fenomen se numește denaturare. Procesul de denaturare este reversibil, adică proteina își poate schimba proprietățile.

Funcțiile proteinelor din celulă sunt diverse. Acestea sunt, în primul rând, funcțiile de construcție - proteina face parte din membrane. Proteinele acționează ca catalizatori. Ele accelerează reacțiile. Catalizatorii celulari se numesc enzime. Proteinele îndeplinesc și o funcție de transport. Un prim exemplu este hemoglobina, un agent care transportă oxigenul. Funcția protectoare a proteinelor este cunoscută. Amintiți-vă de formarea în celule a substanțelor care leagă și neutralizează substanțele care pot dăuna celulei. Deși nesemnificativ, proteinele îndeplinesc o funcție energetică. Descompunându-se în aminoacizi, ei eliberează energie.

Aproximativ 1% din substanța uscată a celulei este carbohidrați. Carbohidrații sunt împărțiți în zaharuri simple, carbohidrați cu greutate moleculară mică și zaharuri cu greutate moleculară mare. Toate tipurile de carbohidrați conțin atomi de carbon, hidrogen și oxigen.

Zaharurile simple, sau monozele, sunt împărțite în pentoze și heptoze în funcție de numărul de unități de carbon din moleculă. Dintre carbohidrații cu greutate moleculară mică din natură, zaharoza, maltoza și lactoza sunt cele mai răspândite. Carbohidrații cu greutate moleculară mare sunt împărțiți în simpli și complecși. Simple sunt polizaharidele, ale căror molecule constau din reziduuri ale oricărei monoză. Acestea sunt amidonul, glicogenul, celuloza. Cele complexe includ pectina, mucusul. Compoziția carbohidraților complecși, pe lângă monoze, include produsele oxidării și reducerii acestora.

Carbohidrații îndeplinesc o funcție de construcție, formând baza peretelui celular. Dar principala funcție a carbohidraților este energia. Când carbohidrații complecși sunt descompuși în alții simpli, iar cei simpli în dioxid de carbon și apă, se eliberează o cantitate semnificativă de energie.

Toate celulele animale și vegetale conțin lipide. Lipidele includ substanțe de natură chimică variată, dar având proprietăți fizice și chimice comune și anume: Insolubilitate în apă și solubilitate bună în solvenți organici - eter, benzen, benzină, cloroform.

După compoziția și structura lor chimică, lipidele sunt împărțite în fosfolipide, sulfolipide, steroli, pigmenți liposolubili, grăsimi și ceară. Moleculele de lipide sunt bogate în radicali și grupări hidrofobe.

Funcția de construcție a lipidelor este excelentă. Cea mai mare parte a membranelor biologice este formată din lipide. În timpul descompunerii grăsimilor, se eliberează o cantitate mare de energie. Lipidele includ unele vitamine (A, D). Lipidele îndeplinesc o funcție de protecție la animale. Se depun sub piele, creând un strat cu conductivitate termică scăzută. Grăsimea cămilei este sursa de apă. Un kilogram de grăsime se oxidează pentru a da un kilogram de apă.

Acizii nucleici, ca și proteinele, joacă un rol principal în metabolismul și organizarea moleculară a materiei vii. Ele sunt asociate cu sinteza proteinelor, creșterea și diviziunea celulară, formarea structurilor celulare și, în consecință, formarea și ereditatea organismului.

Acizii nucleici conțin trei blocuri de bază: acid fosforic, un carbohidrat de tip pentoză și baze azotate; atunci când sunt combinate, ele formează nucleotide. Acizii nucleici sunt polinucleotide, adică produse de polimerizare a unui număr mare de nucleotide. În nucleotide, elementele structurale sunt conectate în următoarea secvență: acid fosforic - pentoză - bază azotată. În același timp, pentoza este conectată cu acidul fosforic printr-o legătură eterică și cu o bază - printr-o legătură glucozidică. Legătura dintre nucleotidele din acidul nucleic se realizează prin acid fosforic, ai cărui radicali liberi provoacă proprietățile acide ale acizilor nucleici.

În natură, există două tipuri de acizi nucleici - ribonucleici și dezoxiribonucleici (ARN și ADN). Ele diferă prin componenta carbonului și setul de baze azotate.

ARN-ul conține riboză ca componentă de carbon, ADN-ul conține deoxiriboză.

Bazele azotate ale acizilor nucleici sunt derivați ai purinei și piramidei. Primele includ adenina și guanina, care sunt componente esențiale ale acizilor nucleici. Derivații de piramidă sunt citozină, timină, uracil. Dintre aceștia, numai citozina este necesară pentru ambii acizi nucleici. În ceea ce privește timina și uracilul, primul este caracteristic ADN-ului, cel de-al doilea ARN. În funcție de prezența unei baze azotate, nucleotidele se numesc adenină, citozil, guanină, timină, uracil.

Structura structurală a acizilor nucleici a devenit cunoscută după cea mai mare descoperire făcută în 1953 de Watson și Crick.

Molecula de ADN este formată din două lanțuri de polinucleotide elicoidale răsucite în jurul unei axe comune. Aceste lanțuri se confruntă cu baze azotate. Acestea din urmă țin ambele lanțuri împreună în întreaga moleculă. Doar două combinații sunt posibile într-o moleculă de ADN: adenină cu timină și guanină cu citozină. De-a lungul helixului, în macromoleculă se formează două „caneluri” – unul mic situat între două lanțuri polinucleotidice, celălalt – unul mare – reprezintă o deschidere între spire. Distanța dintre perechile de baze de-a lungul axei moleculei de ADN este de 3,4 A. 10 perechi de nucleotide se încadrează într-o tură a helixului, respectiv, lungimea unei spire este de 3,4 A. Diametrul secțiunii transversale a helixului este 20 A. ADN-ul la eucariote este conținut în nucleul celulei, unde face parte din cromozomi, și în citoplasmă, unde se găsește în mitocondrii și cloroplaste.

O proprietate specială a ADN-ului este capacitatea sa de a se duplica - acest proces de auto-reproducere va determina transferul proprietăților ereditare de la celula mamă la cea fiică.

Sinteza ADN-ului este precedată de trecerea structurii sale de la dublu catenar la monocatenar. După aceea, pe fiecare lanț polinucleotidic, pe măsură ce pe matrice se formează un nou lanț polinucleotidic, secvența de nucleotide în care corespunde celei inițiale, o astfel de secvență este determinată de principiul complementarității bazelor. Împotriva fiecărui A sta T, împotriva C - G.

Acidul ribonucleic (ARN) este un polimer ai cărui monomeri sunt ribonucleotide: adenina, citozina, guanina, uracilul.

În prezent, există trei tipuri de ARN - structural, solubil sau de transport, informațional. ARN-ul structural se găsește în principal în ribozomi. Prin urmare, se numește ARN ribozomal. Reprezintă până la 80% din tot ARN-ul celular. ARN de transfer este format din 80-80 nucleotide. Se găsește în substanța principală a citoplasmei. Reprezintă aproximativ 10-15% din tot ARN-ul. Joacă rolul unui purtător de aminoacizi către ribozomi, unde are loc sinteza proteinelor. ARN-ul mesager nu este foarte omogen; poate avea o greutate moleculară de 300.000 până la 2 milioane sau mai mult și este extrem de activ metabolic. ARN-ul mesager se formează continuu în nucleul ADN-ului, care joacă rolul unui șablon și este trimis la ribozomi unde participă la sinteza proteinelor. În acest sens, ARN mesager este numit ARN mesager. Este 10-5% din cantitatea totală de ARN.

Printre substanțele organice ale celulei, un loc aparte ocupă acidul adenin trifosforic. Conține trei componente cunoscute: baza azotată adenină, carbohidrați (riboză) și acid fosforic. O caracteristică a structurii ATP este prezența a două grupări fosfat suplimentare atașate la reziduul de acid fosforic deja existent, ceea ce duce la formarea de legături bogate în energie. Astfel de conexiuni se numesc macroenergetice. O legătură macroenergetică dintr-o moleculă gram a unei substanțe conține până la 16.000 de calorii. ATP și ADP se formează în timpul respirației datorită energiei eliberate în timpul descompunerii oxidative a carbohidraților, grăsimilor etc. Procesul invers, adică trecerea de la ATP la ADP, este însoțit de eliberarea de energie, care este direct utilizată în anumite vieți. procese - în substanțele de sinteză, în mișcarea substanței de bază a citoplasmei, în conducerea excitațiilor etc. ATP este o sursă unică și universală de energie care furnizează celulei. După cum a devenit cunoscut în ultimii ani, ATP și ADP, AMP sunt materia primă pentru formarea acizilor nucleici.

Substanțe de reglementare și semnalizare.

Proteinele au o serie de proprietăți remarcabile.

Enzime. Cele mai multe dintre reacțiile de asimilare și disimilare în organism apar cu participarea enzimelor - proteine ​​care sunt catalizatori biologici. În prezent, existența a aproximativ 700 de enzime este cunoscută. Toate sunt proteine ​​simple sau complexe. Acestea din urmă sunt compuse din proteine ​​și coenzime. Coenzimele sunt diverse substanțe active fiziologic sau derivații acestora - nucleotide, flavine etc.

Enzimele se caracterizează printr-o activitate extrem de ridicată, care depinde în mare măsură de pH-ul mediului. Pentru enzime, specificitatea lor este cea mai caracteristică. Fiecare enzimă este capabilă să regleze doar un tip de reacție strict definit.

Astfel, enzimele acționează ca acceleratori și reglatori ai aproape tuturor proceselor biochimice din celulă și din organism.

Hormonii sunt secretele glandelor endocrine. Hormonii asigură sinteza anumitor enzime în celulă, activează sau inhibă activitatea acestora. Astfel, accelerează creșterea corpului și diviziunea celulară, îmbunătățesc funcția musculară, reglează absorbția și excreția de apă și săruri. Sistemul hormonal, impreuna cu sistemul nervos, asigura activitatea organismului in ansamblu, prin actiunea speciala a hormonilor.

Vitamine. Rolul lor biologic.

Vitaminele sunt substanțe organice produse în organismul animal sau alimentate cu hrană în cantități foarte mici, dar absolut necesare pentru metabolismul normal. Lipsa de vitamine duce la boala de hipo- și avitaminoză.

În prezent, sunt cunoscute peste 20 de vitamine. Acestea sunt vitamine din grupa B, vitaminele E, A, K, C, PP etc.

Rolul biologic al vitaminelor constă în faptul că, în absența sau deficiența lor, activitatea anumitor enzime este perturbată, reacțiile biochimice și activitatea normală a celulelor sunt perturbate.

Biosinteza proteinelor. Cod genetic.

Biosinteza proteinelor, sau mai degrabă a lanțurilor polipeptidice, se realizează pe ribozomi, dar aceasta este doar etapa finală a unui proces complex.

Informațiile despre structura lanțului polipeptidic sunt conținute în ADN. Un segment de ADN care poartă informații despre un lanț polipeptidic este o genă. Când acest lucru a devenit cunoscut, a devenit clar că secvența de nucleotide a ADN-ului trebuie să determine secvența de aminoacizi a lanțului polipeptidic. Această relație dintre baze și aminoacizi este cunoscută sub numele de cod genetic. După cum știți, molecula de ADN este construită din patru tipuri de nucleotide, care includ una dintre cele patru baze: adenină (A), guanină (G), timină (T), citozină (C). Nucleotidele sunt conectate într-un lanț de polinucleotide. Cu acest alfabet de patru litere, sunt scrise instrucțiuni pentru sinteza unui număr potențial infinit de molecule de proteine. Dacă o bază ar determina poziția unui aminoacid, atunci lanțul ar conține doar patru aminoacizi. Dacă fiecare aminoacid ar fi codificat de două baze, atunci 16 aminoacizi ar putea fi codificați folosind un astfel de cod. Doar un cod format din tripleți de bază (un cod triplet) poate asigura că toți cei 20 de aminoacizi sunt incluși în lanțul polipeptidic. Acest cod include 64 de tripleți diferite. În prezent, codul genetic este cunoscut pentru toți cei 20 de aminoacizi.

Principalele caracteristici ale codului genetic pot fi formulate după cum urmează.

Codul care determină includerea unui aminoacid într-un lanț polipeptidic este un triplet de baze în lanțul polipeptidic ADN.

Codul este universal: aceleași tripleți codifică aceiași aminoacizi în diferite microorganisme.

Codul este degenerat: un anumit aminoacid poate fi codificat de mai mult de un triplet. De exemplu, aminoacidul leucina este codificat de tripleții GAA, GAG, GAT, GAC.

Cod suprapus: de exemplu, secvența de nucleotide AAACAATTA este citită numai ca AAA/CAA/TTA. Trebuie remarcat faptul că există tripleți care nu codifică un aminoacid. Funcția unora dintre aceste tripleți a fost stabilită. Aceștia sunt codoni de pornire, codoni de resetare etc. Funcțiile altora necesită decodare.

Secvența de baze dintr-o genă, care poartă informații despre lanțul polipeptidic, „este rescrisă în secvența sa complementară de bază de ARN informațional sau mesager. Acest proces se numește transcripție.Molecula I-ARN se formează ca urmare a legării ribonucleotidelor libere între ele sub acțiunea ARN polimerazei în conformitate cu regulile de împerechere a bazelor ADN și ARN (A-U, G-C, T-A, C-G). Moleculele I-ARN sintetizate care poartă informații genetice părăsesc nucleul și merg la ribozomi. Aici are loc un proces numit translație - secvența tripleților de baze din molecula I-ARN este tradusă într-o secvență specifică de aminoacizi din lanțul polipeptidic.

Mai mulți ribozomi sunt atașați la capătul moleculei de ADN, formând un polizom. Întreaga structură este o serie de ribozomi conectați. În același timp, pe o moleculă de I-ARN, poate fi realizată sinteza mai multor lanțuri polipeptidice. Fiecare ribozom este alcătuit din două subunități, una mică și una mare. I-ARN Se atașează la suprafața subunității mici în prezența ionilor de magneziu. În acest caz, primii doi codoni traduși se dovedesc a fi în fața subunității mari a ribozomului. Primul codon leagă o moleculă t_ARN care conține un anticodon complementar și poartă primul aminoacid al polipeptidei sintetizate. Al doilea anticodon atașează apoi un complex aminoacid-ARNt care conține un anticodon complementar acestui codon.

Funcția ribozomului este de a menține factorii i-ARN, t-ARN și proteine ​​implicați în procesul de translație în poziția corectă până când se formează o legătură peptidică între aminoacizii adiacenți.

De îndată ce un nou aminoacid s-a alăturat lanțului polipeptidic în creștere, ribozomul se mișcă de-a lungul catenei de ARNm pentru a pune următorul codon la locul său. Molecula t-ARN, care a fost asociată anterior cu lanțul polipeptidic, acum eliberat de aminoacid, părăsește ribozomul și se întoarce la substanța fundamentală a citoplasmei pentru a forma un nou complex aminoacid-t-ARN. Această „citire” secvenţială de către ribozom a „textului” conţinut în ARNm continuă până când procesul ajunge la unul dintre codonii stop. Astfel de codoni sunt tripleți UAA, UAG sau UGA. În această etapă, lanțul polipeptidic, a cărui structură primară a fost codificată în regiunea ADN - gena, părăsește ribozomul și translația este finalizată.

După ce lanțurile polipeptidice s-au separat de ribozom, ele își pot dobândi propria structură secundară, terțiară sau cuaternară.

În concluzie, trebuie remarcat faptul că întregul proces de sinteză a proteinelor în celulă are loc cu participarea enzimelor. Ele asigură sinteza i-ARN, „captarea” aminoacizilor t-ARN, conectarea aminoacizilor într-un lanț polipeptidic, formarea unei structuri secundare, terțiare, cuaternare. Din cauza participării enzimelor, sinteza proteinelor se numește biosinteză. Pentru a asigura toate etapele sintezei proteinelor, se folosește energia eliberată în timpul descompunerii ATP.

Reglarea transcripției și translației (sinteza proteinelor) în bacterii și organisme superioare.

Fiecare celulă conține un set complet de molecule de ADN. Cu informații despre structura tuturor lanțurilor polipeptidice care pot fi sintetizate doar într-un organism dat. Cu toate acestea, doar o parte din aceste informații este realizată într-o anumită celulă.Cum se realizează reglarea acestui proces?

În prezent, doar mecanismele individuale ale sintezei proteinelor au fost elucidate. Majoritatea proteinelor enzimatice se formează numai în prezența substanțelor substrat asupra cărora acționează. Structura proteinei enzimatice este codificată în gena corespunzătoare (genă structurală). Lângă gena structurală se află o altă genă operatoră. În plus, în celulă este prezentă o substanță specială - un represor care poate interacționa atât cu gena operator, cât și cu substanța substrat. Sinteza represorului este reglată de o genă reglatoare.

Prin alăturarea genei operator, represorul interferează cu funcționarea normală a genei structurale adiacente. Cu toate acestea, după legarea la un substrat, represorul își pierde capacitatea de a se lega de gena operator și de a preveni sinteza ARNm. Formarea represoarelor în sine este controlată de gene reglatoare speciale, a căror funcționare este controlată de represori de ordinul doi. De aceea nu toate, ci doar celulele specifice reacţionează la un substrat dat prin sintetizarea enzimei corespunzătoare.

Cu toate acestea, ierarhia mecanismelor represoare nu se oprește aici, există represori de ordine superioară, ceea ce indică complexitatea uimitoare a genei din celulă asociată cu lansarea.

Citirea „textului” conținut în i-ARN se oprește atunci când acest proces ajunge la codonul stop.

Organisme autotrofe (autotrofe) și heterotrofe.

Organismele autotrofe sintetizează substanțe organice din substanțe anorganice folosind energia Soarelui sau energia eliberată în timpul reacțiilor chimice. Primii se numesc heliotrofe, al doilea - chemotrofe. Organismele autotrofe includ plante și unele bacterii.

În natură, există și un tip mixt de nutriție, care este caracteristic unor bacterii, alge și protozoare. Astfel de organisme pot sintetiza substanțele organice ale corpului lor din substanțe organice gata preparate și din cele anorganice.

Volumul substanțelor din celulă.

Volumul substanțelor este un proces de consum, transformare, utilizare, acumulare, pierdere de substanțe și energie consecventă care permite celulei să se autoconserve, să crească, să se dezvolte și să se înmulțească. Metabolismul constă în procese continue de asimilare și disimilare.

Schimb plastic în celulă.

Metabolismul plastic într-o celulă este un set de reacții de asimilare, adică transformarea anumitor substanțe în interiorul celulei din momentul în care acestea intră până la formarea produselor finite - proteine, glucoză, grăsimi etc. Fiecare grup de organisme vii se caracterizează prin un tip special de metabolism plastic, fixat genetic.

Metabolismul plastic la animale. Animalele sunt organisme heterotrofe, adică se hrănesc cu alimente care conțin substanțe organice gata preparate. În tractul intestinal sau cavitatea intestinală, ele sunt descompuse: proteine ​​în aminoacizi, carbohidrați în monoze, grăsimi în acizi grași și glicerol. Produsele de clivaj pătrund în fluxul sanguin și direct în celulele corpului. În primul caz, produsele de clivaj ajung din nou în celulele corpului. În celule sunt sintetizate substanțe care sunt deja caracteristice unei celule date, adică se formează un set specific de substanțe. Dintre reacțiile de schimb plastic, cele mai simple sunt reacțiile care asigură sinteza proteinelor. Sinteza proteinelor are loc pe ribozomi, conform informațiilor despre structura proteinei conținute în ADN, din aminoacizii care intră în celulă. Sinteza di-, polizaharidelor provine din monozele din aparatul Golgi. Grăsimile sunt sintetizate din glicerol și acizi grași. Toate reacțiile de sinteză au loc cu participarea enzimelor și necesită cheltuiala de energie; ATP furnizează energie pentru reacțiile de asimilare.

Metabolismul plastic în celulele vegetale are multe în comun cu metabolismul plastic în celulele animale, dar are o anumită specificitate asociată cu metoda de nutriție a plantelor. Plantele sunt organisme autotrofe. Celulele vegetale care conțin cloroplaste sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din compuși anorganici simpli folosind energia luminii. Acest proces, cunoscut sub numele de fotosinteză, permite plantelor să producă o moleculă de glucoză și șase molecule de oxigen folosind clorofilă din șase molecule de dioxid de carbon și șase molecule de apă. În viitor, conversia glucozei urmează calea cunoscută nouă.

Metaboliții care apar în plante în procesul de metabolism dau naștere la elementele constitutive ale proteinelor - aminoacizi și grăsimi - glicerol și acizi grași. Sinteza proteinelor la plante merge ca animalele pe ribozomi, iar sinteza grăsimilor pe citoplasmă. Toate reacțiile metabolismului plastic la plante au loc cu participarea enzimelor și ATP. Ca urmare a metabolismului plastic, se formează substanțe care asigură creșterea și dezvoltarea celulei.

Metabolismul energetic în celulă și esența acesteia.

Setul de reacții de disimilare însoțite de eliberarea de energie se numește metabolism energetic. Cele mai multe substanțe energetice sunt proteinele, grăsimile și carbohidrații.

Metabolismul energetic începe cu etapa de fabricație, când proteinele se descompun în aminoacizi, grăsimile în glicerol și acizi grași, polizaharidele în monozaharide. Energia generată în această etapă este neglijabilă și este disipată sub formă de căldură. Dintre substanțele rezultate, principalul furnizor de energie este glucoza. Descompunerea glucozei în celulă, rezultând sinteza ATP, are loc în două etape. Totul începe cu scindarea fără oxigen - glicoliză. A doua etapă se numește divizarea oxigenului.

Glicoliza este numele dat secvenței de reacții în care o moleculă de glucoză se descompune în două molecule de acid piruvic. Aceste reacții au loc în substanța fundamentală a citoplasmei și nu necesită prezența oxigenului. Procesul are loc în două etape. În prima etapă, glucoza este transformată în fructoză -1,6,-bisfosfat, iar în a doua etapă, acesta din urmă este împărțit în două zaharuri cu trei atomi de carbon, care sunt ulterior transformate în acid piruvic. În același timp, două molecule de ATP sunt consumate în prima etapă în reacțiile de fosforilare. Astfel, randamentul net de ATP în timpul glicolizei este de două molecule de ATP. În plus, patru atomi de hidrogen sunt eliberați în timpul glicolizei .. Reacția totală a glicolizei poate fi scrisă după cum urmează:

CHO2CHO + 4H + 2ATP

Mai târziu, în prezența oxigenului, acidul piruvic trece în mitocondrii pentru oxidare completă la CO și apă (respirație aerobă). Dacă nu există oxigen, atunci acesta se transformă fie în etanol, fie în acid lactic (respirație anaerobă).

Defalcarea oxigenului (respirația aerobă) are loc în mitocondrii, unde, sub acțiunea enzimelor, acidul piruvic reacționează cu apa și se descompune complet formând dioxid de carbon și atomi de hidrogen. Dioxidul de carbon este îndepărtat din celulă. Atomii de hidrogen intră în membrana mitocondrială, unde sunt oxidați ca urmare a procesului enzimatic. Electronii și cationii de hidrogen sunt transportați în părțile opuse ale membranei cu ajutorul moleculelor purtătoare: electroni în interior, protoni în exterior. Electronii se combină cu oxigenul. Ca urmare a acestor rearanjamente, membrana este încărcată pozitiv din exterior și negativ din interior. Când este atins un nivel critic de diferență de potențial de-a lungul membranei, particulele încărcate pozitiv sunt împinse printr-un canal din molecula de enzimă construită în membrană către partea interioară a membranei, unde se combină cu oxigenul pentru a forma apă.

Procesul de respirație a oxigenului poate fi reprezentat ca următorul nivel:

2CHO + 6O + 36ADP + 36HPO 36ATP + 6CO + 42NO.

Și ecuația totală a glicolizei și a procesului de oxigen arată astfel:

CHO + 6O + 38ADP + 38HPO 38ATP + 6CO + 44HO

Astfel, descompunerea unei molecule de glucoză din celulă în dioxid de carbon și apă asigură sinteza a 38 de molecule de ATP.

Aceasta înseamnă că în procesul de metabolism energetic se formează ATP - sursa universală de energie în celulă.

Chemosinteza.

Fiecare organism are nevoie de o aprovizionare constantă de energie pentru a menține viața și a desfășura procesele care compun metabolismul.

Procesul de formare de către unele microorganisme a substanțelor organice din dioxid de carbon datorită energiei obținute din oxidarea compușilor anorganici (amoniac, hidrogen, compuși ai sulfului, fier feros) se numește chimiosinteză.

În funcție de compușii minerali, ca urmare a oxidării cărora microorganismele, și acestea sunt în principal bacterii, sunt capabile să obțină energie, chimioautotrofele sunt împărțite în bacterii nitrificatoare, hidrogen, sulf și bacterii de fier.

Bacteriile nitrofitice oxidează amoniacul în acid azotic. Acest proces are loc în două etape. În primul rând, amoniacul este oxidat în acid azotic:

2NH + 3O = 2HNO + 2HO + 660 kJ.

Acidul azot este apoi transformat în acid azotic:

2HNO + O = 2HNO + 158 kJ.

În total, sunt eliberați 818 kJ, care sunt utilizați pentru a utiliza dioxid de carbon.

La bacteriile de fier, oxidarea fierului feros are loc conform ecuației

Deoarece reacția este însoțită de un randament energetic scăzut (46,2*10 J/g fier oxidat), bacteriile trebuie să oxideze o cantitate mare de fier pentru a menține creșterea.

În timpul oxidării unei molecule de hidrogen sulfurat, se eliberează 17,2 * 10 J, o moleculă de sulf - 49,8 * 10 J. și o moleculă - 88,6 * 10 J.

Procesul de chemosinteză a fost descoperit în 1887 de către S.N. Vinogradsky. Această descoperire nu numai că a făcut lumină asupra particularităților metabolismului bacteriilor, dar a făcut posibilă și determinarea semnificației bacteriilor - chemoautotrofe. Acest lucru este valabil mai ales pentru bacteriile fixatoare de azot, care transformă azotul inaccesibil plantelor în amoniac, crescând astfel fertilitatea solului. Procesul de participare a bacteriilor la ciclul substanțelor din natură a devenit, de asemenea, clar.

reproducerea organismelor.

Forme de reproducere a organismelor.

Capacitatea de a se reproduce, de ex. produce o nouă generație din aceeași specie, una dintre principalele trăsături ale organismelor vii.

Există două tipuri principale de reproducere - asexuată și sexuală.

Reproducere asexuată.

În reproducerea asexuată, descendenții provin dintr-un singur organism. Descendenții identici din același părinte se numesc clonă. Membrii aceleiași clone pot fi diferiți genetic numai dacă apar mutații aleatorii. Reproducerea asexuată nu are loc numai la animalele superioare. Cu toate acestea, se știe că clonarea a fost realizată cu succes pentru unele specii și animale superioare - broaște, oi, vaci.

În literatura științifică se disting mai multe forme de reproducere asexuată.

Divizia. Organismele unicelulare se reproduc prin diviziune: fiecare individ se împarte în două sau mai multe celule fiice, identice cu celula părinte. Așa se face că bacteriile, ameba, euglena, chlamydomonas etc.

Formarea litigiilor. Un spor este o structură de reproducere unicelulară. Formarea sporilor este caracteristică tuturor plantelor și ciupercilor.

Care înmugurește. Înmugurirea este o formă de reproducere asexuată în care un nou individ se formează ca o excrescență pe corpul individului părinte, apoi se separă de non și se transformă într-un organism independent. Înmugurirea are loc la celenterate și la drojdii.

Reproducere prin fragmente. Fragmentarea este împărțirea unui individ în mai multe părți, care crește și formează un nou individ. Așa se reproduc spirogyra, lichenii și unele tipuri de viermi.

reproducerea vegetativă. Aceasta este o formă de reproducere asexuată în care o parte relativ mare, de obicei diferențiată, este separată de plantă și se dezvoltă într-o plantă independentă. Aceasta este înmulțirea prin bulbi, tuberculi, rizomi etc. Înmulțirea vegetativă este descrisă în detaliu în secțiunea Botanică. (Botanică. Un ghid pentru solicitanții la universități. Compilat de M. A. Galkin).

Reproducere sexuală.

În timpul reproducerii sexuale, descendenții sunt obținuți ca urmare a reproducerii sexuale - fuziunea materialului genetic al nucleelor ​​haploide. Nucleii sunt localizați în celule sexuale specializate - gameți. Gameții sunt haploizi - conțin un set de cromozomi obținuți ca urmare a meiozei; ele servesc ca o legătură între această generație și următoarea. Gameții pot avea aceeași dimensiune și formă, cu sau fără flageli, dar cel mai adesea gameții masculini diferă de cei feminini. Gameții feminini - ouăle sunt de obicei mai mari decât masculul, au o formă rotunjită și de obicei nu au organe locomotorii. În ouă, se disting clar elementele protoplastei, precum și nucleul. Substanța principală a citoplasmei acumulează o cantitate mare de nutrienți. Gameții masculini au o structură mult simplificată. Sunt mobile, adică. au flageli. Aceștia sunt spermatozoizi. Există și spermatozoizi fără flageli.

Reproducerea sexuală are o mare importanță biologică. În timpul meiozei, când se formează gameți, ca urmare a divergenței aleatorii a cromozomilor și a schimbului de material genetic între cromozomii omologi, apar noi combinații de gene care se încadrează într-un singur gamet, ceea ce crește diversitatea genetică.

În timpul fertilizării, gameții se contopesc, formând un zigot diploid - o celulă care conține un set de cromozomi din fiecare gamet. Această asociere a două seturi de cromozomi este baza genetică a variabilității intraspecifice.

Partenogeneză.

Una dintre formele de reproducere sexuală este partenogeneza - în care dezvoltarea embrionului are loc dintr-un ou nefertilizat. Partenogeneza este comună în rândul insectelor (afide, albine), diverse rotifere, protozoare, prin excepție, apare la unele șopârle.

Există două tipuri de partenogeneză - haploidă și diploidă. La furnici, ca urmare a partenogenezei haploide în cadrul comunității, apar diverse caste de organisme - soldați, curățători etc. La albine, trântorii apar dintr-un ou nefertilizat, în care spermatozoizii sunt formați prin mitoză. Afidele suferă partenogeneză diploidă. În ele, în timpul perioadei de formare a celulelor în anafază, cromozomii omologi nu diverg - iar oul însuși se dovedește a fi diploid cu trei corpuri polari „sterile”. La plante, partenogeneza este un fenomen destul de tipic. Aici se numește apomixis. Ca urmare a „stimulării” în ou, are loc dublarea cromozomilor. Un embrion normal se dezvoltă dintr-o celulă diploidă.

Sistematica plantelor.

Sistematica studiază diversitatea plantelor. Obiectul de studiu al sistematicii sunt categoriile sistematice. Principalele categorii sistematice sunt: ​​specie, gen, familie, clasă, departament, regn.

O specie este un ansamblu de populații de indivizi capabili să se încrucișeze în condiții naturale și să formeze descendenți fertili. Un gen este o colecție de specii strâns înrudite. O familie este o colecție de genuri strâns înrudite. Clasa unește familii strâns înrudite, catedra - clase strâns înrudite. În acest caz, plantele acționează ca un regat.

Denumirile științifice ale tuturor categoriilor sistematice sunt date în latină. Numele categoriilor sistematice de deasupra speciilor constau dintr-un singur cuvânt. Din 1753, datorită lui C. Linnaeus, au fost adoptate denumiri binare pentru specii. Primul cuvânt denotă specia, al doilea este epitetul speciei. Numele categoriilor sistematice în limba rusă sunt rareori traduse din latină, mai des acestea sunt nume originale născute printre oameni.

Formarea celulelor germinale la om. Structura celulelor germinale umane. Fertilizarea la om. Semnificația biologică a fertilizării.

Spermatozoizi – celulele sexuale masculine se formează ca urmare a unei serii de diviziuni celulare succesive – spermatogeneză, urmată de un proces complex de diferențiere numit spermiogeneză.

În primul rând, diviziunea celulară a epiteliului embrionar, care este situat în tubii seminiferi, dă naștere spermatogoniei, care cresc în dimensiune și devin spermatocite de prim ordin. Ca urmare a primei diviziuni a meiozei, formează spermatocite diploide de ordinul doi; după a doua diviziune a meiozei, dau naștere la spermatozoizi. Un spermatozoid adult este format dintr-un cap, o secțiune intermediară și un flagel (coadă). Capul este format dintr-un acrozom și un nucleu înconjurat de o membrană. Gâtul are un centriol. Mitocondriile sunt situate în secțiunea intermediară.

Formarea unui ou la om - oogeneza se desfășoară în mai multe etape. În prima etapă, ca urmare a diviziunii metotice, oogoniile se formează din celulele epiteliului rudimentar. Oogoniile se divid în funcție de tipul de mitoză și dau naștere la ovocite de ordinul întâi. Ovocitele și corpurile polare sunt formate din ovocite de ordinul întâi ca rezultat al diviziunii mitotice.

Fertilizarea la om este internă. Ca urmare a pătrunderii spermatozoizilor în ovul, nucleii celulelor germinale fuzionează. Se formează un zigot.

Ca urmare a fertilizării, setul diploid de cromozomi este restabilit, se formează un nou organism, purtând semnele mamei și ale tatălui. În timpul formării celulelor germinale, are loc recombinarea genelor, astfel încât noul organism combină cele mai bune caracteristici ale părinților.

Dezvoltarea individuală a organismului - ontogenie.

Ontogenia este perioada de dezvoltare a organismului de la prima diviziune a zigotului până la moartea naturală.

Dezvoltarea embrionului (pe exemplul animalelor).

Indiferent de locul unde are loc dezvoltarea embrionului, începutul dezvoltării acestuia este asociat cu prima diviziune mitotică. În urma diviziunii nucleare, citokineza duce la formarea a două celule fiice diploide, care se numesc blastomere. Blastomerele continuă să se dividă în funcție de tipul de mitoză, cu diviziunea longitudinală alternând cu diviziunea transversală. Diviziunea blastomerului se numește zdrobire, deoarece în timpul acestui proces nu are loc creșterea celulelor, iar bulgărea de celule rezultată - morula este egală în volum cu două blastomere primare. Dezvoltarea ulterioară a embrionului este asociată cu formarea blastulei. În acest caz, blastomerele formează un perete cu un singur strat în jurul cavității centrale umplute cu lichid. Celulele peretelui blastulei dintr-una dintre zone încep să se dividă și să formeze o masă celulară interioară. Ulterior, din această masă celulară se formează stratul interior al peretelui, astfel se separă ectodermul - stratul exterior și endodermul - stratul interior de celule. Această etapă de dezvoltare cu două straturi se numește gastrula. Într-o etapă ulterioară de dezvoltare a embrionului, se formează mezodermul - al treilea strat germinal. Ectodermul, endodermul și mezodermul dau naștere tuturor țesuturilor embrionului în curs de dezvoltare. Celulele ectodermului dau naștere primei lamine, primei creaste și ectoblastului. De-a lungul marginii primei plăci apar pliuri îndreptate în sus, iar în partea centrală există un șanț neural, care se adâncește și se transformă într-un tub neural - rudimentul sistemului nervos central. Din partea anterioară a tubului neural se formează creierul și rudimentele ochilor. În partea anterioară a embrionului, din ectoblast se formează rudimentele organelor auzului și mirosului. Epiblastul dă naștere la epidermă, păr, pene și solzi. Creasta neurală se transformă în rudimentele substanței nervoase ale coloanei vertebrale, maxilare. Din ectoderm, intestinul primar, epiteliul intern, rudimentele glandelor etc. Mezodermul dă naștere notocordului, somitelor, mezechimului și nefrotomilor. Din somiți se dezvoltă rudimentele dermei, mușchii pereților corpului, vertebrele și mușchii scheletici. Din mezenchim, rudimentele inimii, mușchii netezi, vasele de sânge și sângele însuși. Nefrotomii dau naștere uterului, cortexului suprarenal, ureterelor etc.

În timpul dezvoltării straturilor germinale derivate, aspectul embrionului se modifică. El capătă o anumită formă, atinge o anumită dimensiune. Dezvoltarea embrionului se termină cu ecloziunea din ou sau cu nașterea unui pui.

Dezvoltare postembrionară.

Din momentul în care embrionul iese din ou sau de la nașterea puiului, începe dezvoltarea postembrionară. Poate fi directă, atunci când organismul născut este similar ca structură cu un adult, și indirectă, atunci când dezvoltarea embrionară duce la dezvoltarea unei larve, care prezintă diferențe morfologice, anatomice și fiziologice față de adult. Dezvoltarea directă este caracteristică majorității vertebratelor, care includ reptile, păsări și mamifere. Dezvoltarea postembrionară a acestor organisme este asociată cu creșterea simplă, ceea ce duce deja la modificări calitative - dezvoltare.

Animalele cu dezvoltare indirectă includ celenterate, flukes, tenii, crustacee, insecte, moluște, echinoderme, tunicate, amfibieni.

Dezvoltarea indirectă se mai numește și dezvoltare cu metamorfoză. Termenul „metamorfoză” se referă la schimbările rapide care apar de la stadiul larvar la forma adultă. Larvele servesc de obicei ca o etapă de dispersie, adică asigură răspândirea speciei.

Larvele diferă de adult prin habitatul lor, biologia hrănirii, modul de locomoție și caracteristicile comportamentale; datorită acestui fapt, specia poate folosi oportunitățile pe care le prezintă două tipuri ecologice în timpul ontogenezei, ceea ce îi crește șansele de supraviețuire. Multe specii, cum ar fi libelule, se hrănesc și cresc doar în stadiul larvar. Larvele joacă rolul unui fel de etapă de tranziție, în timpul căreia specia se poate adapta la noile condiții de viață. În plus, larvele au uneori rezistență fiziologică, datorită căreia acționează ca stadiu de repaus în condiții nefavorabile. De exemplu, gândacul de mai iernează în sol sub formă de larvă. Dar, în majoritatea cazurilor, la insecte, acest lucru are loc într-un alt stadiu de metamorfoză - în stadiul de pupă.

În sfârșit, stadiile larvare au uneori avantajul că o creștere a numărului de larve este posibilă în aceste stadii. Așa cum se întâmplă la unii viermi plati.

De remarcat că în multe cazuri larvele ating o organizare foarte înaltă, ca, de exemplu, larvele de insecte, în care doar organele de reproducere rămân subdezvoltate.

Astfel, modificările structurale și funcționale care apar în timpul metamorfozei pregătesc un organism pentru viața adultă într-un nou habitat.

Ceasul biologic. Auto-reglare. Influența diverșilor factori asupra dezvoltării organismului. Adaptarea organismului la condiții în schimbare, Anabioză.

În toate etapele de dezvoltare - stadiul embrionului, stadiul de dezvoltare postembrionară, organismul este influențat de factorii de mediu - temperatură, umiditate, lumină, resurse alimentare etc.

Organismul este deosebit de susceptibil la influența factorilor de mediu în stadiul embrionului și în stadiul de dezvoltare postembrionară. În stadiul fetal, când organismul se dezvoltă în corpul mamei și este legat de acesta prin sistemul circulator, comportamentul mamei este decisiv în dezvoltarea sa normală. Mama fumează, și fătul „fumă”. Mama bea alcool, „bea alcool” și fătul. Embrionul este mai ales susceptibil la influența în 1-3 luni de la dezvoltarea sa. Un stil de viață normal în dezvoltarea postembrionară permite organismului să existe normal până la moartea naturală. Un organism este adaptat genotipic pentru a exista într-un anumit interval de temperaturi, umiditate, salinitate și iluminare. Are nevoie de o anumită dietă.

Morsa, drumețiile prin Antarctica, zborurile spațiale, foametea, lăcomia vor duce cu siguranță la dezvoltarea unui număr de boli.

Un stil de viață sănătos este cheia longevității.

Toate sistemele biologice se caracterizează printr-o capacitate mai mare sau mai mică de autoreglare. Autoreglare - starea de constanță dinamică a sistemului natural vizează limitarea maximă a efectelor mediului extern și intern, menținând constanta relativă a structurii și funcțiilor organismului.

În plus, influența diferiților factori asupra organismului este netezită ca urmare a formării unui sistem complex de reacții fiziologice în organisme la schimbări temporare - sezoniere și, în special, pe termen scurt - zilnice ale factorilor de mediu, care sunt afișate în ceasul biologic. Un exemplu este păstrarea clară a înfloririi plantelor în anumite momente ale zilei.

Un tip special de adaptare a corpului la condițiile în schimbare este anabioza - o stare temporară a corpului, în care procesele vieții sunt atât de lente încât toate manifestările vizibile ale vieții sunt practic absente. Capacitatea de a cădea în anabioză contribuie la supraviețuirea organismelor în condiții puternic nefavorabile. Anabioza este frecventă la ciuperci, microorganisme, plante și animale. Când apar condiții favorabile, organismele care au căzut în anabioză revin la viața activă. Să ne amintim rotifere uscate, chisturi, spori etc.

Toate adaptările organismelor la condițiile în schimbare sunt produsul selecției naturale. Selecția naturală a determinat și amplitudinea acțiunii factorilor de mediu, ceea ce permite organismului să existe în mod normal.

Procesul evolutiv și regularitățile sale.

Precondiții pentru apariția teoriei evoluționiste a lui Ch. Darwin.

Apariția teoriei evoluționiste a lui Ch. Darwin, conturată de acesta în cartea „Originea speciilor”, a fost precedată de o îndelungată dezvoltare a biologiei, a disciplinelor sale funcționale și aplicate. Cu mult înainte de Charles Darwin, au fost făcute încercări de a explica diversitatea aparentă a organismelor, au fost înaintate diverse ipoteze evolutive care ar putea explica asemănările dintre organismele animale. Aici trebuie amintit Aristotel, care în secolul al IV-lea î.Hr. e. El a formulat teoria dezvoltării continue și treptate a viețuitoarelor din materia neînsuflețită, a creat o idee despre scara naturii. La sfârșitul secolului al XVIII-lea, John Ray a creat conceptul de specie. Și în 1771-78. K. Linnaeus a propus deja un sistem de specii de plante. Biologia își datorează dezvoltarea ulterioară acestui om de știință.

Lucrările lui K. Linnaeus.

În perioada de glorie a lui K. Linnaeus, care cade la mijlocul secolului al XVIII-lea, biologia era dominată de un concept metafizic al naturii, bazat pe imuabilitate și oportunitatea primordială.

C. Linné avea la îndemână colecții uriașe de plante și a început să le sistematizeze. Pe baza învățăturilor lui D. Ray despre specie, a început să grupeze plantele în volumul acestei categorii. În această perioadă de activitate, K. Linnaeus creează limbajul botanicii: el definește esența unei trăsături și grupează trăsăturile în proprietăți, creând diagnostice end-to-end - o descriere a speciilor. K. Linnaeus a legalizat nomenclatura binară a speciei. Fiecare specie a început să fie numită cu două cuvinte în latină. Primul denotă o afiliere generică, al doilea este un epitet de specie. Descrierile speciilor au fost scrise și în latină. Acest lucru a făcut posibilă punerea la dispoziție a tuturor descrierilor pentru oamenii de știință din toate țările, deoarece limba latină a fost studiată la toate universitățile. O realizare remarcabilă a lui K. Linnaeus a fost crearea unui sistem de plante și dezvoltarea categoriilor sistematice. Pe baza structurii organelor de reproducere, K. Linnaeus a combinat toate plantele cunoscute în clase. Primele 12 clase se distingeau prin numărul de stamine: clasa 1 - stamine simple, clasa 2 - două stamine etc. Plantele fără flori au fost incluse în clasa 14. Aceste plante le-a numit mistogame. K. Linnaeus a împărțit clasele în familii, pe baza structurii florii și a altor organe. Din K. Linnaeus provin familii precum Compositae, Umbelliferae, Cruciferae etc. K. Linnaeus a împărțit familiile în genuri. K. Linnaeus a considerat genul ca fiind o categorie din viața reală creată separat de către creator. El a considerat speciile ca fiind variante ale genurilor care s-au dezvoltat din strămoșul original. Astfel, la nivelurile inferioare, K. Linnaeus a recunoscut existența unui proces evolutiv, care în prezent rămâne neobservat de unii autori de manuale și publicații de popularizare.

Semnificația lucrărilor lui K. Linnaeus este enormă: a legitimat nomenclatura binară, a introdus descrieri standard ale speciilor, a propus un sistem de unități taxonomice: specie, gen, familie, clasă, ordine. Și cel mai important, el a creat sisteme de plante și animale, în valabilitatea lor științifică, depășind toate sistemele care au existat înaintea lui. Ele sunt numite artificiale, din cauza numărului mic de caracteristici folosite, dar sistemele lui K. Linnaeus au făcut posibil să se vorbească despre diversitatea speciilor și asemănările lor. Simplitatea sistemelor a atras mulți cercetători către biologie, a dat impuls descrierea noilor specii și a adus biologia la o nouă etapă de dezvoltare. Biologia a început să explice vii, dar nu doar să-l descrie.

Teoria evoluției lui J. B. Lamarck.

În 1809, biologul francez J.B. Lamarck a publicat cartea Philosophy of Zoology, care conturează mecanismul de evoluție al lumii organice. Teoria evoluționistă a lui Lamarck s-a bazat pe două legi, care sunt cunoscute sub numele de legea exercițiului și neexercițiului organelor și legea moștenirii caracteristicilor dobândite. Pentru Lamarck, aceste legi sună așa. Prima lege. „La fiecare animal care nu a atins limita dezvoltării sale, folosirea mai frecventă și mai neafectată a unui organ întărește acest organ, îl dezvoltă, îi crește și îi conferă putere, proporțional cu durata folosirii în sine, în timp ce constanta neutilizarea organului îl slăbește în mod imperceptibil, duce la declin, îi diminuează progresiv abilitățile și, în final, îi provoacă dispariția.” A doua lege. „Tot ceea ce natura a forțat să câștige sau să piardă, îl păstrează prin reproducerea pe alți indivizi.” Astfel, esența teoriei lui Lamarck este că sub influența mediului, organismele experimentează schimbări care sunt moștenite. Deoarece schimbările sunt de natură individuală, procesul de evoluție duce la o varietate de organisme. Un exemplu clasic al mecanismului de evoluție al lui Lamarck este apariția unui gât lung la o girafă. Multe generații dintre strămoșii săi cu gât scurt s-au hrănit cu frunzele copacilor, pentru care trebuiau să ajungă din ce în ce mai sus. Ușoara alungire a gâtului care a apărut în fiecare generație a fost transmisă generației următoare până când acea parte a corpului a atins lungimea actuală.

Teoria lui Lamarck a jucat un rol semnificativ în dezvoltarea opiniilor lui Charles Darwin. De fapt, legătura „mediu – variabilitate – ereditate” a luat-o Darwin de la Lamarck. Lamarck a găsit cauza variabilității. Motivul este mediul. De asemenea, a încercat să combine transmiterea modificărilor către descendenți, adică mecanismele eredității. Teoria sa despre „continuitatea plasmei germinale” a persistat până la sfârșitul secolului al XIX-lea.

Cu semnificația sa enormă și ușurința de percepere, teoria evoluției lui Lamarck nu a primit o recunoaștere largă. Care este motivul pentru asta. Lamarck a sugerat că omul descindea dintr-un fel de patru brațe. Pentru aceasta a fost sub Napoleon, care a ordonat distrugerea cărții sale. Lamarck a negat existența reală a speciei, care i-a întors împotriva sa pe admiratorii lui Linnaeus, care includea majoritatea biologilor de la începutul secolului al XIX-lea. Și, în sfârșit, principala lui eroare metodologică: „toate trăsăturile dobândite sunt moștenite”. Verificarea acestei prevederi nu a dat o confirmare 100% și, prin urmare, întreaga teorie a fost pusă sub semnul întrebării. Și totuși, semnificația teoriei lui J.B. Lamarck este uriaș. El a fost cel care a inventat termenul - „factori ai evoluției”. Și acești factori aveau o bază materială.

O amprentă fără îndoială asupra viziunii asupra lumii a lui C. Darwin a fost făcută de lucrările lui J. Cuvier asupra resturilor fosile și C. Lyell, care au demonstrat schimbări progresive în resturile fosile.

Călătorind în jurul lumii pe nava „Bill”, însuși Charles Darwin a putut să vadă și să aprecieze diversitatea plantelor și animalelor care trăiesc pe diferite continente în condiții diferite. Și trăind în Anglia – o țară cu o agricultură bine dezvoltată, o țară care a adus pe insulă tot ce era în lume, Charles Darwin a putut vedea rezultatele activității umane „evoluționare”.

Și, desigur, cea mai importantă condiție prealabilă pentru apariția teoriei evoluționiste a lui Charles Darwin a fost Charles Darwin însuși, al cărui geniu a fost capabil să îmbrățișeze, să analizeze tot materialul vast și să creeze o teorie care a pus bazele darwinismului - doctrina evolutia organismelor vii.

Principalele prevederi ale teoriei evoluționiste a lui Ch. Darwin.

Teoria evoluției prin selecție naturală a fost formulată de Charles Darwin în 1839. Concepțiile evoluționiste ale lui Ch. Darwin sunt prezentate integral în cartea „Originea speciilor prin selecție naturală sau conservarea raselor favorizate în lupta pentru viață”.

Însuși titlul cărții sugerează că Darwin nu și-a propus scopul de a dovedi existența evoluției, a cărei existență a fost indicată și de Confucius. La momentul scrierii cărții, nimeni nu se îndoia de existența evoluției. Principalul merit al lui Charles Darwin este că a explicat cum poate avea loc evoluția.

Călătoria pe Beagle i-a permis lui Darwin să colecteze o mulțime de date despre variabilitatea organismelor, ceea ce l-a convins că speciile nu pot fi considerate neschimbate. Întors în Anglia, Charles Darwin s-a apucat de cultivarea porumbeilor și a altor animale domestice, ceea ce l-a condus la conceptul de selecție artificială ca metodă de creștere a raselor de animale domestice și a varietăților de plante cultivate. Selectând abaterile de care are nevoie, omule, aducând aceste abateri la cerințele necesare, i-a creat rasele și soiurile necesare.

Potrivit lui Charles Darwin, forțele motrice ale acestui proces au fost variabilitatea ereditară și selecția umană.

Cu toate acestea, C. Darwin a trebuit să rezolve problema selecției în condiții naturale. Mecanismul de acțiune al selecției lui Charles Darwin a fost determinat de ideile expuse în 1778 de T. Malthus în lucrarea sa „Tratat despre populație”. Malthus a descris în mod viu situația la care ar putea duce creșterea populației dacă nu ar fi înfrânată de nimic. Darwin a transferat raționamentul lui Malthus altor organisme și a atras atenția asupra unor astfel de factori: în ciuda potențialului de reproducere ridicat, populația rămâne constantă. Comparând o cantitate imensă de informații, el a ajuns la concluzia că, în condițiile unei concurențe acerbe între membrii populației, orice schimbări care sunt favorabile în aceste condiții ar crește capacitatea unui individ de a se reproduce și de a lăsa în urmă descendenți fertili, precum și schimbări nefavorabile. sunt evident nefavorabile, iar pentru cei care le au organisme, șansele de reproducere cu succes sunt reduse. Toate acestea au servit drept bază pentru determinarea forțelor motrice (factori ai evoluției, care, după Darwin, sunt variabilitatea, ereditatea, lupta pentru existență, selecția naturală.

În esență, sensul principal al teoriei evoluționiste a lui Charles Darwin este că evoluția are loc pe baza apariției modificărilor moștenite, cântărindu-le prin lupta pentru existență și selectând schimbări care permit organismelor să câștige în competiție intensă. Rezultatul evoluției conform lui Charles Darwin este apariția unor noi specii, ceea ce duce la o diversitate a florei și faunei.

Forțe în mișcare (factori) de evoluție.

Forțele motrice ale evoluției sunt: ​​ereditatea, variabilitatea, lupta pentru existență, selecția naturală.

Ereditate.

Ereditatea este proprietatea tuturor organismelor vii de a păstra și transmite semne și proprietăți de la strămoși la urmași. Pe vremea lui Charles Darwin, natura acestui fenomen nu era cunoscută. Darwin și-a asumat prezența factorilor ereditari. Critica acestor afirmații de către oponenți l-a forțat pe Darwin să-și abandoneze punctele de vedere cu privire la localizarea factorilor, dar însăși ideea prezenței factorilor materiali ai eredității pătrunde în întreaga sa învățătură. Esența fenomenului a devenit clară după dezvoltarea teoriei cromozomilor de către T. Morgan. Când structura genei a fost descifrată și înțeleasă, mecanismul eredității a devenit destul de clar. Se bazează pe următorii factori: caracteristicile organismului (fenotipul) sunt determinate de genotip și mediu (viteza de reacție); semnele unui organism sunt determinate de un set de proteine ​​care sunt formate din lanțuri polipeptidice sintetizate pe ribozomi, informațiile despre structura lanțului polipeptidic sintetizat sunt conținute pe i-ARN, i-ARN primește această informație în perioada de sinteză a matricei pe o secțiune de ADN care este o genă; Genele sunt transmise de la părinți la copii și sunt baza materială a eredității. În interkineză, ADN-ul este duplicat și, prin urmare, genele sunt duplicate. În timpul formării celulelor germinale, are loc o reducere a numărului de cromozomi, iar în timpul fertilizării în zigot, cromozomii feminini și masculini sunt combinați. Formarea embrionului și a organismului are loc sub influența genelor atât ale organismelor materne, cât și ale paternei. Moștenirea trăsăturilor are loc în conformitate cu legile eredității lui G. Mendel sau după principiul naturii intermediare a moștenirii trăsăturilor. Atât genele discrete, cât și cele mutante sunt moștenite.

Astfel, ereditatea însăși acționează, pe de o parte, ca un factor care păstrează caracteristicile deja stabilite, pe de altă parte, asigură intrarea de noi elemente în structura corpului.

Variabilitate.

Variabilitatea este o proprietate generală a organismelor aflate în procesul de ontogeneză de a dobândi noi caracteristici. C. Darwin a remarcat că nu există doi indivizi identici într-un așternut, nu există două plante identice crescute din semințele parentale. Conceptul formelor de variabilitate a fost dezvoltat de Ch. Darwin pe baza studiului raselor de animale domestice. După Ch. Darwin, există următoarele forme de variabilitate: definită, nedefinită, corelativă, ereditară, neereditară.

O anumită variabilitate este asociată cu apariția la un număr mare de indivizi sau la toți indivizii unei anumite specii, soiuri sau rase în timpul ontogenezei. Variabilitatea masei conform lui Darwin poate fi asociata cu anumite conditii de mediu. O dietă bine aleasă va duce la o creștere a producției de lapte pentru toți membrii efectivului. Combinația condițiilor favorabile contribuie la creșterea dimensiunii boabelor la toți indivizii de grâu. Astfel, schimbările care decurg dintr-o anumită variabilitate pot fi prezise.

Variabilitatea incertă este asociată cu apariția trăsăturilor la individ sau la mai mulți indivizi. Astfel de schimbări nu pot fi explicate prin acțiunea factorilor de mediu.

Variabilitatea relativă este un fenomen foarte interesant. Apariția unui semn duce la apariția altora. Deci o creștere a lungimii spicului de cereale duce la o scădere a lungimii tulpinii. Așa că obținem o recoltă bună, pierdem paie. Creșterea membrelor la insecte duce la o creștere a mușchilor. Și există multe astfel de exemple.

C. Darwin a observat că unele modificări care apar în ontogenie se manifestă la descendenți, altele nu. El a atribuit-o pe prima variabilitatii ereditare, pe a doua neereditara. Darwin a remarcat, de asemenea, un astfel de fapt că în principal modificările asociate cu variabilitatea nedefinită și relativă sunt moștenite.

Darwin a considerat acțiunea mediului ca un exemplu al unei anumite variabilitati. Cauzele variabilității nedeterminate Darwin nu a putut, de unde și numele acestei forme de variabilitate.

Până acum, cauzele și mecanismul variabilității sunt mai mult sau mai puțin clare.

Știința modernă distinge între două forme de variabilitate - mutațională sau genotipică și codificare sau fenotipică.

Variabilitatea mutațională este asociată cu o schimbare a genotipului. Apare ca urmare a mutațiilor. Mutațiile sunt rezultatul expunerii la genotipul mutagenilor. Mutagenii înșiși sunt împărțiți în fizice, chimice etc. Mutațiile sunt genice, cromozomiale, genomice. Mutațiile sunt moștenite odată cu genotipul.

Variabilitatea modificării este interacțiunea dintre genotip și mediu. Variabilitatea modificării se manifestă prin viteza de reacție, adică impactul factorilor de mediu poate modifica manifestarea unei trăsături în limitele sale extreme determinate de genotip. Astfel de modificări nu sunt transmise descendenților, ci pot apărea în generația următoare prin repetarea parametrilor factorilor de mediu.

De obicei, variabilitatea nedeterminată darwiniană este asociată cu mutația și definită cu modificarea.

Luptă pentru existență.

În centrul teoriei lui Darwin despre selecția naturală se află lupta pentru existență, care decurge în mod necesar din dorința nemărginită a organismelor de a se reproduce. Această dorință este întotdeauna exprimată în progresii geometrice.

Darwin se referă la Malthus în aceasta. Cu toate acestea, cu mult înainte de Malthus, biologii știau despre acest fenomen. Da, iar observațiile lui Darwin însuși au confirmat capacitatea ființelor vii la potențiala intensitate a reproducerii. Chiar și K. Linnaeus a subliniat că o muscă mușcă, prin descendenții ei, ar putea avea un cadavru de cal cu câteva zile înainte de oase.

Chiar și elefanții cu reproducere lentă, conform calculelor lui Charles Darwin, ar putea stăpâni întregul pământ, dacă ar exista toate condițiile pentru aceasta. Potrivit lui Darwin, dintr-o pereche de elefanți în 740 de ani, ar fi apărut aproximativ 19 milioane de indivizi.

De ce diferă atât de mult ratele natalității potențiale și cele reale?

Darwin răspunde și la această întrebare. El scrie că adevărata semnificație a abundenței de ouă sau semințe este aceea de a acoperi pierderile semnificative ale acestora cauzate de exterminare într-o anumită generație de viață, adică reproducerea întâmpină rezistența mediului. Pe baza analizei acestui fenomen, Charles Darwin introduce conceptul de „luptă pentru existență”.

„Conceptul de luptă pentru existență” poate avea sens și justifica doar în sensul larg „metaforic” al lui Darwin: „incluzând aici dependența unei ființe de alta și, de asemenea, incluzând (mai important) nu numai viața unui individ, ci și de asemenea, succesul său de a pleca după urmași ei înșiși”. Darwin scrie: „Despre două animale din rândul de lei, Într-o perioadă de foamete, se poate spune pe bună dreptate că se luptă între ele pentru hrană și viață. DAR despre planta de la marginea deșertului se spune că luptă pentru viață împotriva secetei, deși mai corect ar fi să spunem că depinde de umiditate. Despre o plantă care produce anual mii de semințe, dintre care în medie doar una crește, se poate spune chiar mai corect că se luptă cu plantele din același gen și altele care acoperă deja solul... în toate aceste cunoștințe... Eu, de dragul comoditatii, recurg la termenul general de lupta pentru Existenta”.

Textul „Originea speciilor” confirmă varietatea formelor luptei pentru existență, dar în același timp arată că în toate aceste forme există un element de competiție sau competiție.

Lupta intraspecifică are loc în condiții de concurență acerbă, deoarece indivizii din aceeași specie necesită aceleași condiții de existență. În primul rând este rolul organismului însuși și caracteristicile sale individuale. Se remarcă importanța mijloacelor sale de protecție, a activității sale, a dorinței sale de reproducere.

Lupta pentru existență la nivelul speciei este clar activă, iar intensitatea acesteia crește odată cu creșterea densității populației.

Organismele concurează între ele în lupta pentru hrană, pentru femelă, pentru zona de vânătoare, precum și în mijloacele de protecție împotriva efectelor adverse ale climei, în protecția descendenților.

Deteriorarea condițiilor de hrănire, densitatea mare a populației etc., permit celor mai competitivi să supraviețuiască. Un exemplu de luptă intraspecifică este situația dintr-o turmă de căprioare sălbatice. O creștere a numărului de indivizi duce la o creștere a densității populației. Numărul bărbaților din populație este în creștere. O creștere a densității populației duce la lipsa hranei, la apariția epidemilor, la lupta bărbaților pentru o femelă etc. Toate acestea duc la moartea indivizilor și la scăderea populației. Cei mai puternici supraviețuiesc.

Astfel, lupta intraspecifică contribuie la ameliorarea speciei, la apariția adaptărilor la mediu, la factorii care provoacă această luptă.

Adesea, lupta interspecifică merge într-o singură direcție. Un exemplu clasic este relația dintre iepuri de câmp și lupi. Doi iepuri fug de un lup. La un moment dat se împrăștie și lupul rămâne fără nimic. Lupta interspecifică contribuie la reglarea populațiilor, la sacrificarea organismelor bolnave sau slabe.

Lupta împotriva factorilor mediului anorganic obligă plantele să se adapteze la noile condiţii de existenţă, le împinge să-şi crească fertilitatea. Pe de altă parte, se determină limitarea unei specii sau populații la anumite condiții de habitat. Indivizii de iarbă albastră care cresc în prerie și pe câmpie au o tulpină verticală, iar indivizii care cresc în condiții muntoase au o tulpină în creștere. Ca urmare a luptei pentru existență, au supraviețuit indivizi în care, în primele stadii de dezvoltare, tulpina este apăsată de pământ, adică se luptă cu înghețurile nocturne; plantele care sunt puternic coborâte sunt și cele mai viabile în condiții de munte. .

Doctrina luptei pentru existență confirmă că acest factor este forța motrice a evoluției. Este lupta, oricum ai numi-o, competiție, competiție. Forțează organismele să dobândească noi trăsături care le permit să câștige.

Factorul luptei pentru existență este luat în considerare și de activitatea practică a omului. La plantarea plantelor din aceeași specie, este necesar să se respecte o anumită distanță între indivizi. Atunci când adăpostesc rezervoare cu specii valoroase de pești, prădătorii și speciile cu valoare redusă sunt îndepărtați din el. La eliberarea licențelor pentru bombardarea lupilor se ține cont de numărul de indivizi etc.

Selecție naturală.

„Selecția naturală nu se realizează prin selecția celor mai adaptați, ci prin exterminarea formelor cele mai adaptate la condițiile mediului de viață”, spune Charles Darwin în Originea speciilor. Selecția naturală se bazează pe următoarele ipoteze: a) indivizii oricărei specii, ca urmare a variabilității, nu sunt egali biologic cu condițiile de mediu; unele dintre ele corespund condițiilor de mediu într-o măsură mai mare, altele într-o măsură mai mică; b) indivizii oricărei specii se luptă cu factorii de mediu care le sunt nefavorabili și concurează între ei. În procesul acestei lupte și competiții, „de regulă – prin exterminarea celor nesatisfăcători” – supraviețuiesc formele cele mai adaptate. Experiența celui mai potrivit este legată de procesele de divergență, în timpul cărora, sub influența continuă a selecției naturale, se formează noi forme intraspecifice. Acestea din urmă sunt din ce în ce mai izolate și servesc ca sursă de formare a unor noi specii și de dezvoltare progresivă a acestora. Selecția naturală - creează noi forme de viață, creează o adaptabilitate uimitoare a formelor vii, asigură un proces de creștere a organizării, diversității vieții.

Selecția începe la nivelul în care concurența dintre indivizi este cea mai mare. Să ne întoarcem la exemplul clasic, despre care a scris însuși Charles Darwin. În pădurea de mesteacăn predomină fluturii de culoare deschisă. Acest lucru sugerează că fluturii cu culori deschise au înlocuit fluturii cu culori întunecate și pestrițe. Acest proces a fost sub influența selecției naturale pentru cea mai bună culoare protectoare. Când mesteacănul este înlocuit cu roci cu o culoare închisă a scoarței într-o zonă dată, fluturii cu o culoare deschisă încep să dispară - sunt mâncați de păsări. Partea populației cu o culoare închisă rămasă într-un număr nesemnificativ începe să se înmulțească rapid. Există o selecție de indivizi care au șansa de a supraviețui și de a da descendenți fertili. În acest caz, vorbim de competiție intergrup, adică selecția are loc între forme deja existente.

Indivizii sunt, de asemenea, supuși selecției naturale. Orice abatere ușoară care oferă un avantaj individului în lupta pentru existență poate fi preluată de selecția naturală. Acesta este rolul creativ al selecției. Acționează întotdeauna pe fundalul materialului mobil, care se schimbă constant în procesele de mutație și combinare.

Selecția naturală este principala forță motrice a evoluției.

Tipuri (forme) ale selecției naturale.

Există două selecții principale: stabilizatoare și direcționate.

Stabilizarea selecției are loc în cazurile în care trăsăturile fenotipice sunt în concordanță maximă cu condițiile de mediu și concurența este destul de slabă. O astfel de selecție operează în întreaga populație, distrugând indivizi cu abateri extreme. De exemplu, există o lungime optimă a aripilor pentru o libelulă de o anumită dimensiune cu un anumit stil de viață într-un mediu dat. Selecția stabilizatoare acționează prin reproducere diferențială, va distruge acele libelule care au o anvergură mai mare sau mai mică decât optimă. Stabilizarea selecției nu promovează schimbarea evolutivă, ci menține stabilitatea fenotipică a unei populații de la o generație la alta.

Selecția dirijată (în mișcare). Această formă de selecție apare ca răspuns la o schimbare treptată a condițiilor de mediu. Selecția direcțională afectează gama de fenotipuri care există într-o anumită populație și exercită o presiune selectivă care schimbă fenotipul mediu într-o direcție sau alta. După ce noul fenotip intră în corespondență optimă cu noile condiții de mediu, intră în joc selecția stabilizatoare.

Selecția dirijată duce la schimbarea evolutivă. Iată un exemplu.

Descoperirea antibioticelor în anii 1940 a creat o presiune de selecție puternică în favoarea tulpinilor bacteriene care erau rezistente genetic la antibiotice. Bacteriile se înmulțesc foarte puternic, ca urmare a unei mutații aleatoare, poate apărea o celulă rezistentă, ai cărei descendenți vor înflori din cauza lipsei de concurență a altor bacterii care sunt distruse de acest antibiotic.

selecție artificială.

Selecția artificială este o metodă de reproducere a unor noi rase de animale domestice sau soiuri de plante.

Omul din cele mai timpurii timpuri ale civilizației sale folosește selecția artificială în creșterea plantelor și animalelor. Darwin a folosit date din selecția artificială pentru a explica mecanismul selecției naturale. Principalii factori ai selecției artificiale sunt ereditatea, variabilitatea, acțiunea unei persoane care încearcă să aducă abaterile ereditare până la absurd și selecția. Variabilitatea, ca proprietate a tuturor organismelor de a se schimba, oferă material pentru selecție - o serie diferită de abateri. O persoană, după ce a observat abaterile de care are nevoie, trece la selecție. Selecția artificială se bazează pe izolarea populațiilor naturale sau a indivizilor cu abaterile necesare și încrucișarea selectivă a organismelor care au caracteristici dezirabile pentru om.

Selecția de bovine a raselor Cherneford și Aberdeen-Angus a fost efectuată pentru cantitatea și calitatea cărnii, rasele Chernzey și Jersey - pentru producția de lapte. Oile din rasele Champshire și Suffalan se maturizează rapid și produc carne bună, dar sunt mai puțin rezistente și mai puțin active în căutarea hranei decât, de exemplu, oile scoțiene cu fața neagră. Aceste exemple arată că este imposibil să combinați toate trăsăturile necesare pentru un efect economic maxim într-o singură rasă.

Cu selecția artificială, o persoană creează o acțiune selectivă direcționată care duce la o schimbare a frecvențelor alelelor și genotipurilor dintr-o populație. Acesta este un mecanism evolutiv care duce la apariția de noi rase, linii, soiuri, rase și subspecii. Grupurile de gene ale tuturor acestor grupuri sunt izolate, dar păstrează gena de bază și structura cromozomală caracteristică speciei căreia îi aparțin încă. Nu este în puterea omului să creeze o nouă specie sau să restaureze una dispărută!

Darwin a făcut distincția între selecția metodică sau sistematică și selecția inconștientă în cadrul selecției artificiale. Prin selecție metodică, crescătorul și-a stabilit un obiectiv foarte hotărât, de a produce noi rase care să depășească tot ce a fost creat în această direcție. Selecția inconștientă are ca scop păstrarea calităților deja existente.

În reproducerea modernă, există două forme de selecție artificială: consangvinizare și consangvinizare. Consangvinizarea se bazează pe încrucișarea selectivă a unor indivizi strâns înrudiți pentru a păstra și răspândi trăsăturile deosebit de dorite. Outbreeding este încrucișarea indivizilor din populații diferite genetic. Progeniturile unor astfel de încrucișări sunt de obicei superiori părinților lor.

Apariția dispozitivelor. Natura relativă a fitnessului.

Rezultatul selecției naturale este apariția unor semne care permit organismelor să se adapteze la condițiile de existență. De aici a venit ideea naturii adaptative a evoluției. Pe baza studiului apariției adaptărilor (adaptărilor), a apărut o întreagă direcție în biologie - doctrina adaptărilor. Semnele sau adaptările adaptive sunt împărțite în fiziologice și morfologice.

Adaptări fiziologice. Abundența și marea importanță pentru vitalitatea organismului a micilor mutații fiziologice contribuie la faptul că diferențierea începe în populații. Acest lucru este de înțeles dacă mutațiile prin natura lor sunt modificări biologice care conduc în primul rând la modificări ale proceselor de metabolism intracelular și numai prin aceasta la transformări morfologice. Exemple sunt caracteristicile unui organism precum rezistența la temperaturi cunoscute, capacitatea de a acumula nutrienți, activitatea generală etc. Ele dau cu ușurință o schimbare în ambele direcții și în ambele cazuri pot fi favorabile. Studierea germinării semințelor de trifoi roșu la diferite temperaturi a arătat că cel mai mare % de germinare se dă la + 12C, dar unele semințe germinează doar în intervalul + 4-10C. Acest lucru contribuie la supraviețuirea speciei la temperaturi scăzute de primăvară.

Pigmentarea animală în dezvoltarea și variabilitatea sa se apropie de caracteristicile fiziologice. Intensitatea mai mare sau mai mică a culorii poate avea valori de protecție în condiții generale de iluminare și de fundal adecvate. Acestea sunt deja adaptări morfologice.

Studiile binecunoscute ale lui Harrison au arătat mecanismul apariției diferențelor de colorare a două populații de fluturi care au apărut dintr-o populație continuă atunci când o pădure a fost împărțită de o poiană largă. În acea parte a pădurii în care pinul a fost înlocuit cu mesteacăn, selecția naturală (mâncarea predominantă a exemplarelor mai întunecate de către păsări) a dus la o lumină semnificativă a populației de fluturi.

Chiar și C. Darwin a atras atenția asupra faptului că insectele insulelor fie sunt bune zburătoare, fie au aripi reduse. Un astfel de fenomen precum reducerea organelor care și-au pierdut semnificația nu este greu de explicat, deoarece majoritatea mutațiilor sunt asociate tocmai cu fenomenul de subdezvoltare.

O analiză a adaptărilor a arătat că acestea permit organismelor să supraviețuiască doar în anumite condiții. Acest lucru poate fi înțeles chiar și analizând exemplele pe care le-am dat. Când mesteacănii sunt tăiați, fluturii ușori devin pradă ușoară pentru păsări. Aceleași păsări care au apărut sub insule distrug insectele cu aripi reduse. Aceste fapte arată deja că fitnessul nu este absolut, ci relativ.

Dovezi pentru evoluția lumii organice.

Darwinismul a fost mult timp o doctrină general acceptată. Din cele mai joase idei darwiniene pot fi explicate toate transformările istorice ale lumii organice de pe Pământ.

La sfârșitul secolului al XIX-lea, când numărul susținătorilor învățăturilor evoluționiste ale lui Charles Darwin era mai mic decât oponenții, adepții lui Charles Darwin au început să adune dovezi pentru existența evoluției lumii organice.

S-au lucrat în această direcție în domeniile paleontologiei, morfologiei comparate, anatomiei comparate, embriologiei, biogeografiei, biochimiei etc.

Descoperirile paleontologice ca dovadă a evoluției.

Pe parcursul existenței biologiei științifice s-au acumulat numeroase descoperiri paleontologice de plante și animale dispărute. Aceste descoperiri au devenit deosebit de valoroase atunci când oamenii de știință au învățat să determine vârsta zăcămintelor în care au fost găsite. A fost posibil nu numai să se restabilească aspectul organismelor fosile, ci și să se indice momentul în care au trăit pe planeta noastră. Așa că s-au găsit rămășițe de ferigi cu sămânță, care erau o formă intermediară între ferigi și plantele cu sămânță. A fost descoperită o stegocefalie - o formă intermediară între pești și amfibieni. Din depozitele permiene se cunoaște șopârla cu dinți de animal, care este o formă intermediară între reptile și mamifere. Mai sunt multe astfel de exemple.

Dovezi morfologice și embriologice comparative ale evoluției.

Demonstrațiile morfologice comparative se bazează pe concepte: analogia și omologia organelor, pe conceptul de rudimente și atavisme. Deosebit de valoroase în procesul de demonstrare a evoluției sunt omologia, rudimentele și atavismele.

Exemplele de organe omoloage includ membrele anterioare ale vertebratelor; labe de broască, șopârle, aripi de păsări, aripi de mamifere acvatice, labe de cârtiță, mâini umane. Toate au un singur plan structural si constituie un gen evolutiv-morfologic. O astfel de dovadă clară a evoluției include prezența în rasa umană a „oamenilor cu coadă” și a oamenilor a căror linie părului acoperă întreaga suprafață a corpului.

Una dintre principalele dovezi ale evoluției este considerată a fi informația despre dezvoltarea embrionară a organismelor, care a contribuit la apariția unei noi direcții în biologie - biologia evolutivă. În favoarea evoluției este deja faptul că toate animalele pluricelulare în dezvoltarea lor embrionară au straturi germinale, din care se formează diferite organe în moduri diferite. Embrionul în dezvoltare, așa cum spune, „își amintește” etapele prin care au trecut strămoșii săi.

Dovezi pentru evoluție din ecologie și geografie.

Dovezi biochimice pentru evoluție.

O dovadă izbitoare a evoluției este prezența unui singur material ereditar - ADN-ul și capacitatea diferitelor grupuri de organisme de a „porni” diferite părți ale genomului în procesul vieții!

Principalele direcții ale procesului evolutiv.

Procesul de evoluție se desfășoară continuu sub semnul adaptării organismelor la mediu.

Principalele direcții ale procesului evolutiv ar trebui considerate progresul biologic, stabilizarea biologică, regresia biologică.

Definiții clare ale acestor fenomene au fost date de A. N. Severtsov.

Progresul biologic înseamnă o creștere a adaptabilității unui organism la mediul său, ceea ce duce la o creștere a numărului și o distribuție mai largă a unei anumite specii în spațiu. Un exemplu de progres biologic este evoluția sistemului respirator de la respirația branhială la respirația pulmonară. Acest proces a condus la cucerirea spațiului terestră și aerian de către animale.

Potrivit lui A.N.Severtsov, stabilizarea biologică înseamnă menținerea fitness-ului organismului la un anumit nivel. Organismul se modifică în funcție de schimbările din mediu. Numărul său nu crește, dar nici nu scade.

La plante, cu o scădere a temperaturii medii anuale, crește numărul de fire de păr acoperitoare ale epidermei. Acest fenomen permite tuturor indivizilor să supraviețuiască, dar nu există niciun avantaj între alte specii, deoarece prezintă aceeași reacție.

Progresul biologic este de cea mai mare importanță în evoluție, prin urmare, în biologie, se acordă multă atenție studiului progresului biologic.

Aromorfozele și ideoadaptarea sunt considerate a fi principalele direcții ale progresului biologic; printre alte direcții ale progresului biologic se poate numi și degenerarea generală.

Aromorfozele sunt schimbări adaptative în care există o extindere a condițiilor de viață asociată cu o complicație a organizării și o creștere a activității vitale. Un exemplu clasic de aromorfoză ar trebui luat în considerare îmbunătățirea plămânilor la păsări și mamifere, separarea completă a sângelui arterial și venos în inima păsărilor și mamiferelor, separarea funcțiilor în plastidele plantelor superioare.

Adaptările ideologice sunt direcții de evoluție în care unele adaptări sunt înlocuite cu altele care sunt echivalente biologic cu acestea. Adaptările ideologice, spre deosebire de aromorfoze, sunt de natură privată. Un exemplu de adaptări ideologice este evoluția aparatului bucal al insectelor, care a fost format pentru a se potrivi mediului și co-evoluției.

Degenerare generală - modificări adaptative la descendenții adulți, în care energia totală a activității vitale scade. Se referă la direcțiile progresului biologic deoarece reducerea unor organe care apare în timpul degenerării este însoțită de o dezvoltare compensatorie a altor organe. Astfel, la animalele de peșteră și subterane, reducerea organelor de vedere este însoțită de dezvoltarea compensatorie a altor organe de simț.

Originile umane.

În antropologie, există mai multe puncte de vedere despre momentul în care ramura umană a devenit izolată. Conform unei ipoteze, cu aproximativ 10 milioane de ani în urmă, oamenii-maimuță au fost împărțiți în trei specii. O specie - pragorile - a mers în pădurile de munte, unde s-au mulțumit cu mâncare vegetariană. O altă specie - procimpanzeul - a ales un mod de viață de grup. Hrana principală pentru el au fost maimuțele din specii mici. A treia specie - cea preumană - a preferat vânătoarea în viața bogată a savanei. Aceasta a fost ramura care a condus la omul modern.

Conform ipotezei moderne prezentate de Tim Vyton, antropolog la Universitatea din California din Berkeley, în urmă cu doar cinci milioane de ani, ramurile proto-umanului și ale maimuței s-au despărțit. Timan White crede că Australopithecus ramidus, care a apărut la acea vreme, în funcție de circumstanțe, se mișca fie pe patru, fie pe două membre. Și probabil au trecut sute de mii de ani înainte ca mișcarea mixtă să fie înlocuită de bipedism.

În urmă cu aproximativ trei milioane de ani, ramura omului a dat două linii de dezvoltare. Una dintre ele a dat naștere unei întregi galaxii de specii de Australopithecus drepte, cealaltă a dus la apariția unui nou gen, numit Homo.

Biologie generală.

Indemnizație pentru intrarea în universități.

Compilat de: Galkin M. A.

Manualul prezintă materiale despre cursul biologiei generale, variind de la teoria originii vieții pe pământ până la doctrina biosferei.

Manualul este destinat solicitanților, elevilor de liceu, studenților cursurilor pregătitoare și departamentelor.

Prefaţă.

Manualul este compilat în conformitate cu programul pentru candidații la universitățile din Federația Rusă, unde biologia este un subiect general.

Scopul acestui manual este de a ajuta solicitantul să se pregătească pentru examenele de admitere. Prin aceasta se deosebește de manualul școlar „Biologie generală”, care este de natură cognitivă.

La alcătuirea manualului, în primul rând, s-au luat în considerare cerințele pentru examenele de admitere. Acest lucru se aplică atât conținutului, cât și volumului materialului prezentat în manual.

Alocația este destinată solicitanților care au absolvit studii medii sau care studiază biologia generală la catedrele pregătitoare.

Manualul nu include unele secțiuni considerate în mod tradițional la cursul „Biologie generală”. Acestea sunt „Structura celulară”, „Diviziunea celulară”, „Fotosinteza”.

Materialul din aceste secțiuni este detaliat în manualul pentru solicitanții la universități compilat de Galkin M.A.

Toate comentariile și sugestiile referitoare la forma și conținutul manualului vor fi acceptate cu recunoștință.

Compilator manual.

Știința legilor care sunt comune tuturor viețuitoarelor. Studiază legile generale ale vieții și acele trăsături care sunt caracteristice tuturor tipurilor de ființe vii, indiferent de poziția lor sistematică. Care este diferența dintre lucrurile vii și cele nevii, care sunt modelele principale și comune ale fenomenelor de viață pentru toate organismele - răspunsul la aceste întrebări este sarcina biologiei generale.

Schimbul de materie și energie între organism și mediu, capacitatea de reproducere, ereditatea și variabilitatea sunt proprietăți integrale ale tuturor organismelor. Aceste proprietăți stau la baza evoluției - dezvoltarea istorică ireversibilă a naturii vii, care este însoțită de adaptarea organismelor la condițiile de existență, formarea și dispariția speciilor, transformarea biogeocenozelor și a biosferei în ansamblu. Ca urmare a evoluției, a apărut o lume diversă a ființelor vii.

Există mai multe niveluri structurale și funcționale de organizare a vieții (materia vie). Cel de jos, cel mai vechi, este suborganism. Acesta este nivelul structurilor moleculare unde trece granița dintre vii și nevii. Următorul nivel este cel celular. Celula, structurile și procesele biochimice de bază sunt similare în toate organismele. Este urmată de nivelul întregului organism. Proprietățile integrale ale tuturor organismelor sunt capacitatea de a se reproduce, ereditatea și variabilitatea. Un nivel mai complex de organizare a vieții este nivelul populației-specie. Cel mai înalt nivel este ecosistemul, biosferic-biogeocenotic, la care comunitățile de populații de animale și plante, împreună cu habitatul lor, formează o unitate funcțională și structurală. Integritatea ecosistemelor (biogeocenoze, biosfere) este determinată de schimbul de materie și energie între componentele sale.

Biologia generală studiază legile caracteristice tuturor nivelurilor de organizare a vieții. Semnificația acestei discipline este excepțional de mare atât în ​​formarea unei viziuni materialiste asupra lumii, cât și într-o serie de domenii vitale ale activității umane. Ea capătă o importanță practică din ce în ce mai mare pentru agricultură, silvicultură și pescuit, biotehnologie, medicină, pentru utilizarea rațională a resurselor naturale și protecția naturii.

Biologia servește ca bază teoretică pentru producția agricolă. Multe dintre secțiunile sale sunt direct legate de producția de culturi și creșterea animalelor. Furnizarea de hrană pentru populația mondială în continuă creștere este imposibilă fără crearea de noi soiuri cu randament ridicat de culturi agricole și rase productive de animale domestice. Acest lucru poate fi realizat doar prin cunoașterea legilor eredității și variabilității. Datorită descoperirilor din biologia moleculară, se dezvoltă biotehnologia - producția de enzime, hormoni, proteine ​​furajere, aminoacizi cu ajutorul microorganismelor. Creșterea fertilității terenurilor, crearea condițiilor pentru obținerea unor culturi programate durabile - aceste sarcini de mediu ar trebui rezolvate de agronomi-biologi.

Biologia studiază forma biologică a mișcării materiei, adică totalitatea organismelor care trăiesc, inclusiv oamenii. Datorită varietății uriașe de reprezentanți ai vieții pe Pământ, biologia este un complex de diverse științe biologice și include botanica, micologia (știința ciupercilor), zoologia, un complex de științe despre o persoană ca obiect biologic, biologie generală și altele. stiinte. Mai jos sunt idei generale despre biologie și componentele sale.

Biologia este un complex de științe care studiază toată materia vie și organismele pe care le formează.

Ce științe include biologia:

Botanica este o știință care studiază caracteristicile biologice ale plantelor. Totalitatea tuturor plantelor de pe Pământ se numește flora Pământului. În mod tradițional, împreună cu plantele în cursul botanicii, ei studiază ciupercile, virusurile, care în sens strict nu aparțin plantelor, ci aparțin altor regate de organisme. Deci, ciupercile formează un regn special al ciupercilor, iar știința ciupercilor se numește micologie.

Zoologia este știința care studiază regnul animal.

Totalitatea tuturor animalelor care locuiesc pe Pământ se numește fauna Pământului. Se obișnuiește să se vorbească despre fauna unei anumite zone, a unei anumite regiuni etc.

Caracteristicile biologice ale unei persoane sunt studiate de un întreg complex de științe: anatomie, igiena umană (în ciuda faptului că o persoană este o unitate structurală a regnului animal, el aparține ordinului primatelor, familiei marilor maimuțe, genul om, mintea unei persoane rezonabile).

Biologia generală este o secțiune specială a biologiei care studiază cele mai generale modele ale formei biologice a existenței materiei.

În stadiul actual de dezvoltare a biologiei, biologia generală este un complex de științe, format din științe separate, mai degrabă independente, dar strâns legate între ele: biologie moleculară, citologie, teoria dezvoltării și reproducerii, genetică, selecție, teoria evoluției, ecologie. La disciplina Biologie generală, aceste științe sunt prezentate sub formă de secțiuni, care în cursul Biologiei generale cu bazele ecologiei și protecției mediului sunt următoarele:

1. Citologie - o secțiune care studiază celula, compoziția ei chimică, procesele biochimice care au loc în celulă, structura și funcțiile organelelor celulare individuale.

2. Doctrina dezvoltării individuale – ontogeneză – o secțiune care cuprinde doctrina reproducerii și dezvoltării organismelor (strâns legată de citologie).

3. Genetica cu bazele selecției - o secțiune care ia în considerare modelele de ereditate, variabilitatea, purtătorii lor materiale (genetica), principiile și metodele de creștere a noilor rase de animale, soiuri de plante și tulpini de microorganisme (ameliorare); Baza teoretică a selecției este genetica.

4. Doctrina evoluționistă (teoria) - o secțiune care studiază filogenia (dezvoltarea istorică a speciilor); o parte integrantă a acestei doctrine este darwinismul; baza acestei doctrine (teorii) este genetica, selecția și alte științe biologice.

5. Ecologie cu elementele de bază ale protecției mediului - o secțiune care are în vedere relația organismelor între ele, mediul, precum și impactul omului asupra Naturii și modalitățile de depășire a consecințelor negative ale acestui impact.

Biologia generală este strâns legată de complexul științelor medicale și agricole, fiind, pe de o parte, baza lor, iar pe de altă parte, aceste științe oferă un bogat material factual pentru ilustrarea tiparelor biologice generale. Cunoașterea și înțelegerea problemelor de biologie generală este imposibilă fără cunoștințe de matematică, chimie, fizică, geologie, astronomie, filozofie și alte științe ale ciclurilor naturale și umanitare. Astfel, fără cunoașterea elementelor fundamentale ale chimiei organice, este imposibil de înțeles nici biologia moleculară, nici problemele metabolismului care stau la baza ecologiei, nici întrebările de citologie. Toate acestea fac necesară asimilarea profundă a cunoștințelor de natură biologică generală, precum și a cunoștințelor din alte științe ale naturii, matematică și umaniste.

Cunoașterea conceptelor și tiparelor biologice generale este de mare importanță pentru fiecare persoană, deoarece acestea stau la baza înțelegerii principalelor probleme ale ecologiei (ca ramură specială a cunoașterii), fără a stăpâni pe care o persoană modernă nu va putea supraviețui în situația de mediu mereu complicată de pe planeta noastră.

Biologie generală

Trebuie remarcat faptul că, potrivit oamenilor de știință, în știința modernă, ale cărei rezultate sunt de obicei publicate în reviste cu un factor de impact ridicat, o știință precum „General Biology” (General Biology), similar cu „fizica generală”, nu exista. Cu toate acestea, cursurile pentru licențe din primul an de studiu sunt predate la universități de top, adică „Biologie generală” există doar ca curs introductiv în biologie.

Poveste

În 1802, apare termenul de biologie. G. R. Treviranus definește biologia ca știința caracteristicilor generale ale animalelor și plantelor, precum și a titlurilor speciale de subiecte care au fost studiate de predecesorii săi, în special de C. Linnaeus.

În 1832 a fost publicată cartea „Allgemeine Biologie der Pflanzen” („Biologia generală a plantelor”) (Greyfsv., 1832), care este o traducere a cărții „Lärobok i botanik” de Karl Agar.

Încă din 1883, la Universitatea din Noua Zeelandă se predau cursuri de biologie generală.

Biologia generală ca un curs separat a început să fie predat în prima jumătate a secolului al XX-lea, care a fost asociat cu progresele în studiul celulei, cercetarea microbiologică, descoperirile geneticii, într-un cuvânt, transformarea biologiei dintr-un auxiliar. , știință privată, descriptivă (zoologie, botanică, sistematică) într-un domeniu de expertiză independent și extrem de solicitat.

În 1940, academicianul I. I. Shmalgauzen a fondat Jurnalul de biologie generală.

Se pare că prima carte (manual) de biologie generală în limba rusă a fost V. V. Makhovko, P. V. Makarov, K. Yu.

Ca disciplină academică, biologia generală se predă în liceu din 1963, iar în 1966 a apărut cartea „Biologie generală”, editată de Yu.I.Polyansky, folosită ca material didactic.

Secțiunile principale

În mod tradițional, biologia generală include: citologie, genetică, chimie biologică, biologie moleculară, biotehnologie [ nu în sursă], ecologie, biologie a dezvoltării, teorie evoluționistă, doctrina biosferei și doctrina omului (aspect biologic) [nu în sursă] .

Semnificația Biologiei Generale

Științe conexe

Biologie teoretică

Vezi si

• biologie privată

Note

Literatură

• Jane M. Oppenheimer, Reflections on Fifty Years of Publications on the History of General Biology and Special Embriology, Voi. 50, nr. 4 (dec. 1975), pp. 373-387
• Grodnitsky D. L., Analiza comparativă a manualelor școlare în biologie generală, 2003
• Fundamentals of General Biology (Kompendium Der Allgemeinen Biologie, GDR) Sub redactia generală a lui E. Libbert M .: Mir, 1982. 436 pagini.

Legături

Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți ce este „Biologie generală” în alte dicționare:

BIOLOGIE- BIOLOGIE. Cuprins: I. Istoria biologiei............... 424 Vitalism şi maşinism. Apariția științelor empirice în secolele XVI-XVIII Apariția și dezvoltarea teoriei evoluționiste. Dezvoltarea fiziologiei în secolul al XIX-lea. Dezvoltarea doctrinei celulare. Rezultatele secolului al XIX-lea... Marea Enciclopedie Medicală

- (greacă, din bios life, și cuvânt logos). Știința vieții și manifestările ei la animale și plante. Dicționar de cuvinte străine incluse în limba rusă. Chudinov A.N., 1910. BIOLOGIE Greacă, de la bios, viață, și logos, cuvânt. Învățătură despre forța vieții ...... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

BIOLOGIE- cont. o materie la scoala; Fundamentele cunoașterii despre natura vie. Reflectă modernul realizări ale ştiinţelor care studiază structura şi activitatea vitală a biol. obiecte de toate nivelurile de complexitate (celulă, organism, populație, biocenoză, biosferă). Şcoală cursul B. cuprinde secțiuni: ... ... Enciclopedia Pedagogică Rusă

- (din Bio ... și ... Logia este totalitatea științelor naturii vii. Subiectul de studiu este B. toate manifestările vieții: structura și funcțiile ființelor vii și ale comunităților lor naturale, distribuția, originea lor. și dezvoltare, conexiuni între ele și cu neînsuflețitul... Marea Enciclopedie Sovietică

- (teoria sistemelor) concept științific și metodologic al studiului obiectelor care sunt sisteme. Este strâns legat de abordarea sistematică și este o specificare a principiilor și metodelor sale. Prima versiune a teoriei generale a sistemelor a fost ...... Wikipedia

I Biologia (greacă bios life + doctrina logos) este totalitatea științelor naturii despre viață ca fenomen special al naturii. Subiectul de studiu este structura, funcționarea, dezvoltarea individuală și istorică (evoluție) a organismelor, relațiile lor... Enciclopedia medicală

BIOLOGIE- (din greacă, bios life și predarea logos), totalitatea științelor faunei sălbatice. Subiectul de studiu îl reprezintă toate manifestările vieții: structura și funcțiile organismelor vii, distribuția, originea, dezvoltarea lor, relațiile între ele și cu natura neînsuflețită. Termenul... ... Dicţionar enciclopedic veterinar

Biologie- materie scolara; Fundamentele cunoașterii despre natura vie. Ea reflectă realizările moderne ale științelor care studiază structura și activitatea vitală a obiectelor biologice de toate nivelurile de complexitate (celulă, organism, populație, biocenoză, biosferă). scoala…… Dicționar terminologic pedagogic

Biologie generală- - o parte a biologiei care studiază și explică generalul, adevărat pentru întreaga varietate de organisme de pe Pământ... Glosar de termeni pentru fiziologia animalelor de fermă

Acest termen are alte semnificații, vezi Varianta. Varianta este un termen care se referă la diversitatea trăsăturilor dintr-o populație. Una dintre caracteristicile cantitative ale unei populații. Pentru a descrie o populație asexuată și hermafrodită, pe lângă dispersiile de către ... ... Wikipedia

Cărți

• Biologie generală , V. M. Konstantinov , A. G. Rezanov , E. O. Fadeeva , Manualul este dedicat problemelor generale ale biologiei moderne. Oferă informații de bază despre structura materiei vii și legile generale ale funcționării acesteia. Subiectele cursului de formare sunt conturate: ... Categorie: