În secolul al XX-lea s-au stabilit cinci niveluri de organizare a vieții: molecular-genetic, ontogenetic, popular-specie, ecosistem și biosferic.Elucidarea fenomenului vieții la fiecare nivel este una dintre principalele sarcini ale biologiei.

Nivel genetic molecular- Acesta este nivelul de organizare al sistemelor vii, constând din proteine ​​și acizi nucleici. La acest nivel, unitatea de bază a unui organism sunt genele. Aici biologia studiază mecanismele de transmitere a informațiilor genetice, ereditatea și variabilitatea.

Cele mai comune șase elemente în organismele vii sunt: organogeni: carbon, azot, hidrogen, oxigen, fosfor și sulf. Cu participarea acestor elemente, în cursul evoluției chimice, gigant biopolimeri: carbohidrați, proteine, lipide și acizi nucleici. Aceste macromolecule sunt baza organismelor vii. Monomerii acestor macromolecule sunt: ​​monozaharide, aminoacizi, acizi grași și nucleotide.

Proteinele și acizii nucleici sunt informativ» macromolecule, deoarece proprietăţile lor depind de secvenţa de conexiune a 20 de aminoacizi şi 4 nucleotide. Carbohidrații și lipidele joacă rolul unei rezerve de energie și material de construcție. Pentru a împărtăși proteine contabilizat peste 50% greutatea totală uscată a celulelor.

genetic informație organismul este stocat în ADN. Controlează aproape toate procesele biologice din organism. Proteinele și acizii nucleici au proprietatea de asimetrie moleculară (chiralitate moleculară). Chiralitate(greacă cheir - mână) se manifestă prin faptul că proteinele rotesc planul de polarizare a luminii La stânga, și acizi nucleici dreapta. Chiralitatea constă în asimetria lor cu imaginea lor în oglindă, ca în mâinile drepte și stângi, de unde și numele.

Moleculele de ADN împreună cu proteinele formează substanța cromozomilor. Dovada rolului genetic al ADN-ului a fost obținută, în 1944, de omul de știință O. Avery, într-un experiment pe bacterii. În 1953, biochimistul american James Watson și biofizicianul englez Francis Crick au descoperit structura molecule de ADN. Ei au arătat că ADN-ul este format din două fire răsucite într-o dublă spirală. ADN-ul conține 10 ÷ 25 de mii de nucleotide, iar ARN - de la 4 la 6 mii.

În 1941, oamenii de știință americani J. Beadle și E. Teymut au descoperit că sinteza proteinelor depinde de starea genelor ADN. Gene O secțiune a unei molecule de ADN constând din sute de nucleotide. Apoi au fost afirmații: o genă - o proteină. Se numește totalitatea genelor unui organism genomului. Numărul de gene din corpul uman este de aproximativ 50 ÷ 100 mii, iar întregul genom uman conține mai multe 3 miliarde de perechi de baze. Genele codifică sinteza proteinelor.

În 1954 fizicianul teoretician Georgy Gamov a decodat codul genetic. El a descoperit că o combinație de trei nucleotide ADN este folosită pentru a codifica un aminoacid. Este unitatea elementară a eredității, care codifică un aminoacid și se numește codon(triplet). În 1961, ipoteza lui Gamow a fost confirmată experimental de Crick.

Ribozom de organele celulare Citeste» informațiile conținute în i-ARN, iar în conformitate cu aceasta sintetizează proteină. Codoni - tripleții constau din trei nucleotide, de exemplu, ACH, AGC, GGG și altele. Numărul total de astfel de tripleți este de 64. Dintre aceștia, trei tripleți sunt semnale stop, iar 61 de tripleți codifică 20 de aminoacizi. O proteină formată din 200 de aminoacizi este codificată de 200 de codoni, adică 600 de nucleotide în ARNm și 600 de perechi de baze în ADN. Aceasta este dimensiunea unei gene. Informațiile din ADN sunt scrise folosind nucleotide sub forma: A-C-A-T-T-G-A-G-A-T-∙∙∙∙∙∙. Acest text conține informații care definesc specificul fiecărui organism.

Cod genetic universal, deoarece la fel pentru toate organismele vii. Aceasta mărturisește unitatea biochimică a vieții, adică. originea vieții pe Pământ dintr-un singur strămoș. Cod genetic unic, deoarece codifică doar un aminoacid.

Viața se caracterizează prin unitatea dialectică a contrariilor: este atât integrală, cât și discretă. Lumea organică este un întreg unic, deoarece este un sistem de părți interconectate (existența unor organisme depinde de altele) și, în același timp, este discretă, deoarece constă din unități separate - organisme sau indivizi. Fiecare organism viu, la rândul său, este și discret, deoarece este format din organe, țesuturi, celule individuale, dar, în același timp, fiecare dintre organe, având o anumită autonomie, acționează ca parte a întregului. Fiecare celulă este formată din organite, dar funcționează ca o singură unitate. Informația ereditară este purtată de gene, dar

niciuna dintre genele din afara totalității nu determină dezvoltarea trăsăturii și așa mai departe.

Discretitatea vieții este asociată cu diferite niveluri de organizare a lumii organice, care pot fi definite ca stări discrete ale sistemelor biologice caracterizate prin subordonare, interconexiune și modele specifice. În același timp, fiecare nou nivel are proprietăți și modele speciale ale nivelului anterior, inferior, deoarece orice organism, pe de o parte, este format din elemente subordonate acestuia și, pe de altă parte, este el însuși un element care face parte. a unui fel de sistem macrobiologic.

La toate nivelurile vieții, se manifestă atributele sale precum discretitatea și integritatea, organizarea structurală, schimbul de materie, energie și informații. Existența vieții la niveluri superioare de organizare este pregătită și determinată de structura nivelului inferior; în special, natura nivelului celular este determinată de nivelurile moleculare și subcelulare, natura organismului - de nivelurile celulare, tisulare etc.

Nivelurile structurale de organizare a vieții sunt extrem de diverse, dar principalele sunt moleculare, celulare, ontogenetice, populație-specie, biocenotice, biogeocenotice și biosferice.

Nivel genetic molecular

Nivelul genetic molecular al vieții este nivelul de funcționare al biopolimerilor (proteine, acizi nucleici, polizaharide) și alți compuși organici importanți care stau la baza proceselor de viață ale organismelor. La acest nivel, unitatea structurală elementară este gena, iar purtătorul de informații ereditare în toate organismele vii este molecula de ADN. Implementarea informațiilor ereditare se realizează cu participarea moleculelor de ARN. Datorită faptului că procesele de stocare, modificare și implementare a informațiilor ereditare sunt asociate cu structurile moleculare, acest nivel se numește molecular-genetic.

Cele mai importante sarcini ale biologiei la acest nivel sunt studiul mecanismelor de transmitere a informației genetice, ereditatea și variabilitatea, studiul proceselor evolutive, originea și esența vieții.

Toate organismele vii conțin molecule anorganice simple: azot, apă, dioxid de carbon. Din ele, în cursul evoluției chimice, au apărut compuși organici simpli, care, la rândul lor, au devenit materialul de construcție pentru molecule mai mari. Așa au apărut macromoleculele - molecule gigant-

molecule de polimer construite din mulți monomeri. Există trei tipuri de polimeri: polizaharide, proteine ​​și acizi nucleici. Monomerii pentru ei, respectiv, sunt monozaharide, aminoacizi și nucleotide.

Veverițe iar acizii nucleici sunt molecule „informative”, deoarece secvența monomerilor, care poate fi foarte diversă, joacă un rol important în structura lor. Polizaharidele (amidon, glicogen, celuloză) joacă rolul de sursă de energie și de material de construcție pentru sinteza moleculelor mai mari.

Proteinele sunt macromolecule care sunt lanțuri foarte lungi de aminoacizi - acizi organici (carboxilici), care de obicei conțin una sau două grupe amino (-NH 2).

În soluții, aminoacizii pot prezenta proprietățile atât ale acizilor, cât și ale bazelor. Acest lucru le face un fel de tampon pe calea schimbărilor fizice și chimice periculoase. Peste 170 de aminoacizi se găsesc în celulele și țesuturile vii, dar doar 20 dintre ei sunt incluși în proteine.Secvența de aminoacizi legați între ei prin legături peptidice 1 este cea care formează structura primară a proteinelor. Proteinele reprezintă peste 50% din masa totală uscată a celulelor.

Majoritatea proteinelor acționează ca catalizatori (enzime). În structura lor spațială există centri activi sub formă de adâncituri de o anumită formă. Moleculele, a căror transformare este catalizată de această proteină, intră în astfel de centre. În plus, proteinele joacă rolul de purtători; de exemplu, hemoglobina transportă oxigenul de la plămâni la țesuturi. Contracțiile musculare și mișcările intracelulare sunt rezultatul interacțiunii moleculelor de proteine, a căror funcție este de a coordona mișcarea. Funcția proteinelor anticorpilor este de a proteja organismul de viruși, bacterii etc. Activitatea sistemului nervos depinde de proteinele care colectează și stochează informații din mediu. Proteinele numite hormoni controlează creșterea și activitatea celulelor.

Acizi nucleici. Procesele de viață ale organismelor vii sunt determinate de interacțiunea a două tipuri de macromolecule - proteine ​​și ADN. Informația genetică a unui organism este stocată în molecule de ADN, care servesc ca purtător de informații ereditare pentru generația următoare și determină biosinteza proteinelor care controlează aproape toate procesele biologice. Deci nuk-

1 O legătură peptidică este o legătură chimică -CO-NH-.

Acizii leici au același loc important în organism ca și proteinele.

Atât proteinele, cât și acizii nucleici au o proprietate foarte importantă - disimetria moleculară (asimetrie) sau chiralitate moleculară. Această proprietate a vieții a fost descoperită în anii 1940 și 1950. secolul al 19-lea L. Pasteur în cursul studierii structurii cristalelor de substanțe de origine biologică - săruri ale acidului tartric. În experimentele sale, Pasteur a descoperit că nu numai cristalele, ci și soluțiile lor apoase sunt capabile să devieze un fascicul de lumină polarizat, de exemplu. sunt active optic. Mai târziu au fost numiți izomeri optici. Soluțiile de substanțe de origine nebiologică nu au această proprietate, structura moleculelor lor este simetrică.

Astăzi, ideile lui Pasteur au fost confirmate și se consideră dovedit că chiralitatea moleculară (din grecescul cheir - mână) este inerentă numai materiei vii și este proprietatea sa integrală. Substanța de origine neînsuflețită este simetrică în sensul că moleculele care polarizează lumina la stânga și la dreapta sunt întotdeauna împărțite în mod egal în ea. Și în substanța de origine biologică există întotdeauna o abatere de la acest echilibru. Proteinele sunt construite din aminoacizi care polarizează lumina doar spre stânga (configurație L). Acizii nucleici sunt compuși din zaharuri care polarizează lumina doar spre dreapta (configurație D). Astfel, chiralitatea constă în asimetria moleculelor, incompatibilitatea lor cu imaginea lor în oglindă, ca în mâinile drepte și stângi, care au dat denumirea modernă acestei proprietăți. Este interesant de remarcat că, dacă o persoană s-ar transforma brusc în imaginea sa în oglindă, atunci totul ar fi bine cu corpul său până când va începe să mănânce alimente de origine vegetală sau animală, pe care pur și simplu nu le putea digera.

Acizi nucleici sunt compuși organici complecși care sunt biopolimeri care conțin fosfor (polinucleotide).

Există două tipuri de acizi nucleici - acid dezoxiribonucleic (ADN) și acid ribonucleic (ARN). Acizii nucleici și-au primit numele (din latinescul nucleus - nucleus) datorită faptului că au fost izolați pentru prima dată din nucleele leucocitelor în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Biochimistul elvețian F. Miescher. Ulterior s-a constatat că acizii nucleici pot fi găsiți nu numai în nucleu, ci și în citoplasmă și organele sale. Moleculele de ADN împreună cu proteinele histonice formează substanța cromozomilor.

La mijlocul secolului XX. biochimistul american J. Watson și biofizicianul englez F. Crick au dezvăluit structura moleculei de ADN. Studiile de difracție cu raze X au arătat că ADN-ul este format din două fire răsucite într-o dublă helix. Rolul coloanelor vertebrale ale lanțurilor este jucat de grupele zahăr-fosfat, iar bazele purinelor și pirimidinelor servesc ca jumperi. Fiecare jumper este format din două baze atașate la două lanțuri opuse, iar dacă o bază are un inel, atunci cealaltă are două. Astfel, se formează perechi complementare: A-T și G-C. Aceasta înseamnă că secvența de baze dintr-un lanț determină în mod unic secvența de baze dintr-un alt lanț complementar al moleculei.

O genă este o secțiune a unei molecule de ADN sau ARN (în unele viruși). ARN conține 4-6 mii de nucleotide individuale, ADN - 10-25 mii. Dacă ar fi posibilă întinderea ADN-ului unei celule umane într-un fir continuu, atunci lungimea sa ar fi de 91 cm.

Cu toate acestea, nașterea geneticii moleculare a avut loc ceva mai devreme, când americanii J. Beadle și E. Tatum au stabilit o legătură directă între starea genelor (ADN) și sinteza enzimelor (proteinelor). Atunci a apărut celebra zicală: „o genă – o proteină”. Mai târziu s-a descoperit că funcția principală a genelor este de a codifica sinteza proteinelor. După aceea, oamenii de știință și-au concentrat atenția asupra modului în care este scris programul genetic și cum este implementat în celulă. Pentru a face acest lucru, a fost necesar să ne dăm seama cum doar patru baze pot codifica ordinea în moleculele de proteine ​​a cât mai mult de douăzeci de aminoacizi. Principala contribuție la rezolvarea acestei probleme a fost făcută de celebrul fizician teoretician G. Gamow la mijlocul anilor ’50.

Potrivit acestuia, o combinație de trei nucleotide ADN este folosită pentru a codifica un aminoacid. Această unitate elementară a eredității, care codifică un aminoacid, se numește codon.În 1961, ipoteza lui Gamow a fost confirmată de cercetările lui F. Crick. Astfel, mecanismul molecular de citire a informațiilor genetice dintr-o moleculă de ADN în timpul sintezei proteinelor a fost descifrat.

Într-o celulă vie, există organite - ribozomi care „citesc” structura primară a ADN-ului și sintetizează proteine ​​în conformitate cu informațiile înregistrate în ADN. Fiecărui triplet de nucleotide i se atribuie unul dintre cei 20 de aminoacizi posibili. Acesta este modul în care structura primară a ADN-ului determină secvența de aminoacizi ai proteinei sintetizate, fixează codul genetic al organismului (celule).

Codul genetic al tuturor ființelor vii, fie că este o plantă, un animal sau o bacterie, este același. Această caracteristică a codului genetic, împreună cu asemănarea compoziției de aminoacizi a tuturor proteinelor, indică

despre unitatea biochimică a vieții, originea tuturor ființelor vii de pe Pământ dintr-un singur strămoș.

A fost descifrat și mecanismul de reproducere a ADN-ului. Este format din trei părți: replicare, transcriere și traducere.

replicare este duplicarea moleculelor de ADN. Baza replicării este proprietatea unică a ADN-ului de a se autocopia, ceea ce face posibil ca o celulă să se împartă în două identice. În timpul replicării, ADN-ul, format din două lanțuri moleculare răsucite, se desfășoară. Se formează două fire moleculare, fiecare din care servește ca matrice pentru sinteza unui fir nou, complementar celui inițial. După aceea, celula se divide, iar în fiecare celulă o catenă de ADN va fi veche, iar a doua va fi nouă. Încălcarea secvenței de nucleotide din lanțul ADN duce la modificări ereditare în organism - mutații.

Transcriere- acesta este transferul codului ADN prin formarea unei molecule de ARN mesager monocatenar (i-ARN) pe una dintre catenele de ADN. i-ARN este o copie a unei părți a moleculei de ADN, constând dintr-una sau un grup de gene adiacente care poartă informații despre structura proteinelor.

Difuzare - aceasta este sinteza proteinelor bazată pe codul genetic al i-ARN în organele celulare speciale - ribozomi, unde ARN-ul de transfer (t-ARN) furnizează aminoacizi.

La sfârşitul anilor 1950 Oamenii de știință ruși și francezi au înaintat simultan o ipoteză conform căreia diferențele de frecvență de apariție și ordinea nucleotidelor din ADN în diferite organisme sunt specifice speciei. Această ipoteză a făcut posibilă studierea evoluției viețuitoarelor și a naturii speciației la nivel molecular.

Există mai multe mecanisme de variabilitate la nivel molecular. Cel mai important dintre ele este mecanismul deja menționat al mutației genelor - transformarea directă a genelor în sinenou, situat în cromozom, sub influența factorilor externi. Factorii care cauzează mutații (mutageni) sunt radiațiile, substanțele chimice toxice și virușii. Cu acest mecanism de variabilitate, ordinea genelor din cromozom nu se schimbă.

Un alt mecanism de schimbare este recombinarea genelor. Aceasta este crearea de noi combinații de gene situate pe un anumit cromozom. În același timp, baza moleculară a genei în sine nu se schimbă, dar se deplasează dintr-o parte a cromozomului în alta sau are loc un schimb de gene între doi cromozomi. Recombinarea genelor are loc în timpul reproducerii sexuale în organismele superioare. În acest caz, nu există nicio modificare a cantității totale de informații genetice, aceasta rămâne neschimbată. Acest mecanism explică de ce copiii seamănă doar parțial cu părinții lor -

ei moștenesc trăsături de la ambele organisme părinte care se combină aleatoriu.

Un alt mecanism de schimbare este recombinare neclasicănou- A fost deschis abia în anii 1950. Cu recombinarea genelor non-clasice, există o creștere generală a cantității de informații genetice datorită includerii de noi elemente genetice în genomul celulei. Cel mai adesea, elemente noi sunt introduse în celulă de către viruși. Astăzi, au fost descoperite mai multe tipuri de gene transmisibile. Printre acestea se numără plasmidele, care sunt ADN circular dublu catenar. Din cauza lor, după utilizarea prelungită a oricăror medicamente, apare dependența, după care încetează să mai aibă efect medicinal. Bacteriile patogene, împotriva cărora acționează medicamentul nostru, se leagă de plasmide, ceea ce face ca bacteriile să fie rezistente la medicament și nu-l mai observă.

Migrarea elementelor genetice poate provoca atât rearanjamente structurale în cromozomi, cât și mutații genetice. Posibilitatea utilizării unor astfel de elemente de către oameni a condus la apariția unei noi științe - ingineria genetică, al cărei scop este de a crea noi forme de organisme cu proprietăți dorite. Astfel, cu ajutorul metodelor genetice și biochimice, se construiesc noi combinații de gene care nu există în natură. Pentru aceasta, se modifică ADN-ul care codifică producerea unei proteine ​​cu proprietățile dorite. Acest mecanism stă la baza tuturor biotehnologiilor moderne.

Cu ajutorul ADN-ului recombinant, diverse gene pot fi sintetizate și introduse în clone (colonii de organisme identice) pentru sinteza proteică țintită. Deci, în 1978, a fost sintetizată insulina - o proteină pentru tratamentul diabetului. Gena dorită a fost introdusă într-o plasmidă și introdusă într-o bacterie normală.

Geneticienii lucrează pentru a dezvolta vaccinuri sigure împotriva infecțiilor virale, deoarece vaccinurile tradiționale sunt un virus slăbit care trebuie să provoace producerea de anticorpi, astfel încât administrarea lor este asociată cu un anumit risc. Ingineria genetică face posibilă obținerea de ADN care codifică stratul de suprafață al virusului. În acest caz, se produce imunitatea, dar infecția organismului este exclusă.

Astăzi, în ingineria genetică, se ia în considerare problema creșterii speranței de viață și a posibilității nemuririi prin schimbarea programului genetic uman. Acest lucru poate fi realizat prin creșterea funcțiilor enzimatice protectoare ale celulei, protejând moleculele de ADN de diferite daune asociate atât cu tulburările metabolice, cât și cu influențele mediului. În plus, oamenii de știință au reușit să descopere pigmentul îmbătrânit și să creeze un medicament special care eliberează celulele de acesta. În experimente cu noi-

shami a primit o creștere a speranței de viață. De asemenea, oamenii de știință au reușit să stabilească că în momentul diviziunii celulare, telomerii scad - structuri cromozomiale speciale situate la capetele cromozomilor celulari. Faptul este că în timpul replicării ADN-ului, o substanță specială - polimeraza - merge de-a lungul spiralei ADN, făcând o copie din aceasta. Dar ADN polimeraza nu începe să copieze de la bun început, ci lasă un vârf necopiat de fiecare dată. Prin urmare, cu fiecare copiere ulterioară, helixul ADN-ului este scurtat din cauza secțiunilor terminale care nu poartă nicio informație sau telomeri. De îndată ce telomerii sunt epuizați, copiile ulterioare încep să micșoreze partea din ADN care poartă informația genetică. Acesta este procesul de îmbătrânire celulară. În 1997, a fost efectuat un experiment în SUA și Canada privind prelungirea artificială a telomerilor. Pentru aceasta, a fost folosită o enzimă celulară nou descoperită, telomeraza, care favorizează creșterea telomerilor. Celulele obtinute in acest fel au capatat capacitatea de a se diviza de multe ori, pastrandu-si complet proprietatile functionale normale si netransformandu-se in celule canceroase.

Recent, succesele inginerilor genetici în domeniul clonării au devenit larg cunoscute - reproducerea exactă a unuia sau altuia obiect viu într-un anumit număr de copii din celulele somatice. În același timp, individul crescut nu se distinge genetic de organismul părinte.

Obținerea clonelor de la organisme care se reproduc prin partenogeneză, fără fertilizare prealabilă, nu este ceva special și este folosită de multă vreme de geneticieni. În organismele superioare se cunosc și cazuri de clonare naturală - nașterea gemenilor identici. Dar producția artificială de clone de organisme superioare este asociată cu dificultăți serioase. Cu toate acestea, în februarie 1997, la laboratorul lui Jan Wilmuth din Edinburgh a fost dezvoltată o metodă de clonare a mamiferelor, iar oaia Dolly a fost crescută cu ea. Pentru a face acest lucru, ouăle au fost extrase dintr-o oaie scoțiană cu fața neagră, plasate într-un mediu nutritiv artificial, iar nucleele au fost îndepărtate din ele. Apoi au luat celule ale glandei mamare ale unei oi adulte gestante din rasa finlandeză Dorset, purtând un set genetic complet. După ceva timp, aceste celule au fost fuzionate cu ouă nenucleare și și-au activat dezvoltarea prin intermediul unei descărcări electrice. Apoi embrionul în curs de dezvoltare a crescut într-un mediu artificial timp de șase zile, după care embrionii au fost transplantați în uterul mamei adoptive, unde s-au dezvoltat până la naștere. Dar din 236 de experimente, doar unul s-a dovedit a fi de succes - oaia Dolly a crescut.

După aceea, Wilmut a anunțat posibilitatea fundamentală a clonării umane, care a stârnit cele mai aprinse discuții.

nu numai în literatura științifică, ci și în parlamentele multor țări, deoarece o astfel de oportunitate este asociată cu probleme morale, etice și juridice foarte grave. Nu este o coincidență că unele țări au adoptat deja legi care interzic clonarea umană. La urma urmei, majoritatea embrionilor clonați mor. În plus, probabilitatea nașterii unor ciudați este mare. Deci experimentele de clonare nu sunt doar imorale, ci și pur și simplu periculoase din punctul de vedere al păstrării purității speciei Homo sapiens. Că riscul este prea mare este confirmat de informațiile apărute la începutul anului 2002, care relatează că oaia Dolly suferea de artrită, o boală neobișnuită la oi, după care a trebuit să fie eutanasiată la scurt timp.

Prin urmare, un domeniu de cercetare mult mai promițător este studiul genomului uman (setul de gene). În 1988, la inițiativa lui J. Watson, a fost creată organizația internațională „Genom uman”, care a reunit mulți oameni de știință din întreaga lume și a stabilit sarcina de a descifra întregul genom uman. Aceasta este o sarcină descurajantă, deoarece numărul de gene din corpul uman este de la 50 la 100 de mii, iar întregul genom are mai mult de 3 miliarde de perechi de nucleotide.

Se crede că prima etapă a acestui program, asociată cu descifrarea secvenței perechilor de nucleotide, va fi finalizată până la sfârșitul anului 2005. S-a lucrat deja pentru a crea un „atlas” de gene, un set de hărți ale acestora. Prima astfel de hartă a fost realizată în 1992 de D. Cohen și J. Dosset. În versiunea finală, a fost prezentat în 1996 de J. Weissenbach, care, studiind un cromozom la microscop, a marcat ADN-ul diferitelor sale regiuni cu markeri speciali. Apoi a clonat aceste secțiuni, crescându-le pe microorganisme și a primit fragmente de ADN - secvența de nucleotide a unei catene de ADN, care alcătuia cromozomii. Astfel, Weissenbach a localizat 223 de gene și a identificat aproximativ 30 de mutații care duc la 200 de boli, inclusiv hipertensiune arterială, diabet, surditate, orbire și tumori maligne.

Unul dintre rezultatele acestui program, deși nefinalizat, este posibilitatea identificării patologiilor genetice în stadiile incipiente ale sarcinii și crearea terapiei genice - o metodă de tratare a bolilor ereditare cu ajutorul genelor. Înainte de procedura de terapie genică, ei află care genă s-a dovedit a fi defectă, obțin o genă normală și o introduc în toate celulele bolnave. În același timp, este foarte important să ne asigurăm că gena introdusă funcționează sub controlul mecanismelor celulei, altfel se va obține o celulă canceroasă. Sunt deja primii pacienți vindecați în acest fel. Adevărat, încă nu este clar cât de radical sunt vindecați și

dacă boala va reveni în viitor. De asemenea, consecințele pe termen lung ale unui astfel de tratament nu sunt încă clare.

Desigur, utilizarea biotehnologiei și a ingineriei genetice are atât laturi pozitive, cât și negative. Acest lucru este dovedit de un memorandum publicat în 1996 de Federația Societăților Europene de Microbiologie. Acest lucru se datorează faptului că publicul larg este suspicios și ostil față de tehnologiile genetice. Frica este cauzată de posibilitatea creării unei bombe genetice care poate distorsiona genomul uman și poate duce la nașterea unor ciudați; apariţia unor boli necunoscute şi producerea de arme biologice.

Și, în sfârșit, problema distribuției pe scară largă a produselor alimentare transgenice create prin introducerea de gene care blochează dezvoltarea bolilor virale sau fungice a fost larg discutată recent. Roșiile transgenice și porumbul au fost deja create și sunt vândute. Pâinea, brânza și berea făcute cu ajutorul microbilor transgenici sunt furnizate pe piață. Astfel de produse sunt rezistente la bacteriile dăunătoare, au calități îmbunătățite - gust, valoare nutritivă, putere etc. De exemplu, în China, se cultivă tutun rezistent la viruși, roșii și ardei dulci. Roșii transgenice cunoscute rezistente la infecții bacteriene, cartofi și porumb rezistente la ciuperci. Dar consecințele pe termen lung ale utilizării unor astfel de produse sunt încă necunoscute, în primul rând mecanismul efectului lor asupra organismului și a genomului uman.

Desigur, în douăzeci de ani de utilizare a biotehnologiei, nu s-a întâmplat nimic de care oamenii se tem. Toate microorganismele noi create de oamenii de știință sunt mai puțin patogene decât formele lor originale. Nu a existat niciodată o răspândire dăunătoare sau periculoasă a organismelor recombinate. Cu toate acestea, oamenii de știință sunt atenți să se asigure că tulpinile transgenice nu conțin gene care, atunci când sunt transferate către alte bacterii, ar putea avea un efect periculos. Există pericolul teoretic de a crea noi tipuri de arme bacteriologice bazate pe tehnologii genetice. Prin urmare, oamenii de știință trebuie să țină cont de acest risc și să contribuie la dezvoltarea unui sistem internațional de control fiabil, capabil să stabilească și să suspende astfel de lucrări.

Ținând cont de posibilul pericol al utilizării tehnologiilor genetice, au fost elaborate documente care reglementează utilizarea acestora, reguli de siguranță pentru cercetarea de laborator și dezvoltarea industrială, precum și reguli pentru introducerea organismelor modificate genetic în mediu.

Astfel, astăzi se crede că, cu măsurile de precauție adecvate, beneficiile tehnologiilor genetice depășesc riscul unor posibile consecințe negative.

Nivel celular

La nivel celular de organizare, unitatea structurală și funcțională de bază a tuturor organismelor vii este celula. La nivel celular, precum și la nivel genetic molecular, se notează același tip al tuturor organismelor vii. În toate organismele, biosinteza și realizarea informațiilor ereditare sunt posibile doar la nivel celular. Nivelul celular la organismele unicelulare coincide cu nivelul organismului. Istoria vieții pe planeta noastră a început cu acest nivel de organizare.

Astăzi, știința a stabilit cu precizie că cea mai mică unitate independentă a structurii, funcționării și dezvoltării unui organism viu este o celulă.

Celulă este un sistem biologic elementar capabil de autoreînnoire, auto-reproducere și dezvoltare, i.e. înzestrat cu toate caracteristicile unui organism viu.

Structurile celulare stau la baza structurii oricărui organism viu, oricât de diversă și complexă ar părea structura acestuia. Știința care studiază celula vie se numește citologie. Studiază structura celulelor, funcționarea lor ca sisteme vii elementare, explorează funcțiile componentelor celulare individuale, procesul de reproducere celulară, adaptarea lor la condițiile de mediu etc. Citologia studiază, de asemenea, caracteristicile celulelor specializate, formarea lor specială. funcţiile şi dezvoltarea structurilor celulare specifice. Astfel, citologia modernă poate fi numită fiziologie celulară. Succesele citologiei moderne sunt indisolubil legate de realizările biochimiei, biofizicii, biologiei moleculare și geneticii.

Citologia se bazează pe afirmația că toate organismele vii (animale, plante, bacterii) constau din celule și produșii lor metabolici. Celulele noi se formează prin diviziunea celulelor preexistente. Toate celulele sunt similare ca compoziție chimică și metabolism. Activitatea organismului ca întreg este alcătuită din activitatea și interacțiunea celulelor individuale.

Descoperirea existenței celulelor a venit la sfârșit XVII când a fost inventat microscopul. Celula a fost descrisă pentru prima dată de omul de știință englez R. Hooke în 1665, când a examinat o bucată de plută. Deoarece microscopul său nu era foarte perfect, ceea ce a văzut au fost de fapt pereți de celule moarte. A fost nevoie de aproape două sute de ani pentru ca biologii să înțeleagă că nu pereții celulei au jucat rolul principal, ci conținutul său intern. Dintre creatorii teoriei celulare, trebuie menționat și A. Leeuwenhoek, care a arătat că țesuturile multor plante

organismele sunt construite din celule. El a descris, de asemenea, eritrocite, organisme unicelulare și bacterii. Adevărat, Leeuwenhoek, ca și alți cercetători ai secolului al XVII-lea, a văzut în celulă doar o coajă care conținea o cavitate.

Un progres semnificativ în studiul celulelor a avut loc la începutul secolului al XIX-lea, când acestea au început să fie privite ca indivizi cu proprietăți vitale. În anii 1830 a fost descoperit și descris nucleul celulei, ceea ce a atras atenția oamenilor de știință asupra conținutului celulei. Apoi a fost posibil să se vadă diviziunea celulelor vegetale. Pe baza acestor studii a fost creată teoria celulară, care a devenit cel mai mare eveniment din biologia secolului al XIX-lea. Teoria celulară a fost cea care a dat dovadă decisivă a unității întregii naturi vii, a servit drept fundament pentru dezvoltarea embriologiei, histologiei, fiziologiei, teoriei evoluției, precum și înțelegerii dezvoltării individuale a organismelor.

Citologia a primit un impuls puternic odată cu crearea geneticii și a biologiei moleculare. După aceea, au fost descoperite noi componente, sau organite, celule - membrana, ribozomii, lizozomii etc.

Conform conceptelor moderne, celulele pot exista atât ca organisme independente (de exemplu, protozoare), cât și ca parte a organismelor multicelulare, unde există celule germinale care servesc pentru reproducere, și celule somatice (celule ale corpului). Celulele somatice diferă ca structură și funcție - există celule nervoase, osoase, musculare, secretoare. Dimensiunile celulelor pot varia de la 0,1 µm (unele bacterii) la 155 mm (ou de struț în coajă). Un organism viu este format din miliarde de celule diferite (până la 10 15), a căror formă poate fi cea mai bizară (păianjen, stea, fulg de nea etc.).

S-a stabilit că, în ciuda varietății mari de celule și a funcțiilor pe care le îndeplinesc, celulele tuturor organismelor vii sunt similare ca compoziție chimică: conțin un conținut deosebit de mare de hidrogen, oxigen, carbon și azot (aceste elemente chimice constituie mai mult de 98% din conținutul total al celulei); 2% este reprezentat de aproximativ 50 de alte elemente chimice.

Celulele organismelor vii conțin substanțe anorganice - apă (în medie până la 80%) și săruri minerale, precum și compuși organici: 90% din masa uscată a celulei este biopolimeri - proteine, acizi nucleici, carbohidrați și lipide. Și, în sfârșit, este dovedit științific că toate celulele constau din trei părți principale:

membrana plasmatică, care controlează trecerea substanțelor din mediu în celulă și invers;

citoplasmă cu o structură diversă;

nucleul celular, care conține informațiile genetice.

În plus, toate celulele animale și unele vegetale conțin centrioli - structuri cilindrice care formează centrii celulari. Celulele vegetale au, de asemenea, un perete celular (înveliș) și plastide, structuri celulare specializate care conțin adesea un pigment care determină culoarea celulei.

membrana celulara este format din două straturi de molecule de substanțe asemănătoare grăsimii, între care se află molecule de proteine. Membrana menține concentrația normală de săruri în interiorul celulei. Când membrana este deteriorată, celula moare.

Citoplasma este o soluție apă-sare cu enzime și alte substanțe dizolvate și suspendate în ea. In citoplasma se afla organele - organe mici, delimitate de continutul citoplasmei de propriile membrane. Printre ei - mitocondriile- formațiuni asemănătoare sacului cu enzime respiratorii, în care se eliberează energie. De asemenea, situat în citoplasmă ribozom, constând din proteine ​​și ARN, cu ajutorul cărora se realizează sinteza proteinelor în celulă. en-reticulul preplasmatic- acesta este un sistem circulator intracelular comun, prin canalele caruia se realizeaza transportul substantelor, iar pe membranele canalelor exista enzime care asigura activitatea vitala a celulei. joacă un rol important în celulă lipicicentrul exact, format din doi centrioli. Începe procesul de diviziune celulară.

Cea mai importantă parte a tuturor celulelor (cu excepția bacteriilor) este miez,în care se află cromozomii - corpuri lungi asemănătoare unui fir, constând din ADN și o proteină atașată de acesta. Nucleul stochează și reproduce informații genetice și, de asemenea, reglează procesele metabolice din celulă.

Celulele se reproduc prin împărțirea celulei originale în două celule fiice. În acest caz, un set complet de cromozomi care poartă informații genetice este transferat celulelor fiice, prin urmare, înainte de împărțire, numărul de cromozomi se dublează. O astfel de diviziune celulară, care asigură aceeași distribuție a materialului genetic între celulele fiice, se numește mitoză.

Organismele multicelulare se dezvoltă și dintr-o singură celulă - oul. Cu toate acestea, în timpul embriogenezei, celulele se schimbă. Acest lucru duce la apariția multor celule diferite - mușchi, nervi, sânge etc. Celulele diferite sintetizează proteine ​​diferite. Cu toate acestea, fiecare celulă a unui organism multicelular poartă un set complet de informații genetice pentru a construi toate proteinele necesare organismului.

În funcție de tipul de celule, toate organismele sunt împărțite în două grupuri:

procariote - celulele lipsite de nucleu. În ele, moleculele de ADN nu sunt înconjurate de o membrană nucleară și nu sunt organizate în cromozomi. Procariotele includ bacterii;

eucariote- celule care contin nuclei. În plus, au mitocondrii - organele în care are loc procesul de oxidare. Eucariotele includ protozoare, ciuperci, plante și animale, astfel încât acestea pot fi unicelulare sau multicelulare.

Astfel, există diferențe semnificative între procariote și eucariote în ceea ce privește structura și funcționarea aparatului genetic, pereții celulari și sistemele membranare, sinteza proteinelor etc. Se presupune că primele organisme care au apărut pe Pământ au fost procariote. Acest lucru a fost luat în considerare până în anii 1960, când studiul aprofundat al celulei a condus la descoperirea arheobacteriilor, a căror structură este similară atât cu procariotele, cât și cu eucariotele. Întrebarea care organisme unicelulare sunt mai vechi, a posibilității existenței unei anumite prime celule, din care au apărut ulterior toate cele trei linii evolutive, rămâne încă deschisă.

Studiind o celulă vie, oamenii de știință au atras atenția asupra existenței a două tipuri principale de nutriție a acesteia, care au permis împărțirea tuturor organismelor în două specii conform metodei de nutriție:

autotrof organisme - organisme care nu au nevoie de hrană organică și sunt capabile să își desfășoare activitatea vitală datorită asimilării dioxidului de carbon (bacterii) sau fotosintezei (plante), adică. autotrofii înșiși produc nutrienții de care au nevoie;

heterotrof organismele sunt toate organisme care nu se pot descurca fără alimente organice.

Ulterior, au fost clarificați factori atât de importanți precum capacitatea organismelor de a sintetiza substanțele necesare (vitamine, hormoni etc.) și de a se asigura energie, dependența de mediul ecologic etc.. Astfel, natura complexă și diferențiată a relațiilor trofice. indică necesitatea unei abordări sistematice a studiului vieţii şi la nivel ontogenetic. Așa a fost formulat conceptul de consistență funcțională de către P.K. Anokhin, conform căruia diverse componente ale sistemelor funcționează în mod concertat în organismele unicelulare și multicelulare. În același timp, componentele individuale contribuie la funcționarea coordonată a altora, asigurând astfel unitatea și integritatea în implementarea proceselor vitale ale întregului organism. Consecvenţa funcţională se manifestă şi prin faptul că procesele de la nivelurile inferioare sunt organizate prin verigi funcţionale la nivelurile superioare ale organizaţiei. Caracterul sistemului funcțional este vizibil în special la organismele multicelulare.

nivel ontogenetic.Organisme pluricelulare

Unitatea principală a vieții la nivel ontogenetic este un individ, iar ontogeneza este un fenomen elementar. Un individ biologic poate fi atât un organism unicelular, cât și multicelular, dar, în orice caz, este un sistem integral, care se reproduce singur.

Ontogenie numit procesul de dezvoltare individuală a organismului de la naștere prin modificări morfologice, fiziologice și biochimice succesive până la moarte, procesul de realizare a informațiilor ereditare.

Sistemul minim de viață, elementul de construcție al vieții, este celula, care este studiată prin citologie. Funcționarea și dezvoltarea organismelor vii multicelulare este subiectul fiziologiei. În prezent, nu a fost creată o teorie unificată a ontogenezei, deoarece nu au fost stabilite cauzele și factorii care determină dezvoltarea individuală a unui organism.

Toate organismele pluricelulare sunt împărțite în trei regate: ciuperci, plante și animale. Activitatea vitală a organismelor multicelulare, precum și funcționarea părților lor individuale, este studiată de fiziologie. Această știință are în vedere mecanismele de implementare a diferitelor funcții de către un organism viu, relația lor între ele, reglarea și adaptarea organismului la mediul extern, originea și formarea în procesul de evoluție și dezvoltare individuală a unui individ. De fapt, acesta este procesul ontogenezei - dezvoltarea unui organism de la naștere până la moarte. În acest caz, apar creșterea, mișcarea structurilor individuale, diferențierea și complicația generală a organismului.

Procesul ontogenezei este descris pe baza celebrei legi biogenetice formulată de E. Haeckel, autorul termenului de „ontogeneză”. Legea biogenetică spune că ontogenia pe scurt repetă filogenia, adică. un organism individual în dezvoltarea sa individuală într-o formă prescurtată parcurge toate etapele de dezvoltare ale speciei sale. Astfel, ontogeneza reprezintă implementarea informațiilor ereditare codificate în celula germinativă, precum și verificarea consistenței tuturor sistemelor corpului în timpul activității sale și adaptării la mediu.

Toate organismele pluricelulare sunt compuse din organe și țesuturi. Țesuturile sunt un grup de celule conectate fizic și substanțe intercelulare pentru a îndeplini anumite funcții. Studiul lor

este subiectul histologiei. Țesuturile pot fi formate din aceleași celule sau din celule diferite. De exemplu, la animale, epiteliul scuamos este construit din celule identice, iar țesuturile musculare, nervoase și conjunctive sunt construite din celule diferite.

Organele sunt unități funcționale relativ mari care combină diverse țesuturi în anumite complexe fiziologice. Doar animalele au organe interne, plantele nu le au. La rândul lor, organele fac parte din unități mai mari - sistemele corpului. Printre acestea se numără sistemul nervos, digestiv, cardiovascular, respirator și alte sisteme.

De fapt, un organism viu este un mediu intern special care există în mediul extern. Se formează ca urmare a interacțiunii genotipului (totalitatea genelor unui organism) cu fenotipul (complexul de semne externe ale organismului format în timpul dezvoltării sale individuale). Astfel, corpul este un sistem stabil de organe și țesuturi interne care există în mediul extern. Cu toate acestea, din moment ce o teorie generală a ontogenezei nu a fost încă creată, multe procese care au loc în timpul dezvoltării unui organism nu au primit explicația lor completă.

Nivel populație-specie

Nivelul populație-specie este nivelul supraorganism al vieții, a cărui unitate de bază este populația.

populatie- un ansamblu de indivizi dintr-o specie, relativ izolați de alte grupe ale aceleiași specii, care ocupă un anumit teritoriu, se reproduc îndelung și având un fond genetic comun.

Spre deosebire de populație vedere numit un set de indivizi asemănători ca structură și proprietăți fiziologice, având o origine comună, capabili să se încrucișeze liber și să producă descendenți fertili. O specie există doar prin populații care sunt sisteme deschise genetic. Biologia populației este studiul populațiilor.

În condițiile naturii reale, indivizii nu sunt izolați unul de celălalt, ci sunt uniți în sisteme vii de rang superior. Primul astfel de sistem este populația.

Termenul de „populație” a fost introdus de unul dintre fondatorii geneticii, V. Johansen, care l-a numit un set eterogen de organisme genetic, diferit de un set omogen - o linie pură. Mai târziu acest termen a devenit mai mult

Integritatea populațiilor, manifestată prin apariția de noi proprietăți în comparație cu nivelul ontogenetic de viață, este asigurată de interacțiunea indivizilor în populații și este recreată prin schimbul de informații genetice în procesul reproducerii sexuale. Fiecare populație are limite cantitative. Pe de o parte, acesta este numărul minim care asigură autoreproducerea populației, iar pe de altă parte, numărul maxim de indivizi care se pot hrăni în zona (habitatul) acestei populații. Populația în ansamblu este caracterizată de parametri precum valuri de viață - fluctuații periodice ale numărului, densitatea populației, raportul dintre grupele de vârstă și sexe, mortalitatea etc.

Populațiile sunt sisteme deschise genetic, deoarece izolarea populațiilor nu este absolută și schimbul de informații genetice este posibil periodic. Populațiile sunt cele care acționează ca unități elementare de evoluție; schimbările în grupul lor de gene duc la apariția de noi specii.

Nivelul populației de organizare a vieții se caracterizează prin mobilitatea activă sau pasivă a tuturor componentelor populației. Aceasta implică mișcarea constantă a indivizilor - membri ai populației. Trebuie remarcat faptul că nicio populație nu este absolut omogenă; ea constă întotdeauna din grupuri intrapopulaționale. De asemenea, trebuie amintit că există populații de ranguri diferite - există populații geografice permanente, relativ independente și populații locale temporare (sezoniere). În același timp, abundența și stabilitatea ridicate se realizează numai la acele populații care au o structură ierarhică și spațială complexă, adică. sunt eterogene, eterogene, au lanțuri trofice complexe și lungi. Prin urmare, pierderea a cel puțin unei verigi din această structură duce la distrugerea populației sau la pierderea stabilității acesteia.

Nivel biocenotic

Populațiile reprezentând primul nivel supraorganism al vii, care sunt unități elementare de evoluție, capabile de existență și transformare independentă, sunt unite în agregatul următorului nivel supraorganism - biocenoze.

Biocenoza- totalitatea tuturor organismelor care locuiesc într-o secțiune a mediului cu condiții omogene de viață, de exemplu, o pădure, o pajiște, o mlaștină etc. Cu alte cuvinte, o biocenoză este un ansamblu de populații care trăiesc într-o anumită zonă.

De obicei, biocenozele constau din mai multe populații și sunt o componentă integrală a unui sistem mai complex - biogeocenoza.

Nivel biogeocenotic

Biogeocenoza- un sistem dinamic complex, care este o combinație de elemente biotice și abiotice interconectate prin schimbul de materie, energie și informații, în cadrul căruia se poate desfășura circulația substanțelor în natură.

Aceasta înseamnă că biogeocenoza este un sistem stabil care poate exista o perioadă lungă de timp. Echilibrul într-un sistem viu este dinamic, adică. reprezinta o miscare constanta in jurul unui anumit punct de stabilitate. Pentru funcționarea stabilă a unui sistem viu, este necesar să existe feedback între subsistemele de control și controlate ale acestuia. Acest mod de menținere a echilibrului dinamic se numește homeostaziei.Încălcarea echilibrului dinamic între diferitele elemente ale biogeocenozei, cauzată de reproducerea în masă a unor specii și reducerea sau dispariția altora, ducând la modificarea calității mediului, se numește dezastru ecologic.

Termenul de „biogeocenoză” a fost propus în 1940 de botanistul rus V.N. Sukaciov, care a desemnat prin acest termen pe

un ansamblu de fenomene naturale omogene (atmosfera, roci, resurse de apa, vegetatie, fauna salbatica, sol) distribuite pe o anumita intindere a suprafetei terestre, avand un anumit tip de schimb de materie si energie intre ele si elementele inconjuratoare, reprezentand un caracter contradictoriu. unitate. Reprezentând unitatea dintre viu și neviu, biogeocenoza este în continuă mișcare și dezvoltare, prin urmare se modifică în timp.

Biogeocenoza este un sistem integral de autoreglare în care se disting mai multe tipuri de subsisteme:

sisteme primare - producători(producerea) prelucrarea directă a materiei neînsuflețite (alge, plante, microorganisme);

consumatorii de prima comandă- nivelul secundar, la care se obţin materia şi energia prin folosirea producătorilor (erbivore);

consumatori de ordinul doi(prădători etc.);

scavengers (saprofite)și saprofe), consumul de animale moarte;

descompunetoare - Acesta este un grup de bacterii și ciuperci care descompun resturile de materie organică.

Ca urmare a activității vitale a saprofitelor, saprofagelor și descompunetorilor, substanțele minerale revin în sol, ceea ce îi mărește fertilitatea și asigură nutriția plantelor. Prin urmare, scavengers și descompozitorii sunt o parte foarte importantă a lanțurilor trofice.

Ciclul substanțelor trece prin aceste niveluri în biogeocenoză - viața este implicată în utilizarea, prelucrarea și restaurarea diferitelor structuri. Dar circulația energiei nu are loc: aproximativ 10% din energia care a intrat în nivelul anterior trece de la un nivel la altul, unul mai înalt. Debitul invers nu depășește 0,5%. Cu alte cuvinte, în biogeocenoză există un flux de energie unidirecțional. Acest lucru îl face un sistem deschis, indisolubil legat de biogeocenozele învecinate. Această legătură se manifestă sub diferite forme: gazoasă, lichidă, solidă și, de asemenea, sub formă de migrație a animalelor.

Autoreglementarea biogeocenozelor se desfășoară cu cât mai mult succes, cu atât numărul elementelor sale constitutive este mai divers. Stabilitatea biogeocenozelor depinde de varietatea componentelor. Pierderea uneia sau mai multor componente poate duce la un dezechilibru ireversibil al biogeocenozei și moartea acesteia ca sistem integral. Astfel, biogeocenozele tropicale, datorită numărului imens de plante și animale incluse în ele, sunt mult mai stabile decât biogeocenozele temperate sau arctice, care sunt mai sărace în ceea ce privește diversitatea speciilor. Din același motiv, lacul, care este

Fiind o biogeocenoză naturală cu o varietate suficientă de organisme vii, este mult mai stabilă decât un iaz creat de om și nu poate exista fără îngrijire constantă pentru el. Acest lucru se datorează faptului că organismele foarte organizate pentru existența lor au nevoie de organisme mai simple cu care sunt conectate prin lanțuri trofice. Prin urmare, la baza oricărei biogeocenoze se află cele mai simple și inferioare organisme, mai ales microorganisme și plante autotrofe. Ele sunt direct legate de componentele abiotice ale biogeocenozei - atmosfera, apa, solul, energia solară, care este folosită pentru a crea materie organică. Ele constituie, de asemenea, mediul de viață pentru organismele heterotrofe - animale, ciuperci, viruși, oameni. Aceste organisme, la rândul lor, participă la ciclurile de viață ale plantelor - polenizează, distribuie fructe și semințe. Așa are loc circulația substanțelor în biogeocenoză, în care plantele joacă un rol fundamental. Prin urmare, granițele biogeocenozelor coincid cel mai adesea cu granițele comunităților de plante.

Biogeocenozele sunt elemente structurale ale următorului nivel superorganism al vieții. Ele alcătuiesc biosfera și determină toate procesele care au loc în ea.

nivel biosferic

Nivelul biosferic este cel mai înalt nivel de organizare a vieții, acoperind toate fenomenele de viață de pe planeta noastră.

Biosferă- aceasta este substanța vie a planetei (totalitatea tuturor organismelor vii ale planetei, inclusiv oamenii) și a mediului transformat de aceasta.

Metabolismul biotic este un factor care unește toate celelalte niveluri de organizare a vieții într-o singură biosferă.

La nivelul biosferei, există o circulație a substanțelor și transformarea energiei asociate cu activitatea vitală a tuturor organismelor vii care trăiesc pe Pământ. Astfel, biosfera este un singur sistem ecologic. Studiul funcționării acestui sistem, a structurii și funcțiilor sale este cea mai importantă sarcină a biologiei. Ecologia, biocenologia și biogeochimia sunt implicate în studiul acestor probleme.

Conceptul de biosferă ocupă un loc cheie în sistemul viziunii științifice moderne asupra lumii. Termenul „biosferă” însuși a apărut în 1875. A fost introdus de geologul și paleontologul austriac E. Suess pentru a desemna o sferă independentă a planetei noastre.

tu, în care există viață. Suess a definit biosfera ca o colecție de organisme limitate în spațiu și timp și care trăiesc pe suprafața Pământului. Dar el nu a acordat importanță habitatului acestor organisme.

Cu toate acestea, Suess nu a fost un pionier, deoarece dezvoltarea doctrinei biosferei are o preistorie destul de lungă. Unul dintre primii care au luat în considerare problema influenței organismelor vii asupra proceselor geologice a fost J. B. Lamarck în cartea sa Hydrogeology (1802). În special, Lamarck a spus că toate substanțele care se află pe suprafața Pământului și formează crusta acestuia s-au format datorită activității organismelor vii. Apoi a fost lucrarea grandioasă în mai multe volume a lui A. Humboldt „Cosmos” (prima carte a fost publicată în 1845), în care multe fapte au dovedit interacțiunea organismelor vii cu acele cochilii pământești în care pătrund. Prin urmare, Humboldt a considerat atmosfera, hidrosfera și pământul cu organismele vii care trăiesc în ele ca un singur înveliș al Pământului, un sistem integral.

Dar încă nu s-a spus nimic despre rolul geologic al biosferei, dependența ei de factorii planetari ai Pământului, structura și funcțiile sale. Dezvoltarea doctrinei biosferei este indisolubil legată de numele remarcabilului om de știință rus V.I. Vernadsky. Conceptul său s-a dezvoltat treptat, de la lucrarea primului elev „Despre schimbarea solului stepelor de către rozătoare” la „Materia vie”, „Biosferă” și „Eseuri biogeochimice”. Rezultatele reflecțiilor sale au fost rezumate în lucrările „Structura chimică a biosferei Pământului” și „Gândurile filosofice ale unui naturalist”, la care a lucrat în ultimele decenii ale vieții sale. Vernadsky a fost cel care a reușit să demonstreze legătura dintre lumea organică a planetei noastre, acționând ca un singur întreg inseparabil, cu procesele geologice de pe Pământ, el a fost cel care a descoperit și studiat funcțiile biogeochimice ale materiei vii.

Conceptul cheie în conceptul lui Vernadsky a fost conceptul materie vie, prin care omul de știință a înțeles totalitatea tuturor organismelor vii de pe planeta noastră, inclusiv oamenii. De asemenea, a inclus în compoziția materiei vii o parte din mediul său extern, care este necesară pentru menținerea vieții normale a organismelor; secreții și părți pierdute de organisme; organisme moarte, precum și amestecuri organice din afara organismelor. Vernadsky a considerat cea mai importantă diferență dintre materia vie și materia inertă ca fiind asimetria moleculară a materiei vii, descoperită la un moment dat de Pasteur (chiralitate moleculară în terminologia modernă). Folosind acest concept, Vernadsky a reușit să demonstreze că nu numai mediul afectează organismele vii, ci și viața este capabilă să modeleze eficient.

habitatul lor. Într-adevăr, la nivelul unui organism individual sau al biocenozei, este foarte greu de urmărit impactul vieții asupra mediului. Dar, după ce a introdus un nou concept, Vernadsky a atins un nou nivel calitativ de analiză a vieții și a viețuitoarelor - nivelul biosferic.

Biosfera, conform lui Vernadsky, este substanța vie a planetei (totalitatea tuturor organismelor vii de pe Pământ) și habitatul transformat de aceasta (materie inertă, elemente abiotice), care include hidrosfera, partea inferioară a atmosferei. și partea superioară a scoarței terestre. Astfel, acesta nu este un concept biologic, geologic sau geografic, ci un concept fundamental al biogeochimiei - o nouă știință creată de Vernadsky pentru a studia procesele geochimice care au loc în biosferă cu participarea organismelor vii. În noua știință, biosfera a început să fie numită una dintre principalele componente structurale ale organizării planetei noastre și a spațiului cosmic apropiat de Pământ. Aceasta este sfera în care se desfășoară procesele bioenergetice și metabolismul ca urmare a activității vieții.

Datorită noii abordări, Vernadsky a explorat viața ca o forță geologică puternică, modelând efectiv fața Pământului. Materia vie a devenit legătura care a legat istoria elementelor chimice cu evoluția biosferei. Introducerea unui nou concept a făcut posibilă ridicarea și rezolvarea problemei mecanismelor activității geologice a materiei vii, sursele de energie pentru aceasta.

Materia vie și materia inertă interacționează constant în biosfera Pământului - într-un ciclu continuu de elemente chimice și energie. Vernadsky a scris despre curentul biogen al atomilor, care este cauzat de materia vie și este exprimat în procesele constante de respirație, nutriție și reproducere. De exemplu, ciclul azotului este asociat cu conversia azotului molecular atmosferic în nitrați. Nitrații sunt absorbiți de plante și, ca parte a proteinelor lor, ajung la animale. După moartea plantelor și animalelor, corpurile lor ajung în sol, unde bacteriile putrefactive descompun resturile organice în amoniac, care este apoi oxidat în acid azotic.

Pe Pământ, are loc o reînnoire continuă a biomasei (timp de 7-8 ani), în timp ce elementele abiotice ale biosferei sunt implicate în ciclu. De exemplu, apele Oceanului Mondial au trecut de cel puțin 300 de ori prin ciclul biogenic asociat fotosintezei, oxigenul liber din atmosferă a fost reînnoit de cel puțin 1 milion de ori.

Vernadsky a mai observat că migrația biogene a elementelor chimice din biosferă tinde spre manifestarea sa maximă, iar evoluția speciilor duce la apariția unor noi specii care cresc migrația biogenă a atomilor.

Vernadsky a remarcat, de asemenea, pentru prima dată că materia vie tinde spre populația maximă a habitatului, iar cantitatea de materie vie din biosferă rămâne stabilă de-a lungul întregilor epoci geologice. Această valoare nu s-a schimbat cel puțin în ultimii 60 de milioane de ani. Numărul de specii a rămas, de asemenea, neschimbat. Dacă într-un loc al Pământului numărul de specii scade, atunci în alt loc crește. Astăzi, dispariția unui număr mare de specii de plante și animale este, prin urmare, asociată cu răspândirea omului și cu activitatea sa nerezonabilă de a transforma natura. Populația Pământului crește din cauza morții altor specii.

Datorită migrării biogenice a atomilor, materia vie își îndeplinește funcțiile geochimice. Știința modernă le clasifică în cinci categorii:

funcția de concentrare- se exprima prin acumularea anumitor elemente chimice atat in interiorul cat si in exteriorul organismelor vii datorita activitatilor acestora. Rezultatul a fost apariția rezervelor minerale (calcar, petrol, gaz, cărbune etc.);

functia de transport- este strâns legată de funcția de concentrare, întrucât organismele vii poartă elementele chimice de care au nevoie, care apoi se acumulează în habitatele lor;

functie energetica - asigură fluxuri de energie care pătrund în biosferă, ceea ce face posibilă îndeplinirea tuturor funcțiilor biogeochimice ale materiei vii. Cel mai important rol în acest proces îl au plantele fotosintetice care transformă energia solară în energie biogeochimică a materiei vii a biosferei. Această energie este cheltuită pentru toate transformările grandioase ale aspectului planetei noastre;

functie distructiva - asociat cu distrugerea și prelucrarea resturilor organice, în timpul cărora substanțele acumulate de organisme sunt readuse la ciclurile naturale, are loc o circulație a substanțelor în natură;

funcția de formare a mediului- se manifesta in transformarea mediului sub influenta materiei vii. Putem afirma cu îndrăzneală că întregul aspect modern al Pământului - compoziția atmosferei, hidrosferei, stratul superior al litosferei, majoritatea mineralelor, clima - sunt rezultatul acțiunii Vieții. Deci, plantele verzi oferă Pământului oxigen și acumulează energie, microorganismele participă la mineralizarea substanțelor organice, la formarea unui număr de roci și la formarea solului.

În ciuda măreției sarcinilor pe care le rezolvă materia vie și biosfera Pământului, biosfera în sine (în comparație cu alte geosfere) este o peliculă foarte subțire. Astăzi este general acceptat că viața microbiană are loc în atmosferă până la aproximativ 20-22 km deasupra suprafeței pământului, iar prezența vieții în tranșeele oceanice adânci scade această limită la 8-11 km sub nivelul mării. Pătrunderea vieții în scoarța terestră este mult mai mică, iar microorganismele au fost găsite în timpul forajelor adânci și în apele de formare nu mai puțin de 2-3 km. Compoziția biosferei Vernadsky a inclus:

materie vie;

substanță biogenă - o substanță creată și prelucrată de organismele vii (cărbune, petrol, gaz etc.);

materie inertă formată în procese fără participarea materiei vii;

substanțele create de organismele vii și procesele inerte și echilibrul lor dinamic;

substanțe aflate în proces de dezintegrare radioactivă;

atomi împrăștiați eliberați din materia terestră sub influența radiației cosmice;

o substanță de origine cosmică, incluzând atomi și molecule individuali care pătrund în Pământ din spațiu.

Desigur, viața în biosferă este distribuită inegal, există așa-numitele îngroșări și rarefări ale vieții. Cele mai dens populate sunt straturile inferioare ale atmosferei (la 50 m de suprafața pământului), straturile iluminate ale hidrosferei și straturile superioare ale litosferei (sol). De asemenea, trebuie remarcat faptul că regiunile tropicale sunt mult mai dens populate decât deșerturile sau câmpurile de gheață din Arctica și Antarctica. Mai adânc în scoarța terestră, în ocean și, de asemenea, mai sus în atmosferă, cantitatea de materie vie scade. Astfel, această peliculă cea mai subțire de viață acoperă absolut întregul Pământ, lăsând niciun loc pe planeta noastră în care să nu existe viață. În același timp, nu există o graniță ascuțită între biosferă și cochiliile terestre care o înconjoară.

Multă vreme, ideile lui Vernadsky au fost oprite și s-au întors la ele abia la mijlocul anilor 1970. Acest lucru s-a datorat în mare parte muncii biologului rus G.A. Zavarzin, care a demonstrat că principalul factor în formarea și funcționarea biosferei au fost și rămân relațiile trofice multilaterale. Ele au fost stabilite cu nu mai puțin de 3,4-3,5 miliarde de ani în urmă și de atunci determină natura și amploarea circulației elementelor în învelișurile Pământului.

La începutul anilor 1980 Chimistul englez J. Lovelock și microbiologul american L. Margulis au propus un concept foarte interesant de Gaia-Pământ. Potrivit acesteia, biosfera este

Este un singur superorganism cu o homeostazie dezvoltată, ceea ce îl face relativ independent de fluctuațiile factorilor externi. Dar dacă sistemul de autoreglare al Gaiei-Pământ cade într-o stare de stres apropiată de limitele autoreglării, chiar și un mic șoc îl poate împinge la o tranziție la o nouă stare sau chiar la distrugerea completă a sistemului. În istoria planetei noastre, astfel de catastrofe globale s-au întâmplat de mai multe ori. Cea mai faimoasă dintre ele este dispariția dinozaurilor în urmă cu aproximativ 60 de milioane de ani. Acum Pământul se confruntă din nou cu o criză profundă, așa că este atât de important să ne gândim la o strategie pentru dezvoltarea în continuare a civilizației umane.

Literatură pentru auto-studiu

Afanasiev V.G. Lumea celor vii: consistență, evoluție și management. M., 1986.

Barg O.A. Trăind într-un singur proces mondial. Perm, 1993.

Borzenko V.G., Severtsov A.V. Biologie teoretică: reflecție asupra subiectului. M., 1980.

Vernadsky V.I. Biosfera si noosfera // Materia vie si biosfera. M., 1994.

Vernadsky V.I. Structura chimică a biosferei Pământului și a mediului său. M., 1987.

Dubinin N.P. Eseuri despre genetică. M., 1985.

Kemp P, Arms K. Introducere în biologie. M., 1988.

Christine de Duve. Călătorie în lumea celulei vii. M., 1987.

Yugai G.A. Teoria generală a vieții. M., 1985.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Foloseste formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

1. Niveluri de organizare a vieții

Niveluri de organizare a vieții:

genetică moleculară,

celular,

țesătură,

organ,

organismic,

populație-specie,

biogeocenotic

biosferic.

O celulă este o unitate elementară structurală și funcțională a structurii și activității vitale a tuturor organismelor (cu excepția virușilor, care sunt adesea denumiți forme de viață necelulare), care are propriul metabolism, este capabilă de existență independentă, auto- reproducere (animale, plante și ciuperci) sau este un organism unicelular (multe protozoare și bacterii).

3. Nivel molecular-genetic al organizării vieţii. Caracteristică

Componente: - Molecule de compusi anorganici si organici

Complexe moleculare

Procese principale:

Combinarea moleculelor în complexe speciale

Codificarea și transmiterea informațiilor genetice

4. Structura membranei celulare

Membrana celulară este un strat dublu (dublu strat) de molecule din clasa lipidelor, dintre care majoritatea sunt așa-numitele lipide complexe - fosfolipide. Moleculele de lipide au o parte hidrofilă („cap”) și una hidrofobă („coadă”). În timpul formării membranelor, porțiunile hidrofobe ale moleculelor se întorc spre interior, în timp ce porțiunile hidrofile se întorc spre exterior. Membranele sunt structuri invariabile, foarte asemănătoare în diferite organisme.

Poate că o excepție este arheea, ale cărei membrane sunt formate din glicerol și alcooli terpenoizi. Grosimea membranei este de 7--8 nm.

Membrana biologică include, de asemenea, diverse proteine: integrale (pătrund prin membrana), semi-integrale (cufundate la un capăt în stratul lipidic exterior sau interior), de suprafață (situată pe exteriorul sau adiacent părților interioare ale membranei). Unele proteine ​​sunt punctele de contact ale membranei celulare cu citoscheletul din interiorul celulei și cu peretele celular (dacă există) în exterior. Unele dintre proteinele integrale funcționează ca canale ionice, diferiți transportatori și receptori.

5. Caracteristici ale nivelului celular de organizare a vieții. Teoria Schleiden-Schwann

Nivelul celular este reprezentat de o varietate de celule organice: celulele vegetale și animale sunt comune la origine, celulele sunt baza structurală și funcțională a tuturor ființelor vii. Teoria Schleiden-Schwann:

Toate animalele și plantele sunt formate din celule.

Plantele și animalele cresc și se dezvoltă prin formarea de noi celule.

O celulă este cea mai mică unitate a vieții, iar întregul organism este o colecție de celule.

6. Caracteristici ale nivelului de țesut de organizare a vieții

Nivelul de țesut este reprezentat de țesuturi care unesc celule cu o anumită structură, dimensiune, localizare și funcții similare. Țesuturile au apărut în cursul dezvoltării istorice împreună cu multicelularitatea. În organismele multicelulare, ele se formează în procesul de ontogeneză ca urmare a diferențierii celulare. La animale se disting mai multe tipuri de tesuturi (epiteliale, conjunctive, musculare, nervoase). La plante se disting tesuturile meristematice, protectoare, bazice si conductoare. La acest nivel are loc specializarea celulară.

7. Funcţiile membranei celulare

· bariera – asigura un metabolism reglat, selectiv, pasiv si activ cu mediul. De exemplu, membrana peroxizomală protejează citoplasma de peroxizii care sunt periculoși pentru celulă. Permeabilitatea selectivă înseamnă că permeabilitatea unei membrane la diferiți atomi sau molecule depinde de dimensiunea, sarcina electrică și proprietățile chimice ale acestora. Permeabilitatea selectivă asigură separarea celulelor și compartimentelor celulare de mediu și le aprovizionează cu substanțele necesare.

· transport - prin membrana are loc un transport de substante in celula si in afara celulei. Transportul prin membrane asigură: livrarea nutrienților, îndepărtarea produșilor finali ai metabolismului, secreția diferitelor substanțe, crearea gradienților ionici, menținerea pH-ului optim în celulă și concentrația de ioni care sunt necesari pentru funcționarea enzime celulare.

Particule care, din anumite motive, nu pot traversa stratul dublu fosfolipidic (de exemplu, din cauza proprietăților hidrofile, deoarece membrana din interior este hidrofobă și nu permite trecerea substanțelor hidrofile sau din cauza dimensiunilor mari), dar necesare pentru celulă, poate pătrunde în membrană prin proteine ​​transportoare speciale (transportori) și proteine ​​canale sau prin endocitoză.

În transportul pasiv, substanțele traversează stratul dublu lipidic fără a consuma energie de-a lungul gradientului de concentrație prin difuzie. O variantă a acestui mecanism este difuzia facilitată, în care o moleculă specifică ajută o substanță să treacă prin membrană. Această moleculă poate avea un canal care permite trecerea unui singur tip de substanță.

· Transportul activ necesită energie, deoarece are loc împotriva gradientului de concentrație. Există proteine ​​speciale de pompă pe membrană, inclusiv faza AT, care pompează activ ionii de potasiu (K+) în celulă și pompează ionii de sodiu (Na+) din ea.

· matricea – asigură o anumită poziție relativă și orientare a proteinelor membranare, interacțiunea optimă a acestora.

Mecanic – asigură autonomia celulei, structurile sale intracelulare, precum și legătura cu alte celule (în țesuturi). Pereții celulari joacă un rol important în asigurarea funcției mecanice, iar la animale, substanța intercelulară.

energie - în timpul fotosintezei în cloroplaste și a respirației celulare în mitocondrii, în membranele lor funcționează sisteme de transfer de energie, la care participă și proteinele;

receptor – unele proteine ​​situate în membrană sunt receptori (molecule cu care celula percepe anumite semnale).

De exemplu, hormonii care circulă în sânge acționează doar asupra celulelor țintă care au receptori corespunzători acestor hormoni. Neurotransmițătorii (substanțe chimice care conduc impulsurile nervoase) se leagă, de asemenea, de proteine ​​specifice receptorului de pe celulele țintă.

enzimatice - proteinele membranare sunt adesea enzime. De exemplu, membranele plasmatice ale celulelor epiteliale intestinale conțin enzime digestive.

· Implementarea generarii si conducerii biopotentialelor.

Cu ajutorul membranei, în celulă se menține o concentrație constantă de ioni: concentrația ionului K + în interiorul celulei este mult mai mare decât în ​​exterior, iar concentrația Na + este mult mai mică, ceea ce este foarte important, deoarece aceasta asigură menținerea diferenței de potențial de-a lungul membranei și generarea unui impuls nervos.

marcarea celulelor – pe membrană sunt antigeni care acționează ca markeri – „etichete” care vă permit să identificați celula. Acestea sunt glicoproteine ​​(adică proteine ​​cu lanțuri laterale ramificate de oligozaharide atașate) care joacă rolul de „antene”. Datorită multitudinii de configurații ale lanțului lateral, este posibil să se facă un marker specific pentru fiecare tip de celulă. Cu ajutorul markerilor, celulele pot recunoaște alte celule și pot acționa împreună cu acestea, de exemplu, atunci când formează organe și țesuturi. De asemenea, permite sistemului imunitar să recunoască antigenele străine.

8. Caracteristici ale nivelului de organ al organizării vieții

În organismele pluricelulare, unirea mai multor țesuturi identice, asemănătoare ca structură, origine și funcții, formează nivelul organului. Fiecare organ conține mai multe țesuturi, dar dintre ele unul este cel mai semnificativ. Un organ separat nu poate exista ca organism întreg. Mai multe organe, asemănătoare ca structură și funcție, se unesc pentru a forma un sistem de organe, de exemplu, digestia, respirația, circulația sângelui etc.

9. Caracteristici ale nivelului organismic de organizare a vieţii

Plantele (chlamydomonas, chlorella) și animalele (amoeba, infuzoria etc.), ale căror corpuri sunt formate dintr-o celulă, sunt un organism independent. Un individ separat de organisme multicelulare este considerat un organism separat. În fiecare organism individual au loc toate procesele vitale caracteristice tuturor organismelor vii - nutriție, respirație, metabolism, iritabilitate, reproducere etc. Fiecare organism independent lasă în urmă urmași. În organismele multicelulare, celulele, țesuturile, organele și sistemele de organe nu sunt un organism separat. Doar un sistem integral de organe specializate în îndeplinirea diferitelor funcții formează un organism independent separat. Dezvoltarea unui organism, de la fertilizare până la sfârșitul vieții, durează o anumită perioadă de timp. Această dezvoltare individuală a fiecărui organism se numește ontogenie. Un organism poate exista în strânsă relație cu mediul.

10. Caracteristicile nivelului de trai populație-specie

O populație constituie un agregat de indivizi ai unei specii sau a unui grup care există de mult timp într-o anumită parte a intervalului relativ separat de alte agregate ale aceleiași specii. La nivel de populație se realizează cele mai simple transformări evolutive, ceea ce contribuie la apariția treptată a unei noi specii.

11. Caracteristicile nivelului de trai biogeocenotic

Totalitatea organismelor din specii diferite și organizarea de complexitate variată, adaptate la aceleași condiții de mediu, se numește biogeocenoză, sau comunitate naturală. Compoziția biogeocenozei include numeroase tipuri de organisme vii și condiții de mediu. În biogeocenozele naturale, energia este acumulată și transferată de la un organism la altul. Biogeocenoza include compuși anorganici, organici și organisme vii.

12. Caracteristici ale nivelului biosferic de organizare a vieţii

Totalitatea tuturor organismelor vii de pe planeta noastră și habitatul lor natural comun constituie nivelul biosferic. La nivel biosferic, biologia modernă rezolvă probleme globale, precum determinarea intensității formării oxigenului liber de către acoperirea vegetală a Pământului sau modificări ale concentrației de dioxid de carbon din atmosferă asociate activităților umane. Rolul principal la nivelul biosferic îl au „substanțele vii”, adică totalitatea organismelor vii care locuiesc pe Pământ. Tot la nivelul biosferei, „substanțe bio-inerte”, formate ca urmare a activității vitale a organismelor vii și a substanțelor „inerte”, adică condițiile de mediu, materia. La nivel biosferic, circulația substanțelor și a energiei pe Pământ are loc cu participarea tuturor organismelor vii ale biosferei.

13. Organele celulare și funcțiile lor

Membrana plasmatică este o peliculă subțire care constă din molecule de lipide și proteine ​​care interacționează, delimitează conținutul intern de mediul extern, asigură transportul apei, substanțelor minerale și organice în celulă prin osmoză și transfer activ și, de asemenea, îndepărtează deșeurile. Citoplasma - mediul intern semi-lichid al celulei, în care se află nucleul și organelele, asigură conexiuni între ele, participă la principalele procese ale vieții. Reticulul endoplasmatic - o rețea de canale ramificate în citoplasmă. Este implicat in sinteza proteinelor, lipidelor si glucidelor, in transportul substantelor. Ribozomi - corpi localizați pe EPS sau în citoplasmă, constați din ARN și proteine, sunt implicați în sinteza proteinelor. EPS și ribozomii sunt un singur aparat pentru sinteza și transportul proteinelor. Mitocondriile sunt organite separate de citoplasmă prin două membrane. Substanțele organice sunt oxidate în ele și moleculele de ATP sunt sintetizate cu participarea enzimelor. O creștere a suprafeței membranei interioare, pe care se află enzimele, datorită ATP crist - o substanță organică bogată în energie. Plastide (cloroplaste, leucoplaste, cromoplaste), conținutul lor în celulă este principala caracteristică a organismului vegetal. Cloroplastele sunt plastide care conțin pigmentul verde clorofilă, care absoarbe energia luminii și o folosește pentru a sintetiza substanțe organice din dioxid de carbon și apă. Delimitarea cloroplastelor din citoplasmă prin două membrane, numeroase excrescențe - grana pe membrana interioară, în care se află moleculele și enzimele de clorofilă. Complexul Golgi este un sistem de cavități separate de citoplasmă printr-o membrană. Acumularea de proteine, grăsimi și carbohidrați în ele. Implementarea sintezei grăsimilor și carbohidraților pe membrane. Lizozomii sunt corpuri separate de citoplasmă printr-o singură membrană. Enzimele conținute în ele accelerează reacția de scindare a moleculelor complexe în molecule simple: proteine ​​la aminoacizi, carbohidrați complecși la cei simpli, lipide la glicerol și acizi grași și, de asemenea, distrug părțile moarte ale celulei, celulele întregi. Vacuole - cavități din citoplasmă umplute cu seva celulară, un loc de acumulare de nutrienți de rezervă, substanțe nocive; ele reglează conținutul de apă din celulă. Nucleul este partea principală a celulei, acoperită la exterior de o înveliș nuclear perforat cu două membrane. Substanțele intră în miez și sunt îndepărtate din acesta prin pori. Cromozomii sunt purtători de informații ereditare despre caracteristicile unui organism, principalele structuri ale nucleului, fiecare dintre ele constând dintr-o moleculă de ADN în combinație cu proteine. Nucleul este locul sintezei ADN, i-ARN, r-ARN.

14. Lizozomi. Caracteristică

Arată ca o geantă. O trăsătură caracteristică a lizozomilor este că conțin aproximativ 40 de enzime hidrolitice: proteinaze, nucleaze, glicozidaze, fosforilaze, fosfataze, sulfitaze, a căror acțiune optimă se realizează la pH 5. În lizozomi, valoarea acidă a mediului este păstrată datorită la prezența unei pompe H + în membranele lor, dependentă de ATP. În același timp, în membrana lizozomului există proteine ​​purtătoare pentru transportul monomerilor moleculelor scindate de la lizozomi la hialoplasmă: aminoacizi, zaharuri, nucleotide, lipide. Autodigestia lizozomilor nu are loc din cauza faptului că elementele membranare ale lizozomilor sunt protejate de acțiunea hidrolazelor acide prin situsuri de oligozaharide, care fie nu sunt recunoscute de enzimele lizozomale, fie pur și simplu împiedică hidrolazele să interacționeze cu acestea. Privită la microscop electronic, se poate observa că fracția de lizozom constă dintr-o clasă foarte variată de vezicule cu dimensiunea de 0,2–0,4 μm (pentru celulele hepatice), limitate de o singură membrană (grosimea sa este de aproximativ 7 nm), cu un conţinut foarte eterogen în interior. În fracția de lizozom, există vezicule cu un conținut omogen, fără structură, există vezicule umplute cu o substanță densă, care la rândul său conține vacuole, acumulări de membrane și particule dense omogene; este adesea posibil să se vadă în interiorul lizozomilor nu numai secțiuni de membrane, ci și fragmente de mitocondrii și ER. Cu alte cuvinte, această fracție s-a dovedit a fi extrem de eterogenă ca morfologie, în ciuda constanței prezenței hidrolazelor.

15. Mitocondrii. Caracteristică

Mitocondriile au fost descoperite pentru prima dată sub formă de granule în celulele musculare în 1850. Numărul de mitocondrii dintr-o celulă nu este constant. Există mai ales multe dintre ele în celulele în care nevoia de oxigen este mare. În structura lor, sunt organite cilindrice găsite într-o celulă eucariotă în cantități de la câteva sute la 1-2 mii și ocupând 10-20% din volumul său intern. Mărimea (de la 1 la 70 μm) și forma mitocondriilor variază, de asemenea, foarte mult. Lățimea acestor organite este relativ constantă (0,5–1 µm). Capabil să-și schimbe forma. În funcție de părțile celulei în fiecare moment, există un consum de energie crescut, mitocondriile sunt capabile să se deplaseze prin citoplasmă în zonele cu cel mai mare consum de energie, folosind structurile citoscheletului celulei eucariote pentru mișcare. O alternativă la multe mitocondrii mici disparate, care funcționează independent unele de altele și furnizează ATP în zone mici ale citoplasmei, este existența mitocondriilor lungi și ramificate, fiecare dintre acestea putând furniza energie pentru părți îndepărtate ale celulei (de exemplu, în celulele unicelulare). algele verzi Chlorella). O variantă a unui astfel de sistem extins poate fi și o asociere spațială ordonată a multor mitocondrii (condrii sau mitocondrii), care asigură munca lor cooperativă și se găsește atât în ​​organismele unicelulare, cât și în cele multicelulare. Acest tip de condriom este deosebit de complex în mușchii scheletici ai mamiferelor, unde grupurile de mitocondrii ramificate gigantice sunt conectate între ele folosind contacte intermitocondriale (IMC). Acestea din urmă sunt formate din membrane mitocondriale exterioare strâns adiacente una cu cealaltă, drept urmare spațiul intermembranar din această zonă are o densitate electronică crescută. MMC-urile sunt deosebit de abundente în celulele musculare cardiace, unde leagă mitocondriile individuale multiple într-un sistem de cooperare coordonat.

16. Complexul Golgi

este o rețea complexă de cavități, tubuli și vezicule în jurul nucleului. Este alcătuit din trei componente principale: un grup de cavități membranare, un sistem de tubuli care se extind din cavități și vezicule la capetele tubilor. Îndeplinește următoarele funcții: Bulele acumulează substanțe care sunt sintetizate și transportate prin EPS, aici suferă modificări chimice. Substanțele modificate sunt împachetate în vezicule membranare, care sunt secretate de celulă sub formă de secrete. Unele dintre vezicule îndeplinesc funcția de lizozomi, care sunt implicați în digestia particulelor care au intrat în celulă ca urmare a fago- și pinocitozei.

17. Centru celular

Centrul celular este un organoid non-membranar, principalul centru de organizare a microtubulilor (MCTC) și regulatorul ciclului celular în celulele eucariote. Descoperit pentru prima dată în 1883 de Theodore Boveri, care l-a numit „un organ special al diviziunii celulare”. Centrozomul joacă un rol critic în diviziunea celulară, cu toate acestea, prezența unui centru celular într-o celulă nu este necesară pentru mitoză. În marea majoritate a cazurilor, doar un centrozom este prezent în mod normal într-o celulă. O creștere anormală a numărului de centrozomi este caracteristică celulelor tumorale maligne. Mai mult de un centrozom este normal în unele protozoare polienergetice și în structurile sincițiale. La multe organisme vii (animale și un număr de protozoare), centrozomul conține o pereche de centrioli, structuri cilindrice situate în unghi drept unul față de celălalt. Fiecare centriol este format din nouă triplete de microtubuli dispuși în cerc, precum și un număr de structuri formate din centrină, cenexină și tectină. În interfaza ciclului celular, centrozomii sunt asociați cu membrana nucleară. În profaza mitozei, membrana nucleară este distrusă, centrozomul se divide, iar produșii diviziunii sale (centrozomii fiice) migrează către polii nucleului de divizare. Microtubulii care cresc din centrozomi fiice sunt atașați la celălalt capăt de așa-numitele kinetocore de pe centromerii cromozomilor, formând un fus de diviziune. La sfârșitul diviziunii, fiecare dintre celulele fiice conține un singur centrozom. Pe lângă participarea la diviziunea nucleară, centrozomul joacă un rol important în formarea flagelilor și a cililor. Centriolii localizați în acesta acționează ca centre de organizare pentru microtubulii axonemelor flagelului. În organismele lipsite de centrioli (de exemplu, marsupiale și basidiomicete, angiosperme), flagelii nu se dezvoltă. Planarii și eventual alți viermi plati nu au centrozomi.

18. Ergastoplasma

Ergastoplasma (din grecescul ergastikus - activ și plasmă - bazofile (colorare cu coloranți bazici) zone ale celulelor animale și vegetale bogate în acid ribonucleic (de exemplu, bulgări Berg în celulele hepatice, corpii Nissl în neuroni). La microscopul electronic, acestea zonele sunt observate ca elemente ordonate ale reticulului endoplasmatic granular.

19. Ribozom

Ribozomul este cel mai important organel nemembranar al unei celule vii, de formă sferică sau ușor elipsoidală, cu un diametru de 15–20 nanometri (procariote) până la 25–30 nanometri (eucariote), format din subunități mari și mici. Ribozomii servesc la biosinteza proteinelor din aminoacizi conform unui model dat pe baza informațiilor genetice furnizate de ARN-ul mesager (ARNm). Acest proces se numește traducere.

20. Organele

Organele - în citologie: structuri permanente specializate în celulele organismelor vii. Fiecare organel îndeplinește anumite funcții vitale pentru celulă. Termenul „Organoizi” este explicat prin compararea acestor componente celulare cu organele unui organism multicelular. Organelele contrastează cu incluziunile temporare ale celulei, care apar și dispar în procesul de metabolism. Uneori, doar structurile permanente ale unei celule situate în citoplasma acesteia sunt considerate organele. Adesea, nucleul și structurile intranucleare (de exemplu, nucleolul) nu sunt numite organele. De asemenea, membrana celulară, cilii și flagelii nu sunt clasificate ca organele. Receptorii și alte structuri mici, la nivel molecular, nu sunt numite organite. Limita dintre molecule și organele nu este foarte clară. Astfel, ribozomii, care de obicei sunt denumiți fără ambiguitate organele, pot fi considerați și ca un complex molecular complex. Din ce în ce mai mult, alți complexe similare de dimensiuni și nivel de complexitate comparabile, cum ar fi proteazomii, spliceozomii etc., sunt clasificate și ele organoide.Totodată, elemente ale citoscheletului de dimensiuni comparabile (microtubuli, filamente groase ale mușchilor striați etc.). .) de obicei nu sunt clasificate ca organoizi. Gradul de constanță al structurii celulare este, de asemenea, un criteriu nesigur pentru clasificarea acesteia ca organelă. Deci, fusul de diviziune, care, deși nu în mod constant, dar prezent în mod natural în toate celulele eucariote, de obicei nu este denumit organele, ci se face referire la vezicule, care apar și dispar în mod constant în procesul de metabolism.

21. Schema eliberării energiei din ATP

22. Celulă cu organele

23. Cromatina

Cromatina este o substanță a cromozomilor - un complex de ADN, ARN și proteine. Cromatina este situată în interiorul nucleului celulelor eucariote și face parte din nucleotide la procariote. În compoziția cromatinei are loc realizarea informațiilor genetice, precum și replicarea și repararea ADN-ului. Cea mai mare parte a cromatinei este alcătuită din proteine ​​histonice. Histonele sunt o componentă a nucleozomilor, structurile supramoleculare implicate în împachetarea cromozomilor. Nucleozomii sunt aranjați destul de regulat, astfel încât structura rezultată să semene cu margele. Nucleozomul este alcătuit din patru tipuri de proteine: H2A, H2B, H3 și H4. Un nucleozom conține două proteine ​​de fiecare tip - un total de opt proteine. Histona H1, care este mai mare decât celelalte histone, se leagă de ADN la intrarea sa în nucleozom. O catenă de ADN cu nucleozomi formează o structură neregulată asemănătoare solenoidului, cu o grosime de aproximativ 30 de nanometri, așa-numita fibrilă de 30 nm. Ambalarea ulterioară a acestei fibrile poate avea densități diferite. Dacă cromatina este strânsă, se numește condensată sau heterocromatina, este clar vizibilă la microscop. ADN-ul situat în heterocromatină nu este transcris, de obicei această stare este caracteristică regiunilor nesemnificative sau tăcute. In interfaza, heterocromatina este de obicei localizata la periferia nucleului (heterocromatina parietala). Condensarea completă a cromozomilor are loc înainte de diviziunea celulară. Dacă cromatina este împachetată slab, se numește eu- sau intercromatina. Acest tip de cromatina este mult mai puțin dens atunci când este observat la microscop și este de obicei caracterizat prin prezența activității transcripționale. Densitatea de împachetare a cromatinei este determinată în mare măsură de modificările histonelor - acetilare și fosforilare. Se crede că în nucleu există așa-numitele domenii cromatinei funcționale (ADN-ul unui domeniu conține aproximativ 30 de mii de perechi de baze), adică fiecare secțiune a cromozomului are propriul său „teritoriu”. Problema distribuției spațiale a cromatinei în nucleu nu a fost încă suficient studiată. Se știe că regiunile cromozomilor telomer (terminal) și centromer (responsabil de legarea cromatidelor surori în mitoză) sunt fixate pe proteinele laminei nucleare.

24. Cromozomi

Cromozomii sunt structuri nucleoproteice din nucleul unei celule eucariote, în care se concentrează cea mai mare parte a informațiilor ereditare și care sunt concepute pentru stocarea, implementarea și transmiterea acesteia. Cromozomii sunt vizibili clar la microscopul optic numai în perioada diviziunii celulare mitotice sau meiotice. Setul tuturor cromozomilor unei celule, numit cariotip, este o trăsătură specifică speciei, caracterizată printr-un nivel relativ scăzut de variabilitate individuală. Cromozomul este format dintr-o moleculă de ADN unică și extrem de lungă care conține un grup liniar de multe gene. Elementele funcționale necesare ale cromozomului eucariot sunt centromerul, telomerii și originea replicării. Originile replicării (locurile de inițiere) și telomerii localizați la capetele cromozomilor permit moleculei de ADN să se replice eficient, în timp ce la centromeri moleculele de ADN surori se atașează de fusul mitotic, ceea ce asigură separarea lor precisă în celulele fiice în mitoză. Termenul a fost propus inițial pentru a se referi la structurile găsite în celulele eucariote, dar în ultimele decenii s-a vorbit din ce în ce mai mult despre cromozomii bacterieni sau virali. Prin urmare, conform D. E. Koryakov și I. F. Zhimulev, o definiție mai largă este definiția unui cromozom ca structură care conține un acid nucleic și a cărei funcție este de a stoca, implementa și transmite informații ereditare. Cromozomii eucarioți sunt structuri care conțin ADN în nucleu, mitocondrii și plastide. Cromozomii procarioți sunt structuri care conțin ADN într-o celulă fără nucleu. Cromozomii virusului sunt o moleculă de ADN sau ARN din capside.

25. Eucariote și procariote. Caracteristică

Eucariotele, sau nucleare, sunt domeniul (superregnul) organismelor vii ale căror celule conțin nuclee. Toate organismele, cu excepția bacteriilor și a arheilor, sunt nucleare. Animalele, plantele, ciupercile și grupul de organisme numite colectiv protisti sunt toate organisme eucariote. Ele pot fi unicelulare și multicelulare, dar toate au un plan celular comun. Se crede că toate aceste organisme diferite au o origine comună, astfel încât grupul nuclear este considerat un taxon monofiletic de cel mai înalt rang. Conform celor mai frecvente ipoteze, eucariotele au apărut acum 1,5-2 miliarde de ani. Un rol important în evoluția eucariotelor l-a jucat simbiogeneza - o simbioză între o celulă eucariotă, aparent având deja nucleu și capabilă de fagocitoză, și bacteriile absorbite de această celulă - precursoare ai mitocondriilor și plastidelor.

Procariotele, sau pre-nucleare, sunt organisme vii unicelulare care nu au (spre deosebire de eucariote) un nucleu celular bine format și alte organele interne ale membranei (cu excepția cisternelor plate la speciile fotosintetice, de exemplu, la cianobacteriile). Celulele procariote se caracterizează prin absența unei membrane nucleare, ADN-ul este împachetat fără participarea histonelor. Tipul de nutriție este osmotrof și autotrof (fotosinteză și chemosinteză). Singura moleculă circulară mare (la unele specii - liniară) de ADN dublu catenar, care conține cea mai mare parte a materialului genetic al celulei (așa-numitul nucleoid) nu formează un complex cu proteinele histonelor (așa-numita cromatină). Procariotele includ bacterii, inclusiv cianobacteriile (alge albastre-verzi) și arheile. Descendenții celulelor procariote sunt organitele celulelor eucariote - mitocondriile și plastidele. Studiul bacteriilor a condus la descoperirea transferului de gene orizontal, care a fost descris în Japonia în 1959. Acest proces este larg răspândit în rândul procariotelor și, de asemenea, la unele eucariote. Descoperirea transferului orizontal de gene la procariote a condus la o privire diferită asupra evoluției vieții. Teoria evoluționistă anterioară se baza pe faptul că speciile nu pot face schimb de informații ereditare. Procariotele pot face schimb de gene între ele direct (conjugare, transformare) și, de asemenea, cu ajutorul virusurilor - bacteriofagi (transducție).

26. Cariozom. Caracteristică

unu). Relativ mare, situat în centrul nucleului, nucleol sferic. 2). Îngroșările cromatinei și nodulii rețelei nucleare, dându-și substanța dezvoltării cromozomilor la începutul diviziunii celulare. 3). Corpuri cromatine dense rotunjite, care sunt cromozomi individuali sau grupurile lor care rămân în nucleu după terminarea diviziunii celulare. 4). Corpuri sferice mai mari care contin la un anumit stadiu intreaga cromatina a nucleului si care dau nastere intregului set de cromozomi.

27. Dimensiunile nucleului

Nucleii sunt de obicei de formă sferică sau ovoidă; diametrul primului este de aproximativ 10 μm, iar lungimea celui din urmă este de 20 μm.

Nucleul (lat. Nucleu) este una dintre componentele structurale ale unei celule eucariote, care contine informatii genetice (molecule de ADN), indeplinesc principalele functii: stocarea, transmiterea si implementarea informatiilor ereditare cu sinteza proteinelor. Nucleul este format din cromatină, nucleol, carioplasmă (sau nucleoplasmă) și înveliș nuclear.

29. De către cine și când a fost descoperit miezul

În 1831, Robert Brown descrie nucleul și sugerează că este o parte permanentă a celulei plantei.

30. Enuclearea

Enucleare - (din lat. Enucleo - scot nucleul, îl decojesc de coajă) îndepărtarea nucleului celular.

Una dintre modalitățile de a elimina tumorile și organele.

31. Funcții kernel. Diferențele față de materia nucleară

Funcţiile nucleului: 1) metabolism; 2) reproducere; 3) stocarea, prelucrarea și transmiterea informațiilor ereditare; 4) regenerativ.

Spre deosebire de nucleul format, substanța nucleară nu îndeplinește două funcții: reproducere și regenerare.

32. De către cine și când a fost descoperită mitoza

Primele descrieri ale fazelor de mitoză și stabilirea secvenței lor au fost întreprinse în anii 70-80 ai secolului XIX. În 1878, histologul german Walter Flemming a inventat termenul de „mitoză” pentru a se referi la procesul de diviziune celulară indirectă. A fost studiat în detaliu de histologul german Weismann în 1888.

Mitoza este o diviziune indirectă, o modalitate universală de împărțire a celulelor germinale și somatice imature cu o dublare intermediară a unui set diploid de cromozomi la unul tetraploid și distribuțiile sale echivalente ulterioare între 2 celule fiice formate cu un set diploid matern identic de cromozomi.

34. Care este diferența dintre mitoză și amitoză și endomitoză

Mitoza este un proces de divizare indirectă.

Amitoza este procesul de diviziune celulară directă.

Endomitoza este procesul de dublare a numărului de cromozomi din nucleele celulare a multor protisti, plante și animale, care nu este urmat de diviziunea nucleului și a celulei în sine.

35. Caracteristicile interfazei mitozei. Perioade: G1, S, G2

Interfaza este faza de repaus relativ al celulei. Celula în această etapă, deși nu se împarte, crește activ, formându-și structurile, sintetizând substanțe chimice bogate în energie și pregătindu-se pentru următoarea diviziune.

Perioada (faza) G1 (perioada G1) [greacă. parodoză -- circulație; Engleză g(ap) -- decalaj, interval] -- stadiu al ciclului celular (etapa de interfaza), în care are loc o creștere și funcționare activă a celulei, datorită reluării transcripției și acumulării de proteine ​​​​sintetizate, precum și ca pregătire pentru sinteza ADN; faza de creștere premergătoare perioadei de replicare a ADN-ului.

Perioada (faza) S (perioada S) [greacă. parodoză -- circulație; Engleză (sinteza) - sinteza] - etapa ciclului celular (etapa de interfaza), in timpul caruia are loc replicarea ADN-ului si dublarea materialului cromozomial; precede perioada G2

Perioada (faza) G2 (perioada G2) [greacă. parodoză -- circulație; Engleză (decalaj) -- decalaj, interval] -- etapa ciclului celular, care începe după replicarea ADN-ului (perioada S) și mitoza anterioară; în această perioadă, celula se pregătește pentru diviziune, se realizează sinteza proteinelor fusului.

36. Imaginea profazei precoce și târzie a mitozei

Numărul 4 - profază timpurie

Numărul 5 - profază târzie

37. Imaginea metafazei mitozei

38. Imaginea anafazei mitozei

39. Imaginea telofazei mitozei

40. Imaginea tuturor fazelor mitozei

41. Caracteristicile fusului de divizare

Fusul de diviziune este un sistem de microtubuli în formă de tijă în citoplasma unei celule în timpul mitozei sau meiozei. Cromozomii sunt atașați de umflatura fusului (ecuatorul). Axul face ca cromozomii să se separe, determinând divizarea celulelor.

42. Fenomenul osmozei. Caracteristică. presiune osmotica. Definiție

Osmoza este procesul de difuzie unidirecțională printr-o membrană semi-permeabilă a moleculelor de solvent către o concentrație mai mare a solutului (concentrație mai mică a solventului).

Fenomenul de osmoză se observă în acele medii în care mobilitatea solventului este mai mare decât mobilitatea substanţelor dizolvate. Un caz special important de osmoză este osmoza printr-o membrană semipermeabilă. Se numesc membrane semi-permeabile, care au o permeabilitate suficient de mare nu pentru toate, ci numai pentru unele substanțe, în special pentru un solvent. (Mobilitatea substanțelor dizolvate în membrană tinde spre zero). De regulă, acest lucru se datorează dimensiunii și mobilității moleculelor, de exemplu, o moleculă de apă este mai mică decât majoritatea moleculelor de substanțe dizolvate.

Presiunea osmotică (notată p) este presiunea hidrostatică în exces pe o soluție separată de un solvent pur printr-o membrană semipermeabilă, la care difuzia solventului prin membrană se oprește (osmoză). Această presiune tinde să egaleze concentrațiile ambelor soluții datorită contradifuziei moleculelor de solut și solvent.

43. Plasmoliza. Caracteristică

Plasmoliza - separarea protoplastei de coajă sub acțiunea unei soluții hipertonice asupra celulei. Plasmoliza este caracteristică în principal celulelor vegetale care au o membrană de celuloză puternică.

44. Caracteristicile soluţiilor prin concentraţia sărurilor din citoplasmă

1) soluție izotonică - o soluție a cărei presiune osmotică este egală cu presiunea osmotică a plasmei sanguine; de exemplu, soluție de clorură de sodiu 0,9%, soluție apoasă de glucoză 5%.

2) o soluție hipertonă este o soluție a cărei presiune osmotică este mai mare decât presiunea osmotică a plasmei sanguine (o soluție cu o concentrație mai mare de substanțe dizolvate)

3) soluție hipotonică - o soluție a cărei presiune osmotică este mai mică decât presiunea osmotică normală a plasmei sanguine (o soluție cu o concentrație mai mică de substanțe dizolvate)

45. Caracteristicile saline fiziologice

Soluția salină fiziologică este o soluție apoasă 0,9% de NaCl (clorură de sodiu) - cea mai simplă soluție izotonă. Soluția salină este necesară pentru a reumple lichidele corporale în caz de deshidratare. O proprietate importantă a salinei este proprietatea sa antimicrobiană. În acest sens, este utilizat pe scară largă în tratamentul răcelilor.

46. ​​​​Uscător de păr (semn). Definiție

Fen - (din grecescul phaino - dezvălui, descopăr) (biol.), Semn discret, determinat genetic, al unui organism.

47. Gen. Definiție

O genă este o unitate structurală și funcțională a eredității în organismele vii. O genă este o secțiune a ADN-ului care specifică secvența unei anumite polipeptide sau ARN funcțional.

48. Fenotip. Definiție

Fenotip - un set de caracteristici inerente unui individ într-un anumit stadiu de dezvoltare

49. Genotip. Definiție

Genotip - un set de gene ale unui organism dat, care, spre deosebire de conceptul de grup de gene, caracterizează individul, nu specia.

50. Alele. Definiție

Alele (alelon grecesc - reciproc, reciproc) sau alelomorfi - o formă alternativă a stării structurale a genei, de care depinde manifestarea unei trăsături ereditare (alelele cromozomilor omologi sunt situate în același locus).

51. Care trăsături se numesc dominante și care sunt recesive

Trăsătură dominantă - o trăsătură care apare la hibrizii din prima generație atunci când traversează o linie pură.

O trăsătură recesivă este o trăsătură care nu apare la indivizii heterozigoți din cauza suprimării manifestării alelei recesive.

52. Scrie

a) genotip format din trei alele: AABBCC

b) dați numele complet acestui genotip: homozigot pentru trăsătura dominantă pentru trei alele

c) gametul ABC

53. Scrie

a) orice gamet care poartă trei trăsături: ABC

b) toate variantele genotipurilor care formează acest gamet: AABBCC; AaBBSS; AaBvSS; AaVvSs; AaBBSS; AAVvSS; AAVVS-uri; AAVvSS;

54. Starea homozigotă și heterozigotă a genotipului. Definiție. Exemple

Starea homozigotă a genotipului - este purtată de un organism diploid care poartă alele singulare în cromozomii homozigoți. (ah, ah)

Starea heterozigotă a genotipului este o afecțiune inerentă oricărui organism hibrid în care cromozomii săi omologi poartă diferite alele ale unei anumite gene (Aa, Bc)

55. Numiți genotipul

ААВbСсdd - stare homozigotă a genotipului pentru trăsătura dominantă pentru prima pereche de trăsături (alele) și pentru trăsătura recesivă pentru alela a patra. Starea heterozigotă a genotipului pentru alela a doua și a treia.

56. Numiți genotipul

АаВbСсDd - stare heterozigotă a genotipului pentru patru perechi de trăsături. (Alele)

57. Moștenirea unui fenotip sau genotip

Spre deosebire de fenotip, genotipul este moștenit, deoarece este determinat (definit) ereditar.

cromozomul mitozei celulare genetice

58. Cum se numesc cromozomii sexuali și non-sexuali

Gonozomii sunt cromozomi sexuali, cromozomi, al căror set distinge indivizii masculini și feminini.

Autozomii sunt cromozomi non-sexuali. Cromozomii nu sunt asociați cu caracteristicile sexuale. Disponibil atât în ​​corpul masculin, cât și pe cel feminin.

59. Enumerați tipurile de moștenire

1) Moștenire autozomal dominantă

2) Moștenire de tip autozomal recesiv

60. Formula de determinare a numărului de tipuri de gameți formați de genotip

Numărul de tipuri de gameți este determinat de formula, unde n este numărul de perechi de gene în stare heterozigotă.

61. Prima lege a lui Mendel

Legea uniformității hibrizilor din prima generație: cu încrucișarea monohibridă, toți descendenții din prima generație sunt caracterizați prin uniformitate în fenotip și genotip.

62. A doua lege a lui Mendel

Legea divizării: când doi descendenți heterozigoți din prima generație sunt încrucișați între ei în a doua generație, scindarea se observă într-un anumit raport numeric: conform fenotipului 3:1, conform genotipului 1:2:1.

63. A treia lege a lui Mendel

Legea moștenirii independente: la încrucișarea a doi indivizi care diferă unul de celălalt în 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 (ca în încrucișarea monohibridă).

64. Definiția tuturor celor trei legi ale lui Mendel

Răspunsul este la întrebarea 61,62,63.

65. Ce divizare se observă în a doua generație la derivarea celei de-a treia legi a lui Mendel

3:1 - fenotip

1:2:1 - genotip

66. Formula generală a dominant - dominant și dominant - recesiv

Formula generală a dominant - dominant: A_B_

Formula generală pentru dominant - recesiv: A_vv

67. Modele în rețeaua Punnett

Rețeaua Punnett este o reprezentare grafică a rezultatelor diferitelor încrucișări. Gameții unui părinte sunt înscriși pe orizontală, iar cei ai celuilalt părinte pe verticală. În celulele tabelului, introducem genotipurile descendenților, care au fost obținute prin îmbinarea gameților corespunzători.

68. „Caracterul” legilor lui Mendel

Legile lui Mendel sunt de natură statistică: abaterea de la împărțirea așteptată teoretic este mai mică, cu atât numărul de observații este mai mare. Fiecărui genotip îi corespunde un anumit fenotip (100% penetranță a trăsăturilor). La toți indivizii cu acest genotip, trăsătura este exprimată în mod egal (100% expresivitate a trăsăturilor). Trăsăturile studiate nu sunt legate de sex. Viabilitatea indivizilor nu depinde de genotipul și fenotipul lor.

69. Toate variantele posibile ale genotipurilor „galben-netede”.

AABB, AaBv, AaBB, AABv, - variante de „galben-neted”

70. Adăugiri la legile lui Mendel. Caracteristică

Departe de toate rezultatele încrucișărilor găsite în timpul cercetării se încadrează în legile lui Mendel, de aici au apărut completările la legi.

Trăsătura dominantă în unele cazuri poate să nu fie pe deplin manifestată sau chiar absentă. În acest caz, există cea numită moștenire intermediară, când niciuna dintre cele două gene care interacționează nu o domină pe cealaltă și acțiunea lor se manifestă în genotipul animalului în egală măsură, o trăsătură pare să o dilueze pe cealaltă.

Un exemplu este pisica Tonkinese. Când pisicile siameze sunt încrucișate cu pisici birmanezi se nasc mai întunecați decât siamezii, dar mai deschisi decât birmanezii - o astfel de culoare intermediară se numește tonkineză.

Odată cu moștenirea intermediară a trăsăturilor, există o interacțiune diferită a genelor, adică genele responsabile pentru unele trăsături pot afecta manifestarea altor trăsături:

Influență reciprocă - de exemplu, slăbirea culorii negre sub influența genei culorii siameze la pisicile care sunt purtătoare ale acesteia.

Complementaritatea - manifestarea unei trăsături este posibilă numai sub influența a două sau mai multe gene. De exemplu, toate culorile tabby apar numai în prezența genei agouti dominante.

Epistazis - acțiunea unei gene ascunde complet acțiunea alteia. De exemplu, gena albă dominantă (W) ascunde orice culoare și model, este numită și alb epistatic.

Polimeria - o serie întreagă de gene afectează manifestarea unei trăsături. De exemplu - densitatea lânii.

Pleiotropia - o genă afectează manifestarea unei serii de trăsături. De exemplu, aceeași genă pentru culoarea albă (W) legată de ochii albaștri provoacă dezvoltarea surdității.

Genele legate sunt, de asemenea, o abatere comună, care, totuși, nu contrazice legile lui Mendel. Adică, o serie de trăsături sunt moștenite într-o anumită combinație. Un exemplu sunt genele legate de sex - criptorhidia (femelele sunt purtătoarele sale), culoare roșie (se transmite doar pe cromozomul X).

71. Formula generală pentru genotipuri

Pieptene în formă de trandafir;

Pieptene în formă de mazăre;

Pieptene în formă de nucă

Mecanismul de moștenire a acestor trăsături este monogenic. Clivajul este același în rândul bărbaților și al femeilor, gena nu este legată de sex.

Gena pieptene neobișnuită - B

Gena pieptene simplu - in

Formula generală a genotipurilor: V_vv

72. Acizi nucleici

Acizii nucleici sunt compuși organici naturali cu molecule înalte care asigură stocarea și transmiterea informațiilor ereditare (genetice) în organismele vii.

În natură, există două tipuri de acizi nucleici, care diferă ca compoziție, structură și funcție. Una dintre ele conține dezoxiriboză și se numește acid dezoxiribonucleic (ADN). Celălalt conține riboză și se numește acid ribonucleic (ARN)

73. De către cine și când a fost propus modelul ADN

Modelul ADN a fost propus în 1953 de J. Watson și F. Crick, pentru care au fost distinși cu Premiul Nobel.

74. Ce este un model ADN

Molecula de ADN este un helix dublu catenar răsucit în jurul propriei axe. Într-un lanț de polinucleotide, nucleotidele adiacente sunt interconectate prin legături covalente care se formează între gruparea fosfat a unei nucleotide și gruparea 3"-alcool a pentozei alteia. Astfel de legături se numesc legături fosfodiester. Gruparea fosfat formează o punte între cele 3. „-carbonul unui ciclu de pentoză și carbonul de 5” al următorului .

Coloana vertebrală a lanțurilor de ADN este astfel formată din reziduuri de zahăr-fosfat.

Lanțul polinucleotidic al ADN-ului este răsucit sub formă de spirală, asemănător cu o scară în spirală și este conectat la un alt lanț complementar cu acesta, folosind legături de hidrogen formate între adenină și timină (două legături), precum și guanină și citozină (trei obligațiuni). Nucleotidele A și T, G și C se numesc complementare. Ca rezultat, în orice organism, numărul de nucleotide adenil este egal cu numărul de timidil, iar numărul de nucleotide guanil este egal cu numărul de citidil. Acest model se numește „regula lui Chargaff”. Datorită acestei proprietăți, secvența nucleotidelor dintr-un lanț determină secvența lor în altul. Această capacitate de a combina selectiv nucleotidele se numește complementaritate, iar această proprietate stă la baza formării de noi molecule de ADN bazate pe molecula originală.

75. Caracteristicile bazelor azotate purinice și pirimidinice

Bazele azotate purinice sunt compuși organici naturali, derivați ai purinei. Acestea includ adenina și guanina. Ele sunt direct legate de procesele metabolice. Bazele azotate pirimidinice sunt un grup de substanțe naturale, derivați de pirimidină. Din punct de vedere biologic, cele mai importante baze pirimidinice sunt uracilul, citozina și timina. Secvența de nucleotide a unei catene de acid nucleic este complet complementară cu secvența de nucleotide a celei de-a doua catene. Prin urmare, conform regulii Chargaff (Erwin Chargaff în 1951 a stabilit modele în raportul bazelor purinice și pirimidinice dintr-o moleculă de ADN), numărul de baze purinice (A + G) este egal cu numărul de baze pirimidinice (T + C). ).

76. Părțile constitutive ale unei nucleotide

O nucleotidă este formată din 3 componente: o bază azotată (purină sau pirimidină), o monozaharidă (riboză sau dezoxiriboză) și un reziduu de acid fosforic.

77. Complementaritatea. Caracteristică

Complementaritatea este o proprietate a dublei helix a ADN-ului, conform căreia timina stă întotdeauna împotriva adeninei în lanțul opus al moleculei, citozina față de guanina și invers, formând legături de hidrogen. Complementaritatea este foarte importantă pentru replicarea ADN-ului.

Complementaritatea în biologia moleculară, corespondență reciprocă care asigură legătura structurilor complementare (macromolecule, molecule, radicali) și este determinată de proprietățile chimice ale acestora. K. este posibilă, „dacă suprafețele moleculelor au structuri complementare, astfel încât grupul proeminent (sau sarcina pozitivă) de pe o suprafață să corespundă cu cavitatea (sau sarcina negativă) de pe cealaltă. Cu alte cuvinte, moleculele care interacționează ar trebui să se potrivească împreună ca o cheie a unei încuietori” (J. Watson). K. lanţurile de acizi nucleici se bazează pe interacţiunea bazelor lor azotate constitutive. Deci, numai atunci când adenina (A) este situată într-un lanț împotriva timinei (T) (sau uracil - U) în altul și guanina (G) împotriva citozinei (C), între bazele din aceste lanțuri apar legături de hidrogen. K. - aparent, unicul și universal mecanism chimic de stocare a matricei și transmitere a informațiilor genetice.

78. Regula lui Chargaff

Regulile lui Chargaff sunt un sistem de reguli identificate empiric care descriu relațiile cantitative dintre diferitele tipuri de baze azotate din ADN. Ele au fost formulate ca rezultat al muncii unui grup de biochimist Erwin Chargaff în 1949--1951. Raporturile identificate de Chargaff pentru adenina (A), timină (T), guanină (G) și citozină (C) au fost următoarele :

Cantitatea de adenina este egala cu cantitatea de timina, iar guanina este egala cu citozina:

Numărul de purine este egal cu numărul de pirimidine:

Numărul de baze cu grupări amino în poziţia 6 este egal cu numărul de baze cu grupări ceto în poziţia 6:

În același timp, raportul (A+T):(G+C) poate fi diferit în ADN-ul diferitelor specii. La unele predomină perechile AT, la altele - HC.

Regulile lui Chargaff, împreună cu datele de difracție de raze X, au jucat un rol decisiv în descifrarea structurii ADN-ului de către J. Watson și Francis Crick.

79. Codon din baze azotate purinice și anticodonul său complementar

80. Codon. Definiție

Un codon (trinucleotid care codifică) este o unitate a codului genetic, un triplet de resturi de nucleotide (triplet) în ADN sau ARN, care codifică de obicei includerea unui aminoacid. Secvența de codoni dintr-o genă determină secvența de aminoacizi din lanțul polipeptidic al proteinei codificate de acea genă.

81. Anticodon. Definiție

Un anticodon este un triplet (trinucleotidă), un loc în acidul ribonucleic de transport (ARNt), format din trei nucleotide nepereche (având legături libere). Prin împerecherea cu codonul ARN-ului mesager (ARNm), acesta asigură aranjarea corectă a fiecărui aminoacid în timpul biosintezei proteinelor.

82. De către cine și când a fost sintetizată proteina pentru prima dată

Biosinteza proteinelor a fost efectuată artificial pentru prima dată de oamenii de știință francez Chacob și Mano în 1957.

83. Structuri și componente necesare pentru biosinteza proteinelor

Pentru biosinteza directă a proteinelor, următoarele componente trebuie să fie prezente în celulă:

ARN informațional (ARNm) - un purtător de informații de la ADN la locul de asamblare al moleculei de proteine;

ribozomii sunt organite în care are loc sinteza propriu-zisă a proteinelor;

un set de aminoacizi în citoplasmă;

transfer ARN (ARNt) care codifică aminoacizi și îi transportă la locul de biosinteză pe ribozomi;

enzime care catalizează procesul de biosinteză;

ATP este o substanță care furnizează energie pentru toate procesele.

84. Sub acţiunea ce enzime are loc biosinteza proteinelor?

Biosinteza proteinelor are loc sub actiunea urmatoarelor enzime: ADN polimeraza, ARN polimeraza, intetaza.

85. Biosinteza proteinelor. Caracteristică. Sistem

Biosinteza proteinelor este un proces complex în mai multe etape de sinteză a unui lanț polipeptidic din aminoacizi, care are loc pe ribozomi cu participarea moleculelor de ARNm și ARNt. Procesul de biosinteză a proteinelor necesită o cantitate semnificativă de energie.

Biosinteza proteinelor are loc în două etape. Prima etapă include transcripția și procesarea ARN-ului, a doua etapă include traducerea. În timpul transcripției, enzima ARN polimerază sintetizează o moleculă de ARN care este complementară cu secvența genei corespunzătoare (regiunea ADN). Terminatorul din secvența de nucleotide ADN determină în ce moment se va opri transcripția. În timpul unei serii de etape succesive de procesare, unele fragmente sunt îndepărtate din ARNm, iar secvențele de nucleotide sunt rareori editate. După sinteza ARN pe matrița de ADN, moleculele de ARN sunt transportate în citoplasmă. În procesul de translație, informațiile înregistrate în secvența de nucleotide sunt traduse într-o secvență de resturi de aminoacizi.

Între transcripție și traducere, molecula de ARNm suferă o serie de modificări succesive care asigură maturarea unui șablon funcțional pentru sinteza lanțului polipeptidic. Un capac este atașat la capătul 5’, iar o coadă poli-A este atașată la capătul 3’, ceea ce crește durata de viață a ARNm. Odată cu apariția procesării în celula eucariotă, a devenit posibilă combinarea exonilor genici pentru a obține o varietate mai mare de proteine ​​codificate de o singură secvență de nucleotide ADN - splicing alternativ.

La procariote, ARNm poate fi citit de ribozomi în secvența de aminoacizi a proteinelor imediat după transcripție, în timp ce la eucariote este transportat de la nucleu la citoplasmă, unde sunt localizați ribozomii. Rata de sinteză a proteinelor este mai mare la procariote și poate ajunge la 20 de aminoacizi pe secundă. Procesul de sinteză a proteinelor bazat pe o moleculă de ARNm se numește traducere.

Ribozomul conține 2 situsuri funcționale pentru interacțiunea cu ARNt: aminoacil (acceptor) și peptidil (donator). Aminoacil-ARNt intră în situsul acceptor al ribozomului și interacționează pentru a forma legături de hidrogen între tripleții codon și anticodon. După formarea legăturilor de hidrogen, sistemul avansează 1 codon și ajunge în locul donor. În același timp, un nou codon apare în situsul acceptor liber și aminoacil-t-ARN-ul corespunzător este atașat de acesta.

În timpul etapei inițiale a biosintezei proteinelor, inițierea, codonul metionină este de obicei recunoscut ca o mică subunitate a ribozomului, la care se atașează ARN-ul de transfer al metioninei (ARNt) folosind factori de inițiere ai proteinei. După recunoașterea codonului de început, subunitatea mare se alătură subunității mici și începe a doua etapă de translație - alungirea. Cu fiecare mișcare a ribozomului de la capătul de 5" la 3" al ARNm, un codon este citit prin formarea de legături de hidrogen între cele trei nucleotide (codon) ale ARNm și anticodonul complementar al ARN-ului de transfer la care este atașat aminoacidul corespunzător. Sinteza legăturii peptidice este catalizată de ARN ribozomal (ARNr), care formează centrul de peptidil transferază al ribozomului. ARN-ul ribozomal catalizează formarea unei legături peptidice între ultimul aminoacid al peptidei în creștere și aminoacidul atașat la ARNt, poziționând atomii de azot și carbon într-o poziție favorabilă reacției. Enzimele aminoacil-ARNt sintetaze leagă aminoacizii la ARNt-urile lor. A treia și ultima etapă a translației, terminarea, are loc atunci când ribozomul ajunge la codonul stop, după care factorii de terminare ai proteinei hidrolizează ultimul ARNt din proteină, oprindu-i sinteza. Astfel, în ribozomi, proteinele sunt întotdeauna sintetizate de la capătul N- la capătul C-terminal.

...

Documente similare

Definiția științifică a vieții după F. Engels. Nivelul de organizare a vieții molecular-genetic, organismic, populație-specie. Procariotele ca organisme pre-nucleare unicelulare. Structura cromozomului metafază. Niveluri de ambalare a materialului genetic.

rezumat, adăugat 29.05.2013


Nivelul molecular-genetic de organizare a celor vii. Diagrama structurii ADN-ului. Exprimarea genelor ca proces de realizare a informațiilor codificate în ea. Dogma centrală a biologiei moleculare. Aparatul de transcriere al celulei. Modele de transcriere și de îmbinare.

prezentare, adaugat 21.02.2014


Studiul bazelor chimice ale eredității. Caracterizarea structurii, funcțiilor și procesului de replicare a acizilor ribonucleici și dezoxiribonucleici. Luarea în considerare a caracteristicilor distribuției genelor. Cunoașterea proprietăților de bază ale codului genetic.

test, adaugat 30.07.2010


Analiza nivelurilor moleculare, celulare, tisulare, organ, organism, populație-specie, biogeocenotic și biosferic ale vieții. Studiul structurii și funcționării țesuturilor. Cercetarea caracteristicilor genetice și ecologice ale populațiilor.

prezentare, adaugat 09.11.2016


Esența și semnificația mitozei - procesul de distribuție a cromozomilor copiați între celulele fiice. Caracteristicile generale ale principalelor etape ale mitozei - profaza, metafaza, anafaza și telofaza, precum și o descriere a caracteristicilor diviziunii cromozomilor celulari în ele.

prezentare, adaugat 12.04.2010


Studiul procesului de mitoză ca diviziune celulară indirectă și o metodă comună de reproducere a celulelor eucariote, semnificația sa biologică. Meioza este o reducere a diviziunii celulare. Interfaza, profaza, metafaza, anafaza si telofaza meiozei si mitozei.

prezentare, adaugat 21.02.2013


Un sistem pentru codificarea informațiilor ereditare în moleculele de acid nucleic sub forma unui cod genetic. Esența proceselor de diviziune celulară: mitoza și meioza, fazele acestora. Transferul de informații genetice. Structura ADN-ului, cromozomilor ARN. Boli cromozomiale.

test, adaugat 23.04.2013


Esența ciclului celular este perioada de viață a unei celule de la o diviziune la alta sau de la diviziune la moarte. Semnificația biologică a mitozei, principalele sale mecanisme de reglare. Două perioade de diviziune mitotică. Schema de activare a kinazei dependente de ciclină.

prezentare, adaugat 28.10.2014


Ciclul celular este perioada de existență a unei celule din momentul formării ei prin divizarea celulei mamă până la propria sa diviziune sau moarte. Principii și metode de reglementare a acestuia. Etapele și semnificația biologică a mitozei, meiozei, fundamentarea acestor procese.

prezentare, adaugat 12.07.2014


Sistem genetic elementar și biologic structural-funcțional. Teoria celulei. Tipuri de organizare celulară. Caracteristicile structurale ale unei celule procariote. Principii de organizare a celulei eucariote. Aparatul ereditar al celulelor.

Viața este un sistem cu mai multe niveluri (din greacă. sistem- asociere, colectare). Există astfel de niveluri de bază de organizare a viețuitoarelor: moleculară, celulară, organ-țesut, organism, populație-specie, ecosistem, biosferic. Toate nivelurile sunt strâns interconectate și iau naștere unul din celălalt, ceea ce indică integritatea naturii vii.

Nivelul molecular de organizare a vieții

Aceasta este unitatea compoziției chimice (biopolimeri: proteine, carbohidrați, grăsimi, acizi nucleici), reacții chimice. De la acest nivel încep procesele de viață ale organismului: schimburi energetice, plastice și alte, schimbarea și implementarea informațiilor genetice.

Nivelul celular de organizare a vieții

Nivelul celular de organizare a celor vii. celulă animală

Celula este unitatea structurală elementară a vieții. Aceasta este unitatea de dezvoltare a tuturor organismelor vii care trăiesc pe Pământ. În fiecare celulă au loc procesele de metabolism, de conversie a energiei, se asigură conservarea, transformarea și transferul informației genetice.

Fiecare celulă este formată din structuri celulare, organite care îndeplinesc anumite funcții, astfel încât este posibilă izolarea subcelular nivel.

Nivelul organ-țesut de organizare a vieții

Nivelul organ-țesut de organizare a celor vii. Țesuturi epiteliale, țesuturi conjunctive, țesuturi musculare și celule nervoase

Celulele organismelor multicelulare care îndeplinesc funcții similare au aceeași structură, origine și se unesc în țesuturi. Există mai multe tipuri de țesuturi care au diferențe de structură și îndeplinesc diferite funcții (nivel de țesut).

Țesuturile în diferite combinații formează diferite organe care au o anumită structură și îndeplinesc anumite funcții (la nivel de organ).

Organele sunt combinate în sisteme de organe (la nivel de sistem).

Nivelul organic de organizare a vieții

Nivelul organic de organizare a vieții

Țesuturile sunt combinate în organe, sisteme de organe și funcționează ca un întreg - corpul. Unitatea elementară a acestui nivel este un individ, care este considerat în dezvoltare din momentul nașterii până la sfârșitul existenței ca un singur sistem viu.

Nivelul populației-specie de organizare a vieții

Nivelul populației-specie de organizare a vieții

Un set de organisme (indivizi) din aceeași specie, având un habitat comun, formează populații. O populație este o unitate elementară de specie și evoluție, deoarece în ea au loc procese evolutive elementare, acesta și următoarele niveluri sunt supraorganism.

Nivelul ecosistemului de organizare a vieții

Nivelul ecosistemului de organizare a vieții

Totalitatea organismelor de diferite specii și niveluri de organizare formează acest nivel. Aici putem distinge nivelurile biocenotice și biogeocenotice.

Populațiile diferitelor specii interacționează între ele, formează grupuri cu mai multe specii ( biocenotic nivel).

Interacțiunea biocenozelor cu factori climatici și alți factori non-biologici (relief, sol, salinitate etc.) duce la formarea biogeocenozelor. (biogeocenotic).În biogeocenoze, există un flux de energie între populațiile diferitelor specii și circulația substanțelor între părțile sale neînsuflețite și cele vii.

Nivelul biosferic de organizare a vieții

Nivelul biosferic de organizare a viețuitoarelor. 1 - moleculară; 2 - celular; 3 - organism; 4 - populație-specie; 5 - biogeocenotic; 6 - biosferic

Este reprezentat de o parte din învelișurile Pământului în care există viață - biosfera. Biosfera este formată dintr-un set de biogeocenoze, funcționează ca un singur sistem integral.

Nu este întotdeauna posibil să selectați întregul set de niveluri listate. De exemplu, în organismele unicelulare, nivelul celular și cel al organismului coincid, dar nivelul organ-țesut este absent. Uneori pot fi distinse niveluri suplimentare, de exemplu, subcelulare, tisulare, de organe, sistemice.

Se disting următoarele niveluri de organizare a vieții: molecular, celular, organ-țesut (uneori sunt separati), organismic, populație-specie, biogeocenotic, biosferic. Natura vie este un sistem, iar diferitele niveluri ale organizării sale formează structura sa ierarhică complexă, atunci când nivelurile mai simple subiacente determină proprietățile celor de deasupra.

Deci molecule organice complexe fac parte din celule și le determină structura și activitatea vitală. În organismele multicelulare, celulele sunt organizate în țesuturi, iar mai multe țesuturi formează un organ. Un organism multicelular este format din sisteme de organe, pe de altă parte, organismul însuși este o unitate elementară a unei populații și a unei specii biologice. Comunitatea este reprezentată de populații care interacționează din diferite specii. Comunitatea și mediul înconjurător formează o biogeocenoză (ecosistem). Totalitatea ecosistemelor planetei Pământ formează biosfera acesteia.

La fiecare nivel, apar noi proprietăți ale viețuitoarelor, care sunt absente la nivelul subiacent, se disting propriile fenomene elementare și unități elementare. În același timp, nivelurile reflectă în mare măsură cursul procesului evolutiv.

Alocarea nivelurilor este convenabilă pentru studierea vieții ca fenomen natural complex.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra fiecărui nivel de organizare al vieții.

Nivelul molecular

Deși moleculele sunt alcătuite din atomi, diferența dintre materia vie și materia nevie începe să se manifeste doar la nivelul moleculelor. Doar compoziția organismelor vii include un număr mare de substanțe organice complexe - biopolimeri (proteine, grăsimi, carbohidrați, acizi nucleici). Cu toate acestea, nivelul molecular de organizare al viețuitoarelor include și molecule anorganice care pătrund în celule și joacă un rol important în viața lor.

Funcționarea moleculelor biologice stă la baza sistemului viu. La nivel molecular al vieții, metabolismul și conversia energiei se manifestă ca reacții chimice, transfer și schimbare de informații ereditare (reduplicare și mutații), precum și o serie de alte procese celulare. Uneori, nivelul molecular este numit nivel genetic molecular.

Nivelul celular al vieții

Celula este unitatea structurală și funcțională a vieții. Nu există viață în afara celulei. Chiar și virusurile pot prezenta proprietățile unei ființe vii doar odată ce sunt în celula gazdă. Biopolimerii își arată pe deplin reactivitatea atunci când sunt organizați într-o celulă, care poate fi considerată ca un sistem complex de molecule interconectate în primul rând prin diferite reacții chimice.

La acest nivel celular se manifesta fenomenul vietii, sunt conjugate mecanismele de transmitere a informatiei genetice si de transformare a substantelor si energiei.

Țesut de organ

Doar organismele pluricelulare au țesuturi. Țesutul este o colecție de celule similare ca structură și funcție.

Țesuturile se formează în procesul de ontogeneză prin diferențierea celulelor care au aceeași informație genetică. La acest nivel are loc specializarea celulară.

Plantele și animalele au diferite tipuri de țesuturi. Deci la plante este un meristem, un țesut protector, de bază și conductor. La animale - epiteliale, conjunctive, musculare și nervoase. Țesăturile pot include o listă de subțesături.

Un organ constă de obicei din mai multe țesuturi, unite între ele într-o unitate structurală și funcțională.

Organele formează sisteme de organe, fiecare dintre acestea fiind responsabil pentru o funcție importantă pentru organism.

Nivelul organelor în organismele unicelulare este reprezentat de diverse organele celulare care îndeplinesc funcțiile de digestie, excreție, respirație etc.

Nivelul organic de organizare a vieții

Alături de cel celular la nivel organismal (sau ontogenetic), se disting unități structurale separate. Țesuturile și organele nu pot trăi independent, organismele și celulele (dacă este un organism unicelular) pot.

Organismele multicelulare sunt formate din sisteme de organe.

La nivel organismic se manifestă fenomene ale vieţii precum reproducerea, ontogeneza, metabolismul, iritabilitatea, reglarea neuro-umorală, homeostazia. Cu alte cuvinte, fenomenele sale elementare constituie schimbări regulate ale organismului în dezvoltarea individuală. Unitatea elementară este individul.

populație-specie

Organismele din aceeași specie, unite printr-un habitat comun, formează o populație. O specie este de obicei formată din mai multe populații.

Populațiile au în comun un bazin genetic comun. În cadrul unei specii, ei pot face schimb de gene, adică sunt sisteme deschise genetic.

În populații apar fenomene evolutive elementare, ducând în cele din urmă la speciație. Natura vie poate evolua doar la niveluri supra-organiste.

La acest nivel ia naștere potențiala nemurire a celor vii.

Nivel biogeocenotic

Biogeocenoza este un set de organisme care interacționează din diferite specii cu diferiți factori de mediu. Fenomenele elementare sunt reprezentate de cicluri materie-energie, asigurate în primul rând de organismele vii.

Rolul nivelului biogeocenotic constă în formarea de comunități stabile de organisme de diferite specii, adaptate să conviețuiască într-un anumit habitat.

Biosferă

Nivelul biosferic al organizării vieții este un sistem de ordin superior al vieții pe Pământ. Biosfera cuprinde toate manifestările vieții de pe planetă. La acest nivel are loc circulația globală a substanțelor și fluxul de energie (care acoperă toate biogeocenozele).