Aktuálna strana: 1 (celkom knihy 26 strán) [úryvok na čítanie: 18 strán]

A. A. Kamensky, E. A. Kriksunov, V. V. Pasechnik
Biológia. Všeobecná biológia. 10-11 ročníkov

Úvod

Začínate študovať školský kurz „Všeobecná biológia“. Toto je podmienený názov časti školského kurzu biológie, ktorého úlohou je študovať všeobecné vlastnosti živých vecí, zákony ich existencie a vývoja. Odrážajúc divokú prírodu a človeka ako jej súčasť, biológia sa stáva čoraz dôležitejšou vo vedeckom a technickom pokroku a stáva sa produktívnou silou. Biológia vytvára novú technológiu – biologickú, ktorá by sa mala stať základom novej priemyselnej spoločnosti. Biologické poznatky by mali prispievať k formovaniu biologického myslenia a ekologickej kultúry každého člena spoločnosti, bez ktorých nie je možný ďalší rozvoj ľudskej civilizácie.

§ 1. Stručné dejiny vývoja biológie

1. Čo študuje biológia?

2. Aké biologické vedy poznáte?

3. Akých biológov poznáte?

Biológia ako veda. Dobre viete, že biológia je veda o živote. V súčasnosti predstavuje súhrn vied o živej prírode. Biológia študuje všetky prejavy života: stavbu, funkcie, vývoj a pôvod živých organizmov, ich vzťahy v prirodzených spoločenstvách s prostredím a s inými živými organizmami.

Odkedy si človek začal uvedomovať svoju odlišnosť od sveta zvierat, začal študovať svet okolo seba. Spočiatku na tom závisel jeho život. Primitívni ľudia potrebovali vedieť, ktoré živé organizmy sa dajú jesť, používať ako lieky, na výrobu odevov a obydlí a ktoré z nich sú jedovaté alebo nebezpečné.

S rozvojom civilizácie si človek mohol dovoliť taký luxus ako robiť vedu na vzdelávacie účely.

Štúdie kultúry starovekých národov ukázali, že mali rozsiahle vedomosti o rastlinách a zvieratách a široko ich uplatňovali v každodennom živote.

Moderná biológia je komplexná veda, pre ktorú je charakteristické prelínanie myšlienok a metód rôznych biologických disciplín, ako aj iných vied – predovšetkým fyziky, chémie a matematiky.

Hlavné smery vývoja modernej biológie. V súčasnosti možno podmienečne rozlíšiť tri smery v biológii.

Po prvé, toto klasickej biológie. Reprezentujú ju prírodovedci, ktorí skúmajú rozmanitosť voľne žijúcich živočíchov. Objektívne pozorujú a analyzujú všetko, čo sa deje vo voľnej prírode, študujú živé organizmy a klasifikujú ich. Je nesprávne myslieť si, že v klasickej biológii už boli všetky objavy urobené. V druhej polovici XX storočia. bolo popísaných nielen veľa nových druhov, ale boli objavené aj veľké taxóny, až po kráľovstvá (Pogonophores) a dokonca aj superkráľovstvá (Archaebacteria alebo Archaea). Tieto objavy prinútili vedcov, aby sa znovu pozreli na celú históriu vývoja voľne žijúcich živočíchov. Pre skutočných prírodovedcov je príroda hodnotou sama o sebe. Každý kút našej planéty je pre nich jedinečný. Preto vždy patria medzi tých, ktorí akútne pociťujú nebezpečenstvo pre prírodu okolo nás a aktívne sa zaň zasadzujú.

Druhý smer je evolučnej biológie. V 19. storočí autor teórie prirodzeného výberu Charles Darwin začínal ako obyčajný prírodovedec: zbieral, pozoroval, opisoval, cestoval, odhaľoval tajomstvá divokej prírody. Hlavným výsledkom jeho práce, ktorá z neho urobila slávneho vedca, však bola teória vysvetľujúca organickú diverzitu.

V súčasnosti aktívne pokračuje štúdium evolúcie živých organizmov. Syntéza genetiky a evolučnej teórie viedla k vytvoreniu tzv syntetická evolučná teória. Ale aj teraz je stále veľa nevyriešených otázok, na ktoré evoluční vedci hľadajú odpovede.

Vytvorené na začiatku 20. storočia. náš významný biológ Alexander Ivanovič Oparin prvá vedecká teória o vzniku života bola čisto teoretická. V súčasnosti sa aktívne uskutočňujú experimentálne štúdie tohto problému a vďaka využitiu pokročilých fyzikálno-chemických metód už došlo k významným objavom a možno očakávať nové zaujímavé výsledky.

Charles Darwin (1809 – 1882)

Alexander Ivanovič Oparin (1894-1980)

Nové objavy umožnili doplniť teóriu antropogenézy. Prechod zo sveta zvierat k človeku však stále zostáva jednou z najväčších záhad biológie.

Tretí smer - fyzikálna a chemická biológia, štúdium štruktúry živých predmetov pomocou moderných fyzikálnych a chemických metód. Ide o rýchlo sa rozvíjajúcu oblasť biológie, ktorá je dôležitá z teoretického aj praktického hľadiska. Môžeme s istotou povedať, že nás čakajú nové objavy vo fyzikálnej a chemickej biológii, ktoré nám umožnia vyriešiť mnohé problémy, ktorým ľudstvo čelí.

Rozvoj biológie ako vedy. Moderná biológia má korene v staroveku a súvisí s rozvojom civilizácie v stredomorských krajinách. Poznáme mená mnohých vynikajúcich vedcov, ktorí prispeli k rozvoju biológie. Spomeňme len niektoré z nich.

Hippokrates(460 - cca 370 pred Kr.) podal prvý pomerne podrobný opis stavby človeka a zvierat, poukázal na úlohu prostredia a dedičnosti pri výskyte chorôb. Je považovaný za zakladateľa medicíny.

Aristoteles(384-322 pred Kr.) rozdelil okolitý svet na štyri kráľovstvá: neživý svet zeme, vody a vzduchu; rastlinný svet; svet zvierat a svet ľudí. Opísal veľa zvierat, položil základ pre taxonómiu. Štyri biologické pojednania, ktoré napísal, obsahovali takmer všetky dovtedy známe informácie o zvieratách. Zásluhy Aristotela sú také veľké, že je považovaný za zakladateľa zoológie.

Theophrastus(372–287 pred Kr.) študoval rastliny. Opísal viac ako 500 druhov rastlín, poskytol informácie o štruktúre a rozmnožovaní mnohých z nich, zaviedol mnohé botanické termíny. Je považovaný za zakladateľa botaniky.

Gaius Plínius starší(23-79) zozbieral informácie o vtedy známych živých organizmoch a napísal 37 zväzkov encyklopédie „Prírodopis“. Takmer až do stredoveku bola táto encyklopédia hlavným zdrojom vedomostí o prírode.

Claudius Galen vo svojom vedeckom výskume široko využíval pitvy cicavcov. Ako prvý urobil porovnávací anatomický popis človeka a opice. Študoval centrálny a periférny nervový systém. Historici vedy ho považujú za posledného veľkého biológa staroveku.

V stredoveku bolo náboženstvo dominantnou ideológiou. Podobne ako iné vedy, ani biológia v tomto období ešte nevznikla ako samostatná oblasť a existovala vo všeobecnom hlavnom prúde náboženských a filozofických názorov. A hoci hromadenie poznatkov o živých organizmoch pokračovalo, o biológii ako o vede možno v tom čase hovoriť len podmienečne.

Renesancia je prechodné obdobie od kultúry stredoveku ku kultúre modernej doby. Zásadné sociálno-ekonomické premeny tej doby boli sprevádzané novými objavmi vo vede.

Najslávnejší vedec tejto doby Leonardo da Vinci(1452–1519) istým spôsobom prispel k rozvoju biológie.

Skúmal let vtákov, opísal mnohé rastliny, spôsoby spájania kostí v kĺboch, činnosť srdca a zrakovú funkciu oka, podobnosť kostí ľudí a zvierat.

V druhej polovici XV storočia. prírodné vedy sa začínajú rýchlo rozvíjať. Uľahčili to geografické objavy, ktoré umožnili výrazne rozšíriť informácie o zvieratách a rastlinách. Rýchla akumulácia vedeckých poznatkov o živých organizmoch viedla k rozdeleniu biológie na samostatné vedy.

V XVI-XVII storočí. Botanika a zoológia sa začali rýchlo rozvíjať.

Vynález mikroskopu (začiatok 17. storočia) umožnil študovať mikroskopickú stavbu rastlín a živočíchov. Boli objavené mikroskopicky malé živé organizmy, baktérie a prvoky, neviditeľné voľným okom.

významne prispel k rozvoju biológie Carl Linné, navrhol klasifikačný systém pre zvieratá a rastliny.

Karl Maksimovič Baer(1792-1876) vo svojich prácach sformuloval hlavné ustanovenia teórie homologických orgánov a zákona zárodočnej podobnosti, ktoré položili vedecké základy embryológie.

Claudius Galen (asi 130 - asi 200)

Carl Linné (1707 – 1778)

V roku 1808 v diele „Filozofia zoológie“ Jean Baptiste Lamarck nastolil otázku príčin a mechanizmov evolučných premien a načrtol prvú časovú teóriu evolúcie.

Obrovskú úlohu vo vývoji biológie zohrala bunková teória, ktorá vedecky potvrdila jednotu živého sveta a slúžila ako jeden z predpokladov pre vznik evolučnej teórie. Charles Darwin. Autori bunkovej teórie sú považovaní za zoológa Theodor Schwann(1818–1882) a botaniku Matthias Jakob Schleiden (1804–1881).

Na základe mnohých pozorovaní publikoval Charles Darwin v roku 1859 svoje hlavné dielo „O pôvode druhov prostredníctvom prirodzeného výberu alebo o ochrane zvýhodnených plemien v boji o život“, v ktorom formuloval hlavné ustanovenia teórie. evolúcie, navrhol mechanizmy evolúcie a spôsoby evolučných premien organizmov.

V 19. storočí vďaka práci Louis Pasteur (1822–1895), Róbert Koch (1843–1910), Iľja Iľjič Mečnikov Mikrobiológia vznikla ako samostatná veda.

20. storočie sa začalo znovuobjavovaním zákonov Gregor Mendel,čo znamenalo začiatok rozvoja genetiky ako vedy.

V 40-50 rokoch XX storočia. v biológii sa začali vo veľkej miere využívať myšlienky a metódy fyziky, chémie, matematiky, kybernetiky a iných vied a ako predmety štúdia sa využívali mikroorganizmy. V dôsledku toho sa ako nezávislé vedy rýchlo rozvinuli biofyzika, biochémia, molekulárna biológia, radiačná biológia, bionika atď.. Prieskum vesmíru prispel k zrodu a rozvoju vesmírnej biológie.

Jean Baptiste Lamarck (1774 – 1829)

Iľja Iľjič Mečnikov (1845-1916)

V XX storočí. smer aplikovaného výskumu – biotechnológie. Tento trend sa bude nepochybne rýchlo rozvíjať v 21. storočí. Viac o tomto smere rozvoja biológie sa dozviete pri štúdiu kapitoly „Základy šľachtenia a biotechnológie“.

V súčasnosti sa biologické poznatky využívajú vo všetkých sférach ľudskej činnosti: v priemysle a poľnohospodárstve, medicíne a energetike.

Ekologický výskum je mimoriadne dôležitý. Konečne sme si začali uvedomovať, že krehkú rovnováhu, ktorá existuje na našej malej planéte, je ľahké zničiť. Pred ľudstvom stála neľahká úloha – zachovanie biosféry, aby sa zachovali podmienky pre existenciu a rozvoj civilizácie. Nie je možné ho vyriešiť bez biologických znalostí a špeciálnych štúdií. V súčasnosti sa tak biológia stala skutočnou produktívnou silou a racionálnym vedeckým základom pre vzťah človeka a prírody.

Gregor Mendel (1822 – 1884)

klasickej biológie. Evolučná biológia. Fyzikálna a chemická biológia.

1. Aké smery vo vývoji biológie môžete vyčleniť?

2. Ktorí veľkí vedci staroveku významne prispeli k rozvoju biologických poznatkov?

3. Prečo sa v stredoveku dalo hovoriť o biológii ako o vede len podmienečne?

4. Prečo je moderná biológia považovaná za komplexnú vedu?

5. Aká je úloha biológie v modernej spoločnosti?

Pripravte si správu na jednu z nasledujúcich tém:

1. Úloha biológie v modernej spoločnosti.

2. Úloha biológie vo výskume vesmíru.

3. Úloha biologického výskumu v modernej medicíne.

4. Úloha vynikajúcich biológov – našich krajanov v rozvoji svetovej biológie.

Ako veľmi sa zmenili názory vedcov na rozmanitosť živých vecí, možno demonštrovať na príklade rozdelenia živých organizmov na kráľovstvá.

V 40-tych rokoch XX storočia boli všetky živé organizmy rozdelené do dvoch kráľovstiev: rastlín a zvierat. Do rastlinnej ríše patrili aj baktérie a huby. Neskôr detailnejšie štúdium organizmov viedlo k rozdeleniu štyroch kráľovstiev: Prokaryoty (Baktérie), Huby, Rastliny a Živočíchy. Tento systém je daný v školskej biológii.

V roku 1959 bolo navrhnuté rozdeliť svet živých organizmov do piatich kráľovstiev: Prokaryoty, Protisty (Protozoa), Huby, Rastliny a Živočíchy.

Tento systém sa často uvádza v biologickej (najmä prekladovej) literatúre.

Ďalšie systémy boli vyvinuté a pokračujú vo vývoji, vrátane 20 alebo viacerých kráľovstiev. Napríklad sa navrhuje rozlíšiť tri superkráľovstvá: Prokaryoty, Archaea (Archaebaktérie) a Eukaryoty. Každé kráľovstvo zahŕňa niekoľko kráľovstiev.

§ 2. Výskumné metódy v biológii

1. Ako sa veda líši od náboženstva a umenia?

2. Čo je hlavným cieľom vedy?

3. Aké výskumné metódy používané v biológii poznáte?

Veda ako oblasť ľudskej činnosti. Veda je jednou zo sfér ľudskej činnosti, ktorej účelom je štúdium a poznanie okolitého sveta. Pre vedecké poznanie je potrebné zvoliť si určité predmety štúdia, problémy a metódy ich štúdia. Každá veda má svoje vlastné metódy výskumu. Avšak bez ohľadu na to, aké metódy sa používajú, pre každého vedca je vždy najdôležitejšou zásadou „nič nebrať ako samozrejmosť“. Hlavnou úlohou vedy je vybudovať systém spoľahlivých poznatkov založených na faktoch a zovšeobecneniach, ktoré možno potvrdiť alebo vyvrátiť. Vedecké poznatky sú neustále spochybňované a prijímané len s dostatočnými dôkazmi. vedecký fakt (grécky factum - hotovo) je len to, čo možno reprodukovať a potvrdiť.

vedecká metóda (grécky methodos – cesta výskumu) je súbor techník a operácií používaných pri budovaní systému vedeckého poznania.

Celá história vývoja biológie jasne naznačuje, že bola determinovaná vývojom a aplikáciou nových výskumných metód. Hlavné metódy výskumu používané v biologických vedách sú popisný, porovnávací, historický a experimentálne.

deskriptívna metóda. Bol široko používaný starovekými vedcami, ktorí sa zaoberali zbieraním faktografického materiálu a jeho popisom. Je založená na pozorovaní. Takmer do 18. storočia. biológovia sa zaoberali hlavne popisom zvierat a rastlín, pokúšali sa primárne systematizovať nahromadený materiál. Ale deskriptívna metóda dnes nestratila svoj význam. Používa sa napríklad pri objavovaní nových druhov alebo pri štúdiu buniek pomocou moderných výskumných metód.

Porovnávacia metóda. Umožnil identifikovať podobnosti a rozdiely medzi organizmami a ich časťami a začal sa používať v 17. storočí. Použitie porovnávacej metódy umožnilo získať údaje potrebné na systematizáciu rastlín a živočíchov. V 19. storočí bola použitá pri vývoji bunkovej teórie a zdôvodnení evolučnej teórie, ako aj pri reštrukturalizácii množstva biologických vied založených na tejto teórii. V súčasnosti je porovnávacia metóda široko používaná aj v rôznych biologických vedách. Ak by sa však v biológii používali len deskriptívne a porovnávacie metódy, potom by to zostalo v rámci zisťovania vedy.

historická metóda. Táto metóda pomáha pochopiť získané fakty, porovnať ich s predtým známymi výsledkami. Vo veľkej miere sa začal používať v druhej polovici 19. storočia. vďaka prácam Charlesa Darwina, ktorý s jeho pomocou vedecky podložil zákonitosti vzhľadu a vývoja organizmov, formovanie ich štruktúr a funkcií v čase a priestore. Aplikácia historickej metódy umožnila premeniť biológiu z deskriptívnej vedy na vedu, ktorá vysvetľuje, ako rôznorodé živé systémy vznikli a ako fungujú.

Experimentálna metóda. S názvom sa spája využitie experimentálnej metódy v biológii William Harvey, ktorý ho použil vo svojom výskume pri štúdiu krvného obehu. V biológii sa však začal široko používať až od začiatku 19. storočia, predovšetkým pri štúdiu fyziologických procesov. Experimentálna metóda umožňuje študovať tento alebo ten fenomén života pomocou skúseností.

Veľkým prínosom pre schválenie experimentálnej metódy v biológii bol G. Mendel, ktorý pri štúdiu dedičnosti a premenlivosti organizmov ako prvý použil experiment nielen na získanie údajov o skúmaných javoch, ale aj na testovanie hypotéza formulovaná na základe získaných výsledkov. Dielo G. Mendela sa stalo klasickým príkladom metodológie experimentálnej vedy.

William Harvey (1578 – 1657)

V XX storočí. experimentálna metóda sa stala vedúcou v biológii. To bolo možné vďaka vzniku nových prístrojov pre biologický výskum (elektrónový mikroskop, tomograf atď.) a využívaniu metód fyziky a chémie v biológii.

V súčasnosti sa v biologických experimentoch vo veľkej miere využívajú rôzne druhy mikroskopie, medzi ktoré patrí elektronická mikroskopia s technikou ultratenkých rezov, biochemické metódy, rôzne metódy kultivácie a in vivo pozorovanie bunkových kultúr, tkanív a orgánov, metóda značených atómov, X -lúčová difrakčná analýza, ultracentrifugácia, chromatografia atď. Nie je náhoda, že v druhej polovici 20. stor. v biológii sa vyvinul celý smer - vytváranie najnovších nástrojov a vývoj výskumných metód.

Čoraz častejšie sa používa v biologickom výskume modelovanie, ktorá sa považuje za najvyššiu formu experimentovania. Aktívne sa teda pracuje na počítačovom modelovaní najdôležitejších biologických procesov, hlavných smerov evolúcie, vývoja ekosystémov či dokonca celej biosféry (napríklad v prípade globálnych klimatických či technogénnych zmien).

Experimentálna metóda v kombinácii so systémovo-štrukturálnym prístupom radikálne zmenila biológiu, rozšírila jej kognitívne schopnosti a otvorila nové cesty pre využitie biologických poznatkov vo všetkých sférach ľudskej činnosti.

vedecký fakt. vedecká metóda. Metódy výskumu: deskriptívne, porovnávacie, historické, experimentálne.

1. Čo je hlavným cieľom a úlohou vedy?

2. Prečo možno tvrdiť, že vývoj biológie bol determinovaný vývojom a aplikáciou nových vedecko-výskumných metód?

3. Aký význam mali deskriptívne a porovnávacie metódy pre rozvoj biológie?

4. Čo je podstatou historickej metódy?

5. Prečo sa experimentálna metóda najviac rozšírila v 20. storočí?

Navrhnite metódy výskumu, ktoré použijete pri štúdiu antropogénneho vplyvu na akýkoľvek ekosystém (vodný útvar, les, park atď.).

Navrhnite niektoré z vašich možností rozvoja biológie v 21. storočí.

Aké choroby podľa vás ľudstvo porazí metódami molekulárnej biológie, imunológie, genetiky v prvom rade.

Vedecký výskum spravidla pozostáva z niekoľkých etáp (obr. 1). Na základe zozbieraných faktov sa sformuluje problém. aby som to vyriešil, hypotéz (grécka hypotéza – predpoklad). Každá hypotéza je testovaná experimentálne v priebehu získavania nových faktov. Ak získané fakty odporujú hypotéze, potom je zamietnutá. Ak je hypotéza v súlade s faktami a umožňuje vám robiť správne predpovede, môže sa stať teória (Grécka teória – výskum). Avšak aj pravdivá teória, keď sa hromadia nové fakty, môže byť revidovaná a spresnená. Dobrým príkladom je evolučná teória.

Niektoré teórie majú vytvoriť spojenie medzi rôznymi javmi. Toto je predpisov a zákony.

Existujú výnimky z pravidiel, ale zákony platia vždy. Napríklad zákon zachovania energie platí pre živú aj neživú prírodu.

Ryža. 1. Hlavné etapy vedeckého výskumu

§ 3. Podstata života a vlastnosti živého

1. Čo je život?

2. Čo sa považuje za stavebnú a funkčnú jednotku života?

3. Aké vlastnosti živých vecí poznáš?

Esencia života. Už viete, že biológia je veda o živote. Ale čo je život?

Klasická definícia nemeckého filozofa Friedricha Engelsa: „Život je spôsob existencie proteínových teliesok, ktorého podstatným momentom je neustála výmena látok s vonkajšou prírodou, ktorá ich obklopuje, a so zastavením tohto metabolizmu sa zastaví aj život. , čo vedie k rozkladu bielkovín“ – odráža úroveň biologických poznatkov 2. polovice 19. stor.

V XX storočí. Boli urobené mnohé pokusy definovať život, odrážajúc zložitosť tohto procesu.

Všetky definície obsahovali nasledujúce postuláty odrážajúce podstatu života:

– život je špeciálna forma pohybu hmoty;

- život je metabolizmus a energia v tele;

- život je životne dôležitá činnosť v tele;

- život je samorozmnožovanie organizmov, ktoré je zabezpečené prenosom genetickej informácie z generácie na generáciu.

Život je vyššou formou pohybu hmoty v porovnaní s fyzikálnymi a chemickými formami jej existencie.

V tom najvšeobecnejšom zmysle život možno definovať ako aktívny, idúci s výdajom energie prijatej zvonka, udržiavanie a samoreprodukcia špecifických štruktúr pozostávajúcich z biopolymérov - proteínov a nukleových kyselín.

Ani nukleové kyseliny, ani izolované proteíny nie sú substrátom života. Substrátom života sa stávajú až vtedy, keď sa nachádzajú a fungujú v bunkách. Mimo buniek - to sú chemické zlúčeniny.

Podľa definície ruského biológa V. M. Volkenshteina „živé telá, ktoré existujú na Zemi, sú otvorené samoregulačné a samoreprodukujúce sa systémy postavené z biopolymérov – bielkovín a nukleových kyselín“.

vlastnosti živého. Živé veci majú množstvo spoločných vlastností. Poďme si ich vymenovať.

1. Jednota chemického zloženia.Živé bytosti sú tvorené rovnakými chemickými prvkami ako neživé predmety, ale u živých bytostí 90% hmoty pripadá na štyri prvky: C, O, N, H, ktoré sa podieľajú na tvorbe zložitých organických molekúl, ako sú bielkoviny, nukleové kyseliny, sacharidy, lipidy.

2. Jednota štrukturálnej organizácie. Bunka je jedinou štruktúrnou a funkčnou jednotkou, ako aj jednotkou vývoja pre takmer všetky živé organizmy na Zemi. Výnimkou sú vírusy, ale aj u nich sa vlastnosti živej bytosti prejavia až vtedy, keď sú v bunke. Mimo bunky nie je život.

3. Otvorenosť. Všetky živé organizmy sú otvorené systémy teda systémy, ktoré sú stabilné len za podmienky nepretržitého prísunu energie a hmoty z prostredia.

4. Metabolizmus a energia. Všetky živé organizmy sú schopné vymieňať si látky s prostredím. Metabolizmus sa uskutočňuje ako výsledok dvoch vzájomne súvisiacich procesov: syntézy organických látok v tele (v dôsledku vonkajších zdrojov energie - svetla a potravy) a procesu rozkladu zložitých organických látok s uvoľňovaním energie, ktorá sa potom spotrebováva telom.

Metabolizmus zabezpečuje stálosť chemického zloženia v neustále sa meniacich podmienkach prostredia.

5. sebareprodukcie(reprodukcie). Schopnosť sebareprodukcie je najdôležitejšou vlastnosťou všetkých živých organizmov. Je založená na informáciách o štruktúre a funkciách akéhokoľvek živého organizmu, uložených v nukleových kyselinách a poskytujúcich špecifickosť štruktúry a života živého organizmu.

6. Samoregulácia. Každý živý organizmus je vystavený neustále sa meniacim podmienkam prostredia. Zároveň sú potrebné určité podmienky pre tok životne dôležitých procesov v bunkách. Vďaka mechanizmom samoregulácie je zachovaná relatívna stálosť vnútorného prostredia organizmu, t.j. stálosť chemického zloženia a intenzita priebehu fyziologických procesov (inými slovami, udržiava sa homeostáza: z gréckeho homoios – to isté a stáza – stav).

7. Rozvoj a rast. V procese individuálneho vývoja (ontogenézy) sa postupne a dôsledne prejavujú jednotlivé vlastnosti organizmu a uskutočňuje sa jeho rast. Všetky živé systémy sa navyše vyvíjajú – menia sa v priebehu historického vývoja (fylogenézy).

8. Podráždenosť. Každý živý organizmus je schopný selektívne reagovať na vonkajšie a vnútorné vplyvy.

9. Dedičnosť a variabilita. Kontinuitu generácií zabezpečuje dedičnosť. Potomkovia nie sú kópiami svojich rodičov kvôli schopnosti dedičnej informácie meniť sa – variabilite.

Niektoré z vyššie uvedených vlastností môžu byť vlastné neživej prírode. Napríklad kryštály v nasýtenom roztoku soli môžu "rásť". Tento rast však nemá tie kvalitatívne a kvantitatívne parametre, ktoré sú vlastné rastu živých vecí.

Horiaca sviečka sa tiež vyznačuje procesmi metabolizmu a premeny energie, ale nie je schopná samoregulácie a sebareprodukcie.

Preto všetky vyššie uvedené vlastnosti v ich agregátov charakteristické len pre živé organizmy.

Život. Otvorený systém.

1. Prečo je veľmi ťažké definovať pojem „život“?

2. Aký je rozdiel medzi chemickou organizáciou živých organizmov a predmetov neživej prírody?

3. Prečo sa živé organizmy nazývajú otvorené systémy?

4. Aký je zásadný rozdiel medzi metabolickými procesmi v živých organizmoch a v neživej prírode?

5. Akú úlohu zohráva premenlivosť a dedičnosť vo vývoji života na našej planéte?

Porovnaj podstatu procesov rastu, rozmnožovania a metabolizmu v neživej prírode a v živých organizmoch.

Uveďte príklady vlastností charakteristických pre živý organizmus, ktoré možno pozorovať v neživých predmetoch.

organizmu(lat. organizo - zariaďujem) je jednotlivec, jednotlivec (lat. individuus - nedeliteľný), samostatne interagujúci so svojím prostredím. Pojem „organizmus“ je ľahko pochopiteľný, no takmer nemožné ho jednoznačne definovať. Organizmus môže pozostávať z jednej bunky a môže byť mnohobunkový. Rôzne koloniálne organizmy môžu pozostávať z homogénnych organizmov, ako je Volvox, alebo môžu byť komplexom vysoko diferencovaných jedincov, ktorí tvoria jeden celok, ako napríklad portugalský bojovník, koloniálne črevné zviera. Niekedy aj jednotlivci oddelení od seba vytvárajú skupiny, ktoré sa líšia v určitých individuálnych vlastnostiach: napríklad u včiel, podobne ako u iného sociálneho hmyzu, má čeľaď množstvo vlastností organizmu.

Bunka

V tejto časti je potrebné definovať pojem „bunka“, poznamenať, že bola objavená pomocou mikroskopu a zdokonalenie mikroskopickej technológie umožnilo odhaliť rozmanitosť ich foriem, zložitosť štruktúry buniek. jadro, proces delenia buniek a pod. Vymenujte ďalšie metódy štúdia buniek: diferencovaná centrifugácia, elektrónová mikroskopia, autorádiografia, mikroskopia s fázovým kontrastom, röntgenová difrakčná analýza; ukázať, na čom boli tieto metódy založené a čo sa im s ich pomocou podarilo zistiť.

Hlavným stavebným prvkom všetkých živých organizmov (rastlín a živočíchov) je bunka. Označte, kto prvý formuloval bunkovej teórie poznať jeho polohu. Hlavnými zložkami bunky sú: vonkajšia bunková membrána, cytoplazma a jadro.

Časť biologická membrána zahŕňa lipidy, ktoré tvoria základ membrány a vysokomolekulárne proteíny. Všimnite si polaritu molekúl lipidov a akú pozíciu môžu proteíny zaujať vo vzťahu k lipidom. Moderný model biologickej membrány získal názov „univerzálny model fluidnej mozaiky“. Rozšírte tento koncept. Popíšte časti membrány: supramembránový komplex, samotnú membránu a submembránový komplex. Vysvetlite funkcie biologickej membrány.

Jednou z dôležitých funkcií membrány je transport látok z bunky do bunky. Popíšte druhy transportu látok cez membránu: pasívne a aktívne. Označte, že pasívny transport zahŕňa: osmózu, difúziu, filtráciu. Definujte tieto pojmy a uveďte príklady fyziologických procesov v tele uskutočňovaných pasívnym transportom. Aktívny transport zahŕňa: prenos látok za účasti nosných enzýmov, iónové pumpy. Odhaliť mechanizmus na príklade činnosti draselno-sodnej pumpy. Existuje tiež aktívne zachytávanie látok bunkovou membránou: fagocytóza a pinocytóza. Definujte tieto pojmy a uveďte príklady. Uveďte zásadný rozdiel medzi aktívnym a pasívnym transportom.

AT cytoplazme rozlišovať medzi hyaloplazmou alebo matricou - to je vnútorné prostredie bunky. Všimnite si, že vonkajšia vrstva cytoplazmy alebo ektoplazmy má vyššiu hustotu a je bez granúl. Zdôraznite, že ektoplazma sa správa ako koloid schopný prejsť z gélového stavu do sólu a naopak. Vysvetlite tieto pojmy. Uveďte príklady procesov prebiehajúcich v matici. Obsahuje organely a inklúzie. Zistite, čo sú organely. Prideľte organely všeobecného významu a špeciálne. Prvé zahŕňajú: endoplazmatické retikulum; lamelárny komplex, mitochondrie, ribozómy, polyzómy, lyzozómy, bunkové centrum, mikrotelieska, mikrotubuly, mikrofilamenty. Popíšte štruktúru a funkciu týchto organel. Uveďte príklady účelových organel, uveďte ich funkcie. Definujte pojem - bunkové inklúzie, uveďte typy inklúzií, uveďte príklady.

Jadro. Všimnite si hlavnú funkciu jadra – ukladanie dedičných informácií. Zložkami jadra sú jadrová membrána, nukleoplazma (jadrová šťava), jadierko (jeden alebo dva), zhluky chromatínu (chromozómy). Zdôrazniť význam jadrovej membrány eukaryotickej bunky - oddelenie dedičného materiálu (chromozómov) od cytoplazmy, v ktorej prebiehajú rôzne metabolické reakcie. Uveďte, z koľkých biologických membrán pozostáva jadrová membrána a aké sú jej funkcie. Všimnite si, že základom nukleoplazmy sú proteíny, vrátane fibrilárnych. Obsahuje enzýmy potrebné na syntézu nukleových kyselín a ribozómov. Jadierka sú nestabilné štruktúry jadra, miznú na začiatku bunkového delenia a znovu sa objavujú na jeho konci. Uveďte, čo je súčasťou zloženia jadierok a aká je ich funkcia.

Chromozómy. Označte, že chromozómy pozostávajú z DNA, ktorá je obklopená dvoma typmi proteínov: histónovým (základným) a nehistónovým (kyslým). Všimnite si, že chromozómy môžu byť v dvoch štrukturálnych a funkčných stavoch: špirálovité a despiralizované. Vedieť, ktorý z týchto dvoch stavov chromozómu funguje a čo to znamená. Uveďte, v akom období života buniek sú chromozómy špirálovité a sú jasne viditeľné pod mikroskopom. Poznať štruktúru chromozómu, typy chromozómov, ktoré sa líšia umiestnením primárnej konstrikcie.

Organizmy väčšiny živých bytostí majú bunkovú štruktúru. V procese evolúcie organického sveta bola bunka vybraná ako elementárny systém, v ktorom je možný prejav všetkých zákonov života. Organizmy s bunkovou štruktúrou sa delia na predjadrové, bez typického jadra (alebo prokaryoty) a organizmy s typickým jadrom (alebo eukaryoty). Uveďte, ktoré organizmy sú prokaryoty a ktoré eukaryoty.

Na pochopenie organizácie biologického systému je potrebné poznať molekulárne zloženie bunky. Podľa obsahu prvkov, ktoré tvoria bunku, sa delia do troch skupín: makroprvky, mikroprvky a ultramikroprvky. Uveďte príklady prvkov, ktoré tvoria každú skupinu, charakterizujte úlohu hlavných anorganických zložiek v živote bunky. Chemické zložky živých organizmov sa delia na anorganické (voda, minerálne soli) a organické (bielkoviny, sacharidy, lipidy, nukleové kyseliny). Voda je až na výnimky (kostná a zubná sklovina) prevládajúcou zložkou buniek. Poznať vlastnosti vody, v akých formách sa voda v bunke nachádza, charakterizovať biologický význam vody. Podľa obsahu organických látok v bunke zaujímajú prvé miesto bielkoviny. Charakterizovať zloženie bielkovín, priestorovú organizáciu bielkovín (primárne, sekundárne, terciárne, kvartérne štruktúry), úlohu bielkovín v organizme. Sacharidy sa delia do 3 tried: monosacharidy, disacharidy a polysacharidy. Poznať chemické zloženie a klasifikačné kritériá pre sacharidy. Uveďte príklady najvýznamnejších predstaviteľov triedy a charakterizujte ich úlohu v živote bunky. Lipidy sa vyznačujú najväčšou chemickou diverzitou. Pojem "lipidy" zahŕňa tuky a tukom podobné látky - lipoidy. Tuky sú estery mastných kyselín a alkoholu. Poznať chemické zloženie lipidov a lipoidov. Zdôraznite hlavné funkcie: trofickú, energetickú a ďalšie funkcie, ktoré je potrebné charakterizovať. Energia uvoľnená pri rozklade organických látok sa hneď nevyužije na prácu v bunkách, ale najskôr sa ukladá vo forme vysokoenergetickej medzizlúčeniny – adenozíntrifosfátu (ATP). Poznať chemické zloženie ATP. Vysvetlite, čo sú AMP a ADP. Rozšírte pojem „makroergická väzba“. Uveďte, v ktorých procesoch vznikajú ADP a AMP, a ako vzniká ATP, aká je energetická hodnota týchto procesov. Uveďte príklady fyziologických procesov, ktoré si vyžadujú veľké množstvo energie.

Ako viete, chromozómy sú správcom genetickej informácie. Pozostávajú z nukleovej kyseliny – DNA a dvoch druhov bielkovín. Hovorte o DNA. Poznať chemické zloženie DNA. Uveďte, aký je jeho monomér - nukleotid vymenovať typy nukleotidov. Charakterizovať priestorový model DNA, vysvetliť pojmy komplementarita a antiparalelnosť reťazcov molekuly DNA. Opíšte vlastnosti a funkcie DNA. Všimnite si, že nukleové kyseliny tiež zahŕňajú tri typy ribonukleových kyselín: i-RNA, r-RNA, t-RNA. Poznať chemické zloženie RNA. Uveďte rozdiel medzi nukleotidmi RNA a nukleotidmi DNA. Odhaliť funkcie všetkých troch typov ribonukleových kyselín.

Biologicky aktívne látky v bunke sú enzýmy. Katalyzujú chemické reakcie. Je potrebné pozastaviť sa nad takýmito vlastnosťami enzýmov; ako špecifickosť pôsobenia, aktivita len v určitom prostredí a pri určitej teplote, vysoká účinnosť pôsobenia s malým obsahom nich. Rozviňte tieto ustanovenia a uveďte príklady. V súčasnosti sa enzýmy na základe ich štruktúry delia na dve hlavné skupiny: plne bielkovinové enzýmy a enzýmy pozostávajúce z dvoch častí: apoenzým a koenzým. Rozšírte tieto pojmy a uveďte príklady koenzýmov. Zistite, aké je aktívne miesto enzýmu. Podľa typu katalyzovaných reakcií sa enzýmy delia do 6 hlavných skupín: oxireduktázy, transferázy, hydrolázy, lyázy, izomerázy, ligázy. Vysvetlite mechanizmus účinku týchto enzýmov a uveďte príklady.

Všetky heterotrofné organizmy v konečnom dôsledku získavajú energiu v dôsledku redoxných reakcií, t.j. také, pri ktorých sa elektróny prenášajú z donorov-reduktorov elektrónov na akceptory elektrónov - oxidátory. Podľa spôsobu disimilácie sa organizmy delia na anaeróbne a aeróbne. Energetický metabolizmus v aeróbnych organizmoch pozostáva z troch štádií: prípravný, ktorý prebieha v gastrointestinálnom trakte alebo v bunke pôsobením lyzozómových enzýmov; anoxický (alebo anaeróbny), ktorý sa odohráva v matrici cytoplazmy, a kyslík, ktorý sa odohráva v mitochondriách. Podrobne popíšte všetky štádiá, uveďte, aká je energetická hodnota týchto štádií, aké sú konečné produkty energetického metabolizmu v aeróbnych organizmoch. Pri metóde anaeróbnej disimilácie neexistuje kyslíkové štádium a energetický metabolizmus v anaeróboch sa nazýva „fermentácia“. Uveďte, aký je progresívny charakter dýchania v porovnaní s fermentáciou; aké sú konečné produkty disimilácie počas fermentácie. Uveďte príklady aeróbnych a anaeróbnych (povinných a fakultatívnych) organizmov.

Život na Zemi je úplne závislý od fotosyntézy rastlín, ktorá dodáva organickú hmotu a O 2 všetkým organizmom. Fotosyntéza premieňa svetelnú energiu na energiu chemickej väzby. Uveďte definíciu procesu fotosyntézy, všimnite si dôležitosť práce K.A. Timiryazeva. Fotosyntéza sa vykonáva iba v rastlinách, ktoré majú plastidy - chloroplasty. Poznať štruktúru chloroplastov, ich chemické zloženie, poskytnúť fyzikálno-chemické vlastnosti chlorofylu a karotenoidov potrebné pre proces fotosyntézy. Fotosyntéza má dve fázy: svetlo a tmu. Popíšte svetelnú fázu, všimnite si dôležitosť fotolýzy vody a uveďte výsledky tejto fázy fotosyntézy. Charakterizujte temné štádium a všimnite si, že v ňom sa pomocou energie a CO2 v dôsledku zložitých reakcií syntetizujú uhľohydráty, najmä škrob. Vysvetlite význam fotosyntézy pre poľnohospodárstvo.

Príkladom metabolizmu plastov v heterotrofných organizmoch je biosyntéza bielkovín. Všetky hlavné procesy v tele sú spojené s bielkovinami a v každej bunke prebieha neustála syntéza bielkovín charakteristických pre túto bunku a potrebných v danom období života bunky. Informácie o molekule proteínu sú zašifrované v molekule DNA pomocou tripletov alebo kodogénov. Definujte pojmy triplet, genetický kód. Odhaľ vlastnosti genetického kódu – univerzálnosť, triplet, linearita, degenerácia alebo redundancia, neprekrývanie sa. V biosyntéze bielkovín sa rozlišujú tri stupne - transkripcia, posttranskripčné procesy a translácia. Odrážajú podstatu, postupnosť a miesto prechodu každej fázy. Vedieť, prečo sa bunky mnohobunkového organizmu po vytvorení z jedného oplodneného vajíčka líšia v zložení bielkovín a vykonávajú rôzne funkcie. Odhaliť mechanizmus regulácie aktivity génov pri syntéze jednotlivých proteínov na príklade baktérií (schéma F. Jacoba a J. Monoda). Definujte pojem "operón", uveďte jeho súčasti a ich funkcie.

reprodukciu buniek

Pri charakterizovaní reprodukcie na bunkovej úrovni biologickej organizácie je potrebné poznamenať, že jediný spôsob, ako vytvoriť bunky, je rozdelenie predchádzajúcich. Tento proces je pre telo veľmi dôležitý. Existencia bunky od jej vzniku v dôsledku delenia materskej bunky až po následné delenie alebo smrť sa nazýva životný (alebo bunkový) cyklus. Jeho súčasťou je mitotický cyklus. Pozostáva z interfázy a mitózy. Vysvetlite to medzifázou- ide o najdlhšiu časť mitotického cyklu, v ktorej sa bunka pripravuje na delenie. Pozostáva z troch období (predsyntetického, syntetického a postsyntetického). Charakterizujte periódy interfázy, všimnite si, v ktorých z nich sa syntetizuje RNA, proteíny, DNA, ATP a duplikujú sa organely.

Mitóza- nepriame delenie buniek. Pozostáva zo 4 po sebe nasledujúcich fáz: profáza, metafáza, anafáza a telofáza. Mitóza je charakterizovaná objavením sa chromozómov, deliaceho vretienka a tvorbou dcérskych buniek podobných matke. Popíšte fázy mitózy s postupnosťou dejov, ktoré sa v nich vyskytujú. Uveďte mechanizmy, ktoré zabezpečujú identitu chromozómov a stálosť ich počtu v dcérskych bunkách počas mitózy. Odhaliť biologickú podstatu mitózy.

Inač - amitóza, alebo priame delenie. Vyskytuje sa bez tvorby chromozómov a deliaceho vretienka. Uveďte, ktoré bunky sa delia amitózou, zdôraznite jej rozdiel od mitózy.

Rozmnožovanie a individuálny vývoj organizmov

Definujte reprodukčný proces ako vlastnosť organizmov zanechávať potomstvo. Existujú dve formy rozmnožovania organizmov: asexuálne a sexuálne. Všimnite si, že asexuálna reprodukcia je založená na mitóze, takže dcérske organizmy sú presnou kópiou rodiča. Tento spôsob rozmnožovania vznikol ako prvý v procese evolúcie. Charakterizujte spôsoby nepohlavného rozmnožovania u jednobunkových (mitotické delenie, schizogónia, tvorba púčikov, sporulácia) a mnohobunkových (vegetatívne rozmnožovanie, t.j. časti tela alebo skupina somatických buniek). Uveďte príklady.

sexuálnej reprodukcie- rozmnožovanie pomocou špeciálnych buniek gamét, ktoré majú haploidnú sadu chromozómov a podieľajú sa na oplodnení. Proces tvorby gamét je tzv gametogenéza. Delí sa na spermatogenézu a oogenézu. spermatogenéza má 4 štádiá: rozmnožovanie, rast, dozrievanie a formovanie. AT ovogenéza 3 stupne (neexistuje žiadna fáza formovania). Uveďte popis každého štádia gametogenézy a uveďte, ako sa mení súbor chromozómov a množstvo DNA v každom z nich. Opíšte rozdiel medzi spermatogenézou a oogenézou.

meióza je spôsob delenia buniek, v dôsledku ktorého sa počet chromozómov zníži na polovicu. Je to centrálny článok v gametogenéze, v dôsledku čoho sa z každej bunky vytvoria 4 haploidné bunky s diploidnou sadou chromozómov. Meióza pozostáva z dvoch rýchlo po sebe nasledujúcich delení, ktoré sa nazývajú prvé a druhé meiotické delenie. Každá z týchto divízií má fázy podobné mitóze, ich prechod má svoje vlastné charakteristiky. Charakterizujte fázy prvého a druhého delenia, všimnite si ich rozdiely a ukážte, ako sa mení sada chromozómov a množstvo DNA v každej z fáz. Vysvetlite, prečo je medzi prvým a druhým delením krátka medzifáza. Vysvetlite biologický význam meiózy.

Gamety sú vo väčšine prípadov odlišné: veľké, nehybné - vajíčko a malé, pohyblivé - spermie. gaméty- vysoko diferencované bunky prispôsobené na vykonávanie špecifických funkcií. Opíšte stavbu spermií a vajíčok, ich genetické vlastnosti a funkcie.

Hnojenie- ide o proces fúzie ženských a mužských gamét, ktorý vedie k vytvoreniu zygoty. Hnojenie znamená aktiváciu vajíčka a vytvorenie jadra haploidnej zygoty. Haploidné jadrá nesú genetickú informáciu od dvoch rodičovských organizmov (kombinovaná forma variability). U zvierat je oplodnenie vonkajšie a vnútorné. Uveďte príklady a uveďte podstatu rôznych druhov hnojenia. Nachádza sa v mnohých organizmoch partenogenéza- druh pohlavného rozmnožovania, kedy vývoj jedinca prebieha z neoplodneného vajíčka. Označte typy partenogenézy: prirodzenú (nepovinnú a obligátnu) a umelú.

Ontogenéza- individuálny vývoj organizmu, pozostáva z 3 období:

1. Progenéza- dozrievanie gamét a ich splynutie za vzniku zygoty.
2. Embryonálne obdobie(alebo embryogenéza) - od okamihu vytvorenia zygoty až po pôrod alebo uvoľnenie tela z vaječných membrán. Etapy embryogenézy: drvenie, v dôsledku čoho sa vytvára blastula; gastrulácia, pri ktorej vznikajú zárodočné vrstvy (ektoderm, endoderm a mezoderm); tvorba tkanív a orgánov. Spôsob rozdrvenia zygoty závisí od množstva žĺtka a od charakteru jeho distribúcie v cytoplazme vajíčka. Rozlišujte medzi úplným a neúplným drvením. Úplné drvenie môže byť rovnomerné a nerovnomerné a neúplné - diskoidné a okrajové. Ukážte, ktoré druhy vajec sa vyznačujú tým či oným typom drvenia. Proces gastrulácie sa uskutočňuje rôznymi spôsobmi a závisí od štruktúry blastuly, t.j. v konečnom dôsledku od množstva žĺtka vo vajci. Gastrulácia je charakterizovaná pohybom a diferenciáciou buniek, čo vedie k vytvoreniu dvoj- alebo trojvrstvového embrya. Všimnite si, u ktorých živočíchov sa vývoj končí v štádiu dvoch zárodočných vrstiev: ektodermy a endodermy a u ktorých živočíchov a akými spôsobmi sa vyvíja tretia (alebo stredná) zárodočná vrstva - mezoderm. Uveďte, ktoré tkanivá a orgány sa tvoria zo zárodočných vrstiev. Po dokončení gastrulácie nastáva vývoj axiálneho komplexu: notochord, nervová trubica, mezoderm trupu; štádium neurula. Prezraďte postupnosť ich formovania. Proces diferenciácie buniek je determinovaný mnohými mechanizmami, medzi ktorými hrá dôležitú úlohu embryonálna indukcia. Popíšte skúsenosti dokazujúce vplyv notochordu na vývoj iných tkanív
3. Postembryonálne obdobie začína po narodení alebo uvoľnení tela z vaječných membrán. Rozlišuje priamy vývin, ktorý prebieha bez larválneho štádia a nepriamy vývin, pri ktorom je larválne štádium končiace premenou (metamorfózou) na dospelého jedinca. Uveďte príklady priameho a nepriameho postembryonálneho vývoja u bezstavovcov a stavovcov. Označte biologickú úlohu nepriameho vývoja.

Základy genetiky

Definujte genetika ako veda o zákonoch dedičnosti a premenlivosti. Ako každá veda má predmet štúdia, metódy štúdia, úlohy a ciele. Predmetom štúdia genetiky sú vlastnosti živých vecí: dedičnosť a premenlivosť.

Dedičnosť- schopnosť rodičov prenášať svoje vlastnosti a vlastnosti na potomstvo. Poskytuje materiálovú a funkčnú kontinuitu medzi generáciami. Vďaka dedičnosti sa vlastnosti jednotlivých organizmov a druhu ako celku zachovávajú v generáciách.

Existujú dva typy dedičnosti: jadrová (chromozomálna) a mimojadrová (nechromozomálna, cytoplazmatická). Jadrová dedičnosť je určená génmi chromozómov a zasahuje do väčšiny znakov a vlastností organizmu. Nejadrová dedičnosť vďaka génom mitochondrií, chloroplastov, kinetozómov, plazmidov, epizómov.

Variabilita- schopnosť organizmov meniť svoje vlastnosti a znaky. Formy variability sú rôzne a závisia od mnohých dôvodov. Dedičnosť fixuje v potomstve formy variability spojené s dedičným materiálom, t.j. je proces, ktorý zabezpečuje zachovanie nielen podobností, ale aj odlišností organizmov v rade generácií.

Genetika odhalila materiálny základ a úlohu dedičnosti a variability v evolučnom procese.

Študijné metódy

Naznačte, že vzory dedičnosti a variability sa študujú na rôznych objektoch: nukleové kyseliny, jednotlivé gény, chromozómy, organely, bunky, mikroorganizmy, organizmy rastlín, živočíchy, ľudia a ich populácie.

Genetická analýza sa vykonáva pomocou nasledujúcich metód:

1. Hybridologická - výber rodičovských párov a rozbor prejavu jednej alebo viacerých vlastností u potomstva.
2. Genealogický - zostavovanie a štúdium rodokmeňov, sledovanie vlastnosti v priebehu niekoľkých generácií.
3. Cytogenetické - štúdium karyotypu pomocou mikroskopie.
4. Populácia – určenie frekvencie jednotlivých génov a genotypov v populácii, dešifrovanie genetickej štruktúry.
5. Mutačné - identifikácia vplyvu mutácie, posúdenie mutagénneho nebezpečenstva jednotlivých faktorov a prostredia.
6. Fenogenetické - objasnenie vplyvu vonkajších faktorov na dedične podmienené znaky.

Uveďte hlavné úlohy genetiky:

1. riešenie naliehavých problémov, ktorým ľudstvo čelí v oblasti poskytovania potravín, energie a surovín;
2. ochrana ľudského zdravia;
3. ochrana životného prostredia a zachovanie integrity biosféry.

Dedičnosť. Moderné predstavy o štruktúre, vlastnostiach a funkciách génu.

Vysvetlite, že v súčasnosti je gén považovaný za štrukturálnu a funkčnú jednotku dedičnosti, ktorá riadi vývoj určitého znaku alebo vlastnosti. Gén je hlavným článkom v súhrne štruktúr a procesov, ktoré zabezpečujú výskyt určitého produktu (proteínu alebo RNA) v bunke. Gén a cytoplazma sú v nepretržitej jednote, pretože realizácia informácie obsiahnutej v géne je možná iba v cytoplazme.

Vymenujte vlastnosti génu:

1. diskrétnosť - oddelenosť pôsobenia génov, kontrola rôznych znakov génmi, ktorých lokusy sa v chromozóme nezhodujú;
2. stabilita - zachovanie nezmenené v niekoľkých generáciách;
3. špecifickosť - kontrola určitej vlastnosti daným génom;
4. pleiotropia - schopnosť niektorých génov spôsobiť vývoj niekoľkých znakov (Marfanov syndróm);
5. alelizmus - existencia jedného génu vo viacerých variantoch;
6. postupnosť - dávkovanie účinku, schopnosť určiť vývoj znaku určitej sily (množstevný limit); s nárastom "dávok" alel sa zvyšuje množstvo znaku (farba zrna u pšenice, farba očí, kože, vlasov u ľudí, veľkosť klasu, obsah cukru v okopaninách atď.).

Treba poznamenať, že podľa funkčných a genetických charakteristík sa rozlišujú:

1. Štrukturálne gény obsahujú informácie o štruktúrnych, enzymatických proteínoch, t-RNA, i-RNA.
2. Modulátorové gény potláčajú, posilňujú, redukujú prejavy tejto vlastnosti.
3. Regulačné gény koordinujú aktivitu štrukturálnych génov.

Vysvetlite, že funkčná aktivita génov spočíva v ich schopnosti transkripcie, replikácie, rekombinácie a mutácie.

Prepis- prepisovanie informácií z DNA za účelom ich využitia na syntézu bielkovín. Jednotkou transkripcie je prepis, ktorá zahŕňa štrukturálne a funkčné gény.

replikácia- zdvojenie molekuly DNA, predchádzajúce distribúcii dedičného materiálu medzi dcérske bunky. Jednotkou replikácie je replikón- fragment DNA pozostávajúci zo 100-200 nukleotidov.

Rekombinácia- výmena miest medzi homológnymi chromozómami - jeden z mechanizmov dedičnej variability. Jednotkou rekombinácie je rekon(2 nukleotidy).

Mutácia- zmena v štruktúre génu - ďalší mechanizmus dedičnej variability, vytvárajúci obrovský materiál na selekciu. Jednotkou mutácie je mutón(1-2 nukleotidy).

Základné pojmy genetiky

Definujte nasledujúce pojmy:

karyotyp- špecifický súbor chromozómov vlastný organizmom jedného druhu. Vyznačuje sa:

1. stálosť počtu chromozómov;
2. individualita chromozómov;
3. párovanie chromozómov;
4. kontinuita chromozómov.

Alelické gény (alely)- rôzne varianty tohto génu, mierne odlišné v sekvencii nukleotidov.

Viacnásobný alelizmus- existencia v populácii viac ako dvoch alel daného génu. Príkladom sú tri alely I0, IA, IB, zodpovedné za tvorbu antigénnych proteínov v erytrocytoch, ktoré určujú príslušnosť človeka k určitej krvnej skupine (v systéme ABO).

Alternatívne znaky- Vzájomne sa vylučujúce znaky, ktoré nemôžu byť v tele súčasne. Ich vývoj je určený alelickými génmi.

Homozygotný organizmus- organizmus, v ktorom alelické gény rovnako ovplyvňujú vývoj daného znaku. heterozygotný organizmus- organizmus, v ktorom alelické gény rôznym spôsobom ovplyvňujú vývoj daného znaku.

Dominantný gén (alela) riadi vývoj znaku, ktorý sa prejavuje v heterozygotnom (hybridnom) organizme. recesívny gén riadi znak, ktorého vývoj je potláčaný dominantnou alelou. Takáto vlastnosť sa môže prejaviť iba v organizme homozygotnom pre túto alelu.

genotyp- súbor génov, dedičné sklony daného organizmu. Genotyp je chápaný ako súbor alel v diploidnom súbore chromozómov. Ich súhrn v haploidnej sade chromozómov je tzv genóm.

fenotyp- súbor vnútorných a vonkajších znakov organizmu, prejav genotypu v konkrétnych podmienkach prostredia. Fenotypové znaky sú akékoľvek prejavy génu: biochemické, imunologické, morfologické, fyziologické, behaviorálne atď.

Génová interakcia

Vzhľadom na genotyp naznačte, že tento súbor je systémom interagujúcich génov.

K interakcii dochádza medzi alelickými a nealelickými génmi umiestnenými na rovnakých a rôznych chromozómoch.

Génový systém tvorí vyvážené genotypové prostredie, ktoré ovplyvňuje funkciu a expresiu každého génu. V dôsledku toho sa vytvára určitý fenotyp organizmu, ktorého všetky znaky sú prísne koordinované v čase, mieste a type prejavu.

Interakcia alelických génov sa prejavuje:

1. úplná dominancia, pri ktorej je prejav recesívnej alely úplne potlačený pôsobením dominantného génu;
2. neúplná dominancia, pri ktorej sa znakom prejavujú obe alely, u hybridov sa objavuje intermediárny znak;
3. kódovanie - prejav oboch alelických génov vo fenotype a vývoj dvoch znakov;
4. prevaha - prejav silnejšej (výraznejšej) vlastnosti u hybridov (heterozygotov) v porovnaní s jej prejavom u homozygotov pre dominantné alely.

Interakcia nealelických génov.

Veľkou skupinou interakcií nealelických génov je modulácia niektorých génov funkcie iných nealelických génov. Obsahuje:

epistáza- potlačenie jedného génu iným nealelickým. V prípade dominantnej epistázy má dominantný gén prevažujúci účinok. Príkladom dominantnej epistázy je dedičnosť farby peria u kurčiat. Kurčatá, ktoré majú farebné gény, ale obsahujú dominantné gény v genotype – supresory, ktoré potláčajú účinok farebných génov, sa ukážu ako nezafarbené.

komplementárnosť sa navzájom dopĺňajú interagujúcimi génmi. Interagujúce nealelické gény sa navzájom dopĺňajú, takže ich spoločné pôsobenie vedie k objaveniu sa nového znaku, ktorý sa neobjaví, ak gény pôsobia oddelene od seba. Príkladom je dedičnosť tvarov hrebeňov u kurčiat. Od kríženia kurčiat s ružovým hrebeňom (genotypy A-bb) s kurčatami s hrebeňom v tvare hrášku (genotypy aaB-) celá generácia končí s úplne novým hrebeňom v tvare vlašského orecha (genotypy A-B-).

Polymerizmus- ovládanie jedného znaku viacerými dominantnými alelami. Každá alelová „dávka“ génu prispieva k rozvoju znaku rovnakým dielom.

Znaky riadené takýmito génmi majú vždy kvantitatívnu charakteristiku a tá závisí od „dávok“ dominantných alel prítomných v genotype.

Polymérna dedičnosť je charakteristická pre rast, postavu, telesnú hmotnosť u ľudí, kučeravé vlasy.

Hybridologická metóda na štúdium dedičnosti

Všimnite si, že táto metóda je ústrednou metódou genetickej analýzy. Vyvinul ho G. Mendel a spočíva v krížení organizmov, ktoré sa od seba líšia jednou alebo viacerými charakteristikami.

Uveďte požiadavky kladené Mendelom na aplikáciu tejto metódy:

1. rozdiel v rodičovských formách podľa kontrastných znakov;
2. jasnosť a stabilita analyzovaných prvkov;
3. normálna životaschopnosť a plodnosť potomstva;
4. mnohopočetnosť generácie a možnosť kvantitatívneho účtovania znaku v experimente;
5. použitie čistých (homozygotných) foriem, v ktorých sa analyzovaný znak vytrvalo sleduje po celé generácie.

Zdôraznite, že použitie hybridologickej metódy umožnilo G. Mendelovi dospieť k nasledujúcim záverom:

1. vzťah vlastnosti s dedičným faktorom;
2. vecnosť, diskrétnosť, stabilita dedičných faktorov;
3. špecifickosť dedičných faktorov - kontrola určitých znakov;
4. párovanie dedičných faktorov;
5. o ich prenose gamétami a obnovení párovania počas oplodnenia;
6. o dvoch protikladných stavoch dedičných faktorov: dominantnom a recesívnom.

Všimnite si, že pomocou hybridologickej metódy G. Mendel stanovil vzorce zdedených vlastností:

1. jednotnosť v prvej generácii;
2. rozdelenie vlastností na alternatívne varianty medzi jedincami druhej generácie;
3. nezávislá kombinácia vlastností rodičov u potomkov.

Zákony dedenia stanovené Mendelom. Monohybridný kríženec. Zákon uniformity prvej generácie.

Vysvetlite, že Mendel vykonal štúdiu na 22 odrodách hrachu, pričom na analýzu vybral 7 párov kontrastných znakov. Táto rastlina splnila všetky požiadavky na experiment:

1. prítomnosť jasne definovaných kontrastných znakov, ktoré sa zdedili a prejavovali v generáciách;
2. samoopelenie, ktoré umožnilo experimentálne študovať čisté (homozygotné) rastliny;
3. získanie početného potomstva (vlastnosti sa zohľadňovali kvantitatívne, výsledky experimentov sa podrobili matematickému spracovaniu)
4. dostatočná životaschopnosť a plodnosť.

G. Mendel kríženie dvoch odrôd hrachu, líšiace sa od seba v jednom páre kontrastných znakov - farba semien. Prvá odroda mala žlté semená, druhá - zelená. Obe odrody boli čisté, t.j. neochvejne si zachovali svoju črtu v generáciách počas predchádzajúcich krížení.

Celá prvá generácia sa ukázala byť so žltými semenami. Mendel označil žltú za dominantnú farbu – prevládajúcu, a. zelená recesívna - miznúca. Zaviedol aj symbolické označenie značiek a záznamov výsledkov:

A - žltá farba semena; zelená;

P - rodičovské organizmy; G - gaméty;

x - kríženie rodičovských foriem;

F 1.2.3... - generácie od kríženia.

Z tohto symbolického záznamu je vidieť, že pred zafarbením semien sa všetky rastliny ukázali ako rovnaké s dominantným znakom, podľa genotypu boli všetky hybridy heterozygotné.

Mendel nazval pozorované výsledky pravidlom dominancie. Neskôr sa pravidlo nazývalo Mendelov 1. zákon – zákon uniformity prvej generácie:

Pri krížení organizmov, ktoré sa líšia v jednom páre kontrastných znakov, je prvá generácia jednotná vo fenotype a genotype. Podľa fenotypu sa celá generácia vyznačuje dominantným znakom, podľa genotypu je celá generácia hybridná (heterozygotná).

Zákon štiepenia, znaky u hybridov druhej generácie.

Povedzte, že z hybridných semien F 1 Mendel pestoval hrach. skrížili ju samoopelením a dostali do F 2 rastliny so žltými a zelenými semenami. Tento jav Mendel nazval rozdeľovaním funkcií. Sledovaný jav bol vyjadrený v pomere 3:1 (75 % rastlín malo dominantný znak, 25 % - recesívny).

Mendel na základe získaných výsledkov sformuloval 2. zákon štiepenia: U potomkov napoludnie od kríženia hybridov prvej generácie sa pozoruje štiepenie znakov v pomere 3:1. Štvrtina generácie má recesívnu vlastnosť, tri štvrtiny - dominantné.

Mendel, ktorý zistil dôvod tohto rozdelenia, zistil, že navonok podobní jedinci sa líšia dedičnými vlastnosťami (genotypom). 1/3 rastlín s dominantným znakom sa v ďalších generáciách nerozdelila. Mendel ich nazval homozygotnými – rovnako dedičnými (AA). 2/3 rastlín s dominantnými znakmi dávalo rovnaké rozdelenie znakov ako rodičia, v pomere 3:1.. Mendel ich nazval - rôzne dedičné heterozygoty (Aa). Rastliny s recesívnymi znakmi (aa) tiež nevykazovali štiepenie znakov; boli homozygoti.

Tieto experimenty ukázali, že pozorované fenotypové štiepenie je sprevádzané genotypovým štiepením v pomere 1:2:1

P(F 1) Aa x Aa

G       A; a       A; a

F 2       AA; Ah; Ah; ach,

kde jedna časť (25%) - generácie AA,

dve časti (50%) - generácie Aa,

jedna časť (25%) - generácie aa.

Zákon (hypotéza) „čistoty“ gamét.

Pri charakterizovaní tohto zákona je potrebné najprv povedať, že analýza vlastností rastlín prvej a druhej generácie umožnila Mendelovi zistiť, že recesívny dedičný faktor, ktorý sa neobjavil v F 1, nezmizne a nemieša sa s dominantným faktorom. . V F 2 sa oba dedičné faktory objavujú vo svojej čistej forme. A to je možné iba vtedy, ak hybridy F 1 netvoria hybridné, ale „čisté“ gaméty, z ktorých niektoré nesú dominantný dedičný faktor, zatiaľ čo iné majú recesívny.

Toto nemiešanie alternatívnych dedičných faktorov v gamétach hybridnej generácie sa nazývalo hypotézou „čistoty“ gamét.

Hypotéza „čistoty“ gamét bola cytologickým základom 1. a 2. zákona Mendela. Pozorované štiepenie vysvetlila podľa fenotypu a genotypu a ukázala, že má pravdepodobnostno-štatistický charakter a vysvetľuje sa rovnakou pravdepodobnosťou vzniku rôznych tried gamét u hybridov F 1 a rovnakou pravdepodobnosťou ich stretnutia u F 2 .

V súčasnosti je táto hypotéza úplne cytologicky potvrdená. V procese dozrievania gaméty prechádzajú meiózou, v dôsledku čoho každá gaméta dostáva haploidnú sadu chromozómov, a teda jednu sadu alelických génov.

Analýza kríža.

Ukážte, že ho vyvinul Mendel, ktorý zistil, že navonok identické organizmy sa môžu líšiť v dedičných faktoroch.Na určenie fenotypovo identických foriem sa krížia s organizmami, ktoré sú homozygotné pre recesívne gény, t.j. majúci recesívnu vlastnosť.

Ak sa v dôsledku analýzy krížení ukáže, že celá generácia je jednotná a podobná organizmu, ktorého genotyp je analyzovaný, tento je homozygotný.

Ak sa v dôsledku analýzy krížení pozoruje štiepenie v generácii v pomere 1: 1, potom je genotyp zdedeného organizmu heterozygotný.

F1Aa; aa 1:1

V tomto prípade sa podľa genotypu a fenotypu generácia akoby vracia k rodičovským formám, preto toto analyzovanie kríženia Mendel nazval rekurentné.

Analýza kríženia sa široko používa v chove zvierat a rastlín a v experimentálnej biológii na zostavovanie genetických máp chromozómov.

Dihybridný kríž. Zákon nezávislej kombinácie vlastností v druhej generácii. Všimnite si, že kríž, v ktorom sa analyzuje dedičnosť dvoch párov vlastností, sa nazýva dihybrid.

Na kríženie si Mendel vybral dve vlastnosti: farbu semien a ich tvar. Rodičovské formy sa líšili dvoma pármi kontrastných znakov a boli „čisté“ (homozygotné).

Prvá odroda mala žlté a hladké semená, druhá - zelená a vráskavá. Celá prvá generácia sa ukázala byť so žltými a hladkými semenami. Dominovala žltá farba a hladký tvar, ako je zrejmé zo symbolického zápisu:

A - žltá farba semien,

zelená

B - hladký tvar,

c - pokrčený.

R     AABB     x     AABB

G       AB                av

F 1         AaBv   100 % (žltá hladká vo fenotype, diheterozygotná v genotype).

Pravidlo dominancie sa prejavilo dedením dvoch vlastností súčasne. Kríženie hybridov prvej generácie spôsobilo výskyt rastlín s rôznymi kombináciami znakov.

Vlastnosti rodičov sa dedili nezávisle a u potomkov sa rôzne kombinovali. Fenotypové rozdelenie bolo 9:3:3:1. 9 častí malo obe dominantné vlastnosti, 3 časti - prvá dominantná, druhá recesívna, 3 časti - prvá recesívna, druhá dominantná, 1 časť - obe recesívne vlastnosti.

Ukážte, že kombinácie znakov pozorované v druhej generácii sú výsledkom náhodného stretnutia gamét počas oplodnenia. Pre symbolický obraz druhej generácie je použitá mriežka Punnett.

gaméty	AB	Av	aB	priem
AB	AABB napr.	AAVv napr.	AaBB napr.	AaVv napr.
Av	AAVv napr.	AAVv w.m.	AaVv napr.	aww w.m.
aB	AaBB napr.	AaVv napr.	aaBB napr.	aawww napr.
priem	AaVv napr.	aww w.m.	aawww napr.	aavv z.m.

dobre. - žltá; - hladký; h. - zelená; m.- vráskavý.

Z toho je vidieť, že genotypy 9 častí rastlín so žltými a hladkými semenami môžu byť: AABB, AaBB, AaBv, AABv (A-B-):

3 časti rastlín so žltými a zvrásnenými semenami - AAvv, Aavv (A-cc);

3 časti rastliny so zelenými a hladkými semenami - aaBB, aaBv (aaB-);

1 diel rastlín so zelenými a vrásčitými semenami - aavv.

Na základe pozorovaní bol formulovaný zákon nezávislej kombinácie - 3. Mendelov zákon: Pri krížení homozygotných organizmov, ktoré sa od seba líšia dvoma alebo viacerými pármi alternatívnych znakov, sa gény a im zodpovedajúce znaky dedia nezávisle od seba a kombinujú sa vo všetkých možných kombináciách.

Každý pár znakov, posudzovaný samostatne, bol rozdelený v pomere 3:1, pomer žltých a zelených semien bol 12:4 = 3:1. Pomer hladkých a zvrásnených semien bol rovnaký 12:4 = 3:1.

Mendelove zákony slúžia na analýzu zložitejších vlastností, keď sa rodičia líšia v troch alebo viacerých pároch vlastností. V tomto prípade budú gaméty tvoriť triedy podľa vzorca 2n, kde n je stupeň hybridity organizmu a základom fenotypového štiepenia je monohybridné štiepenie (3:1)n, kde n je počet analyzovaných párov. génov. U heterozygotov každý gén zdvojnásobuje počet tried gamét a strojnásobuje počet tried genotypov. Jedinec heterozygotný pre n párov génov produkuje 2n typov gamét a 3n rôznych genotypov.

Upozorňujeme, že zákon nezávislej kombinácie vlastností je splnený za nasledujúcich podmienok:

1. lokalizácia génov v rôznych pároch homológnych chromozómov;
2. absencia všetkých typov interakcie alelických a nealelických génov, s výnimkou úplnej dominancie;
3. rovnaká selektívna hodnota (prežitie) všetkých genotypov;
4. nedostatok pleiotropného pôsobenia génov.

Prepojenie génov. Prejsť. Morganova chromozómová teória.

Poukázať na to, že v roku 1906 W. Batson a R. Pennet, ktorí študovali dedičnosť dvoch párov alelických génov v sladkom hrášku, objavili rozdelenie, ktoré sa líši od pomerov stanovených Mendelom.

Pri krížení homozygotných rastlín, ktoré sa líšia v dvoch pároch kontrastných znakov AABB x aavb, očakávali u F 2 vytvorenie 4 fenotypových tried v pomere 9:3:3:1. Namiesto toho sa objavilo fenotypové rozdelenie do 2 tried v pomere blízkom 3:1 (prevládali rastliny s kombináciami znakov, ktoré boli v rodičovských formách).

Pri analýze tohto javu sa ukázalo, že gény A a B boli lokalizované na rovnakom chromozóme a zdedené spoločne (ako jeden gén). Hybridy prvej generácie tvorili nie 4, ale 2 typy gamét. To možno vidieť zo symbolickej notácie:

P (F 1)     A B     x     A B

              a do             do

D         AB, av           AB, av

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

        A B,     a c,         c,     a c

                  3               1

Ukázalo sa, že všetky gény, ktoré sú v rovnakom páre homológnych chromozómov, budú zdedené spoločne a budú vykazovať vzorec monogénnej dedičnosti v druhej generácii, t.j. budú zdedené ako jeden pár alelických génov, čím vznikne rozdelenie 3:1. Tento jav sa nazýva viazaná dedičnosť.

Fenomén viazanej dedičnosti bol objasnený v prácach amerických genetikov vedených T. Morganom, ktorí vytvorili chromozómovú teóriu dedičnosti.

Vhodným objektom na štúdium viazanej dedičnosti bola mucha (Drosophila), ľahko sa rozmnožovala v skúmavkách, so živným médiom, dávala početné potomstvo, mala rýchlu generačnú výmenu. veľkou výhodou bola prítomnosť 4 párov homológnych chromozómov a veľké množstvo mutantných variantov (podľa tvaru krídel a farby očí, počtu, druhu, veľkosti, rozmiestnenia štetín a pod.). Znaky sa dali ľahko vysledovať po generácie.

Škola T. Morgana zistila, že spojenie génov možno prerušiť prekrížením (proces výmeny fragmentov homológnych chromozómov). Preukázali to pokusy na krížení šedých dlhokrídlových mušiek so sivými krátkokrídlovými. Celá generácia z kríženia sa ukázala byť so sivou farbou karosérie a dlhými krídlami.

Gény pre sivé sfarbenie a dlhé krídla boli dominantné a nachádzali sa na rovnakom chromozóme.

A - šedá farba tela,

a - čierna

B - dlhé krídla,

c - krátky.

(sivá dlhokrídla)

Potom sa uskutočnila analýza kríženia F1 hybridov. Za predpokladu plnej väzby medzi génmi A a B sa očakávali dva typy gamét a dve fenotypové triedy v F 2: 50% - sivé dlhokrídlové muchy a 50% čierne krátkokrídlové muchy a získali ich 41,5%. V F 2 neboli 2, ale 4 fenotypové triedy. Okrem očakávaných fenotypov bolo 8,5 % šedých krátkokrídlových múch a 8,5 % čiernych a dlhokrídlových múch. V časti gamét prešli samice krížením, čo viedlo k objaveniu sa jedincov s novými kombináciami znakov v potomstve. Takéto formy sú tzv kríženie.

krížové formy

Keďže všetky mužské gaméty boli úplne rovnaké, percento skrížených foriem v F 2 záviselo od percenta ženských skrížených gamét, ktorých celkový počet bol 17 %, T. Morgan zistil, že rozdiel v percentách skrížených jedincov závisí od vzdialenosť medzi génmi. Pravdepodobnosť, že dôjde k prekríženiu medzi vzdialenými génmi, je vyššia ako medzi blízko umiestnenými génmi.

Vzdialenosť medzi génmi v chromozómoch sa zvyčajne označuje v konvenčných jednotkách - morganides.

Morganida zodpovedá takej vzdialenosti medzi génmi, pri ktorej sa u potomstva pozoruje 1 % krížených jedincov.

Percento kríženia pre rôzne páry génov nepresahuje 50, vo vzdialenosti 50 a viac morganidov sa gény dedia nezávisle, napriek ich lokalizácii na rovnakom chromozóme.

T. Morgan na základe údajov o krížení (u Drosophila) sformuloval hlavné ustanovenia chromozómovej teórie:

1. Gény sú na chromozómoch umiestnené lineárne. Rôzne chromozómy obsahujú nerovnaký počet génov: súbor génov v každom z nehomologických chromozómov je jedinečný.
2. Každý gén zaberá špecifické miesto (lokus) na chromozóme.
3. Lokalizované gény: v jednom chromozóme predstavujú väzbovú skupinu a dedia sa spolu, počet väzbových skupín sa rovná haploidnej sade chromozómov. Dva homológne chromozómy by sa mali považovať za jednu spojovaciu skupinu.
4. Porucha spojky nastáva v dôsledku kríženia.
5. Frekvencia kríženia medzi nealelickými génmi umiestnenými na rovnakom chromozóme závisí od vzdialenosti medzi nimi a je jej priamo úmerná.
6. Vzdialenosť medzi génmi sa meria v morganidoch. Jeden morganid zodpovedá 1 % skrížených fenotypov u potomstva.
7. Frekvencia kríženia je prostriedkom na presné stanovenie lokalizácie génov v chromozóme.

Sexuálna genetika.

Zdôraznite, že rôzne spôsoby určenia pohlavia v rôznych organizmoch možno rozdeliť do troch skupín:

1. pohlavie sa určuje pri oplodnení - symgamné určenie pohlavia;
2. pohlavie určené pred oplodnením - softvérové ​​určenie pohlavia;
3. pohlavie určujú mechanizmy nesúvisiace s oplodnením - epigamné určenie pohlavia.

Najčastejšou možnosťou je určenie pohlavia rôznych druhov v čase oplodnenia. Keďže vývoj pohlavia závisí od súboru chromozómov získaných v zygote, nazýva sa to chromozomálne určenie pohlavia.

Karyotypy (diploidné sady chromozómov) pozostávajú z autozómov a pohlavných chromozómov. Ženský karyotyp obsahuje 22 párov autozómov a jeden pár XX pohlavných chromozómov. Ženské pohlavie sa nazýva homogametické, pretože tvorí jeden typ gaméty X.

Mužský karyotyp obsahuje 22 párov autozómov podobných ženským autozómom a jeden pár pohlavných chromozómov XY, mužské pohlavie sa nazýva heterogametické. pretože tvorí dva typy gamét X a Y.

Primárny- teoreticky predpokladaný pomer ohniska je 1:1. Pravdepodobnosť mať chlapcov a dievčatá je rovnaká - 50%.

R     XX      XY

G      X      X, Y

F 1   XX;     XY

50 % dievčat & nbsp 50 % chlapcov (1:1)

Pomer sekundárneho pohlavia- ich pomer pri narodení sa líši od primárneho. Chlapci sa rodia o 6 – 7 % viac ako dievčatá a majú 106 – 100 rokov. V dôsledku biologických a sociálnych charakteristík umierajú častejšie chlapci. Terciárny pomer pohlaví - ich pomer v puberte. Približuje sa k primárke 1:1.

U niektorých vtákov, plazov, obojživelníkov a motýľov (priadky morušovej) sú samce XX homogametickým pohlavím a samice heterogametickým pohlavím XY. V praxi sa pohlavie týchto zvierat určuje pred oplodnením samičími gamétami.

U chýb rodu proteor, kobylky, stonožky, háďatká, chrobáky, samice majú dva chromozómy X (XX) a samce majú jeden (XO), typ XO sa nazýva "proteor".

U Hymenoptera (včely, jazdci, mravce) pohlavie závisí od ploidie vajíčka (nemajú pohlavné chromozómy). Z oplodnených vajíčok u včiel s 2n chromozómami sa vyvinú samičky - robotnice, z neoplodnených (n) - samčekovia (trubce).

Určenie pohlavia progamu je spôsobené rozdielmi vo vajíčkach v dôsledku nerovnakého množstva cytoplazmy a živín. U vírnikov, vošiek, morských červov sa samice vyvíjajú z veľkých vajíčok a samce z malých.

Dedičnosť viazaná na pohlavie.

Povedzte, že znaky, ktorých gény sú umiestnené na spodných chromozómoch, sa nazývajú pohlavne viazané. Ich dedičnosť sa líši od dedičnosti vlastností, ktorých gény sú lokalizované v autozómoch.

V súčasnosti sa v ľudskom chromozóme X našlo asi 150 génov, ktoré sú zodpovedné za vývoj širokej škály vlastností, medzi ktoré patria gény zodpovedné za normálnu zrážanlivosť krvi, vývoj svalového systému, videnie za šera, farebné videnie, potné žľazy, horné rezáky atď. Všetky tieto vlastnosti sú spôsobené dominantnými alelami. Recesívne alely týchto génov spôsobujú ochorenia: hemofília – zlá zrážanlivosť krvi, farbosleposť – zhoršené farebné videnie, šerosleposť, svalová dystrofia, nedostatok potných žliaz.

Ženské (homogametické) pohlavie môže byť homozygotné a heterozygotné pre tieto gény:

Xn X n; XnXh; X h X h

Heterozygotné organizmy sú skrytými nosičmi patologických génov.

Hemizygotné mužské pohlavie je pre tieto gény hemizygotné, pretože chromozóm Y nemá alely týchto génov X a Y; X h Y

Y-chromozóm obsahuje gény pre diferenciáciu semenníkov, tkanivovú kompatibilitu, gény ovplyvňujúce veľkosť zubov, ako aj gény pre patologické znaky: skorá plešatosť, zvýšené ochlpenie (hypertrichóza) a gén pre ichtyózu (závažné kožné lézie).

Keďže chromozóm Y sa prenáša iba cez mužskú líniu, tieto znaky sa objavujú iba u mužov. Taxi typ dedičstva sa nazýva holandský.

Zvláštnosťou dedičnosti génov nachádzajúcich sa na chromozóme X je, že ženy sú skrytými nosičmi patologických génov a ich fenotypový prejav sa pozoruje u mužov:

R               X n X h       x       X n U

            X n,       X h             X n,     Y

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

    ženy -     žena a muž     muž,

    nosiči               zdraví           hemofilik

X h - hemofília,

X n - normálne zrážanie krvi.

Znaky spojené s pohlavím by sa mali odlíšiť od tých, ktoré sú rodovo obmedzené. Znaky, ktoré sa vyskytujú len u jedného pohlavia, sa označujú ako pohlavne obmedzené znaky. Gény, ktoré ich určujú, možno nájsť v autozómoch a pohlavných chromozómoch u mužov a žien a podriaďujú sa vzorom dedičnosti bežných vlastností. Ide o znaky ako produkcia vajíčok, tvorba mlieka, viacpočetné tehotenstvo, opel.

Výber týchto vlastností sa vykonáva prostredníctvom mužov a žien.

Variabilita.

Charakterizujte premenlivosť ako vlastnosť živých organizmov existovať v rôznych formách. Od toho závisí celá rôznorodosť štruktúry a funkcií na pozadí ich jednotného plánu.

Existujú dva hlavné typy variability:

1. Fenotypový - obmedzený len fenotypom, neovplyvňujúci dedičný materiál, preto sa neprenáša na potomkov.
2. Genotypové - spojené s rôznymi zmenami v genotype.

Fenotypová variabilita vyjadrené v zmene fenotypových znakov, ktoré vznikajú pod vplyvom faktorov prostredia. Neovplyvňujú genotyp, spravidla menia aktivitu enzýmu. Príkladom je zmena farby srsti himalájskeho králika vplyvom teploty okolia. Embryo sa vyvíja v podmienkach zvýšenej teploty, ktorá ničí enzým potrebný na farbenie vlny, takže králiky sa rodia úplne biele.

Krátko po narodení niektoré časti tela stmavnú (rohy ušníc, chvost, nos), kde je nižšia teplota ako na iných miestach a nedochádza k zničeniu enzýmu. Ak oholíte oblasť bielej vlny a ochladíte ju na +2 °C, narastie na tomto mieste čierna vlna. Fenotypová variabilita sa delí na náhodnú a modifikáciu.

Náhodný vzniká v dôsledku spoločného pôsobenia mnohých faktorov prostredia na organizmus. Ovplyvňuje rôzne znamenia a nie je adaptívny. Môže sa vyskytnúť v ktorejkoľvek fáze ontogenézy.

Modifikácia vzniká u geneticky identických jedincov pod vplyvom vonkajších faktorov. Za podobných podmienok prostredia má skupinový a reverzibilný charakter.

Napríklad zemiaky vypestované z jedinej hľuzy sa líšia huňatosťou, veľkosťou a tvarom hľúz v závislosti od úrodnosti pôdy a starostlivosti. V koži všetkých ľudí pod vplyvom UV lúčov sa ukladá ochranný pigment melanín.

Prejav modifikačnej variability je limitovaný rýchlosťou reakcie. Pod reakčná rýchlosť pochopiť hranice, v rámci ktorých je možná zmena vlastnosti v danom genotype. Táto vlastnosť genotypu zabezpečuje vývoj znaku v závislosti od meniacich sa podmienok prostredia. Klasickým príkladom je zmena srsti u mnohých zvierat na zimnú (hrubšiu a ľahšiu).

Rýchlosť reakcie je zdedená na rozdiel od samotnej variability modifikácie. Jeho hranice sú rôzne pre rôzne znamenia a pre rôznych jedincov. Napríklad množstvo mlieka (dojivosť) má širokú reakčnú rýchlosť a obsah tuku je oveľa menší. Ešte obmedzenejšia reakčná rýchlosť má také znaky, ako sú erytrocytové antigénne proteíny, ktoré určujú krvnú skupinu, pričom zmeny, pri ktorých sú pod vplyvom vonkajších faktorov takmer nemožné.

Modifikácie sú riadené, na rozdiel od mutácií, ktorých smery sú rôzne. Intenzita zmien modifikácie je úmerná sile a trvaniu pôsobiaceho faktora.

Genotypová variabilita spojené so zmenou genotypu, prenášané na generácie. Existujú dve formy genotypovej variability: kombinatívna a mutačná.Kombinačná forma variability je spojená s procesom sexuálnej reprodukcie a novými kombináciami rodičovských génov v genotypoch detí.

S procesom dozrievania zárodočných buniek sú spojené dva mechanizmy kombinovanej variability – meióza. Hlavná je nezávislá kombinácia nehomológnych chromozómov, ktorá prebieha v anafáze prvého meiotického delenia. Pravdepodobnosť takýchto kombinácií u osoby je 2 23 . Druhým mechanizmom je výmena chromozómových segmentov medzi homológnymi chromozómami (crossing over). Kombinácie génov sú vylepšené náhodným výberom rodičovských párov a náhodným stretnutím gamét v rovnakom rodičovskom páre pri oplodnení. V dôsledku toho vznikajú v zygotách rôzne kombinácie génov, čím vznikajú početné varianty.

mutačná variabilita.

Termín „mutácia“ zaviedol v roku 1901 G. de Vries. Mutácia, ktorú nazval náhlym objavením sa nového dedičného znaku. Príčiny a mechanizmy vzniku mutácií sú rôzne. Klasifikácia mutácií je viacsmerná.

1. Podľa miesta pôvodu sa rozlišujú somatické a generatívne mutácie. Somatické mutácie sú mutácie v somatických bunkách. Prenášané na generácie vegetatívnym rozmnožovaním, môžu byť použité pri šľachtení rastlín na získanie nových odrôd. Známe prejavy somatických mutácií sú: škvrny inej farby na koži oviec, starecké škvrny na koži, očná dúhovka u ľudí, bradavice (papilómy) kože, generatívne mutácie - mutácie gamét, dedia sa.
2. Podľa škály zapojenia do procesu mutácie sa rozlišujú génové, chromozomálne a genómové mutácie.
   Génové (bodové) mutácie- zmena v nukleotidovej sekvencii v géne, prejavujú sa takto:
   1. ukladanie nukleotidu;
   2. inzercia nukleotidov;
   3. duplikácia nukleotidov - zdvojenie jedného alebo viacerých párov nukleotidov;
   4. preskupenie nukleotidov.
   V tomto prípade je čítanie informácií skreslené („posun rámca“), mení sa význam kodogénov a následne aj syntéza normálneho polypeptidu.
   Chromozomálne mutácie (aberácie) vznikajú v dôsledku preskupenia chromozómov:
   1. delécie - strata veľkej časti chromozómu;
   2. duplikácie - zdvojnásobenie úseku chromozómu;
   3. translokácie - presun úseku jedného chromozómu na iný nehemiologický;
   4. inzercie - prenos úseku jedného chromozómu alebo jednotlivých génov na iné miesto na tomto chromozóme; ide o takzvané mobilné gény, ktorých polohy v chromozóme ovplyvňujú znak rôznymi spôsobmi;
   5. inverzia - preskupenie úseku chromozómu s jeho obratom t 180 °.
   Genomické mutácie- zmena počtu chromozómov:
   1. polyploidia – zvýšenie diploidného počtu chromozómov pridávaním celých sád chromozómov. V polyploidných formách je zaznamenaný nárast počtu chromozómov, násobok haploidnej sady (3n - triploid; 4n - tetraploid, 5n - pentaploid, 6n - hexaploid). U zvierat a ľudí sa v niektorých vnútorných orgánoch (pečeň, obličky) nachádzajú polyploidné bunky, ktorých počet s vekom stúpa - selektívna somatická polyploidia. Takéto bunky majú väčšiu funkčnosť ako diploidné;
   2. aneuploidia - zmena počtu chromozómov, v ktorej v diploidnom súbore môže byť o jeden chromozóm viac alebo menej ako je norma: 2n ± 1 chromozóm;
   3. haploidia - zníženie počtu chromozómov v somatických bunkách na haploidný súbor. Haploidy sa vyskytujú najmä medzi rastlinami (durman, kukurica, pšenica). Vyznačujú sa menšou veľkosťou, zníženou životaschopnosťou a neplodnosťou.
3. Existujú spontánne a indukované mutácie. Spontánne mutácie sa vyskytujú pod vplyvom náhodných mutagénnych faktorov, ktorých dávka a čas nie sú presne definované. Frekvencia spontánnych mutácií je rovnaká pre všetky organizmy a rovná sa 10 -7 - 10 -5 pre jeden gén. Indukované mutácie – mutácie spôsobené mutagénnymi faktormi, ktoré zvyšujú frekvenciu spontánnych mutácií.
4. Podľa charakteru prejavu sa rozlišujú dominantné, semidominantné a recesívne mutácie.
   Dominantné sa okamžite objavia vo fenotype (napríklad polydaktýlia - mnohoprsté).
   Semi-dominantné čiastočne potláčajú recesívny gén, objavujú sa súčasne s ním, čo spôsobuje prechodný znak.
   Recesívne sa prenášajú z generácie na generáciu ako súčasť heterozygotov, vyskytujú sa len v páre s rovnakou mutáciou v organizmoch homozygotných pre tieto alely.
5. Podľa selektívnej hodnoty (hodnota pre selekciu) sa mutácie delia na prospešné a škodlivé.
   Užitočné prispievajú k rozvoju vlastností, ktoré poskytujú organizmu výhody pri prežití a reprodukcii. Potom sú fixované výberom.
   Škodlivé:
   1. smrteľné - spôsobiť smrť organizmov;
   2. semiletálne - prudko znižujú jeho reprodukciu.
   Ale nemusia sa objaviť dlho a hromadiť sa v genofonde populácie ako súčasť heterozygotov. Malo by sa pamätať na to, že účinok prejavu mutácií závisí od faktorov prostredia. Napríklad Drosophila má legálny gén, ktorého penetrácia pri teplote +30°C je 100%, t.j. všetky muchy uhynú, pri 0°C - 0%, t.j. všetky muchy prežijú.

Mutagénne faktory možno rozdeliť do 3 skupín:

Ľudská genetika.

Všimnite si, že základné genetické vzorce majú univerzálny význam. Človek ako objekt genetického výskumu má však veľké špecifikum, ktoré vytvára určité ťažkosti pri štúdiu jeho dedičnosti a variability: nemožnosť aplikovať hybridologickú metódu,

Príspevok pre uchádzačov o štúdium na vysokých školách
Autor Galkin.

Úvod.

Biológia je veda o živote. Ide o súbor vedných disciplín, ktoré študujú živé veci. Predmetom štúdia biológie je teda život vo všetkých jeho prejavoch. Čo je život? Na túto otázku zatiaľ neexistuje úplná odpoveď. Z mnohých definícií tohto pojmu je tu najpopulárnejšia. Život je špeciálna forma existencie a fyzikálno-chemického stavu bielkovinových teliesok, charakterizovaná zrkadlovou asymetriou aminokyselín a cukrov, látkovou premenou, homeostázou, dráždivosťou, sebareprodukciou, systémovou samosprávou, prispôsobivosťou k okoliu, vlastným rozvojom. , pohyb v priestore, prenos informácií, fyzická a funkčná diskrétnosť jednotlivých jedincov alebo sociálnych konglomerátov, ako aj relatívna nezávislosť superorganizmových systémov, so všeobecnou fyzikálnou a chemickou jednotou živej hmoty biosféry.

Systém biologických disciplín zahŕňa smerovanie výskumu systematických objektov: mikrobiológiu, zoológiu, botaniku, náuku o človeku atď. Všeobecná biológia považuje za najširšie zákonitosti, ktoré odhaľujú podstatu života, jeho formy a zákonitosti vývoja. Táto oblasť poznania tradične zahŕňa náuku o pôvode života na Zemi, náuku o bunke, individuálnom vývoji organizmov, molekulárnu biológiu, darwinizmus (evolučná doktrína), genetiku, ekológiu, náuku o biosfére a doktrína človeka.

Pôvod života na Zemi.

Problém pôvodu života na Zemi bol a zostáva hlavným problémom, spolu s kozmológiou a poznaním, nájsť štruktúru hmoty. Moderná veda nemá priame dôkazy o tom, ako a kde život vznikol. Existujú len logické konštrukcie a nepriame dôkazy získané modelovými experimentmi a údaje z oblasti paleontológie, geológie, astronómie atď.

Vo vedeckej biológii sú najznámejšími hypotézami o vzniku života na Zemi teória panspermie od S. Arrhenia a teória o vzniku života na Zemi ako výsledok dlhého evolučného vývoja hmoty navrhnutá A. I. Oparinom. .

Teória panspermie bola rozšírená koncom 19. a začiatkom 20. storočia. A teraz má veľa priaznivcov.

Podľa tejto teórie boli živé bytosti privezené na Zem z vesmíru. Obzvlášť rozšírené boli predpoklady o zavedení embryí živých organizmov na Zem s meteoritmi alebo kozmickým prachom. Doteraz sa v meteoritoch snažia zistiť, aké známky života. V roku 1962 americkí vedci, v roku 1982 ruskí vedci oznámili objavenie zvyškov organizmov v meteoritoch. Čoskoro sa však ukázalo, že nájdené štrukturálne útvary sú v skutočnosti minerálne granuly a iba na pohľad pripomínajú biologické štruktúry. V roku 1992 sa objavili práce amerických vedcov, kde na základe štúdia materiálu vybraného v Antarktíde opisujú v meteoritoch prítomnosť zvyškov živých bytostí pripomínajúcich baktérie. Čo čaká tento objav, ukáže čas. Záujem o teóriu panspermie však dodnes nezmizne.

Systematický rozvoj problému vzniku života na Zemi sa začal v 20. rokoch 20. storočia. V roku 1924 vyšla kniha A. I. Oparina „Pôvod života“ a v roku 1929 článok D. Haldana na rovnakú tému. Ale, ako sám Haldane neskôr poznamenal, v jeho článku sa sotva dalo nájsť niečo nové, čo by Oparin nemal. Preto teóriu vzniku života na Zemi v dôsledku „biologického veľkého tresku“ možno pokojne nazvať Oparinovou teóriou, a nie Oparin-Haldanovou teóriou.

Podľa Oparinovej teórie život vznikol na Zemi. Tento proces pozostával z nasledujúcich etáp: 1) Organické látky vznikajú z anorganických látok; 2) dochádza k rýchlemu fyzikálno-chemickému preskupeniu primárnych organických látok. Zrkadlové asymetrické organické prebiologické látky v podmienkach aktívnej sopečnej činnosti, vysokej teploty, žiarenia, zvýšeného ultrafialového žiarenia, rýchlych búrok. Pri polymerizácii ľavostranných aminokyselín vznikli primárne proteíny. Zároveň vznikli dusíkaté bázy - nukleotidy; 3) fyzikálne a chemické procesy prispeli k tvorbe koacervátových kvapiek (koacervátov) - gélovitých štruktúr; 4) tvorba polynukleotidov - DNA a RNA a ich začlenenie do koacervátov; 5) vytvorenie „filmu“, ktorý oddelil koacerváty od prostredia, čo viedlo k vzniku predbiologického systému, ktorý bol otvoreným systémom. Mal schopnosť matricovej syntézy a rozkladu proteínov.

V nasledujúcich rokoch sa Oparinova teória plne potvrdila. Veľkou výhodou teórie je, že veľa z nej možno otestovať alebo logicky dať do súvislosti s overiteľnými návrhmi.

Mimoriadne dôležitým krokom v procese vzniku života bol prechod anorganických zlúčenín uhlíka na organické. Astronomické údaje ukázali, že aj teraz všade prebieha tvorba organických látok úplne nezávisle od života. Z toho sa usúdilo, že takáto syntéza prebehla na Zemi pri tvorbe zemskej kôry. Sériu prác o syntéze začal v roku 1953 S. Miller, ktorý syntetizoval množstvo aminokyselín prechodom elektrického výboja cez zmes plynov, pravdepodobne tvoriacich primárnu atmosféru (vodík, vodná para, amoniak, metán). Zmenou jednotlivých zložiek a faktorov vplyvu získali rôzni vedci glycín, kyselinu ascargovú a ďalšie aminokyseliny. V roku 1963 získali vedci modelovaním podmienok starovekej atmosféry jednotlivé polypeptidy s molekulovou hmotnosťou 3000-9000. V posledných rokoch sa na Ústave biochémie Ruskej akadémie vied a Moskovskej štátnej univerzite podrobne študovalo chemické zloženie, fyzikálno-chemické vlastnosti a mechanizmus tvorby koacervátových kvapiek. Ukázalo sa, že súčasne so všeobecným procesom evolúcie prebiologických systémov prebiehala ich transformácia na špecializovanejšie štruktúry.

A tu sa ukazuje, že prirodzený výber by mal v budúcnosti viesť k vzniku bunky – elementárnej stavebnej a funkčnej jednotky živého organizmu.

Hlavné črty bývania.

Schopnosť pohybovať sa. Znaky sa zreteľne objavujú u zvierat, z ktorých mnohé sú schopné aktívneho pohybu. V najjednoduchších orgánoch pohybu sú bičíky, riasinky atď. U organizovanejších zvierat sa objavujú končatiny. Rastliny majú tiež schopnosť pohybu. Jednobunková riasa Chlamydomonas má bičíky. Rozptyľovanie spór, šírenie semien, pohyb v priestore pomocou podzemkov, to všetko sú varianty pohybu.

Schopnosť rásť. Všetky živé veci sú schopné zväčšiť veľkosť a hmotnosť v dôsledku naťahovania, delenia buniek atď.

Výživa, dýchanie, vylučovanie sú procesy, ktorými sa zabezpečuje metabolizmus.

Podráždenosť je schopnosť reagovať a reagovať na vonkajšie vplyvy.

Reprodukcia as ňou spojený fenomén premenlivosti a dedičnosti sú najcharakteristickejším znakom života. Každý živý organizmus produkuje svoj vlastný druh. Potomkovia si zachovávajú vlastnosti svojich rodičov a získavajú vlastnosti, ktoré sú charakteristické len pre nich.

Kombinácia týchto vlastností nepochybne charakterizuje živobytie ako systém tvoriaci látkovú premenu, dráždivosť a schopnosť rozmnožovania, no treba si uvedomiť, že pojem žitie je oveľa komplikovanejší (pozri úvod).

úrovne organizácie života.

Úroveň organizácie je funkčným miestom biologickej štruktúry určitého stupňa zložitosti vo všeobecnom „systéme systémov“ živého. Zvyčajne sa rozlišuje molekulárna (molekulárno-genetická), bunková, organizmová, populačno-druhová, biocenotická, biosférická úroveň organizácie.

Základnou a funkčnou jednotkou života je bunka. Bunka má takmer všetky hlavné znaky živého tvora, na rozdiel od takzvaných nebunkových organizmov (napr. vírusov), ktoré existujú na molekulárnej úrovni.

Organizmus je skutočným nositeľom života, ktorý sa vyznačuje všetkými svojimi biovlastnosťami.

Druh je skupina jedincov podobných štruktúrou a pôvodom.

Biocenóza je prepojený súbor druhov obývajúcich viac-menej homogénnu oblasť pôdy alebo vody.

Biosféra je súhrn všetkých biocenóz Zeme.

Metódy štúdia biológie.

Metódy modernej biológie sú určené jej úlohami. Jednou z hlavných úloh biológie je poznanie sveta živých bytostí okolo nás. Metódy modernej biológie sú zamerané práve na štúdium tohto problému.

Vedecký výskum zvyčajne začína pozorovaním. Táto metóda štúdia biologických objektov sa využíva od počiatku zmysluplnej existencie človeka. Táto metóda vám umožňuje vytvoriť si predstavu o skúmanom objekte, zbierať materiál pre ďalšiu prácu.

Pozorovanie bolo hlavnou metódou v popisnom období rozvoja biológie. Na základe pozorovaní je predložená hypotéza.

Ďalšie kroky v štúdiu biologických objektov súvisia s experimentom.

Stala sa základom prechodu biológie od deskriptívnej vedy k experimentálnej. Experiment vám umožňuje skontrolovať výsledky pozorovaní a získať údaje, ktoré nie je možné získať v prvej fáze štúdie.

Skutočný vedecký experiment musí byť sprevádzaný kontrolným experimentom.

Experiment musí byť reprodukovateľný. To umožní získať spoľahlivé údaje a spracovať údaje pomocou počítača.

V posledných rokoch je metóda modelovania široko používaná v biológii. Vytváranie matematických modelov javov a procesov bolo možné s rozsiahlym zavedením počítačov do biologického výskumu.

Príkladom je algoritmus na štúdium druhov rastlín. V prvej fáze výskumník študuje znaky organizmu. Výsledky pozorovania sa zaznamenávajú do špeciálneho denníka. Na základe identifikácie všetkých dostupných znakov je vyslovená hypotéza, že organizmus patrí k určitému druhu. Správnosť hypotézy sa určí experimentom. Vedci vedia, že zástupcovia toho istého druhu sa voľne krížia a produkujú plodné potomstvo, pestuje výskumník organizmus zo semien odobratých skúmanému jedincovi a skríži pestovaný organizmus s referenčným organizmom, ktorého druh je vopred stanovený. Ak sa v dôsledku tohto experimentu získajú semená, z ktorých sa vyvinie životaschopný organizmus, potom sa hypotéza považuje za potvrdenú.

Rozmanitosť organického sveta.

Rozmanitosť, ako aj rozmanitosť života na Zemi, skúma systematika – najdôležitejší úsek biológie.

Systémy organizmov sú odrazom rozmanitosti života na Zemi. Na Zemi žijú zástupcovia troch skupín organizmov: vírusy, prokaryoty, eukaryoty.

Vírusy sú organizmy, ktoré nemajú bunkovú štruktúru. Prokaryoty a eukaryoty sú organizmy, ktorých hlavnou štruktúrnou jednotkou je bunka. Prokaryotické bunky nemajú dobre vytvorené bunkové jadro. U eukaryotov má bunka skutočné jadro, kde je jadrový materiál oddelený od cytoplazmy dvojmembránovou membránou.

Prokaryoty zahŕňajú baktérie a modrozelené riasy. Baktérie sú jednobunkové, väčšinou heterozygotné organizmy. Modrozelené riasy sú jednobunkové, koloniálne alebo mnohobunkové organizmy so zmiešaným typom výživy. Modrozelené bunky majú chlorofyl, ktorý zabezpečuje autotrofnú výživu, ale modrozelené dokážu absorbovať hotové organické látky, z ktorých si budujú vlastné makromolekulové látky. V rámci eukaryotov existujú tri kráľovstvá: huby, rastliny a zvieratá. Huby sú heterotrofné organizmy, ktorých telo je reprezentované mycéliom. Osobitnou skupinou húb sú lišajníky, kde hubovými symbiontmi sú jednobunkové alebo modrozelené riasy.

Rastliny sú primárne autotrofné organizmy.

Zvieratá sú heterozygotné eukaryoty.

Živé organizmy na Zemi existujú v stave spoločenstiev – biocenóz.

Samotný vzťah vírusov k organizmom je diskutabilný, keďže sa nedokážu rozmnožovať mimo bunky a nemajú bunkovú štruktúru. Napriek tomu väčšina biológov verí, že vírusy sú najmenšie živé organizmy.

Ruský botanik D.I. Ivanovsky je považovaný za objaviteľa vírusov, ale až s vynálezom elektrónového mikroskopu bolo možné študovať štruktúru týchto záhadných štruktúr. Vírusy sú veľmi jednoduché. „Jadrom" vírusu je molekula DNA alebo RNA. Toto „jadro" je obklopené proteínovým obalom. Niektoré vírusy vyvíjajú lipoproteínový obal, ktorý vzniká z cytoplazmatickej membrány hostiteľskej bunky.

Keď sa vírusy dostanú do bunky, získajú schopnosť reprodukovať sa. Zároveň „vypnú“ hostiteľskú DNA a pomocou svojej nukleovej kyseliny dajú príkaz na syntézu nových kópií vírusu. Vírusy môžu „napadnúť“ bunky všetkých skupín organizmov. Vírusy, ktoré „útočia“ na baktérie, dostávajú špeciálny názov – bakteriofágy.

Význam vírusov v prírode je spojený s ich schopnosťou spôsobovať rôzne ochorenia. Toto je mozaika listov, chrípky, kiahní, osýpok, detskej obrny, mumpsu a „moru“ dvadsiateho storočia – AIDS.

Spôsob prenosu vírusov sa uskutočňuje kvapkaním, kontaktom, pomocou nosičov (blchy, potkany, myši atď.), prostredníctvom výkalov a potravy.

Syndróm získanej imunitnej nedostatočnosti (AIDS). vírus AIDS.

AIDS je infekčné ochorenie spôsobené RNA vírusom. Vírus AIDS má tyčinkovitý alebo oválny alebo okrúhly tvar. V druhom prípade jeho priemer dosahuje 140 nm. Vírus pozostáva z RNA, enzýmu revartázy, dvoch typov proteínov, dvoch typov glykoproteínov a lipidov, ktoré tvoria vonkajšiu membránu. Enzým katalyzuje reakciu syntézy reťazca DNA na templáte vírusovej RNA v bunke postihnutej vírusom. Vírus AIDS je exprimovaný do T-lymfocytov.

Vírus je nestabilný voči životnému prostrediu, citlivý na mnohé antiseptiká. Infekčná aktivita vírusu sa pri zahrievaní na teplotu 56 °C počas 30 minút zníži 1000-krát.

Choroba sa prenáša sexuálne alebo krvou. Infekcia AIDS je zvyčajne smrteľná!

Základy cytológie.

Základné ustanovenia bunkovej teórie.

Klietka bola objavená v druhej polovici 17. storočia. Štúdium bunky sa rozvinulo najmä v druhej polovici 19. storočia v súvislosti s vytvorením bunkovej teórie. Bunková úroveň výskumu sa stala hlavným princípom najdôležitejších biologických disciplín. V biológii sa vyprofilovala nová sekcia – cytológia. Predmetom štúdia cytológie sú bunky mnohobunkových organizmov, ako aj organizmy, ktorých telo je reprezentované jedinou bunkou. Cytológia študuje štruktúru, chemické zloženie, spôsoby ich reprodukcie, adaptačné vlastnosti.

Teoretickým základom cytológie je bunková teória. Bunkovú teóriu sformuloval v roku 1838 T. Schwann, hoci prvé dve ustanovenia bunkovej teórie patria M. Schleidenovi, ktorý študoval rastlinné bunky. T. Schwann, známy odborník na štruktúru živočíšnych buniek, v roku 1838 na základe údajov prác M. Schleidena a výsledkov vlastného výskumu dospel k týmto záverom:

Bunka je najmenšia stavebná jednotka živých organizmov.

Bunky vznikajú ako výsledok činnosti živých organizmov.

Živočíšne a rastlinné bunky majú viac podobností ako rozdielov.

Bunky mnohobunkových organizmov sú navzájom štruktúrne a funkčne prepojené.

Ďalšie štúdium štruktúry a životnej činnosti umožnilo dozvedieť sa o nej veľa. Prispela k tomu dokonalosť mikroskopických techník, výskumných metód a príchod mnohých talentovaných výskumníkov do cytológie. Štruktúra jadra bola podrobne študovaná, bola vykonaná cytologická analýza takých dôležitých biologických procesov, ako je mitóza, meióza a oplodnenie. Mikroštruktúra samotnej bunky sa stala známou. Boli objavené a opísané bunkové organely. Cytologický výskumný program 20. storočia si dal za úlohu objasniť a presnejšie rozlíšiť vlastnosti bunky. Osobitná pozornosť sa preto venovala štúdiu chemického zloženia bunky a mechanizmu, ktorým bunka absorbuje látky z prostredia.

Všetky tieto štúdie umožnili znásobiť a rozšíriť ustanovenia bunkovej teórie, ktorej hlavné postuláty v súčasnosti vyzerajú takto:

Bunka je základnou a stavebnou jednotkou všetkých živých organizmov.

Bunky sa tvoria iba z buniek v dôsledku delenia.

Bunky všetkých organizmov sú podobné štruktúrou, chemickým zložením a základnými fyziologickými funkciami.

Bunky mnohobunkových organizmov tvoria jeden funkčný komplex.

Bunky vyšších rastlín a živočíchov tvoria funkčne príbuzné skupiny - pletivá; Orgány, ktoré tvoria telo, sú tvorené z tkanív.

Štrukturálne vlastnosti prokaryotických a eukaryotických buniek.

Prokaryoty sú najstaršie organizmy tvoriace samostatné kráľovstvo. Prokaryoty zahŕňajú baktérie, modrozelené „riasy“ a množstvo ďalších malých skupín.

Prokaryotické bunky nemajú zreteľné jadro. Predstavuje sa genetický aparát. sa skladá z kruhovej DNA. V bunke nie sú žiadne mitochondrie a Golgiho aparát.

Eukaryoty sú organizmy, ktoré majú skutočné jadro. Eukaryolty zahŕňajú zástupcov rastlinnej ríše, živočíšnej ríše a ríše húb.

Eukaryotické bunky sú zvyčajne väčšie ako prokaryotické bunky, rozdelené na samostatné štruktúrne prvky. DNA naviazaná na proteín tvorí chromozómy, ktoré sú umiestnené v jadre, obklopené jadrovým obalom a naplnené karyoplazmou. Rozdelenie eukaryotických buniek na štruktúrne prvky sa uskutočňuje pomocou biologických membrán.

eukaryotických buniek. Štruktúra a funkcie.

Eukaryoty zahŕňajú rastliny, zvieratá, huby.

Štruktúra buniek rastlín a húb je podrobne diskutovaná v botanickej časti „Príručky pre uchádzačov o štúdium na univerzitách“, ktorú zostavil M. A. Galkin.

V tejto príručke poukážeme na charakteristické črty živočíšnych buniek na základe jedného z ustanovení bunkovej teórie. "Medzi rastlinnými a živočíšnymi bunkami je viac podobností ako rozdielov."

Živočíšne bunky nemajú bunkovú stenu. Predstavuje ho nahý protoplast. Hraničná vrstva živočíšnej bunky – glykokalyx je vrchná vrstva cytoplazmatickej membrány „vystužená“ molekulami polysacharidov, ktoré sú súčasťou medzibunkovej hmoty ako v bunke.

Mitochondrie majú zložené krísty.

Živočíšne bunky majú bunkové centrum pozostávajúce z dvoch centriolov. To naznačuje, že každá živočíšna bunka je potenciálne schopná deliť sa.

Začlenenie do živočíšnej bunky je prezentované vo forme zŕn a kvapiek (bielkoviny, tuky, sacharidový glykogén), konečné produkty metabolizmu, kryštály soli, pigmenty.

V živočíšnych bunkách môžu byť kontraktilné, tráviace, vylučovacie vakuoly malých rozmerov.

V bunkách nie sú žiadne plastidy, inklúzie vo forme škrobových zŕn, zŕn, veľkých vakuol naplnených šťavou.

Bunkové delenie.

Bunka vzniká len z bunky v dôsledku delenia. Eukaryotické bunky sa delia podľa typu mitózy alebo podľa typu meiózy. Obe tieto oddelenia prebiehajú v troch fázach:

Rozdelenie rastlinných buniek podľa typu mitózy a podľa typu meiózy je podrobne popísané v časti „Botanika“ príručky pre uchádzačov na vysoké školy, ktorú zostavil M. A. Galkin.

Tu uvádzame iba znaky delenia pre živočíšne bunky.

Vlastnosti delenia v živočíšnych bunkách sú spojené s absenciou bunkovej steny v nich. Pri delení bunky podľa typu mitózy v cytokinéze dochádza už v prvej fáze k separácii dcérskych buniek.V rastlinách sa dcérske bunky formujú pod ochranou bunkovej steny materskej bunky, ktorá je zničená až po vzhľad primárnej bunkovej steny v dcérskych bunkách. Pri delení bunky podľa typu meiózy u živočíchov dochádza k deleniu už v telofáze 1. U rastlín v telofáze 1 končí tvorba dvojjadrovej bunky.

Vzniku deliaceho vretena v telofáze jedna predchádza divergencia centriol k pólom bunky. Od centriolov sa začína tvorba vretenových filamentov. V rastlinách sa vretenovité vlákna začínajú vytvárať z pólových zhlukov mikrotubulov.

Pohyb buniek. Organely pohybu.

Živé organizmy pozostávajúce z jednej bunky majú často schopnosť aktívneho pohybu. Mechanizmy pohybu, ktoré vznikli v procese evolúcie, sú veľmi rôznorodé. Hlavné formy pohybu sú - améboidné a s pomocou bičíkov. Okrem toho sa bunky môžu pohybovať vylučovaním hlienu alebo pohybom hlavnej látky cytoplazmy.

Hnutie amébov dostalo svoj názov podľa najjednoduchšieho organizmu – améby. Orgánmi pohybu v amébe sú falošné nohy - pseudopodobnosť, čo sú výbežky cytoplazmy. Tvoria sa na rôznych miestach na povrchu cytoplazmy. Môžu zmiznúť a znova sa objaviť inde.

Pohyb pomocou bičíkov je charakteristický pre mnohé jednobunkové riasy (napríklad chlamydomonas), prvoky (napríklad zelené eugleny) a baktérie. Orgánmi pohybu v týchto organizmoch sú bičíky – cytoplazmatické výrastky na povrchu cytoplazmy.

Chemické zloženie bunky.

Chemické zloženie bunky úzko súvisí s vlastnosťami štruktúry a fungovania tejto elementárnej a funkčnej jednotky života.

Rovnako ako morfologicky, najbežnejšie a najuniverzálnejšie pre bunky zástupcov všetkých kráľovstiev je chemické zloženie protoplastu. Ten obsahuje asi 80 % vody, 10 % organických látok a 1 % solí. Vedúcu úlohu pri tvorbe protoplastov medzi nimi zohrávajú predovšetkým proteíny, nukleové kyseliny, lipidy a sacharidy.

Podľa zloženia chemických prvkov je protoplast mimoriadne zložitý. Obsahuje látky ako s malou molekulovou hmotnosťou, tak aj látky s veľkou molekulou. 80 % hmotnosti protoplastu tvoria látky s vysokou molekulovou hmotnosťou a len 30 % tvoria zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou. Zároveň na každú makromolekulu pripadajú stovky a na každú veľkú makromolekulu tisíce a desaťtisíce molekúl.

Ak vezmeme do úvahy obsah chemických prvkov v bunke, potom by mal byť na prvom mieste kyslík (65-25%). Ďalej nasleduje uhlík (15-20%), vodík (8-10%) a dusík (2-3%). Počet ďalších prvkov, a asi sto z nich sa našlo v bunkách, je oveľa menší. Zloženie chemických prvkov v bunke závisí od biologických charakteristík organizmu a od biotopu.

Anorganické látky a ich úloha v živote bunky.

Anorganické látky bunky zahŕňajú vodu a soli. Pre životné procesy sú z katiónov, ktoré tvoria soli, najdôležitejšie K, Ca, Mg, Fe, Na, NH, z aniónov NO, HPO, HPO.

Amónne a dusičnanové ióny sa redukujú na rastlinné bunky na NH a sú zahrnuté v syntéze aminokyselín; U zvierat sa aminokyseliny používajú na stavbu vlastných bielkovín. Keď organizmy umierajú, zaraďujú sa do kolobehu látok vo forme voľného dusíka. Sú súčasťou bielkovín, aminokyselín, nukleových kyselín a ATP. Ak sa fosforečnany nachádzajúce sa v pôde rozpúšťajú koreňovými sekrétmi rastlín a absorbujú sa. Sú súčasťou všetkých membránových štruktúr, nukleových kyselín a ATP, enzýmov, tkanív.

Draslík sa nachádza vo všetkých bunkách vo forme iónov K. „Kaslíková pumpa“ bunky podporuje prienik látok cez bunkovú membránu. Aktivuje životne dôležité procesy buniek, vzruchy a impulzy.

Vápnik sa nachádza v bunkách vo forme iónov alebo kryštálov soli. Zahrnuté v krvi prispieva k jej koagulácii. Zahrnuté v kostiach, škrupinách, vápenatých kostrách koralových polypov.

Horčík sa nachádza vo forme iónov v rastlinných bunkách. Zahrnuté v chlorofyle.

Ióny železa sú súčasťou hemoglobínu obsiahnutého v červených krvinkách, ktoré zabezpečujú transport kyslíka.

Sodné ióny sa podieľajú na transporte látok cez membránu.

Na prvom mieste medzi látkami, ktoré tvoria bunku, je voda. Je obsiahnutý v hlavnej látke cytoplazmy, v bunkovej šťave, v karyoplazme, v organelách. Vstupuje do reakcií syntézy, hydrolýzy a oxidácie. Je to univerzálne rozpúšťadlo a zdroj kyslíka. Voda poskytuje turgor, reguluje osmotický tlak. Nakoniec je to médium pre fyziologické a biochemické procesy prebiehajúce v bunke. Pomocou vody je zabezpečený transport látok cez biologickú membránu, proces termoregulácie a pod.

Na tvorbe protoplastovej štruktúry sa podieľa voda s ďalšími zložkami – organickými a anorganickými, s vysokou a nízkou molekulovou hmotnosťou.

Organické látky (bielkoviny, sacharidy, lipidy, nukleové kyseliny, ATP), ich štruktúra a úloha v živote bunky.

Bunka je elementárna štruktúra, v ktorej prebiehajú všetky hlavné štádiá biologického metabolizmu a sú v nej obsiahnuté všetky hlavné chemické zložky živej hmoty. 80% hmotnosti protoplastu tvoria makromolekulové látky - bielkoviny, sacharidy, lipidy, nukleové kyseliny.

Medzi hlavné zložky protoplazmy patrí vedúca hodnota proteínu. Proteínová makromolekula má najkomplexnejšie zloženie a štruktúru a vyznačuje sa mimoriadne bohatým prejavom chemických a fyzikálno-chemických vlastností. Obsahuje jednu z najdôležitejších vlastností živej hmoty – biologickú špecifickosť.

Aminokyseliny sú hlavnými stavebnými kameňmi proteínovej molekuly. Molekuly väčšiny aminokyselín obsahujú každá jednu karboxylovú a jednu aminoskupinu. Aminokyseliny v proteíne sú vzájomne prepojené prostredníctvom peptidových väzieb v dôsledku karboxylových a -amínových skupín, to znamená, že proteín je polymér, ktorého monomérom sú aminokyseliny. Bielkoviny živých organizmov sú tvorené dvadsiatimi „zlatými“ aminokyselinami.

Súbor peptidových väzieb, ktorý spája reťazec aminokyselinových zvyškov, tvorí peptidový reťazec – akýsi hlavný reťazec polypeptidových molekúl.

V makromolekule proteínu sa rozlišuje niekoľko rádov štruktúry - primárne, sekundárne, terciárne. Primárna štruktúra proteínu je určená sekvenciou aminokyselinových zvyškov. Sekundárna štruktúra polypeptidových reťazcov je spojitá alebo diskontinuálna špirála. Priestorová orientácia týchto helixov alebo kombinácia niekoľkých polypeptidov predstavuje systém vyššieho rádu - terciárnu štruktúru charakteristickú pre molekuly mnohých proteínov. Pre veľké proteínové molekuly sú takéto štruktúry iba podjednotkami, ktorých vzájomné priestorové usporiadanie tvorí kvartérnu štruktúru.

Fyziologicky aktívne proteíny majú globulárnu štruktúru, ako je špirála alebo valec.

Sekvencia aminokyselín a štruktúra určujú vlastnosti proteínu a vlastnosti určujú funkciu. Existujú bielkoviny, ktoré sú nerozpustné vo vode, a bielkoviny, ktoré sú vo vode voľne rozpustné. Existujú bielkoviny rozpustné iba v slabých roztokoch alkálií alebo 60-80% alkoholu. Proteíny sa tiež líšia molekulovou hmotnosťou, a teda aj veľkosťou polypeptidového reťazca. Molekula proteínu pod vplyvom určitých faktorov je schopná sa zlomiť alebo uvoľniť. Tento jav sa nazýva denaturácia. Proces denaturácie je reverzibilný, t.j. proteín je schopný meniť svoje vlastnosti.

Funkcie proteínov v bunke sú rôzne. Ide predovšetkým o stavebné funkcie – proteín je súčasťou membrán. Proteíny pôsobia ako katalyzátory. Urýchľujú reakcie. Bunkové katalyzátory sa nazývajú enzýmy. Proteíny plnia aj transportnú funkciu. Hlavným príkladom je hemoglobín, látka prenášajúca kyslík. Ochranná funkcia bielkovín je známa. Spomeňte si na tvorbu látok v bunkách, ktoré viažu a neutralizujú látky, ktoré môžu bunke škodiť. Aj keď nevýznamne, bielkoviny plnia energetickú funkciu. Rozkladajú sa na aminokyseliny a uvoľňujú energiu.

Asi 1% sušiny bunky tvoria sacharidy. Sacharidy sa delia na jednoduché cukry, sacharidy s nízkou molekulovou hmotnosťou a cukry s vysokou molekulovou hmotnosťou. Všetky typy uhľohydrátov obsahujú atómy uhlíka, vodíka a kyslíka.

Jednoduché cukry alebo monoózy sa podľa počtu uhlíkových jednotiek v molekule delia na pentózy a heptózy. Z nízkomolekulárnych sacharidov v prírode sú najrozšírenejšie sacharóza, maltóza a laktóza. Sacharidy s vysokou molekulovou hmotnosťou sa delia na jednoduché a zložité. Jednoduché sú polysacharidy, ktorých molekuly pozostávajú zo zvyškov ktorejkoľvek monózy. Sú to škrob, glykogén, celulóza. Medzi komplexné patrí pektín, hlien. Zloženie komplexných sacharidov okrem monosov zahŕňa produkty ich oxidácie a redukcie.

Sacharidy plnia stavebnú funkciu, tvoria základ bunkovej steny. Ale hlavnou funkciou sacharidov je energia. Keď sa komplexné sacharidy rozložia na jednoduché a jednoduché na oxid uhličitý a vodu, uvoľní sa značné množstvo energie.

Všetky živočíšne a rastlinné bunky obsahujú lipidy. K lipidom patria látky rôznej chemickej povahy, ktoré však majú spoločné fyzikálne a chemické vlastnosti, a to: Nerozpustnosť vo vode a dobrá rozpustnosť v organických rozpúšťadlách - éter, benzén, benzín, chloroform.

Podľa chemického zloženia a štruktúry sa lipidy delia na fosfolipidy, sulfolipidy, steroly, pigmenty rozpustné v tukoch, tuky a vosky. Molekuly lipidov sú bohaté na hydrofóbne radikály a skupiny.

Stavebná funkcia lipidov je skvelá. Väčšinu biologických membrán tvoria lipidy. Pri rozklade tukov sa uvoľňuje veľké množstvo energie. Lipidy obsahujú niektoré vitamíny (A, D). Lipidy plnia u zvierat ochrannú funkciu. Ukladajú sa pod kožu a vytvárajú vrstvu s nízkou tepelnou vodivosťou. Zdrojom vody je ťaví tuk. Jeden kilogram tuku oxiduje na jeden kilogram vody.

Nukleové kyseliny, podobne ako bielkoviny, hrajú vedúcu úlohu v metabolizme a molekulárnej organizácii živej hmoty. Sú spojené so syntézou bielkovín, bunkovým rastom a delením, tvorbou bunkových štruktúr a následne aj tvorbou a dedičnosťou tela.

Nukleové kyseliny obsahujú tri základné stavebné bloky: kyselinu fosforečnú, sacharid pentózového typu a dusíkaté zásady; keď sa spoja, tvoria nukleotidy. Nukleové kyseliny sú polynukleotidy, t.j. produkty polymerizácie veľkého počtu nukleotidov. V nukleotidoch sú štruktúrne prvky spojené v nasledujúcom poradí: kyselina fosforečná - pentóza - dusíkatá báza. Súčasne je pentóza spojená s kyselinou fosforečnou éterovou väzbou a so zásadou - glukozidovou väzbou. Spojenie medzi nukleotidmi v nukleovej kyseline sa uskutočňuje prostredníctvom kyseliny fosforečnej, ktorej voľné radikály spôsobujú kyslé vlastnosti nukleových kyselín.

V prírode existujú dva typy nukleových kyselín – ribonukleové a deoxyribonukleové (RNA a DNA). Líšia sa uhlíkovou zložkou a súborom dusíkatých zásad.

RNA obsahuje ribózu ako uhlíkovú zložku, DNA obsahuje deoxyribózu.

Dusíkaté bázy nukleových kyselín sú deriváty purínu a pyramínu. Medzi prvé patria adenín a guanín, ktoré sú základnými zložkami nukleových kyselín. Pyramidínové deriváty sú cytozín, tymín, uracil. Z nich je pre obe nukleové kyseliny potrebný iba cytozín. Čo sa týka tymínu a uracilu, prvý z nich je charakteristický pre DNA, druhý pre RNA. V závislosti od prítomnosti dusíkatej bázy sa nukleotidy nazývajú adenín, cytosyl, guanín, tymín, uracil.

Štruktúrna štruktúra nukleových kyselín sa stala známou po najväčšom objave, ktorý v roku 1953 urobili Watson a Crick.

Molekula DNA pozostáva z dvoch špirálových polynukleotidových reťazcov skrútených okolo spoločnej osi. Tieto reťazce stoja oproti sebe s dusíkatými zásadami. Posledne menované držia oba reťazce pohromade v celej molekule. V molekule DNA sú možné len dve kombinácie: adenín s tymínom a guanín s cytozínom. Pozdĺž špirály sú v makromolekule vytvorené dve "ryhy" - jedna malá umiestnená medzi dvoma polynukleotidovými reťazcami, druhá - veľká - predstavuje otvor medzi závitmi. Vzdialenosť medzi pármi báz pozdĺž osi molekuly DNA je 3,4 A. Do jednej otáčky špirály sa zmestí 10 párov nukleotidov, respektíve dĺžka jednej otáčky je 3,4 A. Priemer prierezu špirály je 20 A. DNA v eukaryotoch je obsiahnutá v bunkovom jadre, kde je časť chromozómov, av cytoplazme, kde sa nachádza v mitochondriách a chloroplastoch.

Zvláštnou vlastnosťou DNA je jej schopnosť duplikovať sa – tento proces samoreprodukcie určí prenos dedičných vlastností z materskej bunky na dcérske.

Syntéze DNA predchádza prechod jej štruktúry z dvojvláknovej na jednovláknovú. Potom, keď sa na každom polynukleotidovom reťazci vytvorí na matrici nový polynukleotidový reťazec, ktorého nukleotidová sekvencia zodpovedá pôvodnej, je takáto sekvencia určená princípom komplementarity báz. Proti každému A stojí T, proti C - G.

Ribonukleová kyselina (RNA) je polymér, ktorého monoméry sú ribonukleotidy: adenín, cytozín, guanín, uracil.

V súčasnosti existujú tri typy RNA – štruktúrna, rozpustná alebo transportná, informačná. Štrukturálna RNA sa nachádza hlavne v ribozómoch. Preto sa nazýva ribozomálna RNA. Tvorí až 80 % všetkej bunkovej RNA. Transferová RNA pozostáva z 80-80 nukleotidov. Nachádza sa v hlavnej látke cytoplazmy. Tvorí približne 10-15% všetkej RNA. Plní úlohu nosiča aminokyselín do ribozómov, kde prebieha syntéza bielkovín. Messenger RNA nie je veľmi homogénna; môže mať molekulovú hmotnosť 300 000 až 2 milióny alebo viac a je mimoriadne metabolicky aktívny. Messengerová RNA sa nepretržite tvorí v jadre DNA, ktoré hrá úlohu templátu, a posiela sa do ribozómov, kde sa podieľa na syntéze bielkovín. V tomto ohľade sa messenger RNA nazýva messenger RNA. Je to 10-5% z celkového množstva RNA.

Medzi organickými látkami bunky zaujíma osobitné miesto kyselina adeníntrifosforečná. Obsahuje tri známe zložky: dusíkatú bázu adenín, sacharid (ribózu) a kyselinu fosforečnú. Charakteristickým znakom štruktúry ATP je prítomnosť dvoch ďalších fosfátových skupín pripojených k už existujúcemu zvyšku kyseliny fosforečnej, čo vedie k vytvoreniu energeticky bohatých väzieb. Takéto spojenia sa nazývajú makroenergetické. Jedna makroenergetická väzba v gram-molekule látky obsahuje až 16 000 kalórií. ATP a ADP sa tvoria pri dýchaní v dôsledku energie uvoľnenej pri oxidačnom rozklade sacharidov, tukov atď. Spätný proces, teda prechod z ATP na ADP, je sprevádzaný uvoľňovaním energie, ktorá je priamo využitá v určitom živote procesy - pri syntéze látok, pri pohybe základnej látky cytoplazmy, pri vedení vzruchov a pod. ATP je jediný a univerzálny zdroj energie zásobujúci bunku. Ako je v posledných rokoch známe, ATP a ADP, AMP sú východiskovým materiálom pre tvorbu nukleových kyselín.

Regulačné a signalizačné látky.

Proteíny majú množstvo pozoruhodných vlastností.

Enzýmy. Väčšina reakcií asimilácie a disimilácie v tele prebieha za účasti enzýmov - proteínov, ktoré sú biologickými katalyzátormi. V súčasnosti je známa existencia asi 700 enzýmov. Všetky z nich sú jednoduché alebo zložité proteíny. Posledne menované sú zložené z bielkovín a koenzýmov. Koenzýmy sú rôzne fyziologicky aktívne látky alebo ich deriváty – nukleotidy, flavíny atď.

Enzýmy sa vyznačujú extrémne vysokou aktivitou, ktorá do značnej miery závisí od pH média. Pre enzýmy je najcharakteristickejšia ich špecifickosť. Každý enzým je schopný regulovať len presne definovaný typ reakcie.

Enzýmy teda pôsobia ako urýchľovače a regulátory takmer všetkých biochemických procesov v bunke a v tele.

Hormóny sú tajomstvá žliaz s vnútornou sekréciou. Hormóny zabezpečujú syntézu určitých enzýmov v bunke, aktivujú alebo inhibujú ich prácu. Urýchľujú tak rast tela a delenie buniek, zlepšujú funkciu svalov, regulujú vstrebávanie a vylučovanie vody a solí. Hormonálny systém spolu s nervovým systémom zabezpečuje činnosť organizmu ako celku, a to prostredníctvom špeciálneho pôsobenia hormónov.

Vitamíny. Ich biologická úloha.

Vitamíny sú organické látky tvorené v organizme zvierat alebo dodávané potravou vo veľmi malých množstvách, ale bezpodmienečne potrebné pre normálny metabolizmus. Nedostatok vitamínov vedie k ochoreniu hypo- a avitaminózy.

V súčasnosti je známych viac ako 20 vitamínov. Ide o vitamíny skupiny B, vitamíny E, A, K, C, PP atď.

Biologická úloha vitamínov spočíva v tom, že pri ich nedostatku alebo nedostatku dochádza k narušeniu práce určitých enzýmov, k narušeniu biochemických reakcií a normálnej činnosti buniek.

Biosyntéza bielkovín. Genetický kód.

Biosyntéza proteínov, či skôr polypeptidových reťazcov, prebieha na ribozómoch, no je to len posledná fáza zložitého procesu.

Informácie o štruktúre polypeptidového reťazca sú obsiahnuté v DNA. Segmentom DNA, ktorý nesie informácie o polypeptidovom reťazci, je gén. Keď sa to stalo známym, bolo jasné, že nukleotidová sekvencia DNA musí určovať aminokyselinovú sekvenciu polypeptidového reťazca. Tento vzťah medzi zásadami a aminokyselinami je známy ako genetický kód. Ako viete, molekula DNA sa skladá zo štyroch typov nukleotidov, ktoré zahŕňajú jednu zo štyroch báz: adenín (A), guanín (G), tymín (T), cytozín (C). Nukleotidy sú spojené do polynukleotidového reťazca. Pomocou tejto štvorpísmenovej abecedy sú napísané pokyny na syntézu potenciálne nekonečného počtu molekúl bielkovín. Ak by jedna báza určovala polohu jednej aminokyseliny, potom by reťazec obsahoval iba štyri aminokyseliny. Ak by bola každá aminokyselina kódovaná dvomi bázami, potom by sa pomocou takéhoto kódu mohlo zakódovať 16 aminokyselín. Iba kód pozostávajúci z tripletov báz (tripletový kód) môže zabezpečiť, že všetkých 20 aminokyselín je zahrnutých v polypeptidovom reťazci. Tento kód obsahuje 64 rôznych trojíc. V súčasnosti je známy genetický kód všetkých 20 aminokyselín.

Hlavné znaky genetického kódu možno formulovať nasledovne.

Kód, ktorý určuje zahrnutie aminokyseliny do polypeptidového reťazca, je trojica báz v polypeptidovom reťazci DNA.

Kód je univerzálny: rovnaké triplety kódujú rovnaké aminokyseliny v rôznych mikroorganizmoch.

Kód je degenerovaný: daná aminokyselina môže byť kódovaná viac ako jedným tripletom. Napríklad aminokyselina leucín je kódovaná tripletmi GAA, GAG, GAT, GAC.

Prekrývajúci sa kód: napríklad nukleotidová sekvencia AAACAATTA sa číta len ako AAA/CAA/TTA. Treba poznamenať, že existujú triplety, ktoré nekódujú aminokyselinu. Funkcia niektorých z týchto tripletov bola stanovená. Sú to štartovacie kodóny, resetovacie kodóny atď. Funkcie ostatných vyžadujú dekódovanie.

Sekvencia báz v jednom géne, ktorý nesie informácie o polypeptidovom reťazci, „je prepísaná vo svojej komplementárnej sekvencii báz informačnej alebo messengerovej RNA. Tento proces sa nazýva transkripcia Molekula I-RNA vzniká ako výsledok vzájomnej väzby voľných ribonukleotidov pôsobením RNA polymerázy v súlade s pravidlami párovania báz DNA a RNA (A-U, G-C, T-A, C-G). Syntetizované molekuly I-RNA nesúce genetickú informáciu opúšťajú jadro a smerujú do ribozómov. Tu prebieha proces nazývaný translácia – sekvencia tripletov báz v molekule I-RNA sa preloží do špecifickej sekvencie aminokyselín v polypeptidovom reťazci.

Na koniec molekuly DNA je pripojených niekoľko ribozómov, ktoré tvoria polyzóm. Celá táto štruktúra je séria spojených ribozómov. Súčasne sa na jednej molekule I-RNA môže uskutočniť syntéza niekoľkých polypeptidových reťazcov. Každý ribozóm sa skladá z dvoch podjednotiek, malej a veľkej. I-RNA Pripája sa na povrch malej podjednotky v prítomnosti horčíkových iónov. V tomto prípade sa ukázalo, že jeho prvé dva preložené kodóny smerujú k veľkej podjednotke ribozómu. Prvý kodón viaže molekulu t_RNA obsahujúcu komplementárny antikodón a nesúci prvú aminokyselinu syntetizovaného polypeptidu. Druhý antikodón potom pripojí komplex aminokyselina-tRNA obsahujúci antikodón komplementárny k tomuto kodónu.

Funkciou ribozómu je udržiavať i-RNA, t-RNA a proteínové faktory zapojené do procesu translácie v správnej polohe, kým sa nevytvorí peptidová väzba medzi susednými aminokyselinami.

Hneď ako sa k rastúcemu polypeptidovému reťazcu pripojí nová aminokyselina, ribozóm sa pohybuje pozdĺž vlákna mRNA, aby umiestnil ďalší kodón na svoje správne miesto. Molekula t-RNA, ktorá bola predtým spojená s polypeptidovým reťazcom, teraz zbavená aminokyseliny, opúšťa ribozóm a vracia sa do hlavnej substancie cytoplazmy, aby vytvorila nový komplex aminokyselina-t-RNA. Toto sekvenčné "čítanie" ribozómom "textu" obsiahnutého v mRNA pokračuje, kým proces nedosiahne jeden zo stop kodónov. Takéto kodóny sú triplety UAA, UAG alebo UGA. V tomto štádiu polypeptidový reťazec, ktorého primárna štruktúra bola zakódovaná v oblasti DNA – gén, opúšťa ribozóm a translácia je dokončená.

Potom, čo sa polypeptidové reťazce oddelia od ribozómu, môžu získať svoju vlastnú sekundárnu, terciárnu alebo kvartérnu štruktúru.

Na záver treba poznamenať, že celý proces syntézy bielkovín v bunke prebieha za účasti enzýmov. Zabezpečujú syntézu i-RNA, „zachytenie“ t-RNA aminokyselín, spojenie aminokyselín do polypeptidového reťazca, vytvorenie sekundárnej, terciárnej, kvartérnej štruktúry. Práve kvôli účasti enzýmov sa syntéza bielkovín nazýva biosyntéza. Na zabezpečenie všetkých štádií syntézy bielkovín sa využíva energia uvoľnená pri rozklade ATP.

Regulácia transkripcie a translácie (syntéza bielkovín) u baktérií a vyšších organizmov.

Každá bunka obsahuje kompletnú sadu molekúl DNA. S informáciou o štruktúre všetkých polypeptidových reťazcov, ktoré sa dajú syntetizovať len v danom organizme. Len časť tejto informácie sa však realizuje v určitej bunke Ako prebieha regulácia tohto procesu?

V súčasnosti sú objasnené len jednotlivé mechanizmy syntézy bielkovín. Väčšina enzýmových proteínov sa tvorí iba v prítomnosti substrátových látok, na ktoré pôsobia. Štruktúra enzýmového proteínu je kódovaná v zodpovedajúcom géne (štrukturálny gén). Vedľa štruktúrneho génu je ďalší operátorový gén. Okrem toho je v bunke prítomná špeciálna látka - represor, ktorý môže interagovať s operátorovým génom aj so substrátovou látkou. Syntéza represora je regulovaná regulačným génom.

Spojením sa s operátorovým génom represor interferuje s normálnym fungovaním susedného štruktúrneho génu. Po naviazaní na substrát však represor stráca schopnosť viazať sa na gén operátora a brániť syntéze mRNA. Tvorba samotných represorov je riadená špeciálnymi regulačnými génmi, ktorých fungovanie riadia represory druhého rádu. Preto nie všetky, ale iba špecifické bunky reagujú na daný substrát syntézou zodpovedajúceho enzýmu.

Tým sa však hierarchia represorových mechanizmov nekončí, existujú represory vyšších rádov, čo poukazuje na úžasnú zložitosť génu v bunke spojenú so štartom.

Čítanie „textu“ obsiahnutého v i-RNA sa zastaví, keď tento proces dosiahne stop kodón.

Autotrofné (autotrofné) a heterotrofné organizmy.

Autotrofné organizmy syntetizujú organické látky z anorganických látok pomocou energie Slnka alebo energie uvoľnenej pri chemických reakciách. Prvé sa nazývajú heliotrofy, druhé - chemotrofy. Autotrofné organizmy zahŕňajú rastliny a niektoré baktérie.

V prírode existuje aj zmiešaný typ výživy, ktorý je charakteristický pre niektoré baktérie, riasy a prvoky. Takéto organizmy dokážu syntetizovať organické látky svojho tela z hotových organických látok a z anorganických látok.

Objem látok v bunke.

Objem látok je proces dôslednej spotreby, premeny, využitia, akumulácie, straty látok a energie, ktorý bunke umožňuje sebakonzerváciu, rast, vývoj a množenie. Metabolizmus pozostáva z nepretržitých procesov asimilácie a disimilácie.

Plastová výmena v bunke.

Metabolizmus plastov v bunke je súbor asimilačných reakcií, t.j. premena určitých látok vo vnútri bunky od ich vstupu až po tvorbu konečných produktov - bielkovín, glukózy, tukov atď. Každá skupina živých organizmov sa vyznačuje špeciálny, geneticky fixovaný typ metabolizmu plastov.

Metabolizmus plastov u zvierat. Zvieratá sú heterotrofné organizmy, to znamená, že sa živia potravinami obsahujúcimi hotové organické látky. V črevnom trakte alebo črevnej dutine sa rozkladajú: bielkoviny na aminokyseliny, sacharidy na monoózy, tuky na mastné kyseliny a glycerol. Produkty štiepenia prenikajú do krvného obehu a priamo do buniek tela. V prvom prípade produkty štiepenia opäť končia v bunkách tela. V bunkách sa syntetizujú látky, ktoré sú už charakteristické pre danú bunku, teda vzniká špecifický súbor látok. Z reakcií plastovej výmeny sú najjednoduchšie reakcie, ktoré poskytujú syntézu bielkovín. K syntéze proteínov dochádza na ribozómoch podľa informácií o štruktúre proteínu obsiahnutého v DNA z aminokyselín, ktoré vstupujú do bunky. Syntéza di-, polysacharidov pochádza z monos v Golgiho aparáte. Tuky sa syntetizujú z glycerolu a mastných kyselín. Všetky syntézne reakcie prebiehajú za účasti enzýmov a vyžadujú výdaj energie, ATP poskytuje energiu na asimilačné reakcie.

Metabolizmus plastov v rastlinných bunkách má veľa spoločného s metabolizmom plastov v živočíšnych bunkách, ale má určité špecifiká spojené so spôsobom výživy rastlín. Rastliny sú autotrofné organizmy. Rastlinné bunky obsahujúce chloroplasty sú schopné syntetizovať organické látky z jednoduchých anorganických zlúčenín pomocou svetelnej energie. Tento proces, známy ako fotosyntéza, umožňuje rastlinám produkovať jednu molekulu glukózy a šesť molekúl kyslíka pomocou chlorofylu zo šiestich molekúl oxidu uhličitého a šiestich molekúl vody. V budúcnosti bude premena glukózy nasledovať cestu, ktorá je nám známa.

Z metabolitov vznikajúcich v rastlinách v procese látkovej výmeny vznikajú základné prvky bielkovín – aminokyseliny a tuky – glycerol a mastné kyseliny. Syntéza bielkovín v rastlinách prebieha ako u zvierat na ribozómoch a syntéza tukov na cytoplazme. Všetky reakcie metabolizmu plastov v rastlinách prebiehajú za účasti enzýmov a ATP. V dôsledku metabolizmu plastov vznikajú látky, ktoré zabezpečujú rast a vývoj bunky.

Energetický metabolizmus v bunke a jeho podstata.

Súbor disimilačných reakcií sprevádzaných uvoľňovaním energie sa nazýva energetický metabolizmus. Najviac energetických látok tvoria bielkoviny, tuky a sacharidy.

Energetický metabolizmus začína fázou výroby, kedy sa bielkoviny rozkladajú na aminokyseliny, tuky na glycerol a mastné kyseliny, polysacharidy na monosacharidy. Energia vytvorená v tomto štádiu je zanedbateľná a je rozptýlená vo forme tepla. Z výsledných látok je hlavným dodávateľom energie glukóza. Rozklad glukózy v bunke, ktorý vedie k syntéze ATP, prebieha v dvoch fázach. Všetko to začína štiepením bez kyslíka – glykolýzou. Druhá fáza sa nazýva štiepenie kyslíka.

Glykolýza je názov pre postupnosť reakcií, pri ktorých sa jedna molekula glukózy rozkladá na dve molekuly kyseliny pyrohroznovej. Tieto reakcie prebiehajú v základnej látke cytoplazmy a nevyžadujú prítomnosť kyslíka. Proces prebieha v dvoch etapách. V prvej fáze sa glukóza premení na fruktózu -1,6,-bisfosfát a v druhej fáze sa rozštiepi na dva trojuhlíkové cukry, ktoré sa neskôr premenia na kyselinu pyrohroznovú. Zároveň sa pri fosforylačných reakciách v prvom štádiu spotrebúvajú dve molekuly ATP. Čistý výťažok ATP počas glykolýzy sú teda dve molekuly ATP. Okrem toho sa pri glykolýze uvoľňujú štyri atómy vodíka.. Celkovú reakciu glykolýzy možno zapísať nasledovne:

CHO 2CHO + 4H + 2 ATP

Neskôr, v prítomnosti kyslíka, kyselina pyrohroznová prechádza do mitochondrií na úplnú oxidáciu na CO a vodu (aeróbne dýchanie). Ak nie je prítomný kyslík, mení sa buď na etanol alebo kyselinu mliečnu (anaeróbne dýchanie).

K rozkladu kyslíka (aeróbnemu dýchaniu) dochádza v mitochondriách, kde pôsobením enzýmov kyselina pyrohroznová reaguje s vodou a úplne sa rozkladá na atómy oxidu uhličitého a vodíka. Oxid uhličitý sa z bunky odstráni. Atómy vodíka vstupujú do mitochondriálnej membrány, kde dochádza k ich oxidácii v dôsledku enzymatického procesu. Elektróny a vodíkové katióny sú transportované na opačné strany membrány pomocou nosných molekúl: elektróny dovnútra, protóny von. Elektróny sa spájajú s kyslíkom. V dôsledku týchto preskupení je membrána zvonka nabitá kladne a zvnútra záporne. Keď sa dosiahne kritická úroveň potenciálneho rozdielu cez membránu, kladne nabité častice sú tlačené cez kanál v molekule enzýmu zabudovaného do membrány na vnútornú stranu membrány, kde sa spájajú s kyslíkom a vytvárajú vodu.

Proces dýchania kyslíka možno znázorniť ako nasledujúcu úroveň:

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

A celková rovnica glykolýzy a kyslíkového procesu vyzerá takto:

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

Rozloženie jednej molekuly glukózy v bunke na oxid uhličitý a vodu teda zabezpečuje syntézu 38 molekúl ATP.

To znamená, že v procese energetického metabolizmu vzniká ATP – univerzálny zdroj energie v bunke.

Chemosyntéza.

Každý organizmus potrebuje neustály prísun energie na udržanie života a uskutočňovanie procesov, ktoré tvoria metabolizmus.

Proces tvorby organických látok z oxidu uhličitého niektorými mikroorganizmami v dôsledku energie získanej oxidáciou anorganických zlúčenín (amoniak, vodík, zlúčeniny síry, železnaté železo) sa nazýva chemosyntéza.

V závislosti od minerálnych zlúčenín, ktorých oxidáciou dokážu mikroorganizmy, a to sú najmä baktérie, získavať energiu, sa chemoautotrofy delia na nitrifikačné, vodíkové, sírne baktérie a železité baktérie.

Nitrofytické baktérie oxidujú amoniak na kyselinu dusičnú. Tento proces prebieha v dvoch fázach. Najprv sa amoniak oxiduje na kyselinu dusičnú:

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

Kyselina dusitá sa potom premení na kyselinu dusičnú:

2HNO + O = 2HNO + 158 kJ.

Celkovo sa uvoľní 818 kJ, ktoré sa využívajú na využitie oxidu uhličitého.

V železitých baktériách prebieha oxidácia železnatého železa podľa rovnice

Keďže reakcia je sprevádzaná nízkym energetickým výťažkom (46,2 x 10 J/g oxidovaného železa), baktérie musia oxidovať veľké množstvo železa, aby si udržali rast.

Počas oxidácie jednej molekuly sírovodíka sa uvoľní 17,2 x 10 J, jedna molekula síry - 49,8 x 10 J. a jedna molekula - 88,6 x 10 J.

Proces chemosyntézy objavil v roku 1887 S.N. Vinogradského. Tento objav nielenže osvetlil zvláštnosti metabolizmu v baktériách, ale umožnil určiť aj význam baktérií – chemoautotrofov. To platí najmä pre baktérie viažuce dusík, ktoré premieňajú dusík nedostupný pre rastliny na amoniak, čím zvyšujú úrodnosť pôdy. Objasnil sa aj proces účasti baktérií na kolobehu látok v prírode.

rozmnožovanie organizmov.

Formy rozmnožovania organizmov.

Schopnosť rozmnožovania, t.j. produkujú novú generáciu toho istého druhu, jeden z hlavných znakov živých organizmov.

Existujú dva hlavné typy reprodukcie - asexuálne a sexuálne.

Nepohlavné rozmnožovanie.

Pri nepohlavnom rozmnožovaní potomstvo pochádza z jedného organizmu. Identické potomstvo od rovnakého rodiča sa nazýva klon. Členovia toho istého klonu môžu byť geneticky odlišní iba vtedy, ak sa vyskytnú náhodné mutácie. Nepohlavné rozmnožovanie sa nevyskytuje len u vyšších živočíchov. Je však známe, že klonovanie sa úspešne uskutočnilo pre niektoré druhy a vyššie zvieratá - žaby, ovce, kravy.

Vo vedeckej literatúre sa rozlišuje niekoľko foriem nepohlavného rozmnožovania.

divízie. Jednobunkové organizmy sa rozmnožujú delením: každý jedinec sa delí na dve alebo viac dcérskych buniek, identických s rodičovskou bunkou. Takto vznikajú baktérie, améba, euglena, chlamydomonas atď.

Vznik sporu. Spóra je jednobunková reprodukčná štruktúra. Tvorba spór je charakteristická pre všetky rastliny a huby.

Pučanie. Pučanie je forma nepohlavného rozmnožovania, pri ktorej sa vytvorí nový jedinec ako výrastok na tele rodičovského jedinca, ktorý sa potom oddelí od nepohlavného jedinca a zmení sa na samostatný organizmus. Pučanie sa vyskytuje v koelenterátoch a kvasinkách.

Reprodukcia fragmentmi. Fragmentácia je rozdelenie jedinca na niekoľko častí, ktoré rastú a tvoria nový jedinec. Takto sa rozmnožujú spirogyry, lišajníky a niektoré druhy červov.

vegetatívne rozmnožovanie. Ide o formu nepohlavného rozmnožovania, pri ktorej sa od rastliny oddelí pomerne veľká, zvyčajne diferencovaná časť a vyvinie sa z nej samostatná rastlina. Ide o rozmnožovanie cibuľkami, hľuzami, podzemkami a pod. Vegetatívne rozmnožovanie je podrobne popísané v časti Botanika. (Botanika. Príručka pre uchádzačov o štúdium na vysokých školách. Zostavil M. A. Galkin).

Sexuálna reprodukcia.

Počas sexuálneho rozmnožovania sa potomstvo získava v dôsledku sexuálneho rozmnožovania - fúzie genetického materiálu haploidných jadier. Jadrá sa nachádzajú v špecializovaných pohlavných bunkách - gamétach. Gaméty sú haploidné - obsahujú jednu sadu chromozómov získaných v dôsledku meiózy; slúžia ako spojenie medzi touto a ďalšou generáciou. Gaméty môžu mať rovnakú veľkosť a tvar, s bičíkmi alebo bez nich, ale častejšie sa mužské gaméty líšia od ženských. Ženské gaméty – vajíčka sú väčšinou väčšie ako samčie, majú zaoblený tvar a väčšinou nemajú pohybové orgány. Vo vajíčkach sú tiež jasne rozlíšené prvky protoplastu, ako aj jadro. Hlavná látka cytoplazmy akumuluje veľké množstvo živín. Mužské gaméty majú oveľa zjednodušenú štruktúru. Sú mobilné, t.j. mať bičíky. Toto sú spermie. Existujú aj spermie bez bičíkov.

Pohlavné rozmnožovanie má veľký biologický význam. Počas meiózy, kedy vznikajú gaméty, v dôsledku náhodnej divergencie chromozómov a výmeny genetického materiálu medzi homológnymi chromozómami vznikajú nové kombinácie génov, ktoré spadajú do jednej gaméty, čím sa zvyšuje genetická diverzita.

Počas oplodnenia sa gaméty spájajú a vytvárajú diploidnú zygotu - bunku obsahujúcu jednu sadu chromozómov z každej gaméty. Toto spojenie dvoch súborov chromozómov je genetickým základom vnútrodruhovej variability.

Partenogenéza.

Jednou z foriem sexuálneho rozmnožovania je partenogenéza – pri ktorej k vývinu embrya dochádza z neoplodneného vajíčka. Partenogenéza je bežná u hmyzu (vošky, včely), rôznych vírnikov, prvokov, výnimočne sa vyskytuje u niektorých jašteríc.

Existujú dva typy partenogenézy – haploidná a diploidná. U mravcov v dôsledku haploidnej partenogenézy v spoločenstve vznikajú rôzne kasty organizmov - vojaci, čističi a pod. U včiel sa z neoplodneného vajíčka objavujú trúdy, v ktorých sa mitózou tvoria spermie. Vošky podliehajú diploidnej partenogenéze. V nich sa počas tvorby buniek v anafáze homológne chromozómy nerozchádzajú - a samotné vajíčko sa ukáže ako diploidné s tromi „sterilnými“ polárnymi telami. U rastlín je pomerne typickým javom partenogenéza. Tu sa to nazýva apomixis. V dôsledku „stimulácie“ vo vajíčku dochádza k zdvojeniu chromozómov. Normálne embryo sa vyvíja z diploidnej bunky.

Systematika rastlín.

Systematika študuje rozmanitosť rastlín. Predmetom štúdia systematiky sú systematické kategórie. Hlavné systematické kategórie sú: druh, rod, čeľaď, trieda, oddelenie, kráľovstvo.

Druh je súbor populácií jedincov schopných sa v prirodzených podmienkach krížiť a vytvárať plodné potomstvo. Rod je súbor úzko príbuzných druhov. Rodina je súbor úzko príbuzných rodov. Trieda spája blízko príbuzné rodiny, oddelenie - úzko súvisiace triedy. V tomto prípade rastliny pôsobia ako kráľovstvo.

Vedecké názvy všetkých systematických kategórií sú uvedené v latinčine. Názvy systematických kategórií nad druhmi pozostávajú z jedného slova. Od roku 1753 sa vďaka C. Linnaeusovi udomácnili binárne názvy druhov. Prvé slovo označuje druh, druhé je epiteton druhu. Názvy systematických kategórií v ruštine sa zriedka prekladajú z latinčiny, častejšie sú to pôvodné mená narodené medzi ľuďmi.

Tvorba zárodočných buniek u ľudí. Štruktúra ľudských zárodočných buniek. Hnojenie u ľudí. Biologický význam oplodnenia.

Spermie - samčie pohlavné bunky vznikajú ako výsledok série postupných delení buniek - spermatogenézy, po ktorej nasleduje zložitý proces diferenciácie nazývaný spermiogenéza.

Po prvé, bunkové delenie embryonálneho epitelu, ktorý sa nachádza v semenných tubuloch, vedie k spermatogónii, ktorá sa zväčšuje a stáva sa spermatocytmi prvého rádu. V dôsledku prvého delenia meiózy tvoria diploidné spermatocyty druhého rádu, po druhom delení meiózy z nich vznikajú spermie. Dospelá spermia pozostáva z hlavy, strednej časti a bičíka (chvost). Hlava pozostáva z akrozómu a jadra obklopeného membránou. Krk má centriolu. Mitochondrie sa nachádzajú v strednej časti.

Tvorba vajíčka u ľudí - oogenéza prebieha v niekoľkých fázach. V prvom štádiu sa v dôsledku metotického delenia tvoria oogónie z buniek rudimentárneho epitelu. Oogónia sa delia podľa typu mitózy a vznikajú oocyty prvého rádu. Oocyty a polárne telieska sa tvoria z oocytov prvého rádu v dôsledku mitotického delenia.

Hnojenie u ľudí je vnútorné. V dôsledku prieniku spermie do vajíčka sa jadrá zárodočných buniek spájajú. Vzniká zygota.

V dôsledku oplodnenia sa obnoví diploidná sada chromozómov, vytvorí sa nový organizmus nesúci znaky matky a otca. Pri tvorbe zárodočných buniek dochádza k rekombinácii génov, takže nový organizmus spája najlepšie vlastnosti rodičov.

Individuálny vývoj organizmu - ontogenéza.

Ontogenéza je obdobie vývoja organizmu od prvého delenia zygoty po prirodzenú smrť.

Vývoj embrya (na príklade zvierat).

Bez ohľadu na to, kde dochádza k vývoju embrya, začiatok jeho vývoja je spojený s prvým mitotickým delením. Po delení jadra vedie cytokinéza k vytvoreniu dvoch diploidných dcérskych buniek, ktoré sa nazývajú blastoméry. Blastoméry sa ďalej delia podľa typu mitózy, pričom pozdĺžne delenie sa strieda s priečnym delením. Delenie blastoméry sa nazýva drvenie, pretože počas tohto procesu nedochádza k rastu buniek a výsledná hrudka buniek - morula sa objemom rovná dvom primárnym blastomérom. Ďalší vývoj embrya je spojený s tvorbou blastuly. V tomto prípade tvoria blastoméry jednovrstvovú stenu okolo centrálnej dutiny naplnenej kvapalinou. Bunky steny blastuly v jednej z oblastí sa začnú deliť a tvoria vnútornú bunkovú hmotu. Následne sa z tejto bunkovej hmoty vytvorí vnútorná vrstva steny, tým sa oddelí ektoderm - vonkajšia vrstva a endoderm - vnútorná vrstva buniek. Toto dvojvrstvové štádium vývoja sa nazýva gastrula. V neskoršom štádiu vývoja embrya vzniká mezoderm – tretia zárodočná vrstva. Ektoderm, endoderm a mezoderm dávajú vznik všetkým tkanivám vyvíjajúceho sa embrya. Z ektodermových buniek vzniká prvá lamina, prvý hrebeň a ektoblast. Pozdĺž okraja prvej dosky sa objavujú záhyby smerujúce nahor a v centrálnej časti je nervová drážka, ktorá sa prehlbuje a mení sa na nervovú trubicu - základ centrálneho nervového systému. Z prednej časti nervovej trubice sa tvorí mozog a základy očí. V prednej časti embrya sa z ektoblastu tvoria základy orgánov sluchu a čuchu. Z epiblastu vzniká epidermis, vlasy, perie a šupiny. Neurálny hrebeň je premenený na základy nervovej substancie chrbtice, čeľustí. Z ektodermy, primárneho čreva, vnútorného epitelu, rudimentov žliaz atď. Z mezodermu vznikajú notochordy, somity, mezechymy a nefrotómy. Zo somitov sa vyvíjajú základy dermy, svaly stien tela, stavce a kostrové svaly. Z mezenchýmu, základov srdca, hladkého svalstva, ciev a samotnej krvi. Z nefrotómov vzniká maternica, kôra nadobličiek, močovody atď.

Počas vývoja odvodených zárodočných vrstiev sa mení vzhľad embrya. Nadobudne určitý tvar, dosiahne určitú veľkosť. Vývoj embrya sa končí vyliahnutím z vajíčka alebo narodením mláďaťa.

Postembryonálny vývoj.

Od vyliahnutí embrya z vajíčka alebo od narodenia mláďaťa začína postembryonálny vývoj. Môže byť priamy, keď je narodený organizmus štruktúrou podobný dospelému jedincovi, a nepriamy, keď embryonálny vývoj vedie k vývoju larvy, ktorá má morfologické, anatomické a fyziologické rozdiely od dospelého jedinca. Priamy vývoj je charakteristický pre väčšinu stavovcov, medzi ktoré patria plazy, vtáky a cicavce. Postembryonálny vývoj týchto organizmov je spojený s jednoduchým rastom, ktorý už vedie ku kvalitatívnym zmenám – vývoju.

Medzi živočíchy s nepriamym vývinom patria coelenteráty, motolice, pásomnice, kôrovce, hmyz, mäkkýše, ostnatokožce, plášťovce, obojživelníky.

Nepriamy vývoj sa nazýva aj vývoj s metamorfózou. Termín "metamorfóza" sa týka rýchlych zmien, ku ktorým dochádza od štádia lariev po dospelú formu. Larvy zvyčajne slúžia ako štádium šírenia, t.j. zabezpečujú šírenie druhu.

Larvy sa líšia od dospelých v ich prostredí, biológii kŕmenia, spôsobe pohybu a znakoch správania; vďaka tomu môže druh počas ontogenézy využívať možnosti, ktoré ponúkajú dva ekologické typy, čo zvyšuje jeho šance na prežitie. Mnohé druhy, ako napríklad vážky, sa živia a rastú len v štádiu lariev. Larvy zohrávajú úlohu akéhosi prechodného štádia, počas ktorého sa druh dokáže prispôsobiť novým životným podmienkam. Okrem toho majú larvy niekedy fyziologickú výdrž, vďaka ktorej za nepriaznivých podmienok fungujú ako pokojové štádium. Napríklad májový chrobák prezimuje v pôde v podobe larvy. Vo väčšine prípadov sa to však u hmyzu vyskytuje v inom štádiu metamorfózy - v štádiu kukly.

Nakoniec, larválne štádiá majú niekedy tú výhodu, že v týchto štádiách je možný nárast počtu lariev. Ako sa to stáva u niektorých plochých červov.

Treba poznamenať, že v mnohých prípadoch larvy dosahujú veľmi vysokú organizáciu, ako napríklad larvy hmyzu, u ktorých zostávajú nedostatočne vyvinuté iba reprodukčné orgány.

Štrukturálne a funkčné zmeny, ku ktorým dochádza počas metamorfózy, teda pripravujú organizmus na dospelý život v novom prostredí.

Biologické hodiny. Samoregulácia. Vplyv rôznych faktorov na vývoj organizmu. Adaptácia tela na meniace sa podmienky, Anabióza.

Vo všetkých štádiách vývoja - štádium embrya, štádium postembryonálneho vývoja je telo ovplyvnené faktormi prostredia - teplota, vlhkosť, svetlo, zdroje potravy atď.

Telo je obzvlášť náchylné na vplyv environmentálnych faktorov v štádiu embrya a v štádiu postembryonálneho vývoja. Vo fetálnom štádiu, keď sa organizmus vyvíja v tele matky a je s ňou spojený obehovým systémom, je správanie matky rozhodujúce pre jeho normálny vývoj. Matka fajčí, „fajčí“ aj plod. Matka pije alkohol, „pije alkohol“ aj plod. Embryo je obzvlášť náchylné na vplyv v 1-3 mesiacoch svojho vývoja. Normálny životný štýl v postembryonálnom vývoji umožňuje organizmu normálne existovať až do prirodzenej smrti. Organizmus je genotypovo prispôsobený na existenciu v určitom rozsahu teplôt, vlhkosti, slanosti a osvetlenia. Potrebuje určitú diétu.

Mrož, turistika po Antarktíde, vesmírne lety, hladovanie, obžerstvo určite povedie k rozvoju množstva chorôb.

Zdravý životný štýl je kľúčom k dlhovekosti.

Všetky biologické systémy sa vyznačujú väčšou alebo menšou schopnosťou samoregulácie. Samoregulácia - stav dynamickej stálosti prirodzeného systému je zameraný na maximálne obmedzenie účinkov vonkajšieho a vnútorného prostredia, udržiavanie relatívnej stálosti stavby a funkcií organizmu.

Okrem toho sa vyhladzuje vplyv rôznych faktorov na organizmus v dôsledku vytvorenia zložitého systému fyziologických reakcií organizmov na dočasné - sezónne a najmä krátkodobé - denné zmeny faktorov prostredia, ktoré sú zobrazené v biologických hodinách. Príkladom je jasné zachovanie kvitnutia v rastlinách v určitých časoch dňa.

Špeciálnym typom adaptácie organizmu na meniace sa podmienky je anabióza – dočasný stav organizmu, v ktorom sú životné procesy také pomalé, že prakticky chýbajú všetky viditeľné prejavy života. Schopnosť upadnúť do anabiózy prispieva k prežitiu organizmov v prudko nepriaznivých podmienkach. Anabióza je bežná u húb, mikroorganizmov, rastlín a zvierat. Keď nastanú priaznivé podmienky, organizmy, ktoré upadli do anabiózy, sa vracajú do aktívneho života. Pripomeňme si vysušené vírniky, cysty, spóry atď.

Všetky adaptácie organizmov na meniace sa podmienky sú výsledkom prirodzeného výberu. Prirodzený výber určil aj amplitúdu pôsobenia environmentálnych faktorov, čo organizmu umožňuje normálnu existenciu.

Evolučný proces a jeho zákonitosti.

Predpoklady pre vznik evolučnej teórie Ch.Darwina.

Vzniku evolučnej teórie Ch.Darwina, ktorú načrtol v knihe „O pôvode druhov“, predchádzal dlhý vývoj biológie, jej funkčných a aplikovaných disciplín. Dávno pred Charlesom Darwinom sa robili pokusy vysvetliť zjavnú rozmanitosť organizmov. Boli predložené rôzne evolučné hypotézy, ktoré by mohli vysvetliť podobnosti medzi živočíšnymi organizmami. Tu treba spomenúť Aristotela, ktorý v 4. storočí pred n. e. Formuloval teóriu nepretržitého a postupného vývoja živých vecí z neživej hmoty, vytvoril predstavu o rebríčku prírody. Koncom 18. storočia John Ray vytvoril koncept druhu. A v rokoch 1771-78. Systém rastlinných druhov navrhol už K. Linné. Tomuto vedcovi vďačí biológia za svoj ďalší rozvoj.

Diela K. Linného.

Počas rozkvetu K. Linného, ​​ktorý spadá do polovice 18. storočia, dominoval v biológii metafyzický koncept prírody, založený na nemennosti a prvotnej účelnosti.

C. Linné mal po ruke obrovské zbierky rastlín a začal ich systematizovať. Na základe učenia D. Raya o druhu začal zoskupovať rastliny v objeme tejto kategórie. Počas tohto obdobia činnosti K. Linné vytvára jazyk botaniky: definuje podstatu vlastnosti a zoskupuje vlastnosti do vlastností, čím vytvára end-to-end diagnózy – opis druhov. K. Linné legalizoval binárnu nomenklatúru druhu. Každý druh sa začal v latinčine nazývať dvoma slovami. Prvý označuje generickú príslušnosť, druhý je druhové epiteton. Opisy druhov boli napísané aj v latinčine. To umožnilo sprístupniť všetky popisy vedcom zo všetkých krajín, keďže latinčina sa študovala na všetkých univerzitách. Vynikajúcim úspechom K. Linného bolo vytvorenie sústavy rastlín a rozvoj systematických kategórií. Na základe štruktúry reprodukčných orgánov spojil K. Linné všetky známe rastliny do tried. Prvých 12 tried sa rozlišovalo podľa počtu tyčiniek: 1. trieda - jednotlivé tyčinky, 2. trieda - dve tyčinky atď. Do 14. triedy boli zaradené rastliny bez kvetov. Tieto rastliny nazval mystogamné. K. Linné rozdelil triedy do čeľadí, na základe stavby kvetu a iných orgánov. Od K. Linného pochádzajú čeľade ako Compositae, Umbelliferae, Cruciferae atď. K. Linné rozdelil čeľade do rodov. K. Linné považoval rod za kategóriu reálneho života, ktorú tvorca vytvoril samostatne. Druhy považoval za varianty rodov, ktoré sa vyvinuli z pôvodného predka. K. Linné tak na nižších úrovniach rozpoznal existenciu evolučného procesu, ktorý v súčasnosti zostáva niektorými autormi učebníc a populárno-náučných publikácií nepovšimnutý.

Význam diel K. Linného je obrovský: Uzákonil binárne názvoslovie, zaviedol štandardné opisy druhov, navrhol systém taxonomických jednotiek: druh, rod, čeľaď, trieda, rad. A čo je najdôležitejšie, vytvoril systémy rastlín a živočíchov vo svojej vedeckej platnosti prevyšujúce všetky systémy, ktoré existovali pred ním. Hovorí sa im umelé, pre malý počet použitých znakov, ale práve systémy K. Linného umožnili hovoriť o rozmanitosti druhov a ich podobnostiach. Jednoduchosť systémov prilákala mnohých výskumníkov k biológii, dala impulz opisu nových druhov a priviedla biológiu do nového štádia vývoja. Biológia začala živé vysvetľovať, ale nielen opisovať.

Evolučná teória J. B. Lamarcka.

V roku 1809 francúzsky biológ J.B.Lamarck vydal knihu Filozofia zoológie, ktorá načrtáva mechanizmus evolúcie organického sveta. Lamarckova evolučná teória bola založená na dvoch zákonoch, ktoré sú známe ako zákon o cvičení a necvičení orgánov a zákon o dedičnosti získaných vlastností. Pre Lamarcka znejú tieto zákony takto. Prvý zákon. „U každého živočícha, ktorý nedosiahol hranicu svojho vývoja, častejším a nerušeným používaním niektorého orgánu tento orgán posilňuje, rozvíja, zväčšuje a dodáva mu silu, úmerne dĺžke samotného používania, pričom neustále nepoužívanie orgánu ho nepozorovane oslabuje, vedie k úpadku, postupne znižuje jeho schopnosti a nakoniec spôsobí jeho zánik.“ Druhý zákon. "Všetko, čo príroda prinútila získať alebo stratiť, zachováva šľachtením na iných jedincoch." Podstatou Lamarckovej teórie teda je, že pod vplyvom prostredia zažívajú organizmy zmeny, ktoré sú zdedené. Keďže zmeny sú vo svojej podstate individuálne, proces evolúcie vedie k rôznym organizmom. Klasickým príkladom Lamarckovho mechanizmu evolúcie je objavenie sa dlhého krku u žirafy. Mnoho generácií jeho krátkokrkých predkov sa živilo listami stromov, pre ktoré museli siahať stále vyššie. Mierne predĺženie krku, ku ktorému došlo v každej generácii, sa prenášalo na ďalšiu generáciu, až kým táto časť tela nedosiahla svoju súčasnú dĺžku.

Vo vývoji názorov Charlesa Darwina zohrala významnú úlohu Lamarckova teória. V skutočnosti spojenie „životné prostredie – variabilita – dedičnosť“ Darwin prevzal od Lamarcka. Lamarck našiel príčinu variability. Dôvodom je prostredie. Pokúšal sa skĺbiť aj prenos zmien na potomstvo, teda mechanizmy dedičnosti. Jeho teória „kontinuity zárodočnej plazmy“ pretrvala až do konca 19. storočia.

Vďaka svojmu obrovskému významu a ľahkosti vnímania sa Lamarckovej evolučnej teórii nedostalo širokého uznania. Aký je dôvod tohto? Lamarck navrhol, že človek pochádza z nejakého druhu štvorruká. Za to bol pod Napoleonom, ktorý nariadil zničenie jeho knihy. Lamarck popieral skutočnú existenciu druhu, čím sa proti sebe obrátili obdivovatelia Linnaeusa, medzi ktoré patrila väčšina biológov zo začiatku 19. storočia. A nakoniec jeho hlavná metodologická chyba: „všetky získané vlastnosti sa dedia“. Overenie tohto ustanovenia neposkytlo 100% potvrdenie, a preto bola celá teória spochybnená. A predsa význam teórie J.B. Lamarck je obrovský. Bol to on, kto vymyslel termín - "faktory evolúcie". A tieto faktory mali materiálny základ.

Nepochybný odtlačok do svetonázoru C. Darwina urobili práce J. Cuviera o fosílnych pozostatkoch a C. Lyella, ktorí preukázali progresívne zmeny vo fosílnych pozostatkoch.

Cestou po celom svete na lodi „Bill“ mohol Charles Darwin sám vidieť a oceniť rozmanitosť rastlín a zvierat žijúcich na rôznych kontinentoch v rôznych podmienkach. A život v Anglicku – krajine s rozvinutým poľnohospodárstvom, krajine, ktorá priniesla na ostrov všetko, čo bolo na svete, mohol Charles Darwin vidieť výsledky „evolučnej“ ľudskej činnosti.

A, samozrejme, najdôležitejším predpokladom pre vznik evolučnej teórie Charlesa Darwina bol samotný Charles Darwin, ktorého génius dokázal obsiahnuť, analyzovať všetok obrovský materiál a vytvoriť teóriu, ktorá položila základy darwinizmu – doktrínu tzv. evolúcia živých organizmov.

Hlavné ustanovenia evolučnej teórie Ch.Darwina.

Teóriu evolúcie prirodzeným výberom sformuloval Charles Darwin v roku 1839. Evolučné názory Ch.Darwina sú v plnom rozsahu prezentované v knihe „Pôvod druhov prostredníctvom prirodzeného výberu alebo zachovanie zvýhodnených plemien v boji o život“.

Už samotný názov knihy napovedá, že Darwin si nedal za cieľ dokázať existenciu evolúcie, ktorej existenciu naznačil aj Konfucius. V čase, keď bola kniha napísaná, nikto nepochyboval o existencii evolúcie. Hlavnou zásluhou Charlesa Darwina je, že vysvetlil, ako môže dôjsť k evolúcii.

Plavba na lodi Beagle umožnila Darwinovi zozbierať množstvo údajov o premenlivosti organizmov, ktoré ho presvedčili, že druhy nemožno považovať za nezmenené. Po návrate do Anglicka sa Charles Darwin začal venovať chovu holubov a iných domácich zvierat, čo ho priviedlo ku koncepcii umelého výberu ako metódy šľachtenia plemien domácich zvierat a odrôd kultúrnych rastlín. Výberom odchýlok, ktoré potrebuje, človek priviedol tieto odchýlky k nevyhnutným požiadavkám, vytvoril pre neho potrebné plemená a odrody.

Podľa Charlesa Darwina boli hybnými silami tohto procesu dedičná variabilita a ľudský výber.

C. Darwin však musel vyriešiť problém selekcie v prírodných podmienkach. Mechanizmus účinku selekcie Charlesa Darwina bol podnietený myšlienkami, ktoré v roku 1778 uviedol T. Malthus vo svojom diele „Treatise on Population“. Malthus názorne opísal situáciu, do ktorej by mohol viesť populačný rast, keby nebol ničím obmedzovaný. Darwin preniesol Malthusove úvahy na iné organizmy a upozornil na takéto faktory: napriek vysokému reprodukčnému potenciálu zostáva veľkosť populácie konštantná. Porovnaním obrovského množstva informácií dospel k záveru, že v podmienkach tvrdej konkurencie medzi členmi populácie by akékoľvek za daných podmienok priaznivé zmeny zvýšili schopnosť jedinca rozmnožovať sa a zanechať po sebe plodné potomstvo a nepriaznivé zmeny sú zjavne nepriaznivé a pre tých, ktorí ich majú organizmy, sú šance na úspešnú reprodukciu znížené. To všetko slúžilo ako základ pre určenie hnacích síl (faktorov evolúcie, ktorými sú podľa Darwina variabilita, dedičnosť, boj o existenciu, prirodzený výber.

Hlavným zmyslom evolučnej teórie Charlesa Darwina je v podstate to, že evolúcia nastáva na základe výskytu zdedených zmien, ich vážení bojom o existenciu a výberom zmien, ktoré organizmom umožňujú vyhrať v intenzívnej konkurencii. Výsledkom evolúcie podľa Charlesa Darwina je vznik nových druhov, čo vedie k rozmanitosti flóry a fauny.

Pohyblivé sily (faktory) evolúcie.

Hnacími silami evolúcie sú: dedičnosť, premenlivosť, boj o existenciu, prirodzený výber.

Dedičnosť.

Dedičnosť je vlastnosťou všetkých živých organizmov zachovávať a prenášať znaky a vlastnosti z predkov na potomkov. V čase Charlesa Darwina nebola povaha tohto javu známa. Darwin rovnako ako predpokladal prítomnosť dedičných faktorov. Kritika týchto výrokov zo strany oponentov prinútila Darwina opustiť svoje názory na umiestnenie faktorov, ale samotná myšlienka prítomnosti materiálnych faktorov dedičnosti preniká celým jeho učením. Podstata javu sa objasnila po vypracovaní chromozómovej teórie T. Morganom. Keď bola štruktúra génu dešifrovaná a pochopená, mechanizmus dedičnosti sa stal celkom jasným. Vychádza z nasledujúcich faktorov: vlastnosti organizmu (fenotyp) sú určené genotypom a prostredím (rýchlosť reakcie); znaky organizmu sú určené súborom proteínov, ktoré sú tvorené z polypeptidových reťazcov syntetizovaných na ribozómoch, informácia o štruktúre syntetizovaného polypeptidového reťazca je obsiahnutá na i-RNA, i-RNA túto informáciu dostáva v období syntézy matrice na úsek DNA, ktorý je génom; Gény sa prenášajú z rodičov na deti a sú materiálnym základom dedičnosti. Pri interkinéze je DNA duplikovaná, a preto sú duplikované aj gény. Pri tvorbe zárodočných buniek dochádza k redukcii počtu chromozómov a pri oplodnení v zygote dochádza k spojeniu ženských a mužských chromozómov. K formovaniu embrya a organizmu dochádza pod vplyvom génov materského aj otcovského organizmu. K dedeniu znakov dochádza v súlade so zákonmi dedičnosti G. Mendela alebo podľa princípu intermediárnej povahy dedenia znakov. Dedia sa diskrétne aj mutované gény.

Dedičnosť samotná teda pôsobí na jednej strane ako faktor, ktorý zachováva už ustálené vlastnosti, na druhej strane zabezpečuje vstup nových prvkov do stavby tela.

Variabilita.

Variabilita je všeobecná vlastnosť organizmov v procese ontogenézy získavať nové znaky. C. Darwin poznamenal, že v jednom vrhu nie sú dva rovnaké jedince, neexistujú dve rovnaké rastliny vypestované z rodičovských semien. Koncept foriem variability vyvinul Ch.Darwin na základe štúdia plemien domácich zvierat. Podľa Ch.Darwina existujú tieto formy premenlivosti: určitá, neurčitá, korelatívna, dedičná, nededičná.

Určitá variabilita je spojená s výskytom u veľkého počtu jedincov alebo u všetkých jedincov daného druhu, odrody alebo plemena počas ontogenézy. Hromadná variabilita podľa Darwina môže byť spojená s určitými podmienkami prostredia. Dobre zvolená strava povedie k zvýšeniu dojivosti u všetkých členov stáda. Kombinácia priaznivých podmienok prispieva k zvýšeniu veľkosti zŕn u všetkých jedincov pšenice. Možno teda predpovedať zmeny vyplývajúce z určitej variability.

Neistá variabilita je spojená s výskytom znakov u jednotlivých alebo viacerých jedincov. Takéto zmeny nemožno vysvetliť pôsobením environmentálnych faktorov.

Relatívna variabilita je veľmi zaujímavý fenomén. Vzhľad jedného znamenia vedie k objaveniu sa ďalších. Takže zvýšenie dĺžky klasu obilnín vedie k zníženiu dĺžky stonky. Takže keď máme dobrú úrodu, strácame slamu. Zvýšenie končatín u hmyzu vedie k zvýšeniu svalov. A takých príkladov je veľa.

C. Darwin poznamenal, že niektoré zmeny, ktoré sa vyskytujú v ontogenéze, sa prejavujú u potomstva, iné nie. Prvý pripisoval dedičnej premenlivosti, druhý nededičný. Darwin zaznamenal aj takú skutočnosť, že sa dedia najmä zmeny spojené s neurčitou a relatívnou variabilitou.

Darwin považoval pôsobenie prostredia za príklad určitej premenlivosti. Príčiny neurčitej premenlivosti Darwin nemohol, odtiaľ pochádza samotný názov tejto formy premenlivosti.

Príčiny a mechanizmus variability sú teraz viac-menej jasné.

Moderná veda rozlišuje dve formy variability – mutačnú alebo genotypovú a kodifikačnú alebo fenotypovú.

Mutačná variabilita je spojená so zmenou genotypu. Vzniká v dôsledku mutácií. Mutácie sú výsledkom expozície genotypu mutagénov. Samotné mutagény sa delia na fyzikálne, chemické atď. Mutácie sú génové, chromozomálne, genómové. Mutácie sa dedia s genotypom.

Variabilita modifikácie je interakcia genotypu a prostredia. Variabilita modifikácie sa prejavuje rýchlosťou reakcie, t. j. vplyvom environmentálnych faktorov sa môže prejav znaku zmeniť v jeho extrémnych hraniciach určených genotypom. Takéto zmeny sa neprenášajú na potomstvo, ale môžu sa objaviť v ďalšej generácii opakovaním parametrov faktorov prostredia.

Darwinova neurčitá variabilita je zvyčajne spojená s mutáciou a určite s modifikáciou.

Boj o existenciu.

Jadrom Darwinovej teórie prirodzeného výberu je boj o existenciu, ktorý nevyhnutne vyplýva z bezhraničnej túžby organizmov rozmnožovať sa. Táto túžba je vždy vyjadrená v geometrických postupnostiach.

Darwin sa v tomto odvoláva na Malthusa. Už dávno pred Malthusom však biológovia o tomto fenoméne vedeli. Áno, a pozorovania samotného Darwina potvrdili schopnosť živých bytostí potenciálnu intenzitu reprodukcie. Dokonca aj K. Linné poukázal na to, že jedna mucha mohla mať prostredníctvom svojich potomkov mŕtvolu koňa niekoľko dní pred kosťami.

Dokonca aj pomaly sa rozmnožujúce slony by podľa výpočtu Charlesa Darwina mohli ovládnuť celú krajinu, ak by na to boli všetky podmienky. Podľa Darwina by z jedného páru slonov za 740 rokov vyšlo asi 19 miliónov jedincov.

Prečo sa potenciálna a skutočná pôrodnosť tak líšia?

Darwin odpovedá aj na túto otázku. Píše, že skutočný význam hojnosti vajíčok alebo semien je pokryť ich významnú stratu spôsobenú vyhubením v niektorej generácii života, t.j. rozmnožovanie naráža na odpor prostredia. Na základe analýzy tohto fenoménu Charles Darwin zavádza pojem „boj o existenciu“.

„Koncept boja o existenciu“ môže mať zmysel a opodstatnenie len v širokom Darwinovom „metaforickom“ zmysle: „zahŕňajúc tu závislosť jednej bytosti na druhej a tiež zahŕňajúcu (čo je dôležitejšie) nielen život jedného jednotlivca, ale aj jeho úspech v odchode po potomkoch samotných.“ Darwin píše: „O dvoch zvieratách z radu levov, v období hladomoru možno celkom oprávnene povedať, že medzi sebou bojujú o potravu a život. ALE aj rastlina na okraji púšte vraj bojuje o život proti suchu, aj keď správnejšie by bolo povedať, že je závislá od vlahy. O rastline, ktorá ročne vyprodukuje tisíce semien, z ktorých v priemere vyrastie len jedno, možno dokonca správnejšie povedať, že bojuje s rastlinami rovnakého rodu a inými, ktoré už pokrývajú pôdu ... pri všetkých týchto znalostiach ... Kvôli pohodlnosti sa uchyľujem k všeobecnému pojmu boj o existenciu“.

Text „Pôvod druhov“ potvrdzuje rôznorodosť podôb boja o existenciu, no zároveň ukazuje, že vo všetkých týchto formách je prítomný prvok súťaživosti či súťaženia.

Vnútrodruhový boj sa odohráva v podmienkach tvrdej konkurencie, keďže jedinci toho istého druhu vyžadujú rovnaké podmienky existencie. Na prvom mieste je úloha samotného organizmu a jeho jednotlivé charakteristiky. Zaznamenáva sa dôležitosť jeho ochranných prostriedkov, jeho aktivity, jeho túžby po rozmnožovaní.

Boj o existenciu na úrovni druhu je jednoznačne aktívny a jeho intenzita sa zvyšuje so zvyšujúcou sa hustotou obyvateľstva.

Organizmy medzi sebou súperia v boji o potravu, o samicu, o zónu lovu, ako aj v prostriedkoch ochrany pred nepriaznivými vplyvmi klímy, v ochrane potomstva.

Zhoršenie kŕmnych podmienok, vysoká hustota populácie atď., umožňujú prežiť tým najkonkurencieschopnejším. Príkladom vnútrodruhového boja je situácia v čriede divej zveri. Zvýšenie počtu jedincov vedie k zvýšeniu hustoty obyvateľstva. Počet mužov v populácii sa zvyšuje. Zvyšovanie hustoty obyvateľstva vedie k nedostatku potravy, vzniku epidémií, boju samcov o samicu atď. To všetko vedie k úhynu jedincov a úbytku populácie. Silnejší prežijú.

Vnútrodruhový boj teda prispieva k zlepšeniu druhu, vzniku adaptácií na životné prostredie, k faktorom, ktoré tento boj spôsobujú.

Medzidruhový boj sa často uberá jedným smerom. Klasickým príkladom je vzťah medzi zajacmi a vlkmi. Dva zajace utekajú pred vlkom. V jednom momente sa rozpŕchnu a vlkovi nezostane nič. Medzidruhový boj prispieva k regulácii populácií, likvidácii chorých alebo slabých organizmov.

Boj proti faktorom anorganického prostredia núti rastliny prispôsobiť sa novým podmienkam existencie, tlačí ich k zvýšeniu ich plodnosti. Na druhej strane sa určuje obmedzenie druhu alebo populácie na určité biotopové podmienky. Jedince modrotrávky rastúce v prériách a na rovinách majú stonku vzpriamenú a jedince rastúce v horských podmienkach majú stonku vzpriamenú. V dôsledku boja o existenciu prežili jedinci, u ktorých je stonka v ranom štádiu vývoja pritlačená k zemi, t.j. zápasí s nočnými mrazmi, rastliny, ktoré sú silne znížené, sú tiež najživotaschopnejšie v horských podmienkach. .

Doktrína boja o existenciu potvrdzuje, že tento faktor je hybnou silou evolúcie. Je to boj, akokoľvek to nazvete, súťaž, súťaž. Núti organizmy získať nové vlastnosti, ktoré im umožňujú vyhrať.

Faktor boja o existenciu zohľadňuje aj praktická činnosť človeka. Pri výsadbe rastlín rovnakého druhu je potrebné dodržať určitú vzdialenosť medzi jednotlivcami. Pri zarybňovaní nádrží cennými druhmi rýb sa z nej odstraňujú dravce a málocenné druhy. Pri vydávaní povolení na ostreľovanie vlkov sa berie do úvahy počet jedincov atď.

Prirodzený výber.

„Prirodzený výber neprebieha výberom tých najprispôsobenejších, ale vyhladzovaním foriem, ktoré sú najviac prispôsobené podmienkam životného prostredia,“ hovorí Charles Darwin v knihe Pôvod druhov. Prirodzený výber je založený na týchto predpokladoch: a) jedince akéhokoľvek druhu v dôsledku variability nie sú biologicky rovnocenné s podmienkami prostredia; niektoré z nich zodpovedajú podmienkam prostredia vo väčšej miere, iné v menšej miere; b) jedinci akéhokoľvek druhu zápasia s faktormi prostredia, ktoré sú pre nich nepriaznivé a navzájom si konkurujú. V procese tohto boja a súťaženia „spravidla – prostredníctvom vyhladzovania nevyhovujúcich“ – prežívajú najprispôsobenejšie formy. Skúsenosť najschopnejších je spojená s procesmi divergencie, počas ktorých sa pod neustálym vplyvom prirodzeného výberu formujú nové vnútrodruhové formy. Tie sú stále viac izolované a slúžia ako zdroj tvorby nových druhov a ich progresívneho rozvoja. Prírodný výber – vytvára nové formy života, vytvára úžasnú prispôsobivosť živých foriem, poskytuje proces zvyšovania organizácie, rozmanitosti života.

Výber začína na úrovni, kde je konkurencia medzi jednotlivcami najvyššia. Vráťme sa ku klasickému príkladu, o ktorom písal sám Charles Darwin. V brezovom lese prevládajú motýle svetlej farby. To naznačuje, že motýle so svetlými farbami nahradili motýle tmavými a pestrými farbami. Tento proces bol pod vplyvom prirodzeného výberu pre najlepšiu ochrannú farbu. Keď je breza nahradená skalami s tmavou farbou kôry v danej oblasti, motýle so svetlou farbou začnú miznúť - požierajú ich vtáky. Časť populácie s tmavou farbou zostávajúca v nevýznamnom počte sa začína rýchlo množiť. Existuje výber jedincov, ktorí majú šancu prežiť a dať plodné potomstvo. V tomto prípade hovoríme o medziskupinovej konkurencii, t.j. výber prebieha medzi už existujúcimi formami.

Jednotlivci tiež podliehajú prirodzenému výberu. Akákoľvek mierna odchýlka, ktorá poskytuje jednotlivcovi výhodu v boji o existenciu, môže byť zachytená prirodzeným výberom. Toto je kreatívna úloha výberu. Vždy pôsobí na pozadí mobilného materiálu, ktorý sa neustále mení v procesoch mutácií a kombinovania.

Prirodzený výber je hlavnou hybnou silou evolúcie.

Typy (formy) prirodzeného výberu.

Existujú dva hlavné výbery: stabilizácia a riadená.

Stabilizačná selekcia nastáva v prípadoch, keď sú fenotypové znaky maximálne v súlade s podmienkami prostredia a konkurencia je dosť slabá. Takáto selekcia pôsobí v celej populácii a ničí jedincov s extrémnymi odchýlkami. Napríklad existuje určitá optimálna dĺžka krídel pre určitú veľkosť vážky s určitým životným štýlom v danom prostredí. Stabilizačná selekcia pôsobí prostredníctvom diferenciálneho šľachtenia a zničí tie vážky s rozpätím krídel väčším alebo menším ako je optimálne. Stabilizácia selekcie nepodporuje evolučné zmeny, ale zachováva fenotypovú stabilitu populácie z generácie na generáciu.

Riadený (pohyblivý) výber. Táto forma selekcie nastáva ako reakcia na postupnú zmenu podmienok prostredia. Smerový výber ovplyvňuje rozsah fenotypov, ktoré existujú v danej populácii, a vyvíja selektívny tlak, ktorý posúva priemerný fenotyp jedným alebo druhým smerom. Keď sa nový fenotyp dostane do optimálnej korešpondencie s novými podmienkami prostredia, prichádza do hry stabilizujúci výber.

Riadený výber vedie k evolučným zmenám. Tu je jeden príklad.

Objav antibiotík v 40. rokoch minulého storočia vytvoril silný selekčný tlak v prospech bakteriálnych kmeňov, ktoré boli geneticky odolné voči antibiotikám. Baktérie sa veľmi silno množia, v dôsledku náhodnej mutácie sa môže objaviť rezistentná bunka, ktorej potomkovia budú prekvitať kvôli nedostatku konkurencie iných baktérií, ktoré toto antibiotikum ničí.

umelý výber.

Umelý výber je metóda šľachtenia nových plemien domácich zvierat alebo odrôd rastlín.

Človek od najstarších čias svojej civilizácie využíva umelý výber pri šľachtení rastlín a živočíchov. Darwin použil údaje z umelého výberu na vysvetlenie mechanizmu prirodzeného výberu. Hlavnými faktormi umelého výberu sú dedičnosť, premenlivosť, pôsobenie človeka snažiaceho sa doviesť dedičné odchýlky do absurdnosti a selekcia. Variabilita, ako vlastnosť všetkých organizmov meniť sa, poskytuje materiál na selekciu – rôzne série odchýlok. Osoba, ktorá si všimla odchýlky, ktoré potrebuje, pristúpi k výberu. Umelý výber je založený na izolácii prirodzených populácií alebo jedincov s potrebnými odchýlkami a selektívnom krížení organizmov, ktoré majú vlastnosti žiaduce pre človeka.

Selekcia plemien dobytka Chernzey a Aberdeen-Angus bola vykonaná na množstvo a kvalitu mäsa, plemená Chernzey a Jersey - na produkciu mlieka. Ovce plemena Champshire a Suffalan rýchlo dospievajú a produkujú dobré mäso, sú však menej odolné a menej aktívne pri hľadaní potravy ako napríklad škótske ovce čiernolíce. Tieto príklady ukazujú, že nie je možné spojiť všetky vlastnosti potrebné pre maximálny ekonomický efekt v jednom plemene.

Umelým výberom človek vytvára riadené selektívne pôsobenie, ktoré vedie k zmene frekvencií alel a genotypov v populácii. Ide o evolučný mechanizmus vedúci k vzniku nových plemien, línií, odrôd, rás a poddruhov. Genofondy všetkých týchto skupín sú izolované, ale zachovávajú si základnú štruktúru génov a chromozómov charakteristickú pre druhy, ku ktorým stále patria. Nie je v ľudských silách vytvoriť nový druh alebo obnoviť vyhynutý druh!

Darwin v rámci umelého výberu rozlišoval medzi metodickým alebo systematickým výberom a nevedomým výberom. Metodickým výberom si chovateľ vytýčil celkom jasný cieľ, vyprodukovať nové plemená, ktoré predčia všetko, čo v tomto smere vzniklo. Nevedomý výber je zameraný na zachovanie už existujúcich vlastností.

V modernom chove existujú dve formy umelého výberu: príbuzenské kríženie a kríženie. Príbuzenská plemenitba je založená na selektívnom krížení blízko príbuzných jedincov za účelom zachovania a šírenia obzvlášť žiadúcich vlastností. Outbreeding je kríženie jedincov z geneticky odlišných populácií. Potomkovia takýchto krížení sú zvyčajne nadradení svojim rodičom.

Vznik zariadení. Relatívna povaha kondície.

Výsledkom prirodzeného výberu je vznik znakov, ktoré organizmom umožňujú prispôsobiť sa podmienkam existencie. Preto sa objavila myšlienka adaptívnej povahy evolúcie. Na základe štúdia vzniku adaptácií (adaptácií) vznikol celý smer v biológii – doktrína adaptácií. Adaptačné znaky alebo adaptácie sa delia na fyziologické a morfologické.

Fyziologické adaptácie. Množstvo a veľký význam pre vitalitu organizmu malých fyziologických mutácií prispieva k tomu, že diferenciácia začína v populáciách. Je to pochopiteľné, ak sú mutácie svojou povahou biologickými zmenami, ktoré vedú predovšetkým k zmenám v procesoch vnútrobunkového metabolizmu a len prostredníctvom nich k morfologickým transformáciám. Príkladom sú také vlastnosti organizmu, ako je odolnosť voči známym teplotám, schopnosť akumulovať živiny, všeobecná aktivita atď. Ľahko spôsobujú posun oboma smermi av oboch prípadoch môžu byť priaznivé. Štúdium klíčivosti semien ďateliny červenej pri rôznych teplotách ukázalo, že najvyššia % klíčivosť sa udáva pri + 12C, ale niektoré semená klíčia len v rozmedzí + 4-10C. To prispieva k prežitiu druhu pri nízkych jarných teplotách.

Živočíšna pigmentácia sa vývojom a variabilitou približuje fyziologickým znakom. Vyššia alebo nižšia intenzita farieb môže mať ochranné hodnoty za vhodných všeobecných podmienok pozadia a osvetlenia. To sú už morfologické úpravy.

Známe Harrisonove štúdie ukázali mechanizmus samotného výskytu rozdielov vo sfarbení dvoch populácií motýľov, ktoré vznikli z jednej súvislej populácie, keď les rozdelila široká čistinka. V tej časti lesa, kde borovicu nahradila breza, viedol prirodzený výber (prevládajúce požieranie tmavších exemplárov vtákmi) k výraznému presvetleniu populácie motýľov.

Dokonca aj C. Darwin upozornil na skutočnosť, že hmyz ostrovov je buď dobrý letec, alebo má zmenšené krídla. Takýto jav, akým je redukcia orgánov, ktoré stratili svoj význam, nie je ťažké vysvetliť, pretože väčšina mutácií je spojená práve s fenoménom nedostatočného rozvoja.

Analýza adaptácií ukázala, že umožňujú organizmom prežiť len za určitých podmienok. Dá sa to pochopiť aj analýzou príkladov, ktoré sme uviedli. Keď sa vyrúbu brezy, ľahké motýle sa stanú ľahkou korisťou pre vtáky. Tie isté vtáky, ktoré sa objavili pod ostrovmi, ničia hmyz so zmenšenými krídlami. Už tieto fakty ukazujú, že kondícia nie je absolútna, ale relatívna.

Dôkaz pre vývoj organického sveta.

Darvinizmus je už dlho všeobecne uznávanou doktrínou. Všetky historické premeny organického sveta na Zemi možno vysvetliť z najnižších darwinovských myšlienok.

Na konci 19. storočia, keď počet podporovateľov evolučného učenia Charlesa Darwina bol menší ako odporcov, začali nasledovníci Charlesa Darwina zbierať dôkazy o existencii evolúcie organického sveta.

V tomto smere sa pracovalo v oblastiach paleontológie, porovnávacej morfológie, porovnávacej anatómie, embryológie, biogeografie, biochémie atď.

Paleontologické nálezy ako dôkaz evolúcie.

Počas existencie vedeckej biológie sa nahromadili početné paleontologické nálezy vyhynutých rastlín a živočíchov. Tieto nálezy sa stali obzvlášť cennými, keď sa vedci naučili určovať vek ložísk, v ktorých sa našli. Podarilo sa nielen obnoviť vzhľad fosílnych organizmov, ale aj naznačiť dobu, kedy žili na našej planéte. Takže sa našli zvyšky semenných papradí, ktoré boli prechodnou formou medzi papraďami a semennými rastlinami. Bol objavený stegocefalus - prechodná forma medzi rybami a obojživelníkmi. Z permských ložísk je známy jašterica zubatá, ktorá je prechodnou formou medzi plazmi a cicavcami. Takýchto príkladov je oveľa viac.

Porovnávacie morfologické a embryologické dôkazy evolúcie.

Porovnávacie morfologické dôkazy sú založené na konceptoch: analógia a homológia orgánov, na koncepte rudimentov a atavizmov. Obzvlášť cenné v procese dokazovania evolúcie sú homológia, základy a atavizmy.

Príklady homologických orgánov zahŕňajú predné končatiny stavovcov; žabie labky, jašterice, vtáčie krídla, plutvy vodných cicavcov, krtkové labky, ľudské ruky. Všetky majú jeden štruktúrny plán a tvoria evolučno-morfologický rod. Medzi takéto jasné dôkazy evolúcie patrí prítomnosť v ľudskej rase „chvostých ľudí“ a ľudí, ktorých vlasová línia pokrýva celý povrch tela.

Za jeden z hlavných dôkazov evolúcie sa považujú informácie o embryonálnom vývoji organizmov, ktoré prispeli k vzniku nového smeru v biológii – evolučnej biológie. V prospech evolúcie hovorí fakt, že všetky mnohobunkové živočíchy majú vo svojom embryonálnom vývoji zárodočné vrstvy, z ktorých sa rôznym spôsobom vytvárajú rôzne orgány. Embryo si vo svojom vývoji „pamätá“ štádiá, ktorými prešli jeho predkovia.

Dôkazy evolúcie z ekológie a geografie.

Biochemický dôkaz evolúcie.

Výrazným dôkazom evolúcie je prítomnosť jediného dedičného materiálu – DNA a schopnosť rôznych skupín organizmov „zapnúť“ rôzne časti genómu v procese života!

Hlavné smery evolučného procesu.

Proces evolúcie prebieha nepretržite v znamení prispôsobovania sa organizmov prostrediu.

Za hlavné smery evolučného procesu treba považovať biologický pokrok, biologickú stabilizáciu, biologickú regresiu.

Jasné definície týchto javov uviedol A. N. Severtsov.

Biologický pokrok znamená zvýšenie adaptability organizmu na jeho prostredie, čo vedie k zvýšeniu počtu a širšiemu rozšíreniu daného druhu v priestore. Príkladom biologického pokroku je vývoj dýchacieho systému od dýchania žiabrami k dýchaniu pľúcami. Práve tento proces viedol k dobytiu pôdy a vzdušného priestoru zvieratami.

Podľa A.N.Severcova biologická stabilizácia znamená udržiavať telesnú zdatnosť na určitej úrovni. Telo sa mení podľa zmien prostredia. Jeho počty nestúpajú, ale ani neklesajú.

V rastlinách sa s poklesom priemernej ročnej teploty zvyšuje počet krycích chĺpkov epidermy. Tento jav umožňuje všetkým jedincom prežiť, ale medzi inými druhmi neexistuje žiadna výhoda, pretože vykazujú rovnakú reakciu.

Biologický pokrok má v evolúcii najväčší význam, preto sa v biológii venuje veľká pozornosť štúdiu biologického pokroku.

Za hlavné smery biologického pokroku sa považujú aromorfózy a ideoadaptácia, z iných smerov biologického pokroku možno menovať aj všeobecnú degeneráciu.

Aromorfózy sú adaptívne zmeny, pri ktorých dochádza k rozširovaniu životných podmienok spojených s komplikáciou organizácie a zvýšením vitálnej aktivity. Za klasický príklad aromorfózy treba považovať zlepšenie pľúc u vtákov a cicavcov, úplné oddelenie arteriálnej a venóznej krvi v srdci vtákov a cicavcov, oddelenie funkcií v plastidoch vyšších rastlín.

Ideologické adaptácie sú smery evolúcie, v ktorých sú niektoré adaptácie nahradené inými, ktoré sú im biologicky ekvivalentné. Ideologické úpravy majú na rozdiel od aromorfóz súkromný charakter. Príkladom ideologických adaptácií je evolúcia ústneho aparátu hmyzu, ktorý bol vytvorený tak, aby vyhovoval prostrediu a koevolúcii.

Všeobecná degenerácia - adaptačné zmeny u dospelých potomkov, pri ktorých klesá celková energia vitálnej aktivity. Vzťahuje sa na smery biologického pokroku, pretože zníženie niektorých orgánov, ktoré sa vyskytujú počas degenerácie, je sprevádzané kompenzačným vývojom iných orgánov. U jaskynných a podzemných živočíchov je teda zmenšenie orgánov zraku sprevádzané kompenzačným vývojom iných zmyslových orgánov.

Ľudský pôvod.

V antropológii existuje niekoľko uhlov pohľadu na to, kedy sa ľudská vetva izolovala. Podľa jednej hypotézy sa asi pred 10 miliónmi rokov ľudoopi delili na tri druhy. Jeden druh - pragorily - odišiel do horských lesov, kde sa uspokojil s vegetariánskou stravou. Ďalší druh – prošimpanz – si zvolil skupinový spôsob života. Hlavnou potravou pre neho boli opice malých druhov. Tretí druh – pračlovek – uprednostňoval lov v bohatom živote savany. Toto bola vetva, ktorá viedla k modernému človeku.

Podľa modernej hypotézy, ktorú predložil Tim Vyton, antropológ z Kalifornskej univerzity v Berkeley, sa len pred piatimi miliónmi rokov rozdelili vetvy pračloveka a opice. Timan White verí, že Australopithecus ramidus, ktorý sa v tom čase objavil, sa v závislosti od okolností pohyboval buď na štyroch, alebo na dvoch končatinách. A pravdepodobne prešli stovky tisíc rokov, kým zmiešané hnutie nahradil bipedalizmus.

Asi pred tromi miliónmi rokov dalo odvetvie človeka dve vývojové línie. Jeden z nich dal vzniknúť celej galaxii vzpriamených druhov Australopithecus, druhý viedol k vzniku nového rodu, nazývaného Homo.

Všeobecná biológia.

Príspevok na vstup na vysoké školy.

Zostavil: Galkin M. A.

Príručka predstavuje materiál o kurze všeobecnej biológie, od teórie vzniku života na Zemi až po náuku o biosfére.

Príručka je určená pre uchádzačov, študentov stredných škôl, študentov prípravných kurzov a odborov.

Predslov.

Príručka je zostavená v súlade s programom pre uchádzačov na univerzity Ruskej federácie, kde je biológia všeobecným predmetom.

Účelom tejto príručky je pomôcť uchádzačovi pripraviť sa na prijímacie skúšky. V tomto sa líši od školskej učebnice „Všeobecná biológia“, ktorá má kognitívny charakter.

Pri zostavovaní príručky boli v prvom rade zohľadnené požiadavky na prijímacie skúšky. To platí pre obsah aj objem materiálu uvedeného v príručke.

Príspevok je určený pre uchádzačov, ktorí majú ukončené stredoškolské vzdelanie alebo študujú všeobecnú biológiu na prípravných pracoviskách.

Príručka neobsahuje niektoré časti, ktoré sa tradične zvažujú v kurze „Všeobecná biológia“. Sú to „bunková štruktúra“, „bunkové delenie“, „fotosyntéza“.

Materiál o týchto častiach je podrobne uvedený v príručke pre uchádzačov o štúdium na univerzitách, ktorú zostavil Galkin M.A.

Všetky pripomienky a návrhy týkajúce sa formy a obsahu návodu budú akceptované s vďakou.

Manuálny kompilátor.

Veda o zákonoch, ktoré sú spoločné pre všetko živé. Študuje všeobecné zákonitosti života a tie črty, ktoré sú charakteristické pre všetky typy živých bytostí, bez ohľadu na ich systematické postavenie. Aký je rozdiel medzi živými a neživými vecami, aké sú hlavné a spoločné vzorce životných javov pre všetky organizmy – odpoveď na tieto otázky je úlohou všeobecnej biológie.

Výmena hmoty a energie medzi organizmom a prostredím, schopnosť rozmnožovania, dedičnosť a premenlivosť sú neoddeliteľnou vlastnosťou všetkých organizmov. Tieto vlastnosti sú základom evolúcie – nezvratného historického vývoja živej prírody, ktorý je sprevádzaný prispôsobovaním sa organizmov podmienkam existencie, vznikom a zánikom druhov, premenou biogeocenóz a biosféry ako celku. V dôsledku evolúcie vznikol rôznorodý svet živých bytostí.

Existuje niekoľko štrukturálnych a funkčných úrovní organizácie života (živej hmoty). Spodný, najstarší, je suborganizmus. Toto je úroveň molekulárnych štruktúr, kde prechádza hranica medzi živým a neživým. Ďalšia úroveň je bunková. Bunka, jej štruktúry a základné biochemické procesy sú vo všetkých organizmoch podobné. Nasleduje úroveň celého organizmu. Integrálnymi vlastnosťami všetkých organizmov sú schopnosť rozmnožovania, dedičnosť a variabilita. Zložitejšou úrovňou organizácie života je populačno-druhová úroveň. Najvyšším stupňom je ekosystém, biosféricko-biogeocenotický, v ktorom spoločenstvá živočíšnych a rastlinných populácií spolu s ich biotopom tvoria funkčnú a štrukturálnu jednotu. Integrita ekosystémov (biogeocenózy, biosféra) je daná výmenou hmoty a energie medzi jej zložkami.

Všeobecná biológia študuje zákonitosti charakteristické pre všetky úrovne organizácie života. Význam tejto disciplíny je mimoriadne veľký tak pri formovaní materialistického svetonázoru, ako aj v mnohých životne dôležitých oblastiach ľudskej činnosti. Stále väčší praktický význam nadobúda pre poľnohospodárstvo, lesný a rybársky priemysel, biotechnológiu, medicínu, pre racionálne využívanie prírodných zdrojov a ochranu prírody.

Biológia slúži ako teoretický základ poľnohospodárskej výroby. Mnohé jej úseky priamo súvisia s rastlinnou výrobou a chovom zvierat. Zabezpečenie potravín pre neustále rastúcu svetovú populáciu je nemožné bez vytvorenia nových vysoko výnosných odrôd poľnohospodárskych plodín a úžitkových plemien domácich zvierat. To sa dá dosiahnuť len poznaním zákonitostí dedičnosti a premenlivosti. Vďaka objavom v molekulárnej biológii sa rozvíja biotechnológia - výroba enzýmov, hormónov, kŕmnych bielkovín, aminokyselín pomocou mikroorganizmov. Zvyšovanie úrodnosti pôdy, vytváranie podmienok na získanie udržateľných programovaných plodín - tieto environmentálne úlohy by mali riešiť agronómovia-biológovia.

Biológia študuje biologickú formu pohybu hmoty, teda súhrnu živých organizmov, vrátane ľudí. Vzhľadom na obrovskú rozmanitosť predstaviteľov života na Zemi je biológia komplexom rôznych biologických vied a zahŕňa botaniku, mykológiu (náuku o hubách), zoológiu, komplex vied o človeku ako biologickom objekte, všeobecnú biológiu a ďalšie. vedy. Nižšie sú uvedené všeobecné predstavy o biológii a jej zložkách.

Biológia je komplex vied, ktoré študujú všetku živú hmotu a organizmy, ktoré tvorí.

Aké vedy zahŕňa biológia:

Botanika je veda, ktorá študuje biologické vlastnosti rastlín. Súhrn všetkých rastlín na Zemi sa nazýva flóra Zeme. Tradične spolu s rastlinami v rámci botaniky študujú huby, vírusy, ktoré v užšom zmysle nepatria medzi rastliny, ale patria do iných ríš organizmov. Huby teda tvoria zvláštnu ríšu húb a veda o hubách sa nazýva mykológia.

Zoológia je veda, ktorá študuje živočíšnu ríšu.

Súhrn všetkých živočíchov obývajúcich Zem sa nazýva fauna Zeme. Je zvykom hovoriť o faune konkrétnej oblasti, konkrétneho regiónu atď.

Biologické vlastnosti človeka študuje celý komplex vied: anatómia, ľudská hygiena (napriek tomu, že človek je stavebnou jednotkou živočíšnej ríše, patrí do radu primátov, čeľade ľudoopov, rod človeka, rozum rozumného človeka).

Všeobecná biológia je špeciálna časť biológie, ktorá študuje najvšeobecnejšie vzorce biologickej formy existencie hmoty.

V súčasnom štádiu vývoja biológie je všeobecná biológia komplex vied, ktorý pozostáva zo samostatných, skôr nezávislých, ale úzko prepojených vied: molekulárnej biológie, cytológie, teórie vývoja a reprodukcie, genetiky, selekcie, evolučnej teórie, ekológie. V predmete Všeobecná biológia sú tieto vedy prezentované formou sekcií, ktoré v predmete Všeobecná biológia so základmi ekológie a ochrany životného prostredia sú nasledovné:

1. Cytológia – časť, ktorá študuje bunku, jej chemické zloženie, biochemické procesy prebiehajúce v bunke, stavbu a funkcie jednotlivých bunkových organel.

2. Náuka o individuálnom vývine – ontogenéza – časť, ktorá zahŕňa náuku o rozmnožovaní a vývoji organizmov (úzko súvisí s cytológiou).

3. Genetika so základmi selekcie - časť, ktorá uvažuje o zákonitostiach dedičnosti, variabilite, ich materiálnych nositeľoch (genetika), princípoch a metódach šľachtenia nových plemien zvierat, odrôd rastlín a kmeňov mikroorganizmov (šľachtenie); Teoretickým základom výberu je genetika.

4. Evolučná doktrína (teória) - časť, ktorá študuje fylogenézu (historický vývoj druhov); integrálnou súčasťou tejto doktríny je darvinizmus; základom tejto doktríny (teórie) je genetika, výber a iné biologické vedy.

5. Ekológia so základmi ochrany životného prostredia - časť, ktorá sa zaoberá vzťahom organizmov medzi sebou navzájom, prostredím, ako aj vplyvom človeka na prírodu a spôsobmi prekonávania negatívnych dôsledkov tohto vplyvu.

Všeobecná biológia je úzko prepojená s komplexom lekárskych a poľnohospodárskych vied, ktoré sú na jednej strane ich základňou a na druhej strane poskytujú bohatý faktografický materiál na ilustráciu všeobecných biologických zákonitostí. Poznanie a pochopenie problematiky všeobecnej biológie je nemožné bez znalostí z matematiky, chémie, fyziky, geológie, astronómie, filozofie a iných vied prírodných a humanitných cyklov. Bez znalosti základov organickej chémie teda nie je možné pochopiť ani molekulárnu biológiu, ani problémy metabolizmu, ktoré sú základom ekológie, ani otázky cytológie. To všetko si vyžaduje hlboké osvojenie si vedomostí všeobecnej biologickej povahy, ako aj poznatkov iných prírodných vied, matematiky a humanitných vied.

Znalosť všeobecných biologických pojmov a zákonitostí má pre každého človeka veľký význam, pretože sú základom pre pochopenie hlavných problémov ekológie (ako špeciálneho odboru poznania), bez ktorého zvládnutia moderný človek nedokáže prežiť neustále sa komplikujúca environmentálna situácia na našej planéte.

Všeobecná biológia

Treba si uvedomiť, že podľa vedcov v modernej vede, ktorej výsledky sa zvyčajne publikujú v časopisoch s vysokým impaktným faktorom, ako je veda ako „Všeobecná biológia“ (General Biology), podobne ako „všeobecná fyzika“, existujú. Kurzy pre bakalárov prvého ročníka štúdia sa však vyučujú na popredných univerzitách, čiže „Všeobecná biológia“ existuje len ako úvodný kurz z biológie.

Príbeh

V roku 1802 sa objavuje pojem biológia. G. R. Treviranus definuje biológiu ako vedu o všeobecných charakteristikách zvierat a rastlín, ako aj o špeciálnych predmetoch, ktoré študovali jeho predchodcovia, najmä C. Linné.

V roku 1832 vyšla kniha „Allgemeine Biologie der Pflanzen“ („Všeobecná biológia rastlín“) (Greyfsv., 1832), ktorá je prekladom knihy „Lärobok i botanik“ od Karla Agara.

Už v roku 1883 sa na Univerzite Nového Zélandu vyučovali kurzy všeobecnej biológie.

Všeobecná biológia ako samostatný predmet sa začala vyučovať v prvej polovici 20. storočia, s čím súvisel pokrok v štúdiu bunky, mikrobiologický výskum, objavy genetiky, jedným slovom premena biológie z pomocnej , súkromnej, deskriptívnej vedy (zoológia, botanika, systematika) do samostatnej a mimoriadne žiadanej oblasti odbornosti.

V roku 1940 založil akademik I. I. Shmalgauzen Journal of General Biology.

Zrejme prvou knihou (učebnicou) o všeobecnej biológii v ruštine boli V. V. Makhovko, P. V. Makarov, K. Yu.

Ako akademická disciplína sa všeobecná biológia vyučuje na strednej škole od roku 1963 a v roku 1966 vyšla kniha „Všeobecná biológia“, ktorú vydal Yu.I. Polyansky a ktorá sa používala ako učebná pomôcka.

Hlavné sekcie

Tradične všeobecná biológia zahŕňa: cytológiu, genetiku, biologickú chémiu, molekulárnu biológiu, biotechnológiu [ nie v zdroji], ekológia, vývojová biológia, evolučná teória, doktrína biosféry a doktrína človeka (biologický aspekt) [nie v zdroji] .

Význam všeobecnej biológie

Súvisiace vedy

Teoretická biológia

pozri tiež

• súkromná biológia

Poznámky

Literatúra

• Jane M. Oppenheimer, Úvahy o päťdesiatich rokoch publikácií o histórii všeobecnej biológie a špeciálnej embryológie, roč. 50, č. 4 (dec. 1975), str. 373-387
• Grodnitsky D. L., Porovnávacia analýza školských učebníc zo všeobecnej biológie, 2003
• Základy všeobecnej biológie (Kompendium Der Allgemeinen Biologie, NDR) Za generálnej redakcie E. Libberta M.: Mir, 1982. 436 strán.

Odkazy

Nadácia Wikimedia. 2010.

Pozrite sa, čo je „všeobecná biológia“ v iných slovníkoch:

BIOLÓGIA- BIOLÓGIA. Obsah: I. Dejiny biológie............. 424 Vitalizmus a mašinizmus. Vznik empirických vied v 16. – 18. storočí Vznik a vývoj evolučnej teórie. Vývoj fyziológie v XIX storočí. Vývoj bunkovej doktríny. Výsledky 19. storočia... Veľká lekárska encyklopédia

- (grécky, z bios life a logos word). Náuka o živote a jeho prejavoch u zvierat a rastlín. Slovník cudzích slov zahrnutých v ruskom jazyku. Chudinov A.N., 1910. BIOLÓGIA Grécky, z bios, život a logos, slov. Učenie o životnej sile ...... Slovník cudzích slov ruského jazyka

BIOLÓGIA- účet. predmet v škole; základy vedomostí o živej prírode. Odráža moderné výdobytky vied študujúcich štruktúru a životnú aktivitu biol. objekty všetkých úrovní zložitosti (bunka, organizmus, populácia, biocenóza, biosféra). Škola kurz B. zahŕňa sekcie: ... ... Ruská pedagogická encyklopédia

- (z Bio ... a ... Logia je súhrn vied o živej prírode. Predmetom štúdia je B. všetky prejavy života: stavba a funkcie živých bytostí a ich prirodzených spoločenstiev, ich rozšírenie, pôvod a rozvoj, spojenie medzi sebou as neživým ... ... Veľká sovietska encyklopédia

- (teória systémov) vedecká a metodologická koncepcia štúdia objektov, ktoré sú systémami. Úzko súvisí so systémovým prístupom a je špecifikáciou jeho princípov a metód. Prvá verzia všeobecnej teórie systémov bola ... ... Wikipedia

I Biológia (grécky bios life + logos učenie) je súhrn prírodných vied o živote ako o zvláštnom fenoméne prírody. Predmetom štúdia je štruktúra, fungovanie, individuálny a historický (evolučný) vývoj organizmov, ich vzťahy ... Lekárska encyklopédia

BIOLÓGIA- (z gréčtiny, bios life a logos učenie), súhrn vied o voľnej prírode. Predmetom štúdia sú všetky prejavy života: stavba a funkcie živých organizmov, ich rozšírenie, vznik, vývoj, vzťahy medzi sebou a s neživou prírodou. Termín... ... Veterinárny encyklopedický slovník

Biológia- školský predmet; základy vedomostí o živej prírode. Odráža moderné výdobytky vied, ktoré študujú štruktúru a životnú aktivitu biologických objektov všetkých úrovní zložitosti (bunka, organizmus, populácia, biocenóza, biosféra). Škola…… Pedagogický terminologický slovník

Všeobecná biológia- - časť biológie, ktorá študuje a vysvetľuje všeobecné, platné pre celú škálu organizmov na Zemi ... Slovník pojmov pre fyziológiu hospodárskych zvierat

Tento výraz má iné významy, pozri Rozptyl. Rozptyl je termín, ktorý označuje rôznorodosť vlastností v populácii. Jedna z kvantitatívnych charakteristík populácie. Popísať asexuálnu a hermafroditnú populáciu, okrem disperzií podľa ... ... Wikipédie

knihy

• Všeobecná biológia , V. M. Konstantinov , A. G. Rezanov , E. O. Fadeeva , Učebnica je venovaná všeobecným otázkam modernej biológie. Poskytuje základné informácie o štruktúre živej hmoty a všeobecných zákonitostiach jej fungovania. Témy školiaceho kurzu sú načrtnuté: ... Kategória: