V dvadsiatom storočí sa ustanovilo päť úrovní organizácie života: molekulárno-genetická, ontogenetická, ľudovo-druhová, ekosystémová a biosférická Objasnenie fenoménu života na každej úrovni je jednou z hlavných úloh biológie.

Molekulárna genetická úroveň- Toto je úroveň organizácie živých systémov, ktoré pozostávajú z bielkovín a nukleových kyselín. Na tejto úrovni sú základnou jednotkou organizmu gény. Biológia tu študuje mechanizmy prenosu genetickej informácie, dedičnosť a variabilitu.

Šesť najbežnejších prvkov v živých organizmoch je: organogény: uhlík, dusík, vodík, kyslík, fosfor a síra. Za účasti týchto prvkov v priebehu chemickej evolúcie obrie biopolyméry: sacharidy, bielkoviny, lipidy a nukleové kyseliny. Tieto makromolekuly sú základom živých organizmov. Monoméry týchto makromolekúl sú: monosacharidy, aminokyseliny, mastné kyseliny a nukleotidy.

Sú to bielkoviny a nukleové kyseliny informačný» makromolekuly, pretože ich vlastnosti závisia od spojovacej sekvencie 20 aminokyselín a 4 nukleotidov. Sacharidy a lipidy zohrávajú úlohu zásoby energie a stavebného materiálu. Zdielať bielkoviny zaúčtované cez 50% celková suchá hmotnosť buniek.

genetické informácie organizmus je uložený v DNA. Riadi takmer všetky biologické procesy v tele. Proteíny a nukleové kyseliny majú vlastnosť molekulárnej asymetrie (molekulárna chiralita). Chiralita(grécky cheir - ruka) sa prejavuje tým, že proteíny otáčajú rovinu polarizácie svetla doľava a nukleové kyseliny správny. Chiralita spočíva v ich asymetrii s ich zrkadlovým obrazom, ako v pravej a ľavej ruke, odtiaľ názov.

Molekuly DNA spolu s proteínmi tvoria substanciu chromozómov. Dôkaz o genetickej úlohe DNA získal v roku 1944 vedec O. Avery v experimente na baktériách. V roku 1953 objavili americký biochemik James Watson a anglický biofyzik Francis Crick štruktúru molekuly DNA. Ukázali, že DNA pozostáva z dvoch vlákien stočených do dvojitej špirály. DNA obsahuje 10 ÷ 25 tisíc nukleotidov a RNA - od 4 do 6 tisíc.

V roku 1941 americkí vedci J. Beadle a E. Teymut zistili, že syntéza bielkovín závisí od stavu génov DNA. GeneČasť molekuly DNA pozostávajúca zo stoviek nukleotidov. Potom boli vyhlásenia: jeden gén - jeden proteín. Súhrn génov organizmu sa nazýva genóm. Počet génov v ľudskom tele je cca 50 ÷ 100 tisíc a celý ľudský genóm obsahuje viac 3 miliardy párov báz. Gény kódujú syntézu bielkovín.

V roku 1954 teoretický fyzik Georgij Gamov dekódovali genetický kód. Zistil, že na kódovanie jednej aminokyseliny sa používa kombinácia troch nukleotidov DNA. Je to základná jednotka dedičnosti, kódujúca jednu aminokyselinu a je tzv kodón(trojica). V roku 1961 Crick experimentálne potvrdil Gamowovu hypotézu.

Ribozóm bunkových organel číta» informácie obsiahnuté v i-RNA, a v súlade s ním syntetizuje proteín. Kodóny - triplety pozostávajú z troch nukleotidov, napríklad ACH, AGC, GGG a ďalších. Celkový počet takýchto tripletov je 64. Z nich tri triplety sú stop signály a 61 tripletov kóduje 20 aminokyselín. Proteín pozostávajúci z 200 aminokyselín je kódovaný 200 kodónmi, t.j. 600 nukleotidov v mRNA a 600 párov báz v DNA. Toto je veľkosť jedného génu. Informácie v DNA sú zapísané pomocou nukleotidy v tvare: A-C-A-T-T-G-A-G-A-T-∙∙∙∙∙∙. Tento text obsahuje informácie, ktoré definujú špecifiká každého organizmu.

Genetický kód univerzálny, pretože rovnaké pre všetky živé organizmy. To svedčí o biochemickej jednote života, t.j. pôvod života na Zemi od jedného predka. Genetický kód jedinečný, pretože kóduje iba jednu aminokyselinu.

Život je charakterizovaný dialektickou jednotou protikladov: je integrálny aj diskrétny. Organický svet je jeden celok, pretože je to systém vzájomne prepojených častí (existencia niektorých organizmov závisí od iných), a zároveň je diskrétny, pretože pozostáva zo samostatných jednotiek - organizmov alebo jednotlivcov. Každý živý organizmus je zasa aj diskrétny, keďže pozostáva z jednotlivých orgánov, tkanív, buniek, no zároveň každý z orgánov s určitou autonómiou pôsobí ako súčasť celku. Každá bunka pozostáva z organel, ale funguje ako jeden celok. Dedičnú informáciu nesú gény, ale

žiadny z génov mimo totality neurčuje vývoj vlastnosti a pod.

Diskrétnosť života je spojená s rôznymi úrovňami organizácie organického sveta, ktoré možno definovať ako diskrétne stavy biologických systémov charakterizované podriadenosťou, prepojenosťou a špecifickými vzormi. Každá nová úroveň má zároveň špeciálne vlastnosti a vzory predchádzajúcej nižšej úrovne, pretože každý organizmus na jednej strane pozostáva z prvkov, ktoré sú mu podriadené, a na druhej strane je sám o sebe prvkom, ktorý je súčasťou nejakého druhu makrobiologického systému.

Na všetkých úrovniach života sa prejavujú jeho atribúty ako diskrétnosť a celistvosť, štrukturálna organizácia, výmena hmoty, energie a informácií. Existenciu života na vyšších úrovniach organizácie pripravuje a určuje štruktúra nižšej úrovne; najmä povaha bunkovej úrovne je určená molekulárnou a subcelulárnou úrovňou, povaha organizmu - bunkovou, tkanivovou úrovňou atď.

Štrukturálne úrovne organizácie života sú mimoriadne rozmanité, ale hlavné sú molekulárne, bunkové, ontogenetické, populačno-druhové, biocenotické, biogeocenotické a biosférické.

Molekulárna genetická úroveň

Molekulárno genetická úroveň života je úroveň fungovania biopolymérov (proteíny, nukleové kyseliny, polysacharidy) a iných dôležitých organických zlúčenín, ktoré sú základom životných procesov organizmov. Na tejto úrovni je elementárnou štruktúrnou jednotkou gén a nositeľom dedičnej informácie vo všetkých živých organizmoch je molekula DNA. Implementácia dedičných informácií sa uskutočňuje za účasti molekúl RNA. Vzhľadom na to, že procesy ukladania, zmeny a implementácie dedičnej informácie sú spojené s molekulárnymi štruktúrami, táto úroveň sa nazýva molekulárno-genetická.

Najdôležitejšími úlohami biológie na tejto úrovni je štúdium mechanizmov prenosu genetickej informácie, dedičnosti a variability, štúdium evolučných procesov, vzniku a podstaty života.

Všetky živé organizmy obsahujú jednoduché anorganické molekuly: dusík, voda, oxid uhličitý. Z nich sa v priebehu chemickej evolúcie objavili jednoduché organické zlúčeniny, ktoré sa zase stali stavebným materiálom pre väčšie molekuly. Takto sa objavili makromolekuly - obrie mo-

polymérne molekuly vytvorené z mnohých monomérov. Existujú tri typy polymérov: polysacharidy, proteíny a nukleové kyseliny. Monoméry pre ne sú monosacharidy, aminokyseliny a nukleotidy.

Veveričky a nukleové kyseliny sú "informačné" molekuly, pretože v ich štruktúre hrá dôležitú úlohu sekvencia monomérov, ktorá môže byť veľmi rôznorodá. Polysacharidy (škrob, glykogén, celulóza) zohrávajú úlohu zdroja energie a stavebného materiálu pre syntézu väčších molekúl.

Proteíny sú makromolekuly, ktoré sú veľmi dlhými reťazcami aminokyselín - organických (karboxylových) kyselín, zvyčajne obsahujúcich jednu alebo dve aminoskupiny (-NH 2).

V roztokoch môžu aminokyseliny vykazovať vlastnosti kyselín aj zásad. To z nich robí akýsi nárazník na ceste nebezpečných fyzikálnych a chemických zmien. V živých bunkách a tkanivách sa nachádza viac ako 170 aminokyselín, no v bielkovinách je ich len 20. Práve sekvencia aminokyselín navzájom spojených peptidovými väzbami 1 tvorí primárnu štruktúru bielkovín. Proteíny tvoria viac ako 50% celkovej suchej hmoty buniek.

Väčšina proteínov pôsobí ako katalyzátory (enzýmy). V ich priestorovej štruktúre sa nachádzajú aktívne centrá vo forme výklenkov určitého tvaru. Do takýchto centier vstupujú molekuly, ktorých premenu katalyzuje tento proteín. Okrem toho proteíny zohrávajú úlohu nosičov; napríklad hemoglobín prenáša kyslík z pľúc do tkanív. Svalové kontrakcie a vnútrobunkové pohyby sú výsledkom interakcie proteínových molekúl, ktorých funkciou je koordinovať pohyb. Funkciou protilátkových proteínov je chrániť telo pred vírusmi, baktériami atď. Činnosť nervového systému závisí od bielkovín, ktoré zhromažďujú a uchovávajú informácie z prostredia. Proteíny nazývané hormóny kontrolujú rast a aktivitu buniek.

Nukleové kyseliny.Životné procesy živých organizmov sú determinované interakciou dvoch typov makromolekúl – bielkovín a DNA. Genetická informácia organizmu je uložená v molekulách DNA, ktoré slúžia ako nosič dedičnej informácie pre ďalšiu generáciu a určujú biosyntézu bielkovín, ktoré riadia takmer všetky biologické procesy. Takže nuk-

1 Peptidová väzba je chemická väzba -CO-NH-.

Leové kyseliny majú v tele rovnako dôležité miesto ako bielkoviny.

Proteíny aj nukleové kyseliny majú jednu veľmi dôležitú vlastnosť – molekulovú disymetriu (asymetriu), čiže molekulovú chiralitu. Táto vlastnosť života bola objavená v 40. a 50. rokoch 20. storočia. 19. storočie L. Pasteura v rámci štúdia štruktúry kryštálov látok biologického pôvodu – solí kyseliny vínnej. Pasteur pri svojich pokusoch zistil, že nielen kryštály, ale aj ich vodné roztoky sú schopné vychyľovať polarizovaný svetelný lúč, t.j. sú opticky aktívne. Neskôr boli pomenované optické izoméry. Roztoky látok nebiologického pôvodu túto vlastnosť nemajú, štruktúra ich molekúl je symetrická.

Dnes sú už Pasteurove myšlienky potvrdené a považuje sa za preukázané, že molekulárna chiralita (z gréckeho cheir – ruka) je vlastná iba živej hmote a je jej integrálnou vlastnosťou. Látka neživého pôvodu je symetrická v tom zmysle, že molekuly, ktoré polarizujú svetlo vľavo a vpravo, sú v nej vždy rovnako rozdelené. A v látke biologického pôvodu je vždy odchýlka od tejto rovnováhy. Proteíny sú postavené z aminokyselín, ktoré polarizujú svetlo iba doľava (L-konfigurácia). Nukleové kyseliny sú zložené z cukrov, ktoré polarizujú svetlo len doprava (D-konfigurácia). Chiralita teda spočíva v asymetrii molekúl, ich nezlučiteľnosti s ich zrkadlovým obrazom, ako v pravej a ľavej ruke, čo dalo moderný názov tejto vlastnosti. Je zaujímavé si všimnúť, že ak by sa človek zrazu zmenil na svoj zrkadlový obraz, potom by bolo s jeho telom všetko v poriadku, kým by nezačal jesť potravu rastlinného alebo živočíšneho pôvodu, ktorú jednoducho nedokázal stráviť.

Nukleové kyseliny sú komplexné organické zlúčeniny, ktoré sú biopolymérmi obsahujúcimi fosfor (polynukleotidy).

Existujú dva typy nukleových kyselín – kyselina deoxyribonukleová (DNA) a kyselina ribonukleová (RNA). Nukleové kyseliny dostali svoj názov (z latinského nucleus - jadro) vďaka tomu, že boli prvýkrát izolované z jadier leukocytov v druhej polovici 19. storočia. Švajčiarsky biochemik F. Miescher. Neskôr sa zistilo, že nukleové kyseliny možno nájsť nielen v jadre, ale aj v cytoplazme a jej organelách. Molekuly DNA spolu s histónovými proteínmi tvoria substanciu chromozómov.

V polovici XX storočia. americký biochemik J. Watson a anglický biofyzik F. Crick odhalili štruktúru molekuly DNA. Röntgenové difrakčné štúdie ukázali, že DNA pozostáva z dvoch vlákien stočených do dvojitej špirály. Úlohu kostry reťazcov zohrávajú cukrovo-fosfátové skupiny a ako prepojky slúžia bázy purínov a pyrimidínov. Každý jumper je tvorený dvoma základňami pripevnenými k dvom protiľahlým reťazcom a ak má jedna základňa jeden krúžok, tak druhá má dva. Tak vznikajú komplementárne páry: A-T a G-C. To znamená, že sekvencia báz v jednom reťazci jednoznačne určuje sekvenciu báz v inom, komplementárnom reťazci molekuly.

Gén je časť molekuly DNA alebo RNA (v niektorých vírusoch). RNA obsahuje 4-6 tisíc jednotlivých nukleotidov, DNA - 10-25 tisíc. Ak by bolo možné natiahnuť DNA jednej ľudskej bunky do súvislého vlákna, jeho dĺžka by bola 91 cm.

Napriek tomu sa zrod molekulárnej genetiky odohral o niečo skôr, keď Američania J. Beadle a E. Tatum vytvorili priamu súvislosť medzi stavom génov (DNA) a syntézou enzýmov (proteínov). Vtedy sa objavilo známe príslovie: „jeden gén – jeden proteín“. Neskôr sa zistilo, že hlavnou funkciou génov je kódovať syntézu bielkovín. Potom vedci zamerali svoju pozornosť na otázku, ako je genetický program napísaný a ako je implementovaný v bunke. Na to bolo potrebné prísť na to, ako len štyri bázy môžu zakódovať poradie v molekulách bielkovín až dvadsiatich aminokyselín. Hlavný príspevok k riešeniu tohto problému priniesol známy teoretický fyzik G. Gamow v polovici 50. rokov 20. storočia.

Na zakódovanie jednej aminokyseliny sa podľa neho používa kombinácia troch nukleotidov DNA. Táto elementárna jednotka dedičnosti, kódujúca jednu aminokyselinu, sa nazýva kodón. V roku 1961 bola Gamowova hypotéza potvrdená výskumom F. Cricka. Takže molekulárny mechanizmus čítania genetickej informácie z molekuly DNA počas syntézy bielkovín bol rozlúštený.

V živej bunke sa nachádzajú organely – ribozómy, ktoré „čítajú“ primárnu štruktúru DNA a syntetizujú proteín v súlade s informáciami zaznamenanými v DNA. Každému tripletu nukleotidov je priradená jedna z 20 možných aminokyselín. Takto primárna štruktúra DNA určuje poradie aminokyselín syntetizovaného proteínu, fixuje genetický kód organizmu (bunky).

Genetický kód všetkých živých vecí, či už je to rastlina, zviera alebo baktéria, je rovnaký. Táto vlastnosť genetického kódu spolu s podobnosťou zloženia aminokyselín všetkých proteínov naznačuje

o biochemickej jednote života, pôvode všetkých živých bytostí na Zemi od jedného predka.

Bol rozlúštený aj mechanizmus reprodukcie DNA. Skladá sa z troch častí: replikácia, transkripcia a preklad.

replikácia je duplikácia molekúl DNA. Základom replikácie je jedinečná vlastnosť DNA samokopírovať sa, čo umožňuje bunke rozdeliť sa na dve rovnaké. Počas replikácie sa DNA, pozostávajúca z dvoch skrútených molekulárnych reťazcov, odvíja. Vzniknú dve molekulárne vlákna, z ktorých každé slúži ako matrica na syntézu nového vlákna, komplementárneho k pôvodnému. Potom sa bunka rozdelí a v každej bunke bude jedno vlákno DNA staré a druhé nové. Porušenie sekvencie nukleotidov v reťazci DNA vedie k dedičným zmenám v tele - mutáciám.

Prepis- ide o prenos kódu DNA vytvorením molekuly jednovláknovej mediátorovej RNA (i-RNA) na jednom z vlákien DNA. i-RNA je kópia časti molekuly DNA, pozostávajúca z jedného alebo skupiny susedných génov, ktoré nesú informácie o štruktúre proteínov.

Vysielanie - ide o syntézu bielkovín na základe genetického kódu i-RNA v špeciálnych bunkových organelách – ribozómoch, kde transferová RNA (t-RNA) dodáva aminokyseliny.

Koncom 50. rokov 20. storočia Ruskí a francúzski vedci súčasne predložili hypotézu, že rozdiely vo frekvencii výskytu a poradí nukleotidov v DNA v rôznych organizmoch sú druhovo špecifické. Táto hypotéza umožnila študovať evolúciu živých vecí a povahu speciácie na molekulárnej úrovni.

Na molekulárnej úrovni existuje niekoľko mechanizmov variability. Najdôležitejším z nich je už spomínaný mechanizmus génovej mutácie - priama transformácia samotných génovNový, nachádza sa v chromozóme, pod vplyvom vonkajších faktorov. Faktory spôsobujúce mutácie (mutagény) sú žiarenie, toxické chemikálie a vírusy. S týmto mechanizmom variability sa poradie génov v chromozóme nemení.

Ďalším mechanizmom zmeny je génová rekombinácia. Ide o vytváranie nových kombinácií génov umiestnených na určitom chromozóme. Zároveň sa nemení samotný molekulárny základ génu, ale presúva sa z jednej časti chromozómu do druhej alebo dochádza k výmene génov medzi dvoma chromozómami. K rekombinácii génov dochádza pri pohlavnom rozmnožovaní vo vyšších organizmoch. V tomto prípade nedochádza k zmene celkového množstva genetickej informácie, zostáva nezmenená. Tento mechanizmus vysvetľuje, prečo sa deti len čiastočne podobajú na svojich rodičov –

dedia vlastnosti od oboch rodičovských organizmov, ktoré sa náhodne kombinujú.

Ďalším mechanizmom zmeny je neklasická rekombináciaNový- Otvorili ho až v 50. rokoch minulého storočia. Pri neklasickej génovej rekombinácii dochádza k všeobecnému zvýšeniu množstva genetickej informácie v dôsledku inklúzie nových genetických prvkov do bunkového genómu. Najčastejšie sú nové prvky zavádzané do bunky vírusmi. Dnes bolo objavených niekoľko typov prenosných génov. Medzi nimi sú plazmidy, ktoré sú dvojvláknovou kruhovou DNA. Kvôli nim po dlhšom užívaní akýchkoľvek drog vzniká závislosť, po ktorej prestávajú pôsobiť liečivo. Patogénne baktérie, proti ktorým náš liek pôsobí, sa naviažu na plazmidy, vďaka čomu sú baktérie voči lieku odolné a prestanú si to všímať.

Migrácia genetických prvkov môže spôsobiť štrukturálne preskupenia v chromozómoch a génové mutácie. Možnosť využitia takýchto prvkov človekom viedla k vzniku novej vedy – genetického inžinierstva, ktorej účelom je vytvárať nové formy organizmov s požadovanými vlastnosťami. S pomocou genetických a biochemických metód sa teda konštruujú nové kombinácie génov, ktoré v prírode neexistujú. Na tento účel sa modifikuje DNA kódujúca produkciu proteínu s požadovanými vlastnosťami. Tento mechanizmus je základom všetkých moderných biotechnológií.

Rekombinantnú DNA možno použiť na syntézu rôznych génov a ich zavedenie do klonov (kolónií identických organizmov) na riadenú syntézu proteínov. Takže v roku 1978 bol syntetizovaný inzulín - proteín na liečbu cukrovky. Požadovaný gén bol zavedený do plazmidu a zavedený do normálnej baktérie.

Genetici pracujú na vývoji bezpečných vakcín proti vírusovým infekciám, keďže tradičné vakcíny sú oslabený vírus, ktorý musí spôsobiť tvorbu protilátok, takže ich podanie je spojené s určitým rizikom. Genetické inžinierstvo umožňuje získať DNA kódujúcu povrchovú vrstvu vírusu. V tomto prípade sa vytvára imunita, ale infekcia tela je vylúčená.

Dnes sa v genetickom inžinierstve uvažuje o otázke predlžovania dĺžky života a možnosti nesmrteľnosti zmenou ľudského genetického programu. To sa dá dosiahnuť zvýšením ochranných enzýmových funkcií bunky, ochranou molekúl DNA pred rôznymi poškodeniami spojenými s metabolickými poruchami a vplyvmi prostredia. Vedcom sa navyše podarilo objaviť starnúci pigment a vytvoriť špeciálny liek, ktorý z neho oslobodzuje bunky. Pri pokusoch s nami

shami sa predĺžila dĺžka ich života. Vedci tiež dokázali, že v čase delenia buniek sa teloméry znižujú - špeciálne chromozomálne štruktúry umiestnené na koncoch bunkových chromozómov. Faktom je, že počas replikácie DNA prechádza špeciálna látka - polymeráza - pozdĺž špirály DNA a vytvára z nej kópiu. Ale DNA polymeráza nezačne kopírovať od samého začiatku, ale zakaždým zanechá neskopírovaný hrot. Preto sa pri každom ďalšom kopírovaní špirála DNA skracuje kvôli koncovým úsekom, ktoré nenesú žiadne informácie, alebo telomérom. Akonáhle sú teloméry vyčerpané, následné kópie začnú zmenšovať časť DNA, ktorá nesie genetickú informáciu. Toto je proces starnutia buniek. V roku 1997 sa v USA a Kanade uskutočnil experiment na umelé predlžovanie telomér. Na to bol použitý novoobjavený bunkový enzým telomeráza, ktorý podporuje rast telomér. Takto získané bunky získali schopnosť mnohonásobného delenia, pričom si úplne zachovali svoje normálne funkčné vlastnosti a nepremenili sa na rakovinové bunky.

V poslednej dobe sú všeobecne známe úspechy genetických inžinierov v oblasti klonovania - presná reprodukcia jedného alebo druhého živého objektu v určitom počte kópií zo somatických buniek. Dorastený jedinec je zároveň geneticky na nerozoznanie od rodičovského organizmu.

Získavanie klonov z organizmov, ktoré sa rozmnožujú partenogenézou, bez predchádzajúceho oplodnenia, nie je nič výnimočné a už dlho to využívajú genetici. U vyšších organizmov sú známe aj prípady prirodzeného klonovania – narodenie jednovaječných dvojčiat. Ale umelá produkcia klonov vyšších organizmov je spojená s vážnymi ťažkosťami. Vo februári 1997 však v laboratóriu Jana Wilmutha v Edinburghu vyvinuli metódu na klonovanie cicavcov a chovali s ňou ovcu Dolly. Za týmto účelom boli zo škótskej ovce čiernolíce extrahované vajcia, umiestnené do umelého živného média a boli z nich odstránené jadrá. Potom odobrali bunky mliečnej žľazy dospelej gravidnej ovečky fínskeho plemena Dorset, nesúcej kompletnú genetickú sadu. Po určitom čase sa tieto bunky spojili s nejadrovými vajíčkami a aktivovali ich vývoj pomocou elektrického výboja. Potom vyvíjajúce sa embryo šesť dní rástlo v umelom prostredí, potom boli embryá transplantované do maternice adoptívnej matky, kde sa vyvíjali až do pôrodu. Ale z 236 pokusov sa ukázal ako úspešný iba jeden - ovečka Dolly vyrástla.

Potom Wilmut oznámil zásadnú možnosť klonovania ľudí, čo vyvolalo najživšie diskusie.

nielen vo vedeckej literatúre, ale aj v parlamentoch mnohých krajín, keďže takáto príležitosť je spojená s veľmi vážnymi morálnymi, etickými a právnymi problémami. Nie je náhoda, že niektoré krajiny už prijali zákony zakazujúce klonovanie ľudí. Koniec koncov, väčšina klonovaných embryí zomrie. Okrem toho je pravdepodobnosť narodenia čudákov vysoká. Takže klonovacie experimenty sú nielen nemorálne, ale aj jednoducho nebezpečné z hľadiska zachovania čistoty druhu Homo sapiens. To, že riziko je príliš veľké, potvrdzujú informácie, ktoré sa objavili začiatkom roku 2002 a uvádzajú, že ovca Dolly trpela artritídou, chorobou, ktorá u oviec nie je bežná, a preto musela byť krátko nato usmrtená.

Oveľa sľubnejšou oblasťou výskumu je preto štúdium ľudského genómu (súboru génov). V roku 1988 z iniciatívy J. Watsona vznikla medzinárodná organizácia „Human Genome“, ktorá spojila množstvo vedcov z celého sveta a dala si za úlohu rozlúštiť celý ľudský genóm. Je to náročná úloha, pretože počet génov v ľudskom tele je od 50 do 100 tisíc a celý genóm má viac ako 3 miliardy nukleotidových párov.

Predpokladá sa, že prvá etapa tohto programu, spojená s dešifrovaním sekvencie nukleotidových párov, bude dokončená do konca roku 2005. Už sa pracovalo na vytvorení „atlasu“ génov, súboru ich máp. Prvú takúto mapu zostavili v roku 1992 D. Cohen a J. Dosset. V konečnej verzii ho v roku 1996 predstavil J. Weissenbach, ktorý pri štúdiu chromozómu pod mikroskopom označil DNA jeho rôznych oblastí špeciálnymi markermi. Potom tieto časti naklonoval, pestoval ich na mikroorganizmoch a získal fragmenty DNA – nukleotidovú sekvenciu jedného vlákna DNA, z ktorého sa skladajú chromozómy. Weissenbach teda lokalizoval 223 génov a identifikoval asi 30 mutácií vedúcich k 200 ochoreniam vrátane hypertenzie, cukrovky, hluchoty, slepoty a zhubných nádorov.

Jedným z výsledkov tohto programu, aj keď neukončeného, ​​je možnosť identifikácie genetických patológií v počiatočných štádiách tehotenstva a vytvorenie génovej terapie – metódy liečby dedičných chorôb pomocou génov. Pred procedúrou génovej terapie zistia, ktorý gén sa ukázal ako defektný, získajú normálny gén a zavedú ho do všetkých chorých buniek. Zároveň je veľmi dôležité uistiť sa, že zavedený gén funguje pod kontrolou bunkových mechanizmov, inak sa získa rakovinová bunka. Už sú prví takto vyliečení pacienti. Pravda, zatiaľ nie je jasné, ako radikálne sa liečia a

či sa choroba v budúcnosti vráti. Rovnako nie sú zatiaľ jasné ani dlhodobé následky takejto liečby.

Využitie biotechnológie a genetického inžinierstva má samozrejme pozitívne aj negatívne stránky. Dokazuje to memorandum, ktoré v roku 1996 zverejnila Federácia európskych mikrobiologických spoločností. Je to spôsobené tým, že široká verejnosť je voči génovým technológiám podozrievavá a nepriateľská. Strach je spôsobený možnosťou vytvorenia genetickej bomby, ktorá môže zdeformovať ľudský genóm a viesť k zrodeniu čudákov; vznik neznámych chorôb a výroba biologických zbraní.

A nakoniec, v poslednej dobe sa široko diskutuje o probléme rozšírenej distribúcie transgénnych potravinových produktov vytvorených zavedením génov, ktoré blokujú vývoj vírusových alebo plesňových ochorení. Transgénne paradajky a kukurica už vznikli a predávajú sa. Na trh sa dodáva chlieb, syr a pivo vyrobené pomocou transgénnych mikróbov. Takéto výrobky sú odolné voči škodlivým baktériám, majú zlepšené vlastnosti - chuť, nutričnú hodnotu, silu atď. Napríklad v Číne sa pestuje tabak odolný voči vírusom, paradajky a sladká paprika. Známe transgénne paradajky odolné voči bakteriálnej infekcii, zemiaky a kukurica odolné voči plesniam. Dlhodobé dôsledky používania takýchto produktov sú však stále neznáme, predovšetkým mechanizmus ich účinku na telo a ľudský genóm.

Samozrejme, za dvadsať rokov používania biotechnológie sa nestalo nič, čoho by sa ľudia báli. Všetky nové mikroorganizmy vytvorené vedcami sú menej patogénne ako ich pôvodné formy. Nikdy nedošlo k škodlivému alebo nebezpečnému šíreniu rekombinantných organizmov. Vedci však dbajú na to, aby transgénne kmene neobsahovali gény, ktoré po prenose na iné baktérie môžu mať nebezpečný účinok. Existuje teoretické nebezpečenstvo vytvorenia nových typov bakteriologických zbraní založených na génových technológiách. Vedci preto musia brať toto riziko do úvahy a prispieť k rozvoju systému spoľahlivej medzinárodnej kontroly, ktorý je schopný takúto prácu opraviť a pozastaviť.

S prihliadnutím na možné nebezpečenstvo používania genetických technológií boli vypracované dokumenty, ktoré upravujú ich používanie, bezpečnostné pravidlá pre laboratórny výskum a priemyselný vývoj, ako aj pravidlá pre zavádzanie geneticky modifikovaných organizmov do životného prostredia.

Dnes sa teda verí, že s primeranými opatreniami výhody génových technológií prevažujú nad rizikom možných negatívnych dôsledkov.

Bunková úroveň

Na bunkovej úrovni organizácie je základnou stavebnou a funkčnou jednotkou všetkých živých organizmov bunka. Na bunkovej úrovni, ako aj na molekulárnej genetickej úrovni je zaznamenaný rovnaký typ všetkých živých organizmov. Vo všetkých organizmoch je biosyntéza a realizácia dedičnej informácie možná len na bunkovej úrovni. Bunková úroveň v jednobunkových organizmoch sa zhoduje s úrovňou organizmu. História života na našej planéte sa začala touto úrovňou organizácie.

Veda dnes presne stanovila, že najmenšou samostatnou jednotkou stavby, fungovania a vývoja živého organizmu je bunka.

Bunka je elementárny biologický systém schopný sebaobnovy, sebarozmnožovania a vývoja, t.j. obdarený všetkými vlastnosťami živého organizmu.

Bunkové štruktúry sú základom štruktúry každého živého organizmu, bez ohľadu na to, aká rôznorodá a zložitá sa môže zdať jeho štruktúra. Veda, ktorá študuje živú bunku, sa nazýva cytológia. Študuje stavbu buniek, ich fungovanie ako elementárnych živých systémov, skúma funkcie jednotlivých bunkových komponentov, proces rozmnožovania buniek, ich adaptáciu na podmienky prostredia atď. Cytológia študuje aj znaky špecializovaných buniek, tvorbu ich špeciálnych buniek. funkcie a vývoj špecifických bunkových štruktúr. Modernú cytológiu teda možno nazvať bunkovou fyziológiou. Úspechy modernej cytológie sú neoddeliteľne spojené s úspechmi biochémie, biofyziky, molekulárnej biológie a genetiky.

Cytológia je založená na tvrdení, že všetky živé organizmy (živočíchy, rastliny, baktérie) pozostávajú z buniek a ich metabolických produktov. Nové bunky vznikajú delením už existujúcich buniek. Všetky bunky majú podobné chemické zloženie a metabolizmus. Činnosť organizmu ako celku je tvorená činnosťou a interakciou jednotlivých buniek.

Zistenie existencie buniek prišlo na záver XVII keď bol vynájdený mikroskop. Bunku prvýkrát opísal anglický vedec R. Hooke v roku 1665, keď skúmal kúsok korku. Keďže jeho mikroskop nebol veľmi dokonalý, to, čo videl, boli v skutočnosti steny mŕtvych buniek. Trvalo takmer dvesto rokov, kým biológovia pochopili, že hlavnú úlohu nehrali steny bunky, ale jej vnútorný obsah. Spomedzi tvorcov bunkovej teórie treba spomenúť aj A. Leeuwenhoeka, ktorý ukázal, že tkanivá mnohých rastlinných

organizmy sú postavené z buniek. Opísal aj erytrocyty, jednobunkové organizmy a baktérie. Pravda, Leeuwenhoek, podobne ako iní výskumníci zo 17. storočia, videl v cele iba škrupinu obsahujúcu dutinu.

Významný pokrok v štúdiu buniek nastal na začiatku 19. storočia, keď sa na ne začalo pozerať ako na jedincov s vitálnymi vlastnosťami. V 30. rokoch 19. storočia bolo objavené a opísané bunkové jadro, čo vedcov upozornilo na obsah bunky. Potom bolo možné vidieť delenie rastlinných buniek. Na základe týchto štúdií vznikla bunková teória, ktorá sa stala najväčšou udalosťou v biológii 19. storočia. Bola to bunková teória, ktorá poskytla rozhodujúci dôkaz o jednote celej živej prírody, slúžila ako základ pre rozvoj embryológie, histológie, fyziológie, teórie evolúcie, ako aj pre pochopenie individuálneho vývoja organizmov.

Cytológia dostala silný impulz s vytvorením genetiky a molekulárnej biológie. Potom boli objavené nové zložky alebo organely, bunky - membrána, ribozómy, lyzozómy atď.

Podľa moderných koncepcií môžu bunky existovať ako samostatné organizmy (napríklad prvoky), ako aj ako súčasť mnohobunkových organizmov, kde sú zárodočné bunky, ktoré slúžia na reprodukciu, a somatické bunky (bunky tela). Somatické bunky sa líšia štruktúrou a funkciou - existujú nervové, kostné, svalové, sekrečné bunky. Veľkosť buniek sa môže meniť od 0,1 µm (niektoré baktérie) do 155 mm (pštrosie vajce v škrupine). Živý organizmus tvoria miliardy rôznych buniek (až 10 15), ktorých tvar môže byť najbizarnejší (pavúk, hviezda, snehová vločka atď.).

Zistilo sa, že napriek veľkej rozmanitosti buniek a funkcií, ktoré vykonávajú, sú bunky všetkých živých organizmov podobné chemickým zložením: obsahujú obzvlášť vysoký obsah vodíka, kyslíka, uhlíka a dusíka (tieto chemické prvky tvoria viac ako 98 % celkového obsahu bunky); 2 % pripadá na ďalších asi 50 chemických prvkov.

Bunky živých organizmov obsahujú anorganické látky – vodu (v priemere až 80 %) a minerálne soli, ako aj organické zlúčeniny: 90 % sušiny bunky tvoria biopolyméry – proteíny, nukleové kyseliny, sacharidy a lipidy. A napokon je vedecky dokázané, že všetky bunky pozostávajú z troch hlavných častí:

plazmatická membrána, ktorá riadi prechod látok z prostredia do bunky a naopak;

cytoplazma s rôznorodou štruktúrou;

bunkové jadro, ktoré obsahuje genetickú informáciu.

Okrem toho všetky živočíšne a niektoré rastlinné bunky obsahujú centrioly – valcovité útvary, ktoré tvoria bunkové centrá. Rastlinné bunky majú tiež bunkovú stenu (škrupinu) a plastidy, špecializované bunkové štruktúry, ktoré často obsahujú pigment, ktorý určuje farbu bunky.

bunková membrána pozostáva z dvoch vrstiev molekúl tukových látok, medzi ktorými sú molekuly bielkovín. Membrána udržuje normálnu koncentráciu solí vo vnútri bunky. Keď je membrána poškodená, bunka odumiera.

Cytoplazma je vodno-soľný roztok, v ktorom sú rozpustené a suspendované enzýmy a iné látky. V cytoplazme sa nachádzajú organely – malé orgány, ohraničené od obsahu cytoplazmy vlastnými membránami. Medzi nimi - mitochondrie- vakovité útvary s dýchacími enzýmami, v ktorých sa uvoľňuje energia. Nachádza sa tiež v cytoplazme ribozóm, pozostávajúce z bielkovín a RNA, pomocou ktorých sa v bunke uskutočňuje syntéza bielkovín. En-preplazmatické retikulum- ide o bežný vnútrobunkový obehový systém, cez ktorého kanály sa uskutočňuje transport látok, a na membránach kanálov sú enzýmy, ktoré zabezpečujú životne dôležitú aktivitu bunky. hrá dôležitú úlohu v bunke lepidlopresný stred, pozostávajúce z dvoch centriolov. Spúšťa proces bunkového delenia.

Najdôležitejšou časťou všetkých buniek (okrem baktérií) je jadro, v ktorých sa nachádzajú chromozómy - dlhé vláknité telieska, pozostávajúce z DNA a na ňu naviazaného proteínu. Jadro uchováva a reprodukuje genetickú informáciu a tiež reguluje metabolické procesy v bunke.

Bunky sa rozmnožujú rozdelením pôvodnej bunky na dve dcérske bunky. V tomto prípade sa do dcérskych buniek prenesie kompletná sada chromozómov nesúcich genetickú informáciu, preto sa pred rozdelením počet chromozómov zdvojnásobí. Takéto delenie buniek, ktoré zabezpečuje rovnakú distribúciu genetického materiálu medzi dcérskymi bunkami, sa nazýva tzv mitóza.

Mnohobunkové organizmy sa vyvíjajú aj z jedinej bunky – vajíčka. Počas embryogenézy sa však bunky menia. To vedie k vzniku mnohých rôznych buniek - svalov, nervov, krvi atď. Rôzne bunky syntetizujú rôzne proteíny. Každá bunka mnohobunkového organizmu však nesie kompletný súbor genetických informácií na stavbu všetkých bielkovín potrebných pre organizmus.

V závislosti od typu buniek sú všetky organizmy rozdelené do dvoch skupín:

prokaryoty - bunky bez jadra. V nich nie sú molekuly DNA obklopené jadrovou membránou a nie sú organizované do chromozómov. Prokaryoty zahŕňajú baktérie;

eukaryoty- bunky obsahujúce jadrá. Okrem toho majú mitochondrie – organely, v ktorých prebieha oxidačný proces. Eukaryoty zahŕňajú prvoky, huby, rastliny a zvieratá, takže môžu byť jednobunkové alebo mnohobunkové.

Medzi prokaryotmi a eukaryotmi sú teda výrazné rozdiely v štruktúre a fungovaní genetického aparátu, bunkových stien a membránových systémov, syntéze bielkovín atď. Predpokladá sa, že prvé organizmy, ktoré sa objavili na Zemi, boli prokaryoty. Uvažovalo sa o tom až do 60. rokov 20. storočia, kedy hĺbkové štúdium bunky viedlo k objavu archebaktérií, ktorých štruktúra je podobná prokaryotom aj eukaryotom. Otázka, ktoré jednobunkové organizmy sú starodávnejšie, o možnosti existencie určitej prvej bunky, z ktorej sa neskôr objavili všetky tri evolučné línie, zostáva stále otvorená.

Vedci pri štúdiu živej bunky upozornili na existenciu dvoch hlavných typov jej výživy, čo umožnilo rozdeliť všetky organizmy na dva druhy podľa spôsobu výživy:

autotrofný organizmy - organizmy, ktoré nepotrebujú biopotraviny a sú schopné vykonávať svoju životnú činnosť vďaka asimilácii oxidu uhličitého (baktérie) alebo fotosyntéze (rastliny), t.j. samotné autotrofy produkujú živiny, ktoré potrebujú;

heterotrofné organizmy sú všetky organizmy, ktoré sa nezaobídu bez biopotravín.

Neskôr sa objasnili také dôležité faktory, akými sú schopnosť organizmov syntetizovať si potrebné látky (vitamíny, hormóny a pod.) a zabezpečiť si energiu, závislosť od ekologického prostredia a pod.. Tak vznikla komplexná a diferencovaná povaha trofických vzťahov. naznačuje potrebu systematického prístupu k štúdiu života a na ontogenetickej úrovni. Takto sformuloval koncept funkčnej konzistencie P.K. Anokhin, podľa ktorého rôzne zložky systémov fungujú v zhode v jednobunkových a mnohobunkových organizmoch. Jednotlivé zložky zároveň prispievajú ku koordinovanému fungovaniu ostatných, čím zabezpečujú jednotu a integritu pri realizácii životne dôležitých procesov celého organizmu. Funkčná konzistentnosť sa prejavuje aj v tom, že procesy na nižších úrovniach sú organizované funkčnými väzbami na vyšších úrovniach organizácie. Funkčný systémový charakter je badateľný najmä u mnohobunkových organizmov.

ontogenetickej úrovni.Mnohobunkové organizmy

Hlavnou jednotkou života na ontogenetickej úrovni je jednotlivec a ontogenéza je elementárny jav. Biologický jedinec môže byť jednobunkový aj mnohobunkový organizmus, no v každom prípade ide o integrálny, samoreprodukujúci sa systém.

ontogenéza nazval proces individuálneho vývoja organizmu od narodenia cez postupné morfologické, fyziologické a biochemické zmeny až po smrť, proces realizácie dedičnej informácie.

Minimálnym životným systémom, stavebným kameňom života, je bunka, ktorú študuje cytológia. Fungovanie a vývoj mnohobunkových živých organizmov je predmetom fyziológie. V súčasnosti nie je vytvorená jednotná teória ontogenézy, pretože nie sú stanovené príčiny a faktory, ktoré určujú individuálny vývoj organizmu.

Všetky mnohobunkové organizmy sú rozdelené do troch kráľovstiev: huby, rastliny a zvieratá. Životnú činnosť mnohobunkových organizmov, ako aj fungovanie ich jednotlivých častí, študuje fyziológia. Táto veda zvažuje mechanizmy vykonávania rôznych funkcií živým organizmom, ich vzájomný vzťah, reguláciu a prispôsobenie organizmu vonkajšiemu prostrediu, vznik a formovanie v procese evolúcie a individuálneho vývoja jedinca. V skutočnosti ide o proces ontogenézy - vývoj organizmu od narodenia až po smrť. V tomto prípade dochádza k rastu, pohybu jednotlivých štruktúr, diferenciácii a celkovej komplikácii organizmu.

Proces ontogenézy je opísaný na základe známeho biogenetického zákona, ktorý sformuloval E. Haeckel, autor termínu „ontogenéza“. Biogenetický zákon hovorí, že ontogenéza v skratke opakuje fylogenézu, t.j. individuálny organizmus vo svojom individuálnom vývoji v skrátenej forme prechádza všetkými štádiami vývoja svojho druhu. Ontogenéza je teda implementácia dedičnej informácie zakódovanej v zárodočnej bunke, ako aj kontrola konzistencie všetkých systémov tela pri jej práci a prispôsobovaní sa prostrediu.

Všetky mnohobunkové organizmy sa skladajú z orgánov a tkanív. Tkanivá sú skupinou fyzicky prepojených buniek a medzibunkových látok na vykonávanie určitých funkcií. Ich štúdium

je predmetom histológie. Tkanivá môžu byť vytvorené z rovnakých alebo rôznych buniek. Napríklad u zvierat je skvamózny epitel vytvorený z rovnakých buniek a svalové, nervové a spojivové tkanivá sú postavené z rôznych buniek.

Orgány sú pomerne veľké funkčné jednotky, ktoré spájajú rôzne tkanivá do určitých fyziologických komplexov. Vnútorné orgány majú iba zvieratá, rastliny ich nemajú. Orgány sú zasa súčasťou väčších celkov – telesných systémov. Sú medzi nimi nervový, tráviaci, kardiovaskulárny, dýchací a iný systém.

Živý organizmus je v skutočnosti špeciálne vnútorné prostredie, ktoré existuje vo vonkajšom prostredí. Vzniká ako výsledok interakcie genotypu (celku génov jedného organizmu) s fenotypom (komplex vonkajších znakov organizmu vytvorených počas jeho individuálneho vývoja). Telo je teda stabilný systém vnútorných orgánov a tkanív, ktoré existujú vo vonkajšom prostredí. Keďže však ešte nebola vytvorená všeobecná teória ontogenézy, mnohé procesy prebiehajúce počas vývoja organizmu nedostali svoje úplné vysvetlenie.

Populačno-druhová úroveň

Populačno-druhová úroveň je nadorganická úroveň života, ktorej základnou jednotkou je populácia.

populácia- súbor jedincov jedného druhu, relatívne izolovaných od iných skupín toho istého druhu, zaberajúcich určité územie, dlhodobo sa rozmnožujúcich a majúcich spoločný genetický fond.

Na rozdiel od populácie vyhliadka nazývaný súbor jedincov podobných štruktúrou a fyziologickými vlastnosťami, majúcich spoločný pôvod, schopných voľne sa krížiť a produkovať plodné potomstvo. Druh existuje iba prostredníctvom populácií, ktoré sú geneticky otvorenými systémami. Populačná biológia je veda o populáciách.

V podmienkach skutočnej prírody nie sú jednotlivci od seba izolovaní, ale sú zjednotení do živých systémov vyššieho rangu. Prvým takýmto systémom je populácia.

Pojem „populácia“ zaviedol jeden zo zakladateľov genetiky V. Johansen, ktorý ho nazval geneticky heterogénny súbor organizmov, odlišný od homogénneho súboru – čistá línia. Neskôr sa tento termín stal viac

Integrita populácií, prejavujúca sa vznikom nových vlastností v porovnaní s ontogenetickou životnou úrovňou, je zabezpečená interakciou jedincov v populáciách a je znovuvytváraná výmenou genetických informácií v procese sexuálneho rozmnožovania. Každá populácia má kvantitatívne hranice. Na jednej strane je to minimálny počet, ktorý zabezpečuje samoreprodukciu populácie a na druhej strane maximálny počet jedincov, ktoré sa môžu na ploche (biotope) tejto populácie uživiť. Obyvateľstvo ako celok je charakterizované takými parametrami, akými sú vlny života – periodické kolísanie počtu, hustota obyvateľstva, pomer vekových skupín a pohlaví, úmrtnosť atď.

Populácie sú geneticky otvorené systémy, pretože izolácia populácií nie je absolútna a výmena genetických informácií je periodicky možná. Sú to populácie, ktoré pôsobia ako elementárne jednotky evolúcie, zmeny v ich genofonde vedú k vzniku nových druhov.

Úroveň organizácie života obyvateľstva je charakterizovaná aktívnou alebo pasívnou mobilitou všetkých zložiek obyvateľstva. To so sebou nesie neustály pohyb jednotlivcov – príslušníkov obyvateľstva. Treba poznamenať, že žiadna populácia nie je absolútne homogénna, vždy pozostáva z intrapopulačných skupín. Malo by sa tiež pamätať na to, že existujú populácie rôznych úrovní - existujú trvalé, relatívne nezávislé geografické populácie a dočasné (sezónne) miestne populácie. Vysoká početnosť a stabilita sa zároveň dosahuje len u tých populácií, ktoré majú zložitú hierarchickú a priestorovú štruktúru, t.j. sú heterogénne, heterogénne, majú zložité a dlhé potravinové reťazce. Preto strata aspoň jedného spojenia z tejto štruktúry vedie k zničeniu populácie alebo strate jej stability.

Biocenotická úroveň

Populácie predstavujúce prvú nadorganizmovú úroveň živého, ktoré sú elementárnymi jednotkami evolúcie, schopné samostatnej existencie a premeny, sú zjednotené v agregáte ďalšej nadorganizmovej úrovne - biocenóz.

Biocenóza- súhrn všetkých organizmov obývajúcich časť prostredia s homogénnymi životnými podmienkami, napríklad les, lúka, močiar atď. Inými slovami, biocenóza je súbor populácií žijúcich v určitej oblasti.

Zvyčajne sa biocenózy skladajú z niekoľkých populácií a sú integrálnou súčasťou komplexnejšieho systému - biogeocenózy.

Biogeocenotická úroveň

Biogeocenóza- komplexný dynamický systém, ktorý je kombináciou biotických a abiotických prvkov vzájomne prepojených výmenou hmoty, energie a informácií, v rámci ktorého sa môže uskutočňovať obeh látok v prírode.

To znamená, že biogeocenóza je stabilný systém, ktorý môže existovať dlhú dobu. Rovnováha v živom systéme je dynamická, t.j. predstavuje neustály pohyb okolo určitého bodu stability. Pre stabilné fungovanie živého systému je potrebná spätná väzba medzi jeho riadiacimi a riadenými podsystémami. Tento spôsob udržiavania dynamickej rovnováhy sa nazýva homeostázy. Porušenie dynamickej rovnováhy medzi jednotlivými prvkami biogeocenózy, spôsobené hromadným rozmnožovaním niektorých druhov a úbytkom alebo vymiznutím iných, čo vedie k zmene kvality životného prostredia, je tzv. ekologická katastrofa.

Termín "biogeocenóza" navrhol v roku 1940 ruský botanik V.N. Sukačev, ktorý týmto pojmom označil

súbor homogénnych prírodných javov (atmosféra, horniny, vodné zdroje, vegetácia, divoká zver, pôda) rozmiestnených na určitom rozsahu zemského povrchu, ktoré majú medzi sebou a okolitými prvkami určitý druh výmeny hmoty a energie, čo predstavuje protiklad jednota. Biogeocenóza, ktorá predstavuje jednotu živého a neživého, je v neustálom pohybe a vývoji, preto sa časom mení.

Biogeocenóza je integrálny samoregulačný systém, v ktorom sa rozlišuje niekoľko typov podsystémov:

primárne systémy - výrobcov(výroba) priame spracovanie neživej hmoty (riasy, rastliny, mikroorganizmy);

spotrebiteľov prvého poriadku- sekundárna úroveň, na ktorej sa hmota a energia získavajú pomocou producentov (bylinožravcov);

spotrebiteľov druhého rádu(predátori atď.);

lapače (saprofyty) a saprofágy), jesť mŕtve zvieratá;

rozkladače - Ide o skupinu baktérií a húb, ktoré rozkladajú zvyšky organickej hmoty.

V dôsledku životnej činnosti saprofytov, saprofágov a rozkladačov sa minerálne látky vracajú do pôdy, čo zvyšuje jej úrodnosť a zabezpečuje výživu rastlín. Preto sú lapače a rozkladače veľmi dôležitou súčasťou potravinových reťazcov.

Cyklus látok prechádza týmito úrovňami v biogeocenóze - život sa podieľa na využití, spracovaní a obnove rôznych štruktúr. Ale cirkulácia energie nenastane: asi 10% energie, ktorá vstúpila do predchádzajúcej úrovne, prechádza z jednej úrovne na druhú, vyššiu. Spätný tok nepresahuje 0,5 %. Inými slovami, v biogeocenóze existuje jednosmerný tok energie. To z neho robí otvorený systém, ktorý je neoddeliteľne spojený so susednými biogeocenózami. Toto spojenie sa prejavuje v rôznych formách: plynné, kvapalné, pevné a tiež vo forme migrácie zvierat.

Samoregulácia biogeocenóz prebieha tým úspešnejšie, čím rôznorodejší je počet jej základných prvkov. Stabilita biogeocenóz závisí od rozmanitosti komponentov. Strata jednej alebo viacerých zložiek môže viesť k nezvratnej nerovnováhe biogeocenózy a jej smrti ako integrálneho systému. Tropické biogeocenózy sú teda vďaka obrovskému množstvu rastlín a živočíchov, ktoré sú v nich zahrnuté, oveľa stabilnejšie ako biogeocenózy mierneho alebo arktického pásma, ktoré sú z hľadiska druhovej diverzity chudobnejšie. Z rovnakého dôvodu jazero, ktoré je

Keďže ide o prirodzenú biogeocenózu s dostatočnou rozmanitosťou živých organizmov, je oveľa stabilnejšia ako rybník vytvorený človekom a nemôže existovať bez neustálej starostlivosti oň. Je to spôsobené tým, že vysoko organizované organizmy na svoju existenciu potrebujú jednoduchšie organizmy, s ktorými sú spojené trofickými reťazcami. Preto základom každej biogeocenózy sú najjednoduchšie a nižšie organizmy, väčšinou autotrofné mikroorganizmy a rastliny. Priamo súvisia s abiotickými zložkami biogeocenózy – atmosférou, vodou, pôdou, slnečnou energiou, ktorá sa využíva na tvorbu organickej hmoty. Tvoria tiež životné prostredie pre heterotrofné organizmy – zvieratá, huby, vírusy, ľudí. Tieto organizmy sa zasa podieľajú na životných cykloch rastlín – opeľujú, roznášajú plody a semená. Tak dochádza k cirkulácii látok v biogeocenóze, v ktorej zohrávajú zásadnú úlohu rastliny. Preto sa hranice biogeocenóz najčastejšie zhodujú s hranicami rastlinných spoločenstiev.

Biogeocenózy sú štruktúrnymi prvkami ďalšej nadorganizmickej úrovne života. Tvoria biosféru a určujú všetky procesy, ktoré sa v nej vyskytujú.

biosférickej úrovni

Biosférická úroveň je najvyššia úroveň organizácie života, pokrývajúca všetky životné javy na našej planéte.

Biosféra- je to živá substancia planéty (súhrn všetkých živých organizmov planéty vrátane ľudí) a ňou pretvorené prostredie.

Biotický metabolizmus je faktorom, ktorý spája všetky ostatné úrovne organizácie života do jednej biosféry.

Na úrovni biosféry dochádza k cirkulácii látok a transformácii energie spojenej s životne dôležitou činnosťou všetkých živých organizmov žijúcich na Zemi. Biosféra je teda jednotný ekologický systém. Štúdium fungovania tohto systému, jeho štruktúry a funkcií je najdôležitejšou úlohou biológie. Štúdiu týchto problémov sa venuje ekológia, biocenológia a biogeochémia.

Pojem biosféra zaujíma kľúčové miesto v systéme moderného vedeckého svetonázoru. Samotný pojem „biosféra“ sa objavil v roku 1875. Zaviedol ho rakúsky geológ a paleontológ E. Suess na označenie samostatnej sféry našej planéty.

ty, v ktorej je život. Suess definoval biosféru ako súbor organizmov obmedzených v priestore a čase a žijúcich na povrchu Zeme. Nepripisoval však význam biotopu týchto organizmov.

Suess však nebol priekopníkom, pretože vývoj doktríny biosféry má pomerne dlhú prehistóriu. Jedným z prvých, ktorí sa zaoberali otázkou vplyvu živých organizmov na geologické procesy, bol J. B. Lamarck v knihe Hydrogeológia (1802). Najmä Lamarck povedal, že všetky látky, ktoré sú na povrchu Zeme a tvoria jej kôru, vznikli v dôsledku činnosti živých organizmov. Potom tu bolo grandiózne viaczväzkové dielo A. Humboldta „Kosmos“ (prvá kniha vyšla v roku 1845), v ktorej mnohé fakty dokazovali interakciu živých organizmov s tými zemskými schránkami, do ktorých prenikajú. Preto Humboldt považoval atmosféru, hydrosféru a pevninu so živými organizmami v nich žijúcimi ako jeden obal Zeme, integrálny systém.

Ale o geologickej úlohe biosféry, jej závislosti od planetárnych faktorov Zeme, jej štruktúre a funkciách sa ešte nič nepovedalo. Vývoj doktríny biosféry je neoddeliteľne spojený s menom vynikajúceho ruského vedca V.I. Vernadského. Jeho koncepcia sa vyvíjala postupne, od prvej študentskej práce „O premene pôdy stepí hlodavcami“ až po „Živú hmotu“, „Biosféru“ a „Biogeochemické eseje“. Výsledky jeho úvah boli zhrnuté v dielach „Chemická štruktúra biosféry Zeme“ a „Filozofické myšlienky prírodovedca“, na ktorých pracoval v posledných desaťročiach svojho života. Práve Vernadskému sa podarilo dokázať spojenie organického sveta našej planéty, pôsobiaceho ako jeden neoddeliteľný celok, s geologickými procesmi na Zemi, bol to on, kto objavil a študoval biogeochemické funkcie živej hmoty.

Kľúčovým konceptom vo Vernadského koncepte bol koncept živá hmota, ktorým vedec pochopil súhrn všetkých živých organizmov na našej planéte, vrátane ľudí. Do zloženia živej hmoty zahŕňala aj časť jej vonkajšieho prostredia, ktorá je nevyhnutná pre udržanie normálneho života organizmov; sekréty a časti stratené organizmami; mŕtve organizmy, ako aj organické zmesi mimo organizmov. Vernadsky považoval za najdôležitejší rozdiel medzi živou hmotou a inertnou hmotou molekulárnu asymetriu živej hmoty, ktorú svojho času objavil Pasteur (v modernej terminológii molekulová chiralita). Pomocou tohto konceptu sa Vernadskému podarilo dokázať, že nielen životné prostredie ovplyvňuje živé organizmy, ale život je schopný aj efektívne formovať

ich biotop. Na úrovni jednotlivého organizmu alebo biocenózy je totiž veľmi ťažké vysledovať vplyv života na životné prostredie. Po zavedení nového konceptu však Vernadsky dosiahol kvalitatívne novú úroveň analýzy života a živých vecí - biosférickú úroveň.

Biosféra je podľa Vernadského živá látka planéty (súhrn všetkých živých organizmov na Zemi) a biotop ňou premenený (inertná hmota, abiotické prvky), ktorý zahŕňa hydrosféru, spodnú časť atmosféry. a vrchná časť zemskej kôry. Nejde teda o biologický, geologický alebo geografický koncept, ale o základný koncept biogeochémie – novej vedy, ktorú vytvoril Vernadsky na štúdium geochemických procesov prebiehajúcich v biosfére za účasti živých organizmov. V novej vede sa biosféra začala nazývať jednou z hlavných štrukturálnych zložiek organizácie našej planéty a vesmíru blízko Zeme. Toto je oblasť, v ktorej sa v dôsledku životnej činnosti uskutočňujú bioenergetické procesy a metabolizmus.

Vďaka novému prístupu Vernadskij skúmal život ako mocnú geologickú silu, ktorá efektívne formuje tvár Zeme. Živá hmota sa stala spojivom, ktoré spájalo históriu chemických prvkov s vývojom biosféry. Zavedenie novej koncepcie umožnilo nastoliť a vyriešiť aj otázku mechanizmov geologickej činnosti živej hmoty, zdrojov energie na to.

Živá hmota a inertná hmota neustále interagujú v biosfére Zeme – v nepretržitom cykle chemických prvkov a energie. Vernadsky písal o biogénnom prúde atómov, ktorý je spôsobený živou hmotou a prejavuje sa v neustálych procesoch dýchania, výživy a reprodukcie. Napríklad cyklus dusíka je spojený s premenou atmosférického molekulárneho dusíka na dusičnany. Dusičnany sú absorbované rastlinami a ako súčasť ich bielkovín sa dostávajú k zvieratám. Po smrti rastlín a živočíchov končia ich telá v pôde, kde hnilobné baktérie rozkladajú organické zvyšky na amoniak, ktorý sa následne oxiduje na kyselinu dusičnú.

Na Zemi prebieha nepretržitá obnova biomasy (po dobu 7-8 rokov), pričom do kolobehu sa zapájajú abiotické prvky biosféry. Napríklad vody Svetového oceánu prešli biogénnym cyklom spojeným s fotosyntézou najmenej 300-krát, voľný kyslík v atmosfére sa obnovil najmenej 1 miliónkrát.

Vernadsky tiež poznamenal, že biogénna migrácia chemických prvkov v biosfére má tendenciu k maximálnemu prejavu a evolúcia druhov vedie k vzniku nových druhov, ktoré zvyšujú biogénnu migráciu atómov.

Vernadsky tiež prvýkrát poznamenal, že živá hmota má tendenciu k maximálnej populácii biotopu a množstvo živej hmoty v biosfére zostáva stabilné počas celých geologických epoch. Táto hodnota sa nezmenila najmenej za posledných 60 miliónov rokov. Nezmenený zostal aj počet druhov. Ak na niektorom mieste Zeme počet druhov klesá, na inom mieste sa zvyšuje. Zánik obrovského množstva druhov rastlín a živočíchov je dnes preto spojený s rozširovaním človeka a jeho neprimeranou aktivitou pretvárať prírodu. Populácia Zeme rastie kvôli smrti iných druhov.

Vďaka biogénnej migrácii atómov plní živá hmota svoje geochemické funkcie. Moderná veda ich delí do piatich kategórií:

koncentračná funkcia- sa prejavuje akumuláciou určitých chemických prvkov vo vnútri aj mimo živých organizmov v dôsledku ich činnosti. Výsledkom bol vznik zásob nerastných surovín (vápenec, ropa, plyn, uhlie atď.);

dopravná funkcia- úzko súvisí s koncentračnou funkciou, keďže živé organizmy nesú potrebné chemické prvky, ktoré sa potom hromadia v ich biotopoch;

energetická funkcia - zabezpečuje energetické toky prenikajúce do biosféry, čo umožňuje vykonávať všetky biogeochemické funkcie živej hmoty. Najdôležitejšiu úlohu v tomto procese zohrávajú fotosyntetické rastliny, ktoré premieňajú slnečnú energiu na biogeochemickú energiu živej hmoty biosféry. Táto energia sa vynakladá na všetky grandiózne premeny vzhľadu našej planéty;

deštruktívna funkcia - spojené s ničením a spracovaním organických zvyškov, pri ktorom sa látky nahromadené organizmami vracajú do prirodzených cyklov, v prírode dochádza k cirkulácii látok;

funkcia tvoriaca prostredie- prejavuje sa pri premene prostredia vplyvom živej hmoty. Môžeme smelo tvrdiť, že celý moderný vzhľad Zeme – zloženie atmosféry, hydrosféra, vrchná vrstva litosféry, väčšina minerálov, klíma – sú výsledkom pôsobenia Života. Zelené rastliny teda dodávajú Zemi kyslík a akumulujú energiu, mikroorganizmy sa podieľajú na mineralizácii organických látok, tvorbe množstva hornín a tvorbe pôdy.

Napriek veľkoleposti úloh, ktoré živá hmota a biosféra Zeme rieši, je samotná biosféra (v porovnaní s inými geosférami) veľmi tenkým filmom. Dnes je všeobecne akceptované, že mikrobiálny život sa vyskytuje v atmosfére asi do 20-22 km nad zemským povrchom a prítomnosť života v hlbokých oceánskych priekopách znižuje túto hranicu na 8-11 km pod hladinou mora. Prenikanie života do zemskej kôry je oveľa menšie a mikroorganizmy sa našli počas hĺbkových vrtov a vo vodách formácie nie hlbšie ako 2-3 km. Zloženie biosféry Vernadsky zahŕňalo:

živá hmota;

biogénna látka - látka vytvorená a spracovaná živými organizmami (uhlie, ropa, plyn atď.);

inertná hmota vznikajúca v procesoch bez účasti živej hmoty;

látky vytvorené živými organizmami a inertnými procesmi a ich dynamická rovnováha;

látky v procese rádioaktívneho rozpadu;

rozptýlené atómy uvoľnené zo zemskej hmoty pod vplyvom kozmického žiarenia;

látka kozmického pôvodu vrátane jednotlivých atómov a molekúl prenikajúcich na Zem z vesmíru.

Samozrejme, život v biosfére je rozmiestnený nerovnomerne, dochádza k takzvanému zahusťovaniu a riedeniu života. Najhustejšie osídlené sú spodné vrstvy atmosféry (50 m od zemského povrchu), osvetlené vrstvy hydrosféry a vrchné vrstvy litosféry (pôda). Treba tiež poznamenať, že tropické oblasti sú oveľa hustejšie osídlené ako púšte alebo ľadové polia v Arktíde a Antarktíde. Hlbšie do zemskej kôry, do oceánu a tiež vyššie do atmosféry množstvo živej hmoty klesá. Tento najtenší film života teda pokrýva absolútne celú Zem a nezanecháva jediné miesto na našej planéte, kde by nebol život. Zároveň neexistuje žiadna ostrá hranica medzi biosférou a pozemskými schránkami, ktoré ju obklopujú.

Vernadského myšlienky boli na dlhý čas utlmené a vrátili sa k nim až v polovici 70. rokov. Do veľkej miery to bolo vďaka práci ruského biológa G.A. Zavarzina, ktorý dokázal, že hlavným faktorom vzniku a fungovania biosféry boli a zostávajú mnohostranné trofické vzťahy. Boli založené nie menej ako pred 3,4-3,5 miliardami rokov a odvtedy určujú povahu a rozsah obehu prvkov v zemských obaloch.

Začiatkom 80. rokov 20. storočia Anglický chemik J. Lovelock a americký mikrobiológ L. Margulis navrhli veľmi zaujímavý koncept Gaia-Earth. Podľa nej biosféra je

Ide o jediný superorganizmus s rozvinutou homeostázou, vďaka čomu je relatívne nezávislý od výkyvov vonkajších faktorov. Ale ak samoregulačný systém Gaia-Zem upadne do stavu stresu blízkeho hraniciam samoregulácie, aj malý šok ho môže postrčiť k prechodu do nového stavu alebo dokonca k úplnému zničeniu systému. V histórii našej planéty sa takéto globálne katastrofy stali viackrát. Najznámejším z nich je vyhynutie dinosaurov asi pred 60 miliónmi rokov. Teraz Zem opäť prežíva hlbokú krízu, preto je dôležité premyslieť si stratégiu ďalšieho rozvoja ľudskej civilizácie.

Literatúra pre samoukov

Afanasiev V.G. Svet živých: konzistentnosť, vývoj a riadenie. M., 1986.

Barg O.A.Žiť v jedinom svetovom procese. Perm, 1993.

Borzenko V.G., Severtsov A.V. Teoretická biológia: reflexia na tému. M., 1980.

Vernadsky V.I. Biosféra a noosféra // Živá hmota a biosféra. M., 1994.

Vernadsky V.I. Chemická štruktúra biosféry Zeme a jej prostredia. M., 1987.

Dubinin N.P. Eseje o genetike. M., 1985.

Kemp P, Arms K.Úvod do biológie. M., 1988.

Christine de Duve. Cesta do sveta živej bunky. M., 1987.

Yugai G.A. Všeobecná teória života. M., 1985.

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/

1. Úrovne organizácie života

Úrovne organizácie života:

molekulárna genetika,

mobilný,

tkanina,

orgán,

organizmy,

populačný druh,

biogeocenotické

biosférický.

Bunka je štrukturálna a funkčná elementárna jednotka štruktúry a životnej činnosti všetkých organizmov (okrem vírusov, ktoré sa často označujú ako nebunkové formy života), ktorá má vlastný metabolizmus, je schopná samostatnej existencie, rozmnožovanie (živočíchy, rastliny a huby), alebo je to jednobunkový organizmus (veľa prvokov a baktérií).

3. Molekulárno-genetická úroveň organizácie života. Charakteristický

Zložky: - Molekuly anorganických a organických zlúčenín

Molekulárne komplexy

Hlavné procesy:

Spájanie molekúl do špeciálnych komplexov

Kódovanie a prenos genetickej informácie

4. Štruktúra bunkovej membrány

Bunková membrána je dvojitá vrstva (dvojvrstva) molekúl triedy lipidov, z ktorých väčšinu tvoria takzvané komplexné lipidy – fosfolipidy. Molekuly lipidov majú hydrofilnú („hlava“) a hydrofóbnu („chvost“) časť. Počas tvorby membrán sa hydrofóbne časti molekúl otáčajú dovnútra, zatiaľ čo hydrofilné časti sa otáčajú smerom von. Membrány sú nemenné štruktúry, veľmi podobné v rôznych organizmoch.

Snáď akousi výnimkou je archaea, ktorej membrány sú tvorené glycerolom a terpenoidnými alkoholmi. Hrúbka membrány je 7--8 nm.

Biologická membrána tiež zahŕňa rôzne proteíny: integrálne (prenikajúce cez membránu), semiintegrálne (ponorené na jednom konci do vonkajšej alebo vnútornej lipidovej vrstvy), povrchové (umiestnené na vonkajších alebo priľahlých vnútorných stranách membrány). Niektoré proteíny sú bodmi kontaktu bunkovej membrány s cytoskeletom vo vnútri bunky a bunkovej steny (ak existuje) vonku. Niektoré z integrálnych proteínov fungujú ako iónové kanály, rôzne transportéry a receptory.

5. Charakteristika bunkovej úrovne organizácie života. Schleiden-Schwannova teória

Bunkovú úroveň predstavujú rôzne organické bunky: rastlinné a živočíšne bunky majú spoločný pôvod, bunky sú štrukturálnym a funkčným základom všetkých živých bytostí. Schleiden-Schwannova teória:

Všetky živočíchy a rastliny sa skladajú z buniek.

Rastliny a zvieratá rastú a vyvíjajú sa prostredníctvom tvorby nových buniek.

Bunka je najmenšou jednotkou života a celý organizmus je súborom buniek.

6. Charakteristika tkanivovej úrovne organizácie života

Tkanivovú úroveň predstavujú tkanivá, ktoré spájajú bunky určitej štruktúry, veľkosti, umiestnenia a podobných funkcií. Tkanivá vznikli v priebehu historického vývoja spolu s mnohobunkovosťou. V mnohobunkových organizmoch vznikajú v procese ontogenézy v dôsledku bunkovej diferenciácie. U zvierat sa rozlišuje niekoľko typov tkanív (epiteliálne, spojivové, svalové, nervové). V rastlinách sa rozlišujú meristematické, ochranné, základné a vodivé pletivá. Na tejto úrovni dochádza k špecializácii buniek.

7. Funkcie bunkovej membrány

· bariéra – zabezpečuje regulovaný, selektívny, pasívny a aktívny metabolizmus s okolím. Napríklad peroxizómová membrána chráni cytoplazmu pred peroxidmi, ktoré sú pre bunku nebezpečné. Selektívna permeabilita znamená, že priepustnosť membrány pre rôzne atómy alebo molekuly závisí od ich veľkosti, elektrického náboja a chemických vlastností. Selektívna permeabilita zaisťuje oddelenie bunky a bunkových kompartmentov od prostredia a dodáva im potrebné látky.

· transport - cez membránu dochádza k transportu látok do bunky a von z bunky. Transport cez membrány zabezpečuje: dodávanie živín, odstraňovanie konečných produktov metabolizmu, sekréciu rôznych látok, vytváranie iónových gradientov, udržiavanie optimálneho pH v bunke a koncentráciu iónov, ktoré sú potrebné pre fungovanie bunkové enzýmy.

Častice, ktoré z nejakého dôvodu nie sú schopné prejsť cez fosfolipidovú dvojvrstvu (napríklad kvôli hydrofilným vlastnostiam, keďže membrána vo vnútri je hydrofóbna a neprepúšťa hydrofilné látky, alebo kvôli veľkým rozmerom), ale sú nevyhnutné pre bunku, môže preniknúť cez membránu cez špeciálne nosné proteíny (transportéry) a kanálové proteíny alebo endocytózou.

Pri pasívnom transporte látky prechádzajú cez lipidovú dvojvrstvu bez výdaja energie pozdĺž koncentračného gradientu difúziou. Variantom tohto mechanizmu je uľahčená difúzia, pri ktorej špecifická molekula pomáha látke prejsť cez membránu. Táto molekula môže mať kanál, ktorý umožňuje prechod iba jedného typu látky.

· Aktívny transport vyžaduje energiu, keďže prebieha proti koncentračnému gradientu. Na membráne sú špeciálne pumpové proteíny vrátane AT fázy, ktorá aktívne pumpuje draselné ióny (K+) do bunky a pumpuje z nej ióny sodíka (Na+).

· matrica – zabezpečuje určitú relatívnu polohu a orientáciu membránových proteínov, ich optimálnu interakciu.

Mechanický - zabezpečuje autonómiu bunky, jej vnútrobunkových štruktúr, ako aj spojenie s inými bunkami (v tkanivách). Bunkové steny zohrávajú dôležitú úlohu pri zabezpečovaní mechanickej funkcie a u živočíchov medzibunková látka.

energia - pri fotosyntéze v chloroplastoch a bunkovom dýchaní v mitochondriách fungujú v ich membránach systémy prenosu energie, na ktorých sa podieľajú aj bielkoviny;

receptor – niektoré proteíny nachádzajúce sa v membráne sú receptory (molekuly, pomocou ktorých bunka vníma určité signály).

Napríklad hormóny cirkulujúce v krvi pôsobia len na cieľové bunky, ktoré majú receptory zodpovedajúce týmto hormónom. Neurotransmitery (chemikálie, ktoré vedú nervové impulzy) sa tiež viažu na špecifické receptorové proteíny na cieľových bunkách.

enzymatické - membránové proteíny sú často enzýmy. Napríklad plazmatické membrány buniek črevného epitelu obsahujú tráviace enzýmy.

· Implementácia tvorby a vedenia biopotenciálov.

Pomocou membrány sa v bunke udržiava konštantná koncentrácia iónov: koncentrácia iónu K + vo vnútri bunky je oveľa vyššia ako vonku a koncentrácia Na + je oveľa nižšia, čo je veľmi dôležité, pretože toto udržuje potenciálny rozdiel cez membránu a vytvára nervový impulz.

značenie buniek – na membráne sú antigény, ktoré fungujú ako markery – „štítky“, ktoré umožňujú identifikovať bunku. Ide o glykoproteíny (čiže proteíny s rozvetvenými bočnými oligosacharidovými reťazcami, ktoré sú k nim pripojené), ktoré plnia úlohu „antén“. Vzhľadom na nespočetné množstvo konfigurácií bočných reťazcov je možné vytvoriť špecifický marker pre každý typ bunky. Pomocou markerov môžu bunky rozpoznať iné bunky a konať v súlade s nimi, napríklad pri tvorbe orgánov a tkanív. Umožňuje tiež imunitnému systému rozpoznať cudzie antigény.

8. Charakteristika orgánovej úrovne organizácie života

U mnohobunkových organizmov tvorí orgánovú úroveň spojenie niekoľkých identických tkanív podobných štruktúrou, pôvodom a funkciami. Každý orgán obsahuje niekoľko tkanív, ale jedno z nich je najvýznamnejšie. Samostatný orgán nemôže existovať ako celý organizmus. Niekoľko orgánov, ktoré majú podobnú štruktúru a funkciu, sa spájajú a vytvárajú orgánový systém, napríklad trávenie, dýchanie, krvný obeh atď.

9. Charakteristika organizačnej úrovne organizácie života

Rastliny (chlamydomonas, chlorella) a živočíchy (améby, nálevníky a pod.), ktorých telá pozostávajú z jednej bunky, sú samostatným organizmom. Samostatný jedinec mnohobunkových organizmov sa považuje za samostatný organizmus. V každom jednotlivom organizme prebiehajú všetky životne dôležité procesy charakteristické pre všetky živé organizmy - výživa, dýchanie, metabolizmus, dráždivosť, rozmnožovanie atď. Každý samostatný organizmus zanecháva potomstvo. V mnohobunkových organizmoch nie sú bunky, tkanivá, orgány a orgánové systémy samostatným organizmom. Iba ucelený systém orgánov špecializovaných na vykonávanie rôznych funkcií tvorí samostatný samostatný organizmus. Vývoj organizmu od oplodnenia až po koniec života trvá určitý čas. Tento individuálny vývoj každého organizmu sa nazýva ontogenéza. Organizmus môže existovať v úzkom vzťahu s prostredím.

10. Charakteristika populačno-druhovej životnej úrovne

Súbor jedincov jedného druhu alebo skupiny, ktorý existuje dlhý čas v určitej časti areálu relatívne oddelene od iných agregátov toho istého druhu, tvorí populáciu. Na úrovni populácie sa uskutočňujú najjednoduchšie evolučné premeny, čo prispieva k postupnému vzniku nového druhu.

11. Charakteristika biogeocenotickej životnej úrovne

Súhrn organizmov rôznych druhov a organizácie rôznej zložitosti, prispôsobených rovnakým podmienkam prostredia, sa nazýva biogeocenóza alebo prirodzené spoločenstvo. Zloženie biogeocenózy zahŕňa početné typy živých organizmov a podmienky prostredia. V prirodzených biogeocenózach sa energia akumuluje a prenáša z jedného organizmu do druhého. Biogeocenóza zahŕňa anorganické, organické zlúčeniny a živé organizmy.

12. Charakteristika biosférickej úrovne organizácie života

Súhrn všetkých živých organizmov na našej planéte a ich spoločné prirodzené prostredie tvorí úroveň biosféry. Na biosférickej úrovni moderná biológia rieši globálne problémy, akými sú určovanie intenzity tvorby voľného kyslíka vegetačným krytom Zeme či zmeny koncentrácie oxidu uhličitého v atmosfére spojené s činnosťou človeka. Hlavnú úlohu na biosférickej úrovni zohrávajú „živé látky“, teda súhrn živých organizmov, ktoré obývajú Zem. Aj na úrovni biosféry „bioinertné látky“, ktoré sa tvoria v dôsledku životnej činnosti živých organizmov a „inertné“ látky, t. j. podmienky prostredia, hmota. Na biosférickej úrovni prebieha obeh látok a energie na Zemi za účasti všetkých živých organizmov biosféry.

13. Bunkové organely a ich funkcie

Plazmatická membrána je tenký film, ktorý pozostáva z interagujúcich molekúl lipidov a proteínov, ohraničuje vnútorný obsah od vonkajšieho prostredia, zabezpečuje transport vody, minerálnych a organických látok do bunky osmózou a aktívnym prenosom a tiež odstraňuje odpadové látky. Cytoplazma - vnútorné polotekuté prostredie bunky, v ktorom sa nachádza jadro a organely, zabezpečuje spojenie medzi nimi, zúčastňuje sa hlavných procesov života. Endoplazmatické retikulum - sieť vetviacich kanálov v cytoplazme. Podieľa sa na syntéze bielkovín, lipidov a sacharidov, na transporte látok. Ribozómy - telieska umiestnené na EPS alebo v cytoplazme, pozostávajú z RNA a proteínu, podieľajú sa na syntéze proteínov. EPS a ribozómy sú jediné zariadenie na syntézu a transport proteínov. Mitochondrie sú organely oddelené od cytoplazmy dvoma membránami. Oxidujú sa v nich organické látky a za účasti enzýmov sa syntetizujú molekuly ATP. Zväčšenie povrchu vnútornej membrány, na ktorej sa nachádzajú enzýmy, v dôsledku ATP krist - organickej látky bohatej na energiu. Plastidy (chloroplasty, leukoplasty, chromoplasty), ich obsah v bunke je hlavným znakom rastlinného organizmu. Chloroplasty sú plastidy obsahujúce zelený pigment chlorofyl, ktorý absorbuje svetelnú energiu a využíva ju na syntézu organických látok z oxidu uhličitého a vody. Vymedzenie chloroplastov z cytoplazmy dvoma membránami, početné výrastky - grana na vnútornej membráne, v ktorej sa nachádzajú molekuly chlorofylu a enzýmy. Golgiho komplex je systém dutín oddelených od cytoplazmy membránou. Akumulácia bielkovín, tukov a uhľohydrátov v nich. Implementácia syntézy tukov a sacharidov na membránach. Lyzozómy sú telá oddelené od cytoplazmy jedinou membránou. Enzýmy v nich obsiahnuté urýchľujú reakciu štiepenia zložitých molekúl na jednoduché: bielkoviny na aminokyseliny, komplexné sacharidy na jednoduché, lipidy na glycerol a mastné kyseliny a tiež ničia odumreté časti bunky, celé bunky. Vakuoly - dutiny v cytoplazme vyplnené bunkovou šťavou, miesto akumulácie rezervných živín, škodlivých látok; regulujú obsah vody v bunke. Jadro je hlavná časť bunky, ktorá je na vonkajšej strane pokrytá dvojmembránovým, prepichnutým jadrovým obalom. Látky vstupujú do jadra a sú z neho odstránené cez póry. Chromozómy sú nositeľmi dedičných informácií o vlastnostiach organizmu, hlavných štruktúrach jadra, z ktorých každý pozostáva z jednej molekuly DNA v kombinácii s proteínmi. Jadro je miestom syntézy DNA, i-RNA, r-RNA.

14. Lyzozómy. Charakteristický

Vyzerajú ako taška. Charakteristickým znakom lyzozómov je, že obsahujú asi 40 hydrolytických enzýmov: proteinázy, nukleázy, glykozidázy, fosforylázy, fosfatázy, sulfitázy, ktorých optimálne pôsobenie sa uskutočňuje pri pH 5. V lyzozómoch je zachovaná kyslosť prostredia vďaka na prítomnosť H + pumpy v ich membránach, v závislosti od ATP. Zároveň sa v membráne lyzozómov nachádzajú nosné proteíny na transport monomérov štiepených molekúl z lyzozómov do hyaloplazmy: aminokyseliny, cukry, nukleotidy, lipidy. K samoštiepeniu lyzozómov nedochádza v dôsledku skutočnosti, že membránové prvky lyzozómov sú chránené pred pôsobením kyslých hydroláz oligosacharidovými miestami, ktoré lyzozomálne enzýmy buď nerozoznávajú, alebo jednoducho bránia hydrolázam v interakcii s nimi. Pri pohľade v elektrónovom mikroskope možno vidieť, že lyzozómová frakcia pozostáva z veľmi pestrej triedy vezikúl s veľkosťou 0,2–0,4 μm (pre pečeňové bunky), ohraničených jednou membránou (jej hrúbka je asi 7 nm), s vnútri veľmi heterogénny obsah. V lyzozómovej frakcii sú vezikuly s homogénnym, bezštruktúrnym obsahom, sú vezikuly naplnené hustou substanciou, ktorá zase obsahuje vakuoly, akumulácie membrán a husté homogénne častice; často je možné vidieť vo vnútri lyzozómov nielen úseky membrán, ale aj fragmenty mitochondrií a ER. Inými slovami, táto frakcia sa ukázala ako extrémne heterogénna v morfológii, napriek stálej prítomnosti hydroláz.

15. Mitochondrie. Charakteristický

Mitochondrie boli prvýkrát objavené ako granule vo svalových bunkách v roku 1850. Počet mitochondrií v bunke nie je konštantný. Obzvlášť veľa je ich v bunkách, v ktorých je potreba kyslíka vysoká. Vo svojej štruktúre sú to valcovité organely, ktoré sa nachádzajú v eukaryotickej bunke v množstve od niekoľkých stoviek do 1-2 tisíc a zaberajú 10-20% jej vnútorného objemu. Veľkosť (od 1 do 70 μm) a tvar mitochondrií sa tiež veľmi líšia. Šírka týchto organel je relatívne konštantná (0,5–1 µm). Schopný meniť tvar. V závislosti od toho, v ktorých častiach bunky je v každom konkrétnom momente zvýšená spotreba energie, sa mitochondrie dokážu presúvať cez cytoplazmu do oblastí s najvyššou spotrebou energie, pričom na pohyb využívajú štruktúry cytoskeletu eukaryotickej bunky. Alternatívou k mnohým rôznorodým malým mitochondriám, fungujúcim nezávisle od seba a dodávajúcim ATP do malých oblastí cytoplazmy, je existencia dlhých a rozvetvených mitochondrií, z ktorých každá môže poskytnúť energiu pre vzdialené časti bunky (napríklad v jednobunkových organizmoch). zelené riasy Chlorella). Variantom takto rozšíreného systému môže byť aj usporiadané priestorové združenie mnohých mitochondrií (chondrií alebo mitochondrií), ktoré zabezpečuje ich kooperatívnu prácu a nachádza sa v jednobunkových aj mnohobunkových organizmoch. Tento typ chondriómu je obzvlášť zložitý v kostrových svaloch cicavcov, kde sú skupiny obrovských rozvetvených mitochondrií navzájom spojené pomocou intermitochondriálnych kontaktov (IMC). Posledne menované sú tvorené vonkajšími mitochondriálnymi membránami tesne vedľa seba, v dôsledku čoho má medzimembránový priestor v tejto zóne zvýšenú hustotu elektrónov. MMC sú obzvlášť hojné v bunkách srdcového svalu, kde viažu viaceré jednotlivé mitochondrie do koordinovaného pracovného kooperatívneho systému.

16. Golgiho komplex

je to zložitá sieť dutín, tubulov a vezikúl okolo jadra. Skladá sa z troch hlavných komponentov: skupina membránových dutín, systém tubulov vybiehajúcich z dutín a vezikuly na koncoch tubulov. Plní tieto funkcie: Bubliny akumulujú látky, ktoré sa syntetizujú a transportujú cez EPS, tu podliehajú chemickým zmenám. Zmenené látky sú zabalené do membránových vezikúl, ktoré bunka vylučuje vo forme sekrétov. Niektoré z vezikúl plnia funkciu lyzozómov, ktoré sa podieľajú na trávení častíc, ktoré sa dostali do bunky v dôsledku fago- a pinocytózy.

17. Bunkové centrum

Bunkové centrum je nemembránový organoid, hlavné centrum organizujúce mikrotubuly (MCTC) a regulátor bunkového cyklu v eukaryotických bunkách. Prvýkrát objavil v roku 1883 Theodore Boveri, ktorý ho nazval „špeciálnym orgánom bunkového delenia“. Cenrozóm hrá rozhodujúcu úlohu pri delení buniek, avšak prítomnosť bunkového centra v bunke nie je pre mitózu nevyhnutná. Vo veľkej väčšine prípadov je v bunke normálne prítomný iba jeden centrozóm. Abnormálne zvýšenie počtu centrozómov je charakteristické pre malígne nádorové bunky. Viac ako jeden centrozóm je normálny v niektorých polyenergetických prvokoch a v syncytiálnych štruktúrach. V mnohých živých organizmoch (zvieratá a množstvo prvokov) obsahuje centrozóm pár centriolov, valcových štruktúr umiestnených navzájom v pravom uhle. Každý centriol je tvorený deviatimi tripletmi mikrotubulov usporiadanými do kruhu, ako aj množstvom štruktúr tvorených centrínom, cenexínom a tektínom. V interfáze bunkového cyklu sú centrozómy spojené s jadrovou membránou. V profáze mitózy dochádza k deštrukcii jadrovej membrány, deleniu centrozómu a k migrácii produktov jeho delenia (dcérskych centrozómov) k pólom deliaceho sa jadra. Mikrotubuly vyrastajúce z dcérskych centrozómov sú na druhom konci pripevnené k takzvaným kinetochórom na centroméroch chromozómov a tvoria deliace vretienko. Na konci delenia každá z dcérskych buniek obsahuje iba jeden centrozóm. Okrem účasti na jadrovom delení hrá centrozóm dôležitú úlohu pri tvorbe bičíkov a mihalníc. Centrioly, ktoré sa v ňom nachádzajú, pôsobia ako organizačné centrá pre mikrotubuly bičíkových axonémov. V organizmoch, ktorým chýbajú centrioly (napríklad vačkovce a bazídiomycéty, krytosemenné rastliny), sa bičíky nevyvíjajú. Planáriky a možno aj iné ploché červy nemajú centrozómy.

18. Ergastoplazma

Ergastoplazma (z gréc. ergastikus - aktívny a plazma - bazofilné (farbenie zásaditými farbivami) oblasti živočíšnych a rastlinných buniek bohaté na kyselinu ribonukleovú (napríklad Bergove hrudky v pečeňových bunkách, Nisslovy telieska v neurónoch).V elektrónovom mikroskope sa tieto oblasti sú pozorované ako usporiadané prvky granulárneho endoplazmatického retikula.

19. Ribozóm

Ribozóm je najdôležitejšia nemembránová organela živej bunky, guľovitého alebo mierne elipsoidného tvaru, s priemerom 15–20 nanometrov (prokaryoty) až 25–30 nanometrov (eukaryoty), pozostávajúca z veľkých a malých podjednotiek. Ribozómy slúžia na biosyntézu proteínu z aminokyselín podľa daného templátu na základe genetickej informácie, ktorú poskytuje messenger RNA (mRNA). Tento proces sa nazýva preklad.

20. Organely

Organely - v cytológii: trvalé špecializované štruktúry v bunkách živých organizmov. Každá organela vykonáva určité funkcie životne dôležité pre bunku. Pojem "organoidy" sa vysvetľuje porovnaním týchto bunkových zložiek s orgánmi mnohobunkového organizmu. Organely kontrastujú s dočasnými inklúziami bunky, ktoré sa objavujú a miznú v procese metabolizmu. Niekedy sa za organely považujú iba trvalé štruktúry bunky umiestnené v jej cytoplazme. Jadro a intranukleárne štruktúry (napríklad jadierko) sa často nenazývajú organely. Bunková membrána, mihalnice a bičíky tiež zvyčajne nie sú klasifikované ako organely. Receptory a iné malé štruktúry na molekulárnej úrovni sa nenazývajú organely. Hranica medzi molekulami a organelami nie je veľmi jasná. Za komplexný molekulárny komplex možno teda považovať aj ribozómy, ktoré sa zvyčajne jednoznačne označujú ako organely. Čoraz častejšie sa medzi organoidy zaraďujú aj iné podobné komplexy porovnateľnej veľkosti a úrovne zložitosti, ako sú proteazómy, spliceozómy a pod. .) zvyčajne nie sú klasifikované ako organoidy. Stupeň stálosti bunkovej štruktúry je tiež nespoľahlivým kritériom pre klasifikáciu ako organela. Takže vreteno delenia, ktoré, aj keď nie neustále, ale prirodzene prítomné vo všetkých eukaryotických bunkách, sa zvyčajne neoznačuje ako organely, ale vezikuly, ktoré sa neustále objavujú a miznú v procese metabolizmu.

21. Schéma uvoľňovania energie z ATP

22. Bunka s organelami

23. Chromatín

Chromatín je látka chromozómov - komplex DNA, RNA a proteínov. Chromatín sa nachádza vo vnútri jadra eukaryotických buniek a je súčasťou nukleotidu v prokaryotoch. Práve v zložení chromatínu prebieha realizácia genetickej informácie, ako aj replikácia a oprava DNA. Väčšinu chromatínu tvoria histónové proteíny. Históny sú súčasťou nukleozómov, supramolekulárnych štruktúr zapojených do balenia chromozómov. Nukleozómy sú usporiadané celkom pravidelne, takže výsledná štruktúra pripomína guľôčky. Nukleozóm sa skladá zo štyroch typov proteínov: H2A, H2B, H3 a H4. Jeden nukleozóm obsahuje dva proteíny každého typu – celkovo osem proteínov. Histón H1, ktorý je väčší ako ostatné históny, sa viaže na DNA pri jej vstupe do nukleozómu. Reťazec DNA s nukleozómami tvorí nepravidelnú štruktúru podobnú solenoidom s hrúbkou asi 30 nanometrov, takzvanú 30 nm fibrilu. Ďalšie balenie tejto fibrily môže mať rôzne hustoty. Ak je chromatín pevne zabalený, nazýva sa kondenzovaný alebo heterochromatín, je jasne viditeľný pod mikroskopom. DNA lokalizovaná v heterochromatíne nie je transkribovaná, zvyčajne je tento stav charakteristický pre nevýznamné alebo tiché oblasti. V interfáze sa heterochromatín zvyčajne nachádza na periférii jadra (parietálny heterochromatín). Pred delením buniek dochádza k úplnej kondenzácii chromozómov. Ak je chromatín voľne zabalený, nazýva sa eu- alebo interchromatín. Tento druh chromatínu je pri pozorovaní pod mikroskopom oveľa menej hustý a zvyčajne je charakterizovaný prítomnosťou transkripčnej aktivity. Hustota zloženia chromatínu je do značnej miery určená modifikáciami histónov - acetyláciou a fosforyláciou. Predpokladá sa, že v jadre sú takzvané funkčné chromatínové domény (DNA jednej domény obsahuje približne 30 tisíc párov báz), to znamená, že každá časť chromozómu má svoje vlastné „územie“. Otázka priestorovej distribúcie chromatínu v jadre ešte nie je dostatočne prebádaná. Je známe, že telomerické (terminálne) a centromerické (zodpovedné za väzbu sesterských chromatíd v mitóze) oblasti chromozómov sú fixované na proteíny jadrovej laminy.

24. Chromozómy

Chromozómy sú nukleoproteínové štruktúry v jadre eukaryotickej bunky, v ktorých je sústredená väčšina dedičnej informácie a ktoré sú určené na jej ukladanie, realizáciu a prenos. Chromozómy sú jasne viditeľné pod svetelným mikroskopom iba v období mitotického alebo meiotického delenia buniek. Súbor všetkých chromozómov bunky, nazývaný karyotyp, je druhovo špecifický znak, ktorý sa vyznačuje relatívne nízkou úrovňou individuálnej variability. Chromozóm je tvorený jednou a extrémne dlhou molekulou DNA, ktorá obsahuje lineárnu skupinu mnohých génov. Nevyhnutnými funkčnými prvkami eukaryotického chromozómu sú centroméra, teloméry a počiatok replikácie. Počiatky replikácie (miesta iniciácie) a teloméry umiestnené na koncoch chromozómov umožňujú molekule DNA efektívne sa replikovať, zatiaľ čo v centromérach sa sesterské molekuly DNA pripájajú k mitotickému vretienku, čo zaisťuje ich presnú separáciu do dcérskych buniek v mitóze. Tento termín bol pôvodne navrhnutý tak, aby označoval štruktúry nachádzajúce sa v eukaryotických bunkách, no v posledných desaťročiach sa čoraz častejšie hovorí o bakteriálnych alebo vírusových chromozómoch. Širšou definíciou je preto podľa D. E. Korjakova a I. F. Žimuleva definícia chromozómu ako štruktúry, ktorá obsahuje nukleovú kyselinu a ktorej funkciou je uchovávať, implementovať a prenášať dedičnú informáciu. Eukaryotické chromozómy sú štruktúry obsahujúce DNA v jadre, mitochondriách a plastidoch. Prokaryotické chromozómy sú štruktúry obsahujúce DNA v bunke bez jadra. Vírusové chromozómy sú molekuly DNA alebo RNA v kapside.

25. Eukaryoty a prokaryoty. Charakteristický

Eukaryoty, čiže jadro, sú doménou (superkráľom) živých organizmov, ktorých bunky obsahujú jadrá. Všetky organizmy okrem baktérií a archaea sú jadrové. Zvieratá, rastliny, huby a skupina organizmov spoločne nazývaných protisty sú všetky eukaryotické organizmy. Môžu byť jednobunkové a mnohobunkové, ale všetky majú spoločný bunkový plán. Predpokladá sa, že všetky tieto nepodobné organizmy majú spoločný pôvod, takže jadrová skupina sa považuje za monofyletický taxón najvyššej úrovne. Podľa najbežnejších hypotéz sa eukaryoty objavili pred 1,5-2 miliardami rokov. Dôležitú úlohu v evolúcii eukaryotov zohrala symbiogenéza - symbióza medzi eukaryotickou bunkou, ktorá už zjavne má jadro a je schopná fagocytózy, a baktériami absorbovanými touto bunkou - prekurzormi mitochondrií a plastidov.

Prokaryoty, čiže predjadrové, sú jednobunkové živé organizmy, ktoré nemajú (na rozdiel od eukaryotov) dobre vytvorené bunkové jadro a iné vnútorné membránové organely (s výnimkou plochých cisterien pri fotosyntetických druhoch, napr. u siníc). Prokaryotické bunky sa vyznačujú absenciou jadrovej membrány, DNA je zabalená bez účasti histónov. Typ výživy je osmotrofný a autotrofný (fotosyntéza a chemosyntéza). Jediná veľká kruhová (u niektorých druhov - lineárna) dvojvláknová molekula DNA, ktorá obsahuje hlavnú časť genetického materiálu bunky (tzv. nukleoid), netvorí komplex s histónovými proteínmi (tzv. chromatín). Prokaryoty zahŕňajú baktérie, vrátane cyanobaktérií (modrozelené riasy) a archaea. Potomkami prokaryotických buniek sú organely eukaryotických buniek – mitochondrie a plastidy. Štúdium baktérií viedlo k objavu horizontálneho prenosu génov, ktorý bol popísaný v Japonsku v roku 1959. Tento proces je rozšírený medzi prokaryotmi a tiež u niektorých eukaryotov. Objav horizontálneho prenosu génov u prokaryotov viedol k inému pohľadu na evolúciu života. Skoršia evolučná teória bola založená na skutočnosti, že druhy si nemôžu vymieňať dedičné informácie. Prokaryoty si dokážu vymieňať gény medzi sebou priamo (konjugácia, transformácia) a tiež pomocou vírusov – bakteriofágov (transdukcia).

26. Karyozóm. Charakteristický

jeden). Pomerne veľké, umiestnené v strede jadra, sférické jadro. 2). Chromatínové zhrubnutia a uzliny jadrovej siete, ktoré dávajú svoju látku vyvíjajúcim sa chromozómom na začiatku bunkového delenia. 3). Zaoblené husté chromatínové telieska, čo sú jednotlivé chromozómy alebo ich skupiny, ktoré zostávajú v jadre po ukončení bunkového delenia. 4). Väčšie guľovité telieska obsahujúce v určitom štádiu celý chromatín jadra a umožňujúce vznik celej sady chromozómov.

27. Rozmery jadra

Jadrá majú zvyčajne guľovitý alebo vajcovitý tvar; priemer prvého je približne 10 μm a dĺžka druhého je 20 μm.

Jadro (lat. Nucleus) je jedna zo štrukturálnych zložiek eukaryotickej bunky, obsahujúca genetickú informáciu (molekuly DNA), vykonávajúca hlavné funkcie: uchovávanie, prenos a implementáciu dedičnej informácie so syntézou bielkovín. Jadro pozostáva z chromatínu, jadierka, karyoplazmy (alebo nukleoplazmy) a jadrového obalu.

29. Kto a kedy jadro objavil

V roku 1831 Robert Brown opisuje jadro a naznačuje, že je trvalou súčasťou rastlinnej bunky.

30. Enukleácia

Enukleácia - (z lat. Enucleo - vyberiem jadro, vylúpnem ho z obalu) odstránenie bunkového jadra.

Jeden zo spôsobov odstránenia nádorov a orgánov.

31. Funkcie jadra. Rozdiely od jadrovej hmoty

Funkcie jadra: 1) metabolizmus; 2) reprodukcia; 3) uchovávanie, spracovanie a prenos dedičných informácií; 4) regeneračné.

Na rozdiel od vytvoreného jadra jadrová látka nevykonáva dve funkcie: reprodukciu a regeneráciu.

32. Kto a kedy objavil mitózu

Prvé opisy fáz mitózy a stanovenie ich sekvencie sa uskutočnili v 70-80 rokoch XIX. V roku 1878 nemecký histológ Walter Flemming zaviedol termín „mitóza“ na označenie procesu nepriameho delenia buniek. Podrobne ju študoval nemecký histológ Weismann v roku 1888.

Mitóza je nepriame delenie, univerzálny spôsob delenia nezrelých zárodočných a somatických buniek so stredným zdvojením diploidnej sady chromozómov na tetraploidnú a jej následným ekvivalentným rozdelením medzi 2 vytvorené dcérske bunky s identickou materskou diploidnou sadou chromozómov.

34. Aký je rozdiel medzi mitózou a amitózou a endomitózou

Mitóza je proces nepriameho delenia.

Amitóza je proces priameho delenia buniek.

Endomitóza je proces zdvojnásobenia počtu chromozómov v bunkových jadrách mnohých protistov, rastlín a živočíchov, po ktorom nenasleduje delenie jadra a samotnej bunky.

35. Charakteristika interfázy mitózy. Obdobia: G1, S, G2

Interfáza je fáza relatívneho zvyšku bunky. Bunka v tomto štádiu, aj keď sa nedelí, aktívne rastie, vytvára svoje štruktúry, syntetizuje chemické látky bohaté na energiu a pripravuje sa na nadchádzajúce delenie.

Obdobie (fáza) G1 (obdobie G1) [gr. periodos -- obeh; Angličtina g(ap) -- medzera, interval] -- štádium bunkového cyklu (medzifázové štádium), počas ktorého dochádza k aktívnemu rastu a fungovaniu bunky v dôsledku obnovenia transkripcie a akumulácie syntetizovaných bielkovín, ako aj ako príprava na syntézu DNA; rastová fáza predchádzajúca obdobiu replikácie DNA.

Obdobie (fáza) S (obdobie S) [gr. periodos -- obeh; Angličtina (syntéza) - syntéza] - štádium bunkového cyklu (medzifázové štádium), počas ktorého dochádza k replikácii DNA a zdvojeniu chromozómového materiálu; predchádza obdobie G2

Obdobie (fáza) G2 (obdobie G2) [gr. periodos -- obeh; Angličtina (medzera) -- medzera, interval] -- štádium bunkového cyklu, začínajúce po replikácii DNA (obdobie S) a predchádzajúce mitóze; počas tohto obdobia sa bunka pripravuje na delenie, uskutočňuje sa syntéza vretenových proteínov.

36. Obraz skorej a neskorej profázy mitózy

Číslo 4 - skorá profáza

Číslo 5 - neskorá profáza

37. Obraz metafázy mitózy

38. Obraz anafázy mitózy

39. Obraz telofázy mitózy

40. Obraz všetkých fáz mitózy

41. Charakteristika deliaceho vretena

Deliace vreteno je tyčinkovitý systém mikrotubulov v cytoplazme bunky počas mitózy alebo meiózy. Chromozómy sú pripojené k vydutiu vretena (rovníku). Vreteno spôsobuje oddelenie chromozómov, čo spôsobuje delenie buniek.

42. Fenomén osmózy. Charakteristický. osmotický tlak. Definícia

Osmóza je proces jednosmernej difúzie molekúl rozpúšťadla cez polopriepustnú membránu smerom k vyššej koncentrácii rozpustenej látky (nižšia koncentrácia rozpúšťadla).

Fenomén osmózy sa pozoruje v tých médiách, kde je pohyblivosť rozpúšťadla väčšia ako pohyblivosť rozpustených látok. Dôležitým špeciálnym prípadom osmózy je osmóza cez semipermeabilnú membránu. Nazývajú sa polopriepustné membrány, ktoré majú dostatočne vysokú priepustnosť nie pre všetky, ale iba pre niektoré látky, najmä pre rozpúšťadlo. (Mobilita rozpustených látok v membráne má tendenciu k nule). Spravidla je to spôsobené veľkosťou a pohyblivosťou molekúl, napríklad molekula vody je menšia ako väčšina molekúl rozpustených látok.

Osmotický tlak (označený p) je prebytok hydrostatického tlaku v roztoku oddelenom od čistého rozpúšťadla semipermeabilnou membránou, pri ktorom sa difúzia rozpúšťadla cez membránu zastaví (osmóza). Tento tlak má tendenciu vyrovnávať koncentrácie oboch roztokov v dôsledku protidifúzie molekúl rozpustenej látky a rozpúšťadla.

43. Plazmolýza. Charakteristický

Plazmolýza - oddelenie protoplastu od obalu pôsobením hypertonického roztoku na bunku. Plazmolýza je charakteristická hlavne pre rastlinné bunky, ktoré majú silnú celulózovú membránu.

44. Charakteristika roztokov podľa koncentrácie solí v cytoplazme

1) izotonický roztok - roztok, ktorého osmotický tlak sa rovná osmotickému tlaku krvnej plazmy; napríklad 0,9 % roztok chloridu sodného, ​​5 % vodný roztok glukózy.

2) hypertonický roztok je roztok, ktorého osmotický tlak je vyšší ako osmotický tlak krvnej plazmy (roztok s vyššou koncentráciou rozpustených látok)

3) hypotonický roztok - roztok, ktorého osmotický tlak je nižší ako normálny osmotický tlak krvnej plazmy (roztok s nižšou koncentráciou rozpustených látok)

45. Charakteristika fyziologického roztoku

Fyziologický soľný roztok je 0,9% vodný roztok NaCl (chlorid sodný) - najjednoduchší izotonický roztok. Fyziologický roztok je potrebný na doplnenie telesných tekutín v prípade dehydratácie. Dôležitou vlastnosťou fyziologického roztoku je jeho antimikrobiálna vlastnosť. V tomto ohľade je široko používaný pri liečbe prechladnutia.

46.Sušič vlasov (znak). Definícia

Fen - (z gréckeho phaino - odhaľujem, objavujem) (biol.), Diskrétny, geneticky podmienený znak organizmu.

47. Gen. Definícia

Gén je štrukturálna a funkčná jednotka dedičnosti v živých organizmoch. Gén je úsek DNA, ktorý špecifikuje sekvenciu konkrétneho polypeptidu alebo funkčnej RNA.

48. Fenotyp. Definícia

Fenotyp - súbor vlastností, ktoré sú vlastné jednotlivcovi v určitom štádiu vývoja

49. Genotyp. Definícia

Genotyp – súbor génov daného organizmu, ktorý na rozdiel od pojmu genofond charakterizuje jedinca, nie druh.

50. Alela. Definícia

Alela (grécky alelón - navzájom, navzájom) alebo alelomorfy - alternatívna forma štrukturálneho stavu génu, od ktorej závisí prejav dedičného znaku (alely homológnych chromozómov sa nachádzajú v rovnakom lokuse).

51. Ktoré vlastnosti sa nazývajú dominantné a ktoré recesívne

Dominantný znak - znak, ktorý sa objavuje u krížencov prvej generácie pri krížení čistej línie.

Recesívny znak je znak, ktorý sa neprejavuje u heterozygotných jedincov v dôsledku potlačenia prejavu recesívnej alely.

52. Napíšte

a) genotyp pozostávajúci z troch alel: AABBCC

b) uveďte úplný názov tohto genotypu: homozygotný pre dominantný znak pre tri alely

c) ABC gaméta

53. Napíšte

a) akákoľvek gaméta, ktorá nesie tri znaky: ABC

b) všetky varianty genotypov, ktoré tvoria túto gamétu: AABBCC; AaBBSS; AaBvSS; AaVvSs; AaBBSS; AAVvSS; AAVVS; AAVvSS;

54. Homozygotný a heterozygotný stav genotypu. Definícia. Príklady

Homozygotný stav genotypu - prenáša ho diploidný organizmus nesúci jednotlivé alely v homozygotných chromozómoch. (ah ah)

Heterozygotný stav genotypu je stav vlastný každému hybridnému organizmu, v ktorom jeho homológne chromozómy nesú rôzne alely určitého génu (Aa, Bc)

55. Pomenujte genotyp

ААВbСсdd - homozygotný stav genotypu pre dominantný znak pre prvý pár znakov (alel) a pre recesívny znak pre štvrtú alelu. Heterozygotný stav genotypu pre druhú a tretiu alelu.

56. Pomenujte genotyp

АаВbСсDd - heterozygotný stav genotypu pre štyri páry znakov.(Alely)

57. Dedičnosť fenotypu alebo genotypu

Na rozdiel od fenotypu je genotyp zdedený, pretože je dedične určený (definovaný)

genetická bunková mitóza chromozóm

58. Ako sa nazývajú pohlavné a nepohlavné chromozómy

Gonozómy sú pohlavné chromozómy, chromozómy, ktorých súbor rozlišuje mužov a ženy.

Autozómy sú nepohlavné chromozómy. Chromozómy nie sú spojené s pohlavnými znakmi. Dostupné v mužskom aj ženskom tele.

59. Vymenujte druhy dedenia

1) Autozomálne dominantný typ dedičnosti

2) Autozomálne recesívny typ dedičnosti

60. Vzorec na určenie počtu typov gamét tvorených genotypom

Počet typov gamét je určený vzorcom, kde n je počet génových párov v heterozygotnom stave.

61. Mendelov prvý zákon

Zákon uniformity hybridov prvej generácie: pri monohybridnom krížení sa všetci potomkovia v prvej generácii vyznačujú jednotnosťou vo fenotype a genotype.

62. Druhý Mendelov zákon

Zákon štiepenia: pri vzájomnom krížení dvoch heterozygotných potomkov prvej generácie v druhej generácii sa pozoruje štiepenie v určitom číselnom pomere: podľa fenotypu 3:1, podľa genotypu 1:2:1.

63. Tretí Mendelov zákon

Zákon nezávislej dedičnosti: pri krížení dvoch jedincov, ktorí 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 (ako pri monohybridnom krížení).

64. Definícia všetkých troch Mendelových zákonov

Odpoveď je v otázke 61,62,63.

65. Aké štiepenie sa pozoruje v druhej generácii pri odvodzovaní tretieho Mendelovho zákona

3:1 - fenotyp

1:2:1 - genotyp

66. Všeobecný vzorec dominantný – dominantný a dominantný – recesívny

Všeobecný vzorec dominanta - dominanta: A_B_

Všeobecný vzorec pre dominantný - recesívny: A_vv

67. Vzory v Punnettovej mriežke

Punnettova mriežka je grafickým znázornením výsledkov rôznych krížení. Gamety jedného rodiča sú vpísané horizontálne a gaméty druhého rodiča vertikálne. Do buniek tabuľky zapíšeme genotypy potomkov, ktoré boli získané zlúčením zodpovedajúcich gamét.

68. „Charakter“ Mendelových zákonov

Mendelove zákony majú štatistický charakter: odchýlka od teoreticky očakávaného rozdelenia je tým menšia, čím väčší je počet pozorovaní. Každý genotyp zodpovedá určitému fenotypu (100% penetrácia znakov). U všetkých jedincov s týmto genotypom je znak rovnako vyjadrený (100% expresivita znakov). Študované znaky nie sú viazané na pohlavie. Životaschopnosť jedincov nezávisí od ich genotypu a fenotypu.

69. Všetky možné varianty „žlto-hladkých“ genotypov

AABB, AaBv, AaBB, AABv, - varianty "žltá-hladká"

70. Dodatky k Mendelovým zákonom. Charakteristický

Nie všetky výsledky krížení zistené počas výskumu zapadajú do Mendelových zákonov, preto vznikli dodatky k zákonom.

Dominantný znak sa v niektorých prípadoch nemusí naplno prejaviť alebo dokonca chýbať. V tomto prípade ide o takzvanú strednú dedičnosť, keď ani jeden z dvoch interagujúcich génov nedominuje druhému a ich pôsobenie sa v genotype zvieraťa prejavuje rovnakou mierou, pričom jedna vlastnosť akoby riedi druhú.

Príkladom je tonkinská mačka. Keď sa siamské mačky skrížia s barmskými mačiatkami, narodia sa tmavšie ako siamské, ale svetlejšie ako barmské - takáto stredná farba sa nazýva tonkinese.

Spolu so strednou dedičnosťou znakov existuje odlišná interakcia génov, to znamená, že gény zodpovedné za niektoré znaky môžu ovplyvniť prejav iných znakov:

Vzájomné ovplyvňovanie – napríklad oslabenie čiernej farby pod vplyvom génu siamskej farby u mačiek, ktoré sú jej nositeľmi.

Komplementárnosť - prejav znaku je možný len pod vplyvom dvoch alebo viacerých génov. Napríklad všetky tabby farby sa objavujú iba v prítomnosti dominantného génu aguti.

Epistáza – pôsobenie jedného génu úplne skrýva pôsobenie iného. Napríklad dominantný biely gén (W) skrýva akúkoľvek farbu a vzor, ​​nazýva sa aj epistatická biela.

Polymeria - celý rad génov ovplyvňuje prejav jedného znaku. Napríklad - hustota vlny.

Pleiotropia - jeden gén ovplyvňuje prejav série znakov. Napríklad rovnaký gén pre bielu farbu (W) spojený s modrými očami vyvoláva rozvoj hluchoty.

Častou odchýlkou ​​sú aj spojené gény, čo však nie je v rozpore s Mendelovými zákonmi. To znamená, že množstvo vlastností sa dedí v určitej kombinácii. Príkladom sú gény viazané na pohlavie – kryptorchizmus (jeho prenášačky sú ženy), červená farba (prenáša sa len na X chromozóme).

71. Všeobecný vzorec pre genotypy

Hrebeň v tvare ruže;

Hrebeň v tvare hrášku;

Hrebeň v tvare orieška

Mechanizmus dedičnosti týchto znakov je monogénny. Štiepenie je rovnaké medzi mužmi a ženami, gén nie je viazaný na pohlavie.

Nezvyčajný hrebeňový gén - B

Jednoduchý hrebeňový gén - in

Všeobecný vzorec genotypov: V_vv

72. Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny sú prírodné vysokomolekulárne organické zlúčeniny, ktoré zabezpečujú ukladanie a prenos dedičných (genetických) informácií v živých organizmoch.

V prírode existujú dva typy nukleových kyselín, ktoré sa líšia zložením, štruktúrou a funkciou. Jedna z nich obsahuje deoxyribózu a nazýva sa deoxyribonukleová kyselina (DNA). Druhá obsahuje ribózu a nazýva sa ribonukleová kyselina (RNA)

73. Kto a kedy navrhol model DNA

Model DNA navrhli v roku 1953 J. Watson a F. Crick, za čo im bola udelená Nobelova cena.

74. Čo je to model DNA

Molekula DNA je dvojvláknová špirála skrútená okolo vlastnej osi. V polynukleotidovom reťazci sú susedné nukleotidy prepojené kovalentnými väzbami, ktoré vznikajú medzi fosfátovou skupinou jedného nukleotidu a 3"-alkoholovou skupinou pentózy druhého. Takéto väzby sa nazývajú fosfodiesterové väzby. Fosfátová skupina tvorí most medzi 3" "-uhlík jedného pentózového cyklu a 5"-uhlík ďalšieho .

Kostra reťazcov DNA je teda tvorená cukrovo-fosfátovými zvyškami.

Polynukleotidový reťazec DNA je stočený do tvaru špirály, pripomínajúcej točité schodisko, a je k nemu pripojený pomocou vodíkových väzieb vytvorených medzi adenínom a tymínom (dve väzby), ako aj guanínom a cytozínom (tri dlhopisy). Nukleotidy A a T, G a C sa nazývajú komplementárne. Výsledkom je, že v akomkoľvek organizme sa počet adenylových nukleotidov rovná počtu tymidylu a počet guanylových nukleotidov sa rovná počtu cytidylu. Tento vzor sa nazýva "Chargaffovo pravidlo". Vďaka tejto vlastnosti sekvencia nukleotidov v jednom reťazci určuje ich sekvenciu v inom reťazci. Táto schopnosť selektívne kombinovať nukleotidy sa nazýva komplementarita a táto vlastnosť je základom tvorby nových molekúl DNA založených na pôvodnej molekule.

75. Charakteristika purínových a pyrimidínových dusíkatých zásad

Purínové dusíkaté zásady sú organické prírodné zlúčeniny, deriváty purínu. Patria sem adenín a guanín. Sú priamo spojené s metabolickými procesmi. Pyrimidínové dusíkaté zásady sú skupinou prírodných látok, derivátov pyrimidínu. Biologicky najdôležitejšie pyrimidínové bázy sú uracil, cytozín a tymín. Nukleotidová sekvencia jedného vlákna nukleovej kyseliny je úplne komplementárna k nukleotidovej sekvencii druhého vlákna. Preto podľa Chargaffovho pravidla (Erwin Chargaff v roku 1951 zaviedol vzorce v pomere purínových a pyrimidínových báz v molekule DNA) sa počet purínových báz (A + G) rovná počtu pyrimidínových báz (T + C ).

76. Základné časti nukleotidu

Nukleotid pozostáva z 3 zložiek: dusíkatej bázy (purín alebo pyrimidín), monosacharidu (ribóza alebo deoxyribóza) a zvyšku kyseliny fosforečnej.

77. Komplementárnosť. Charakteristický

Komplementarita je vlastnosťou dvojzávitnice DNA, podľa ktorej tymín vždy stojí proti adenínu v opačnom reťazci molekuly, cytozín proti guanínu a naopak, pričom vytvára vodíkové väzby. Komplementarita je veľmi dôležitá pre replikáciu DNA.

Komplementárnosť v molekulárnej biológii, vzájomná korešpondencia, ktorá zabezpečuje spojenie komplementárnych štruktúr (makromolekúl, molekúl, radikálov) a je určená ich chemickými vlastnosťami. K. je možné, „ak majú povrchy molekúl komplementárne štruktúry, takže vyčnievajúca skupina (alebo kladný náboj) na jednom povrchu zodpovedá dutine (alebo zápornému náboju) na druhom. Inými slovami, interagujúce molekuly by mali do seba zapadať ako kľúč k zámku“ (J. Watson). K. reťazcov nukleových kyselín je založený na interakcii ich základných dusíkatých zásad. Takže len keď sa adenín (A) nachádza v jednom reťazci proti tymínu (T) (alebo uracilu - U) v druhom a guanín (G) proti cytozínu (C), medzi bázami v týchto reťazcoch vznikajú vodíkové väzby. K. - zrejme jediný a univerzálny chemický mechanizmus uchovávania matrice a prenosu genetickej informácie.

78. Chargaffovo pravidlo

Chargaffove pravidlá sú systémom empiricky identifikovaných pravidiel, ktoré popisujú kvantitatívne vzťahy medzi rôznymi typmi dusíkatých báz v DNA. Boli formulované ako výsledok práce skupiny biochemika Erwina Chargaffa v rokoch 1949 – 1951. Chargaff identifikované pomery pre adenín (A), tymín (T), guanín (G) a cytozín (C) boli nasledovné:

Množstvo adenínu sa rovná množstvu tymínu a guanínu sa rovná cytozínu:

Počet purínov sa rovná počtu pyrimidínov:

Počet báz s aminoskupinami v polohe 6 sa rovná počtu báz s ketoskupinami v polohe 6:

Zároveň môže byť pomer (A+T):(G+C) odlišný v DNA rôznych druhov. V niektorých prevládajú páry AT, v iných - HC.

Chargaffove pravidlá spolu s údajmi o röntgenovej difrakcii zohrali rozhodujúcu úlohu pri dešifrovaní štruktúry DNA od J. Watsona a Francisa Cricka.

79. Kodón z purínových dusíkatých báz a jeho komplementárny antikodón

80. Codon. Definícia

Kodón (kódujúci trinukleotid) je jednotka genetického kódu, triplet nukleotidových zvyškov (triplet) v DNA alebo RNA, zvyčajne kódujúci inklúziu jednej aminokyseliny. Sekvencia kodónov v géne určuje sekvenciu aminokyselín v polypeptidovom reťazci proteínu kódovaného týmto génom.

81. Antikodón. Definícia

Antikodón je triplet (trinukleotid), miesto v transportnej ribonukleovej kyseline (tRNA), pozostávajúce z troch nepárových (s voľnými väzbami) nukleotidov. Spárovaním s kodónom messenger RNA (mRNA) zabezpečuje správne usporiadanie každej aminokyseliny pri biosyntéze bielkovín.

82. Kto a kedy syntetizoval proteín po prvýkrát

Biosyntézu bielkovín prvýkrát umelo vykonali francúzski vedci Chacob a Mano v roku 1957.

83. Nevyhnutné štruktúry a komponenty pre biosyntézu bielkovín

Pre priamu biosyntézu proteínov musia byť v bunke prítomné nasledujúce zložky:

informačná RNA (mRNA) - nosič informácie z DNA do miesta zostavenia molekuly proteínu;

ribozómy sú organely, kde prebieha skutočná syntéza bielkovín;

súbor aminokyselín v cytoplazme;

prenos RNA (tRNA) kódujúcej aminokyseliny a ich prenášanie na miesto biosyntézy na ribozómoch;

enzýmy, ktoré katalyzujú proces biosyntézy;

ATP je látka, ktorá poskytuje energiu pre všetky procesy.

84. Pôsobením akých enzýmov prebieha biosyntéza bielkovín?

Biosyntéza bielkovín prebieha pôsobením nasledujúcich enzýmov: DNA polymeráza, RNA polymeráza, intetáza.

85. Biosyntéza bielkovín. Charakteristický. Schéma

Biosyntéza proteínov je komplexný viacstupňový proces syntézy polypeptidového reťazca z aminokyselín, ktorý prebieha na ribozómoch za účasti molekúl mRNA a tRNA. Proces biosyntézy bielkovín vyžaduje značné množstvo energie.

Biosyntéza bielkovín prebieha v dvoch krokoch. Prvý stupeň zahŕňa transkripciu a spracovanie RNA, druhý stupeň zahŕňa transláciu. Počas transkripcie enzým RNA polymeráza syntetizuje molekulu RNA, ktorá je komplementárna k sekvencii zodpovedajúceho génu (oblasť DNA). Terminátor v nukleotidovej sekvencii DNA určuje, v ktorom bode sa transkripcia zastaví. Počas série po sebe nasledujúcich štádií spracovania sa niektoré fragmenty z mRNA odstránia a nukleotidové sekvencie sa upravujú len zriedka. Po syntéze RNA na templáte DNA sú molekuly RNA transportované do cytoplazmy. V procese translácie sa informácie zaznamenané v sekvencii nukleotidov prekladajú do sekvencie aminokyselinových zvyškov.

Medzi transkripciou a transláciou prechádza molekula mRNA sériou postupných zmien, ktoré zabezpečujú dozrievanie funkčného templátu pre syntézu polypeptidového reťazca. Čiapočka je pripevnená k 5' koncu a poly-A chvost je pripojený k 3' koncu, čo zvyšuje životnosť mRNA. S príchodom spracovania v eukaryotickej bunke bolo možné kombinovať génové exóny, aby sa získala väčšia rozmanitosť proteínov kódovaných jedinou sekvenciou nukleotidov DNA - alternatívnym zostrihom.

U prokaryotov môže byť mRNA načítaná ribozómami do aminokyselinovej sekvencie proteínov ihneď po transkripcii, zatiaľ čo u eukaryotov je transportovaná z jadra do cytoplazmy, kde sa nachádzajú ribozómy. Rýchlosť syntézy bielkovín je vyššia u prokaryotov a môže dosiahnuť 20 aminokyselín za sekundu. Proces syntézy proteínov založený na molekule mRNA sa nazýva translácia.

Ribozóm obsahuje 2 funkčné miesta pre interakciu s tRNA: aminoacyl (akceptor) a peptidyl (donor). Aminoacyl-tRNA vstupuje do akceptorového miesta ribozómu a interaguje za vzniku vodíkových väzieb medzi kodónovými a antikodónovými tripletmi. Po vytvorení vodíkových väzieb systém postúpi 1 kodón a skončí v donorovom mieste. Súčasne sa na uvoľnenom akceptorovom mieste objaví nový kodón, na ktorý sa pripojí zodpovedajúca aminoacyl-t-RNA.

Počas počiatočného štádia biosyntézy proteínu, iniciácie, je metionínový kodón zvyčajne rozpoznaný ako malá podjednotka ribozómu, ku ktorej je pripojená metionín transferová RNA (tRNA) pomocou proteínových iniciačných faktorov. Po rozpoznaní štartovacieho kodónu sa veľká podjednotka spojí s malou podjednotkou a začína sa druhá fáza translácie – elongácia. Pri každom pohybe ribozómu od 5" do 3" konca mRNA sa prečíta jeden kodón vytvorením vodíkových väzieb medzi tromi nukleotidmi (kodónom) mRNA a komplementárnym antikodónom transferovej RNA, na ktorý sa je pripojená zodpovedajúca aminokyselina. Syntéza peptidovej väzby je katalyzovaná ribozomálnou RNA (rRNA), ktorá tvorí peptidyltransferázové centrum ribozómu. Ribozomálna RNA katalyzuje tvorbu peptidovej väzby medzi poslednou aminokyselinou rastúceho peptidu a aminokyselinou pripojenou k tRNA, čím sa atómy dusíka a uhlíka umiestnia do polohy priaznivej pre reakciu. Aminoacyl-tRNA syntetázové enzýmy pripájajú aminokyseliny na svoje tRNA. Tretia a posledná fáza translácie, terminácia, nastáva, keď ribozóm dosiahne stop kodón, po ktorom faktory terminácie proteínu hydrolyzujú poslednú tRNA z proteínu a zastavia jeho syntézu. V ribozómoch sa teda proteíny vždy syntetizujú od N- po C-koniec.

...

Podobné dokumenty

Vedecká definícia života podľa F. Engelsa. Molekulárno-genetická, organizmová, populačno-druhová úroveň organizácie života. Prokaryoty ako jednobunkové predjadrové organizmy. Štruktúra metafázového chromozómu. Úrovne balenia genetického materiálu.

abstrakt, pridaný 29.05.2013


Molekulárno-genetická úroveň organizácie života. Schéma štruktúry DNA. Génová expresia ako proces uvedomenia si informácie v nej zakódovanej. Centrálna dogma molekulárnej biológie. Transkripčný aparát bunky. Vzory prepisu a spájania.

prezentácia, pridané 21.02.2014


Štúdium chemických základov dedičnosti. Charakterizácia štruktúry, funkcií a procesu replikácie ribonukleových a deoxyribonukleových kyselín. Zváženie vlastností distribúcie génov. Oboznámenie sa so základnými vlastnosťami genetického kódu.

test, pridané 30.07.2010


Analýza molekulárnej, bunkovej, tkanivovej, orgánovej, organizmovej, populačno-druhovej, biogeocenotickej a biosférickej úrovne života. Štúdium štruktúry a fungovania tkanív. Výskum genetických a ekologických vlastností populácií.

prezentácia, pridané 9.11.2016


Podstata a význam mitózy - proces distribúcie skopírovaných chromozómov medzi dcérske bunky. Všeobecná charakteristika hlavných štádií mitózy - profáza, metafáza, anafáza a telofáza, ako aj popis vlastností separácie bunkových chromozómov v nich.

prezentácia, pridané 12.4.2010


Štúdium procesu mitózy ako nepriameho bunkového delenia a bežnej metódy reprodukcie eukaryotických buniek, jej biologický význam. Meióza je redukcia bunkového delenia. Interfáza, profáza, metafáza, anafáza a telofáza meiózy a mitózy.

prezentácia, pridané 21.02.2013


Systém na kódovanie dedičnej informácie v molekulách nukleových kyselín vo forme genetického kódu. Podstata procesov bunkového delenia: mitóza a meióza, ich fázy. Prenos genetickej informácie. Štruktúra DNA, RNA chromozómov. Chromozomálne choroby.

test, pridané 23.04.2013


Podstatou bunkového cyklu je obdobie života bunky od jedného delenia k druhému, alebo od delenia po smrť. Biologický význam mitózy, jej hlavné regulačné mechanizmy. Dve obdobia mitotického delenia. Schéma aktivácie cyklín-dependentnej kinázy.

prezentácia, pridané 28.10.2014


Bunkový cyklus je obdobie existencie bunky od okamihu jej vzniku delením materskej bunky až po jej vlastné delenie alebo smrť. Princípy a spôsoby jej regulácie. Etapy a biologický význam mitózy, meiózy, opodstatnenie týchto procesov.

prezentácia, pridané 12.07.2014


Elementárny genetický a štruktúrno-funkčný biologický systém. Bunková teória. Typy bunkovej organizácie. Štrukturálne vlastnosti prokaryotickej bunky. Princípy organizácie eukaryotickej bunky. Dedičný aparát buniek.

Život je viacúrovňový systém (z gréčtiny. systém- združenie, zbierka). Existujú také základné úrovne organizácie živých vecí: molekulárna, bunková, orgánovo-tkanivová, organizmus, populácia-druh, ekosystém, biosféra. Všetky úrovne sú úzko prepojené a vychádzajú jedna z druhej, čo naznačuje celistvosť živej prírody.

Molekulárna úroveň organizácie života

Toto je jednota chemického zloženia (biopolyméry: bielkoviny, sacharidy, tuky, nukleové kyseliny), chemické reakcie. Od tejto úrovne sa začínajú životné procesy organizmu: výmena energie, plastov a iné, zmena a implementácia genetickej informácie.

Bunková úroveň organizácie života

Bunková úroveň organizácie života. zvieracia klietka

Bunka je základnou stavebnou jednotkou života. Toto je jednotka vývoja všetkých živých organizmov žijúcich na Zemi. V každej bunke prebiehajú procesy látkovej premeny, premeny energie, je zabezpečené uchovanie, premena a prenos genetickej informácie.

Každá bunka sa skladá z bunkových štruktúr, organel, ktoré vykonávajú určité funkcie, takže je možné izolovať subcelulárnyúrovni.

Orgánovo-tkanivová úroveň organizácie života

Orgánovo-tkanivová úroveň organizácie života. Epitelové tkanivá, spojivové tkanivá, svalové tkanivá a nervové bunky

Bunky mnohobunkových organizmov, ktoré vykonávajú podobné funkcie, majú rovnakú štruktúru, pôvod a spájajú sa do tkanív. Existuje niekoľko typov tkanív, ktoré majú rozdiely v štruktúre a vykonávajú rôzne funkcie (úroveň tkaniva).

Tkanivá v rôznych kombináciách tvoria rôzne orgány, ktoré majú určitú štruktúru a vykonávajú určité funkcie (orgánová úroveň).

Orgány sa spájajú do orgánových systémov (systémová úroveň).

Organizačná úroveň organizácie života

Organizačná úroveň organizácie života

Tkanivá sa spájajú do orgánov, orgánových systémov a fungujú ako jeden celok – telo. Základnou jednotkou tejto úrovne je jedinec, ktorý sa vo vývoji od okamihu narodenia až po koniec existencie považuje za jeden živý systém.

Populačno-druhová úroveň organizácie života

Populačno-druhová úroveň organizácie života

Súbor organizmov (jednotlivcov) rovnakého druhu, ktoré majú spoločný biotop, tvoria populácie. Populácia je elementárna jednotka druhu a evolúcie, keďže v nej prebiehajú elementárne evolučné procesy, táto a nasledujúce úrovne sú supraorganizmické.

Ekosystémová úroveň organizácie života

Ekosystémová úroveň organizácie života

Túto úroveň tvorí súhrn organizmov rôznych druhov a úrovní organizácie. Tu môžeme rozlíšiť biocenotickú a biogeocenotickú úroveň.

Populácie rôznych druhov sa navzájom ovplyvňujú, tvoria viacdruhové skupiny ( biocenotickýúroveň).

Interakcia biocenóz s klimatickými a inými nebiologickými faktormi (reliéf, pôda, salinita atď.) vedie k vzniku biogeocenóz (biogeocenotické). V biogeocenózach dochádza k toku energie medzi populáciami rôznych druhov a cirkulácii látok medzi jej neživou a živou časťou.

Biosférická úroveň organizácie života

Biosférická úroveň organizácie živých vecí. 1 - molekulová; 2 - bunkový; 3 - organizmus; 4 - populácia-druh; 5 - biogeocenotický; 6 - biosférický

Predstavuje ho časť škrupín Zeme, kde existuje život - biosféra. Biosféra pozostáva zo súboru biogeocenóz, funguje ako jeden ucelený systém.

Nie je vždy možné vybrať celú množinu uvedených úrovní. Napríklad v jednobunkových organizmoch sa bunková a organizmová úroveň zhodujú, ale chýba orgánovo-tkanivová úroveň. Niekedy možno rozlíšiť ďalšie úrovne, napríklad subcelulárne, tkanivové, orgánové, systémové.

Rozlišujú sa tieto úrovne organizácie života: molekulárna, bunková, orgánovo-tkanivová (niekedy sú oddelené), organizmická, populačno-druhová, biogeocenotická, biosférická. Živá príroda je systém a rôzne úrovne jej organizácie tvoria jej zložitú hierarchickú štruktúru, keď základné jednoduchšie úrovne určujú vlastnosti tých nadradených.

Takže zložité organické molekuly sú súčasťou buniek a určujú ich štruktúru a životnú aktivitu. V mnohobunkových organizmoch sú bunky organizované do tkanív a niekoľko tkanív tvorí orgán. Mnohobunkový organizmus pozostáva z orgánových sústav, na druhej strane samotný organizmus je elementárnou jednotkou populácie a biologického druhu. Spoločenstvo je reprezentované vzájomne sa ovplyvňujúcimi populáciami rôznych druhov. Spoločenstvo a prostredie tvoria biogeocenózu (ekosystém). Súhrn ekosystémov planéty Zem tvorí jej biosféru.

Na každej úrovni vznikajú nové vlastnosti živých vecí, ktoré na základnej úrovni chýbajú, rozlišujú sa ich vlastné elementárne javy a elementárne jednotky. Úrovne zároveň do značnej miery odrážajú priebeh evolučného procesu.

Pridelenie úrovní je vhodné na štúdium života ako komplexného prírodného javu.

Pozrime sa bližšie na jednotlivé úrovne organizácie života.

Molekulová úroveň

Molekuly sa síce skladajú z atómov, no rozdiel medzi živou a neživou hmotou sa začína prejavovať až na úrovni molekúl. Len zloženie živých organizmov zahŕňa veľké množstvo zložitých organických látok - biopolymérov (bielkoviny, tuky, sacharidy, nukleové kyseliny). Molekulárna úroveň organizácie živých vecí však zahŕňa aj anorganické molekuly, ktoré vstupujú do buniek a zohrávajú dôležitú úlohu v ich živote.

Fungovanie biologických molekúl je základom živého systému. Na molekulárnej úrovni života sa metabolizmus a premena energie prejavujú ako chemické reakcie, prenos a zmena dedičnej informácie (reduplikácia a mutácie), ako aj množstvo ďalších bunkových procesov. Niekedy sa molekulárna úroveň nazýva molekulárna genetická úroveň.

Bunková úroveň života

Je to bunka, ktorá je štrukturálnou a funkčnou jednotkou života. Mimo bunky nie je život. Dokonca aj vírusy môžu prejavovať vlastnosti živej bytosti, len keď sú v hostiteľskej bunke. Biopolyméry naplno prejavujú svoju reaktivitu, keď sú organizované v bunke, ktorú možno považovať za komplexný systém molekúl prepojených predovšetkým rôznymi chemickými reakciami.

Na tejto bunkovej úrovni sa prejavuje fenomén života, konjugujú sa mechanizmy prenosu genetickej informácie a premeny látok a energie.

Orgánové tkanivo

Iba mnohobunkové organizmy majú tkanivá. Tkanivo je súbor buniek podobných štruktúrou a funkciou.

Tkanivá vznikajú v procese ontogenézy diferenciáciou buniek, ktoré majú rovnakú genetickú informáciu. Na tejto úrovni dochádza k špecializácii buniek.

Rastliny a zvieratá majú rôzne typy tkanív. Takže v rastlinách je to meristém, ochranné, základné a vodivé pletivo. U zvierat - epitelové, spojivové, svalové a nervové. Látky môžu obsahovať zoznam čiastkových látok.

Orgán zvyčajne pozostáva z niekoľkých tkanív, ktoré sú navzájom spojené v štrukturálnej a funkčnej jednote.

Orgány tvoria orgánové systémy, z ktorých každý je zodpovedný za dôležitú funkciu pre telo.

Orgánovú úroveň v jednobunkových organizmoch predstavujú rôzne bunkové organely, ktoré vykonávajú funkcie trávenia, vylučovania, dýchania atď.

Organizačná úroveň organizácie života

Spolu s bunkovou na organizačnej (alebo ontogenetickej) úrovni sa rozlišujú samostatné štruktúrne jednotky. Tkanivá a orgány nemôžu žiť samostatne, organizmy a bunky (ak ide o jednobunkový organizmus) áno.

Mnohobunkové organizmy sa skladajú z orgánových systémov.

Na úrovni organizmu sa prejavujú také životné javy ako reprodukcia, ontogenéza, metabolizmus, dráždivosť, neuro-humorálna regulácia, homeostáza. Inými slovami, jeho elementárne javy predstavujú pravidelné zmeny v organizme v individuálnom vývoji. Základnou jednotkou je jednotlivec.

populácia-druh

Organizmy rovnakého druhu, spojené spoločným biotopom, tvoria populáciu. Druh zvyčajne pozostáva z mnohých populácií.

Populácie zdieľajú spoločný genofond. V rámci druhu si môžu vymieňať gény, to znamená, že ide o geneticky otvorené systémy.

V populáciách sa vyskytujú elementárne evolučné javy, ktoré v konečnom dôsledku vedú k speciácii. Živá príroda sa môže vyvíjať len na nadorganizmových úrovniach.

Na tejto úrovni vzniká potenciálna nesmrteľnosť živých.

Biogeocenotická úroveň

Biogeocenóza je interagujúci súbor organizmov rôznych druhov s rôznymi faktormi prostredia. Elementárne javy sú reprezentované hmotno-energetickými cyklami, ktoré zabezpečujú predovšetkým živé organizmy.

Úloha biogeocenotickej úrovne spočíva vo vytváraní stabilných spoločenstiev organizmov rôznych druhov, prispôsobených na spoločný život v určitom biotope.

Biosféra

Biosférická úroveň organizácie života je systém života na Zemi vyššieho rádu. Biosféra zahŕňa všetky prejavy života na planéte. Na tejto úrovni prebieha globálny obeh látok a tok energie (pokrývajúci všetky biogeocenózy).