Molecular genetic na antas ng organisasyon ng buhay sa madaling sabi. Molekular na antas ng organisasyon ng buhay

Noong ikadalawampu siglo, limang antas ng organisasyon ng buhay ang naitatag: molecular-genetic, ontogenetic, popular-species, ecosystem at biospheric.Ang pagpapaliwanag ng phenomenon ng buhay sa bawat antas ay isa sa mga pangunahing gawain ng biology.

Molecular genetic na antas- Ito ang antas ng organisasyon ng mga buhay na sistema, na binubuo ng mga protina at nucleic acid. Sa antas na ito, ang pangunahing yunit ng isang organismo ay mga gene. Dito pinag-aaralan ng biology ang mga mekanismo ng paghahatid ng genetic information, heredity at variability.

Ang anim na pinakakaraniwang elemento sa mga buhay na organismo ay: mga organogens: carbon, nitrogen, hydrogen, oxygen, phosphorus at sulfur. Sa pakikilahok ng mga elementong ito, sa kurso ng ebolusyon ng kemikal, higante mga biopolymer: carbohydrates, protina, lipid at nucleic acid. Ang mga macromolecule na ito ay ang batayan ng mga buhay na organismo. Ang mga monomer ng mga macromolecule na ito ay: monosaccharides, amino acids, fatty acids at nucleotides.

Ang mga protina at nucleic acid ay impormasyon» macromolecules, dahil ang kanilang mga katangian ay nakasalalay sa pagkakasunud-sunod ng koneksyon ng 20 amino acid at 4 na nucleotides. Ang mga karbohidrat at lipid ay gumaganap ng papel ng isang reserba ng enerhiya at materyal na gusali. Ipamahagi mga protina accounted para sa higit sa 50% kabuuang tuyong timbang ng mga selula.

genetic impormasyon ang organismo ay nakaimbak sa DNA. Kinokontrol nito ang halos lahat ng biological na proseso sa katawan. Ang mga protina at nucleic acid ay may pag-aari ng molecular asymmetry (molecular chirality). Chirality(Greek cheir - kamay) ay nagpapakita ng sarili sa katotohanan na ang mga protina ay umiikot sa eroplano ng polariseysyon ng liwanag pa-kaliwa, at mga nucleic acid tama. Ang chirality ay nakasalalay sa kanilang kawalaan ng simetrya sa kanilang mirror image, tulad ng sa kanan at kaliwang kamay, kaya ang pangalan.

Ang mga molekula ng DNA kasama ang mga protina ay bumubuo ng sangkap ng mga chromosome. Ang patunay ng genetic na papel ng DNA ay nakuha, noong 1944, ng siyentipikong si O. Avery, sa isang eksperimento sa bakterya. Noong 1953, natuklasan ng American biochemist na si James Watson at English biophysicist na si Francis Crick istraktura Mga molekula ng DNA. Ipinakita nila na ang DNA ay binubuo ng dalawang hibla na pinaikot sa isang double helix. Ang DNA ay naglalaman ng 10 ÷ 25 libong nucleotides, at RNA - mula 4 hanggang 6 na libo.

Noong 1941, natuklasan ng mga Amerikanong siyentipiko na sina J. Beadle at E. Teymut na ang synthesis ng protina ay nakasalalay sa estado ng mga gene ng DNA. Gene Isang seksyon ng molekula ng DNA na binubuo ng daan-daang nucleotides. Pagkatapos ay mayroong mga pahayag: isang gene - isang protina. Tinatawag ang kabuuan ng mga gene ng isang organismo genome. Ang bilang ng mga gene sa katawan ng tao ay tungkol sa 50 ÷ 100 libo, at ang buong genome ng tao ay naglalaman ng higit pa 3 bilyong base pairs. Genes code para sa synthesis ng mga protina.

Noong 1954 ang theoretical physicist Georgy Gamov na-decode ang genetic code. Natagpuan niya na ang isang kumbinasyon ng tatlong DNA nucleotides ay ginagamit upang i-encode ang isang amino acid. Ito ay ang elementarya na yunit ng pagmamana, pag-encode ng isang amino acid, at tinatawag codon(triplet). Noong 1961 ang hypothesis ni Gamow ay eksperimento na nakumpirma ni Crick.

Cellular organelle ribosome ay nagbabasa» impormasyong nakapaloob sa i-RNA, at alinsunod dito ay synthesizes protina. Codons - triplets ay binubuo ng tatlong nucleotides, halimbawa, ACH, AGC, GGG at iba pa. Ang kabuuang bilang ng naturang triplets ay 64. Sa mga ito, tatlong triplets ang stop signals, at 61 triplets ang nag-encode ng 20 amino acids. Ang isang protina na binubuo ng 200 amino acid ay na-encode ng 200 codon, i.e. 600 nucleotides sa mRNA, at 600 base pares sa DNA. Ito ang laki ng isang gene. Ang impormasyon sa DNA ay isinulat gamit ang nucleotides sa anyong: A-C-A-T-T-G-A-G-A-T-∙∙∙∙∙∙. Ang tekstong ito ay naglalaman ng impormasyon na tumutukoy sa mga detalye ng bawat organismo.

Genetic code unibersal, kasi pareho para sa lahat ng nabubuhay na organismo. Ito ay nagpapatotoo sa biochemical na pagkakaisa ng buhay, i.e. ang pinagmulan ng buhay sa Earth mula sa iisang ninuno. Genetic code kakaiba, dahil ito ay nagko-code para lamang sa isang amino acid.

Ang buhay ay nailalarawan sa dialectical na pagkakaisa ng magkasalungat: ito ay parehong integral at discrete. Ang organikong mundo ay isang solong kabuuan, dahil ito ay isang sistema ng magkakaugnay na mga bahagi (ang pagkakaroon ng ilang mga organismo ay nakasalalay sa iba), at sa parehong oras ito ay discrete, dahil ito ay binubuo ng magkakahiwalay na mga yunit - mga organismo, o mga indibidwal. Ang bawat buhay na organismo, sa turn, ay discrete din, dahil binubuo ito ng mga indibidwal na organo, tisyu, mga selula, ngunit sa parehong oras, ang bawat isa sa mga organo, na may isang tiyak na awtonomiya, ay kumikilos bilang bahagi ng kabuuan. Ang bawat cell ay binubuo ng mga organelles, ngunit gumagana bilang isang yunit. Ang namamana na impormasyon ay dinadala ng mga gene, ngunit

wala sa mga gene sa labas ng kabuuan ang tumutukoy sa pag-unlad ng katangian, at iba pa.

Ang discreteness ng buhay ay nauugnay sa iba't ibang antas ng organisasyon ng organic na mundo, na maaaring tukuyin bilang discrete states ng biological system na nailalarawan sa pamamagitan ng subordination, interconnectedness at specific patterns. Kasabay nito, ang bawat bagong antas ay may mga espesyal na katangian at mga pattern ng nakaraang, mas mababang antas, dahil ang anumang organismo, sa isang banda, ay binubuo ng mga elemento na nasa ilalim nito, at sa kabilang banda, ito ay isang elemento mismo na bahagi. ng ilang uri ng macrobiological system.

Sa lahat ng antas ng buhay, ang mga katangian nito tulad ng discreteness at integridad, istrukturang organisasyon, pagpapalitan ng bagay, enerhiya at impormasyon ay ipinapakita. Ang pagkakaroon ng buhay sa mas mataas na antas ng organisasyon ay inihanda at tinutukoy ng istraktura ng mas mababang antas; sa partikular, ang likas na katangian ng antas ng cellular ay tinutukoy ng mga antas ng molekular at subcellular, ang likas na katangian ng organismo - sa pamamagitan ng cellular, mga antas ng tissue, atbp.

Ang mga antas ng istruktura ng organisasyon ng buhay ay lubhang magkakaibang, ngunit ang mga pangunahing ay molecular, cellular, ontogenetic, populasyon-species, biocenotic, biogeocenotic at biospheric.

Molecular genetic na antas

Ang molecular genetic level ng buhay ay ang antas ng paggana ng mga biopolymer (protina, nucleic acid, polysaccharides) at iba pang mahahalagang organikong compound na sumasailalim sa mga proseso ng buhay ng mga organismo. Sa antas na ito, ang elementary structural unit ay ang gene, at ang carrier ng namamana na impormasyon sa lahat ng nabubuhay na organismo ay ang DNA molecule. Ang pagpapatupad ng namamana na impormasyon ay isinasagawa kasama ang pakikilahok ng mga molekula ng RNA. Dahil sa ang katunayan na ang mga proseso ng imbakan, pagbabago at pagpapatupad ng namamana na impormasyon ay nauugnay sa mga istrukturang molekular, ang antas na ito ay tinatawag na molekular-genetic.

Ang pinakamahalagang gawain ng biology sa antas na ito ay ang pag-aaral ng mga mekanismo ng paghahatid ng genetic na impormasyon, pagmamana at pagkakaiba-iba, ang pag-aaral ng mga proseso ng ebolusyon, ang pinagmulan at kakanyahan ng buhay.

Ang lahat ng nabubuhay na organismo ay naglalaman ng mga simpleng di-organikong molekula: nitrogen, tubig, carbon dioxide. Mula sa kanila, sa kurso ng ebolusyon ng kemikal, lumitaw ang mga simpleng organikong compound, na, naman, ay naging materyal na gusali para sa mas malalaking molekula. Ganito lumitaw ang mga macromolecules - higanteng mo-

polymer molecule na binuo mula sa maraming monomer. May tatlong uri ng polymers: polysaccharides, proteins at nucleic acids. Ang mga monomer para sa kanila, ayon sa pagkakabanggit, ay monosaccharides, amino acids at nucleotides.

Mga ardilya at ang mga nucleic acid ay mga molekula ng "impormasyon", dahil ang pagkakasunud-sunod ng mga monomer, na maaaring maging lubhang magkakaibang, ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa kanilang istraktura. Ang polysaccharides (starch, glycogen, cellulose) ay gumaganap ng papel ng isang mapagkukunan ng enerhiya at materyal na gusali para sa synthesis ng mas malalaking molekula.

Ang mga protina ay mga macromolecule na napakahabang kadena ng mga amino acid - mga organic (carboxylic) acid, kadalasang naglalaman ng isa o dalawang amino group (-NH 2).

Sa mga solusyon, ang mga amino acid ay maaaring magpakita ng mga katangian ng parehong mga acid at base. Ginagawa silang isang uri ng buffer sa paraan ng mapanganib na pisikal at kemikal na mga pagbabago. Mahigit sa 170 amino acid ang matatagpuan sa mga buhay na selula at tisyu, ngunit 20 lamang sa mga ito ang kasama sa mga protina. Ito ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid na konektado sa isa't isa ng mga peptide bond 1 na bumubuo sa pangunahing istraktura ng mga protina. Ang mga protina ay bumubuo ng higit sa 50% ng kabuuang tuyong masa ng mga selula.

Karamihan sa mga protina ay kumikilos bilang mga catalyst (enzymes). Sa kanilang spatial na istraktura mayroong mga aktibong sentro sa anyo ng mga recesses ng isang tiyak na hugis. Ang mga molekula, ang pagbabagong-anyo kung saan ay na-catalyzed ng protina na ito, ay pumapasok sa naturang mga sentro. Bilang karagdagan, ang mga protina ay gumaganap ng papel ng mga carrier; halimbawa, ang hemoglobin ay nagdadala ng oxygen mula sa mga baga patungo sa mga tisyu. Ang mga pag-urong ng kalamnan at mga paggalaw ng intracellular ay resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula ng protina, ang pag-andar nito ay upang i-coordinate ang paggalaw. Ang pag-andar ng mga protina ng antibody ay protektahan ang katawan mula sa mga virus, bakterya, atbp. Ang aktibidad ng nervous system ay nakasalalay sa mga protina na nangongolekta at nag-iimbak ng impormasyon mula sa kapaligiran. Ang mga protina na tinatawag na mga hormone ay kumokontrol sa paglaki at aktibidad ng cell.

Mga nucleic acid. Ang mga proseso ng buhay ng mga nabubuhay na organismo ay tinutukoy ng pakikipag-ugnayan ng dalawang uri ng macromolecules - mga protina at DNA. Ang genetic na impormasyon ng isang organismo ay naka-imbak sa mga molekula ng DNA, na nagsisilbing tagapagdala ng namamana na impormasyon para sa susunod na henerasyon at tinutukoy ang biosynthesis ng mga protina na kumokontrol sa halos lahat ng biological na proseso. Kaya nuk-

1 Ang peptide bond ay isang -CO-NH- chemical bond.

Ang mga leic acid ay may parehong mahalagang lugar sa katawan bilang mga protina.

Parehong may isang napakahalagang katangian ang mga protina at nucleic acid - molecular dissymmetry (asymmetry), o molecular chirality. Ang pag-aari ng buhay na ito ay natuklasan noong 1940s at 1950s. ika-19 na siglo L. Pasteur sa kurso ng pag-aaral ng istraktura ng mga kristal ng mga sangkap ng biological na pinagmulan - mga asing-gamot ng tartaric acid. Sa kanyang mga eksperimento, natuklasan ni Pasteur na hindi lamang ang mga kristal, kundi pati na rin ang kanilang mga may tubig na solusyon ay may kakayahang ilihis ang isang polarized light beam, i.e. ay optically active. Nang maglaon ay pinangalanan sila optical isomers. Ang mga solusyon ng mga sangkap na hindi biological na pinagmulan ay walang pag-aari na ito, ang istraktura ng kanilang mga molekula ay simetriko.

Ngayon, ang mga ideya ni Pasteur ay nakumpirma na, at ito ay itinuturing na napatunayan na ang molecular chirality (mula sa Greek cheir - hand) ay likas lamang sa nabubuhay na bagay at ang mahalagang pag-aari nito. Ang sangkap ng walang buhay na pinanggalingan ay simetriko sa kahulugan na ang mga molekula na nagpo-polarize ng liwanag sa kaliwa at sa kanan ay palaging pantay na nahahati dito. At sa sangkap ng biological na pinagmulan ay palaging may paglihis mula sa balanseng ito. Ang mga protina ay binuo mula sa mga amino acid na nagpo-polarize ng liwanag sa kaliwa lamang (L-configuration). Ang mga nucleic acid ay binubuo ng mga asukal na nagpo-polarize ng liwanag sa kanan lamang (D-configuration). Kaya, ang chirality ay nakasalalay sa kawalaan ng simetrya ng mga molekula, ang kanilang hindi pagkakatugma sa kanilang imahe ng salamin, tulad ng sa kanan at kaliwang mga kamay, na nagbigay ng modernong pangalan sa ari-arian na ito. Ito ay kagiliw-giliw na tandaan na kung ang isang tao ay biglang naging kanyang salamin, kung gayon ang lahat ay magiging maayos sa kanyang katawan hanggang sa magsimula siyang kumain ng pagkain ng halaman o hayop, na hindi niya matunaw.

Mga nucleic acid ay mga kumplikadong organikong compound na naglalaman ng phosphorus na biopolymer (polynucleotides).

Mayroong dalawang uri ng nucleic acid - deoxyribonucleic acid (DNA) at ribonucleic acid (RNA). Nakuha ng mga nucleic acid ang kanilang pangalan (mula sa Latin na nucleus - nucleus) dahil sa ang katunayan na sila ay unang nakahiwalay mula sa nuclei ng mga leukocytes sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo. Swiss biochemist na si F. Miescher. Nang maglaon ay natagpuan na ang mga nucleic acid ay matatagpuan hindi lamang sa nucleus, kundi pati na rin sa cytoplasm at mga organelles nito. Ang mga molekula ng DNA kasama ang mga protina ng histone ay bumubuo ng sangkap ng mga chromosome.

Sa kalagitnaan ng XX siglo. ang American biochemist na si J. Watson at ang English biophysicist na si F. Crick ay nagsiwalat ng istraktura ng molekula ng DNA. Ipinakita ng mga pag-aaral ng X-ray diffraction na ang DNA ay binubuo ng dalawang hibla na pinaikot sa isang double helix. Ang papel ng mga backbones ng mga kadena ay nilalaro ng mga grupo ng asukal-pospeyt, at ang mga base ng purines at pyrimidines ay nagsisilbing mga jumper. Ang bawat lumulukso ay nabuo ng dalawang base na nakakabit sa dalawang magkasalungat na kadena, at kung ang isang base ay may isang singsing, ang isa ay may dalawa. Kaya, nabuo ang mga komplementaryong pares: A-T at G-C. Nangangahulugan ito na ang pagkakasunud-sunod ng mga base sa isang kadena ay natatanging tinutukoy ang pagkakasunud-sunod ng mga base sa isa pa, komplementaryong kadena ng molekula.

Ang gene ay isang seksyon ng molekula ng DNA o RNA (sa ilang mga virus). Ang RNA ay naglalaman ng 4-6 libong indibidwal na nucleotides, DNA - 10-25 libo. Kung posible na iunat ang DNA ng isang selula ng tao sa isang tuluy-tuloy na sinulid, kung gayon ang haba nito ay magiging 91 cm.

Gayunpaman, ang pagsilang ng molecular genetics ay naganap nang medyo mas maaga, nang ang mga Amerikano na sina J. Beadle at E. Tatum ay nagtatag ng isang direktang link sa pagitan ng estado ng mga gene (DNA) at ang synthesis ng mga enzyme (protina). Noon ay lumitaw ang sikat na kasabihan: "isang gene - isang protina." Nang maglaon ay natagpuan na ang pangunahing tungkulin ng mga gene ay ang pag-code para sa synthesis ng protina. Pagkatapos nito, itinuon ng mga siyentipiko ang kanilang pansin sa tanong kung paano isinulat ang genetic program at kung paano ito ipinatupad sa cell. Upang gawin ito, kinakailangan upang malaman kung paano ma-encode ng apat na base lamang ang pagkakasunud-sunod sa mga molekula ng protina ng kasing dami ng dalawampung amino acid. Ang pangunahing kontribusyon sa solusyon ng problemang ito ay ginawa ng sikat na theoretical physicist na si G. Gamow noong kalagitnaan ng 1950s.

Ayon sa kanya, isang kumbinasyon ng tatlong DNA nucleotides ang ginagamit upang i-encode ang isang amino acid. Ang elementarya na yunit na ito ng pagmamana, na nag-encode ng isang amino acid, ay tinatawag codon. Noong 1961, ang hypothesis ni Gamow ay kinumpirma ng pananaliksik ni F. Crick. Kaya ang mekanismo ng molekular para sa pagbabasa ng genetic na impormasyon mula sa isang molekula ng DNA sa panahon ng synthesis ng protina ay na-decipher.

Sa isang buhay na cell, may mga organelles - ribosomes na "nagbabasa" ng pangunahing istraktura ng DNA at synthesize ang protina alinsunod sa impormasyong naitala sa DNA. Ang bawat triplet ng nucleotides ay itinalaga ng isa sa 20 posibleng amino acids. Ito ay kung paano tinutukoy ng pangunahing istraktura ng DNA ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid ng synthesized na protina, inaayos ang genetic code ng organismo (cell).

Ang genetic code ng lahat ng nabubuhay na bagay, maging ito ay isang halaman, isang hayop o isang bacterium, ay pareho. Ang tampok na ito ng genetic code, kasama ang pagkakatulad ng komposisyon ng amino acid ng lahat ng mga protina, ay nagpapahiwatig

tungkol sa biochemical unity ng buhay, ang pinagmulan ng lahat ng nabubuhay na nilalang sa Earth mula sa iisang ninuno.

Ang mekanismo ng pagpaparami ng DNA ay natukoy din. Binubuo ito ng tatlong bahagi: replikasyon, transkripsyon at pagsasalin.

pagtitiklop ay ang pagdoble ng mga molekula ng DNA. Ang batayan ng pagtitiklop ay ang natatanging pag-aari ng DNA upang kopyahin ang sarili, na ginagawang posible para sa isang cell na hatiin sa dalawang magkapareho. Sa panahon ng pagtitiklop, ang DNA, na binubuo ng dalawang baluktot na molecular chain, ay nag-unwind. Dalawang molecular thread ang nabuo, na ang bawat isa ay nagsisilbing matrix para sa synthesis ng isang bagong thread, na pantulong sa orihinal. Pagkatapos nito, ang cell ay nahahati, at sa bawat cell isang strand ng DNA ay magiging luma, at ang pangalawa ay magiging bago. Ang paglabag sa pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides sa kadena ng DNA ay humahantong sa mga namamana na pagbabago sa katawan - mga mutasyon.

Transkripsyon- ito ay ang paglipat ng DNA code sa pamamagitan ng pagbuo ng isang solong-stranded messenger RNA molecule (i-RNA) sa isa sa mga DNA strands. Ang i-RNA ay isang kopya ng isang bahagi ng molekula ng DNA, na binubuo ng isa o isang grupo ng mga katabing gene na nagdadala ng impormasyon tungkol sa istruktura ng mga protina.

Broadcast - ito ay synthesis ng protina batay sa genetic code ng i-RNA sa mga espesyal na organelle ng cell - ribosome, kung saan ang transfer RNA (t-RNA) ay naghahatid ng mga amino acid.

Noong huling bahagi ng 1950s Ang mga siyentipikong Ruso at Pranses ay sabay-sabay na naglagay ng hypothesis na ang mga pagkakaiba sa dalas ng paglitaw at pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa DNA sa iba't ibang mga organismo ay partikular sa mga species. Ang hypothesis na ito ay naging posible na pag-aralan ang ebolusyon ng mga nabubuhay na bagay at ang likas na katangian ng speciation sa antas ng molekular.

Mayroong ilang mga mekanismo ng pagkakaiba-iba sa antas ng molekular. Ang pinakamahalaga sa kanila ay ang nabanggit na mekanismo ng mutation ng gene - direktang pagbabago ng mga gene mismobago, na matatagpuan sa chromosome, sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na kadahilanan. Ang mga salik na nagdudulot ng mutation (mutagens) ay radiation, nakakalason na kemikal, at mga virus. Sa mekanismong ito ng pagkakaiba-iba, ang pagkakasunud-sunod ng mga gene sa chromosome ay hindi nagbabago.

Ang isa pang mekanismo ng pagbabago ay rekombinasyon ng gene. Ito ang paglikha ng mga bagong kumbinasyon ng mga gene na matatagpuan sa isang partikular na chromosome. Kasabay nito, ang molecular na batayan ng gene mismo ay hindi nagbabago, ngunit ito ay gumagalaw mula sa isang bahagi ng chromosome patungo sa isa pa o mayroong pagpapalitan ng mga gene sa pagitan ng dalawang chromosome. Ang recombination ng gene ay nangyayari sa panahon ng sekswal na pagpaparami sa mas matataas na organismo. Sa kasong ito, walang pagbabago sa kabuuang halaga ng genetic na impormasyon, nananatili itong hindi nagbabago. Ang mekanismong ito ay nagpapaliwanag kung bakit ang mga bata ay bahagyang kahawig ng kanilang mga magulang -

nagmana sila ng mga katangian mula sa parehong mga magulang na organismo na random na pinagsama.

Ang isa pang mekanismo ng pagbabago ay nonclassical recombinationbago- Ito ay binuksan lamang noong 1950s. Sa non-classical na gene recombination, mayroong pangkalahatang pagtaas sa dami ng genetic na impormasyon dahil sa pagsasama ng mga bagong genetic na elemento sa cell genome. Kadalasan, ang mga bagong elemento ay ipinapasok sa cell ng mga virus. Ngayon, maraming uri ng naililipat na mga gene ang natuklasan. Kabilang sa mga ito ang plasmids, na double-stranded circular DNA. Dahil sa kanila, pagkatapos ng matagal na paggamit ng anumang mga gamot, ang pagkagumon ay nangyayari, pagkatapos nito ay tumigil sila na magkaroon ng nakapagpapagaling na epekto. Ang mga pathogen bacteria, laban sa kung saan kumikilos ang ating gamot, ay nagbubuklod sa mga plasmid, na ginagawang lumalaban ang bakterya sa gamot, at hindi na nila ito napansin.

Ang paglipat ng mga genetic na elemento ay maaaring maging sanhi ng parehong mga pagbabago sa istruktura sa mga chromosome at mutation ng gene. Ang posibilidad ng paggamit ng mga naturang elemento ng mga tao ay humantong sa paglitaw ng isang bagong agham - genetic engineering, na ang layunin ay lumikha ng mga bagong anyo ng mga organismo na may nais na mga katangian. Kaya, sa tulong ng mga genetic at biochemical na pamamaraan, ang mga bagong kumbinasyon ng mga gene na hindi umiiral sa kalikasan ay itinayo. Para dito, binago ang DNA na naka-encode sa paggawa ng isang protina na may mga ninanais na katangian. Ang mekanismong ito ay sumasailalim sa lahat ng modernong biotechnologies.

Maaaring gamitin ang recombinant na DNA upang mag-synthesize ng iba't ibang mga gene at ipakilala ang mga ito sa mga clone (mga kolonya ng magkaparehong organismo) para sa direktang synthesis ng protina. Kaya, noong 1978, na-synthesize ang insulin - isang protina para sa paggamot ng diabetes. Ang nais na gene ay ipinakilala sa isang plasmid at ipinakilala sa isang normal na bacterium.

Nagsusumikap ang mga geneticist na bumuo ng mga ligtas na bakuna laban sa mga impeksyon sa viral, dahil ang mga tradisyunal na bakuna ay isang mahinang virus na dapat maging sanhi ng paggawa ng mga antibodies, kaya ang kanilang pangangasiwa ay nauugnay sa isang tiyak na panganib. Ginagawang posible ng genetic engineering na makuha ang DNA encoding sa surface layer ng virus. Sa kasong ito, ang kaligtasan sa sakit ay ginawa, ngunit ang impeksiyon ng katawan ay hindi kasama.

Ngayon, sa genetic engineering, ang isyu ng pagtaas ng pag-asa sa buhay at ang posibilidad ng imortalidad sa pamamagitan ng pagbabago ng genetic program ng tao ay isinasaalang-alang. Ito ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagtaas ng mga function ng proteksiyon na enzyme ng cell, pagprotekta sa mga molekula ng DNA mula sa iba't ibang mga pinsala na nauugnay sa parehong mga metabolic disorder at mga impluwensya sa kapaligiran. Bilang karagdagan, ang mga siyentipiko ay may pinamamahalaang upang matuklasan ang aging pigment at lumikha ng isang espesyal na gamot na nagpapalaya ng mga cell mula dito. Sa mga eksperimento sa amin-

Nakatanggap si shami ng pagtaas sa kanilang pag-asa sa buhay. Gayundin, naitatag ng mga siyentipiko na sa oras ng paghahati ng cell, bumababa ang mga telomere - mga espesyal na istruktura ng chromosomal na matatagpuan sa mga dulo ng mga cellular chromosome. Ang katotohanan ay na sa panahon ng pagtitiklop ng DNA, isang espesyal na sangkap - polymerase - napupunta kasama ang helix ng DNA, na gumagawa ng isang kopya mula dito. Ngunit ang DNA polymerase ay hindi nagsisimula sa pagkopya mula sa simula, ngunit nag-iiwan ng isang hindi nakopyang tip sa bawat oras. Samakatuwid, sa bawat kasunod na pagkopya, ang DNA helix ay pinaikli dahil sa mga seksyon ng terminal na hindi nagdadala ng anumang impormasyon, o mga telomere. Sa sandaling maubos ang telomeres, ang mga kasunod na kopya ay magsisimulang paliitin ang bahagi ng DNA na nagdadala ng genetic na impormasyon. Ito ang proseso ng pagtanda ng cell. Noong 1997, isang eksperimento ang isinagawa sa USA at Canada sa artipisyal na pagpapahaba ng telomeres. Para dito, ginamit ang isang bagong natuklasang cellular enzyme, telomerase, na nagtataguyod ng paglago ng telomeres. Ang mga cell na nakuha sa ganitong paraan ay nakakuha ng kakayahang hatiin nang maraming beses, ganap na napapanatili ang kanilang mga normal na functional na katangian at hindi nagiging mga selula ng kanser.

Kamakailan lamang, ang mga tagumpay ng mga inhinyero ng genetic sa larangan ng pag-clone ay naging malawak na kilala - ang eksaktong pagpaparami ng isa o isa pang nabubuhay na bagay sa isang tiyak na bilang ng mga kopya mula sa mga somatic cell. Kasabay nito, ang nasa hustong gulang na indibidwal ay genetically hindi makilala mula sa magulang na organismo.

Ang pagkuha ng mga clone mula sa mga organismo na nagpaparami sa pamamagitan ng parthenogenesis, nang walang paunang pagpapabunga, ay hindi isang bagay na espesyal at matagal nang ginagamit ng mga geneticist. Sa mas mataas na mga organismo, ang mga kaso ng natural na pag-clone ay kilala rin - ang kapanganakan ng magkaparehong kambal. Ngunit ang artipisyal na paggawa ng mga clone ng mas matataas na organismo ay nauugnay sa mga malubhang kahirapan. Gayunpaman, noong Pebrero 1997, isang paraan para sa pag-clone ng mga mammal ay binuo sa laboratoryo ng Jan Wilmuth sa Edinburgh, at pinalaki ang tupa ni Dolly kasama nito. Upang gawin ito, ang mga itlog ay nakuha mula sa isang Scottish na itim na mukha na tupa, inilagay sa isang artipisyal na nutrient medium, at ang nuclei ay tinanggal mula sa kanila. Pagkatapos ay kinuha nila ang mga selula ng mammary gland ng isang adult na buntis na tupa ng lahi ng Finnish Dorset, na may dalang kumpletong genetic set. Pagkaraan ng ilang oras, ang mga cell na ito ay pinagsama sa mga non-nuclear na itlog at na-activate ang kanilang pag-unlad sa pamamagitan ng isang electrical discharge. Pagkatapos ang pagbuo ng embryo ay lumaki sa isang artipisyal na kapaligiran sa loob ng anim na araw, pagkatapos nito ang mga embryo ay inilipat sa matris ng ina ng adoptive, kung saan sila nabuo hanggang sa kapanganakan. Ngunit sa 236 na mga eksperimento, isa lamang ang naging matagumpay - si Dolly ang tupa ay lumaki.

Pagkatapos nito, inihayag ni Wilmut ang pangunahing posibilidad ng pag-clone ng tao, na naging sanhi ng pinakamasiglang talakayan.

hindi lamang sa siyentipikong panitikan, kundi pati na rin sa mga parlyamento ng maraming bansa, dahil ang ganitong pagkakataon ay nauugnay sa napakaseryosong moral, etikal at legal na mga problema. Hindi nagkataon na may mga bansang nagpasa na ng mga batas na nagbabawal sa pag-clone ng tao. Pagkatapos ng lahat, karamihan sa mga na-clone na embryo ay namamatay. Bilang karagdagan, ang posibilidad ng kapanganakan ng mga freak ay mataas. Kaya ang mga eksperimento sa pag-clone ay hindi lamang imoral, ngunit mapanganib din mula sa punto ng view ng pagpapanatili ng kadalisayan ng mga species ng Homo sapiens. Na ang panganib ay masyadong malaki ay kinumpirma ng impormasyon na lumabas noong unang bahagi ng 2002, na nag-uulat na si Dolly ang tupa ay dumaranas ng arthritis, isang sakit na hindi karaniwan sa mga tupa, pagkatapos ay kinailangan siyang ma-euthanize sa ilang sandali.

Samakatuwid, ang isang mas promising na lugar ng pananaliksik ay ang pag-aaral ng genome ng tao (set ng mga gene). Noong 1988, sa inisyatiba ni J. Watson, nilikha ang internasyonal na organisasyon na "Human Genome", na nagsama-sama ng maraming mga siyentipiko mula sa buong mundo at nagtakda ng gawain ng pag-decipher ng buong genome ng tao. Ito ay isang nakakatakot na gawain, dahil ang bilang ng mga gene sa katawan ng tao ay mula 50 hanggang 100 libo, at ang buong genome ay higit sa 3 bilyong mga pares ng nucleotide.

Ito ay pinaniniwalaan na ang unang yugto ng programang ito, na nauugnay sa pag-decipher ng pagkakasunud-sunod ng mga pares ng nucleotide, ay makukumpleto sa katapusan ng 2005. Nagawa na ang trabaho upang lumikha ng isang "atlas" ng mga gene, isang set ng kanilang mga mapa. Ang unang naturang mapa ay pinagsama-sama noong 1992 nina D. Cohen at J. Dosset. Sa huling bersyon, ipinakita ito noong 1996 ni J. Weissenbach, na, sa pag-aaral ng isang kromosoma sa ilalim ng mikroskopyo, minarkahan ang DNA ng iba't ibang rehiyon nito na may mga espesyal na marker. Pagkatapos ay na-clone niya ang mga seksyong ito, pinalaki ang mga ito sa mga microorganism, at nakatanggap ng mga fragment ng DNA - ang nucleotide sequence ng isang strand ng DNA na bumubuo sa mga chromosome. Kaya, na-localize ni Weissenbach ang 223 genes at natukoy ang humigit-kumulang 30 mutasyon na humahantong sa 200 sakit, kabilang ang hypertension, diabetes, pagkabingi, pagkabulag, at malignant na mga tumor.

Ang isa sa mga resulta ng programang ito, kahit na hindi nakumpleto, ay ang posibilidad na makilala ang mga genetic pathologies sa mga unang yugto ng pagbubuntis at ang paglikha ng gene therapy - isang paraan ng paggamot sa mga namamana na sakit sa tulong ng mga gene. Bago ang pamamaraan ng therapy sa gene, nalaman nila kung aling gene ang naging may depekto, kumuha ng isang normal na gene at ipinakilala ito sa lahat ng mga may sakit na selula. Kasabay nito, napakahalagang tiyakin na ang ipinakilalang gene ay gumagana sa ilalim ng kontrol ng mga mekanismo ng cell, kung hindi, isang selula ng kanser ang makukuha. Mayroon nang mga unang pasyenteng gumaling sa ganitong paraan. Totoo, hindi pa malinaw kung gaano kalaki ang kanilang pagpapagaling at

kung babalik ang sakit sa hinaharap. Gayundin, ang mga pangmatagalang kahihinatnan ng naturang paggamot ay hindi pa malinaw.

Siyempre, ang paggamit ng biotechnology at genetic engineering ay may parehong positibo at negatibong panig. Ito ay pinatunayan ng memorandum na inilathala noong 1996 ng Federation of European Microbiological Societies. Ito ay dahil sa katotohanan na ang pangkalahatang publiko ay kahina-hinala at pagalit sa mga teknolohiya ng gene. Ang takot ay sanhi ng posibilidad na lumikha ng isang genetic na bomba na maaaring makasira sa genome ng tao at humantong sa pagsilang ng mga freak; ang paglitaw ng mga hindi kilalang sakit at ang paggawa ng mga biological na armas.

At, sa wakas, ang problema ng malawakang pamamahagi ng mga produktong transgenic na pagkain na nilikha sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga gene na humahadlang sa pagbuo ng mga viral o fungal na sakit ay malawakang tinalakay kamakailan. Ang mga transgenic na kamatis at mais ay nalikha na at ibinebenta na. Ang tinapay, keso at serbesa na ginawa sa tulong ng mga transgenic microbes ay ibinibigay sa merkado. Ang mga naturang produkto ay lumalaban sa mga nakakapinsalang bakterya, may pinabuting mga katangian - panlasa, nutritional value, lakas, atbp. Halimbawa, sa China, ang tabako na lumalaban sa virus, mga kamatis at matamis na paminta ay lumago. Mga kilalang transgenic na kamatis na lumalaban sa bacterial infection, patatas at mais na lumalaban sa fungi. Ngunit ang mga pangmatagalang kahihinatnan ng paggamit ng mga naturang produkto ay hindi pa rin alam, pangunahin ang mekanismo ng kanilang epekto sa katawan at genome ng tao.

Siyempre, sa loob ng dalawampung taon ng paggamit ng biotechnology, walang nangyaring kinatatakutan ng mga tao. Ang lahat ng mga bagong microorganism na nilikha ng mga siyentipiko ay hindi gaanong pathogenic kaysa sa kanilang mga orihinal na anyo. Hindi kailanman nagkaroon ng nakakapinsala o mapanganib na pagkalat ng mga recombinant na organismo. Gayunpaman, maingat ang mga siyentipiko upang matiyak na ang mga transgenic strain ay hindi naglalaman ng mga gene na, kapag inilipat sa ibang bakterya, ay maaaring magkaroon ng isang mapanganib na epekto. Mayroong teoretikal na panganib ng paglikha ng mga bagong uri ng bacteriological na armas batay sa mga teknolohiya ng gene. Samakatuwid, dapat isaalang-alang ng mga siyentipiko ang panganib na ito at mag-ambag sa pagbuo ng isang sistema ng maaasahang internasyonal na kontrol na may kakayahang ayusin at suspindihin ang naturang gawain.

Isinasaalang-alang ang posibleng panganib ng paggamit ng mga teknolohiyang genetic, ang mga dokumento ay binuo na kumokontrol sa kanilang paggamit, mga panuntunan sa kaligtasan para sa pananaliksik sa laboratoryo at pag-unlad ng industriya, pati na rin ang mga patakaran para sa pagpapakilala ng mga genetically modified na organismo sa kapaligiran.

Kaya, ngayon ay pinaniniwalaan na, na may naaangkop na pag-iingat, ang mga benepisyo ng mga teknolohiya ng gene ay mas malaki kaysa sa panganib ng mga posibleng negatibong kahihinatnan.

Antas ng cellular

Sa antas ng cellular ng organisasyon, ang pangunahing estruktural at functional unit ng lahat ng nabubuhay na organismo ay ang cell. Sa antas ng cellular, pati na rin sa antas ng molekular na genetic, ang parehong uri ng lahat ng nabubuhay na organismo ay nabanggit. Sa lahat ng mga organismo, ang biosynthesis at pagsasakatuparan ng namamana na impormasyon ay posible lamang sa antas ng cellular. Ang antas ng cellular sa mga unicellular na organismo ay tumutugma sa antas ng organismo. Ang kasaysayan ng buhay sa ating planeta ay nagsimula sa antas na ito ng organisasyon.

Ngayon, tiyak na itinatag ng agham na ang pinakamaliit na independiyenteng yunit ng istraktura, paggana at pag-unlad ng isang buhay na organismo ay isang cell.

Cell ay isang elementarya na biological system na may kakayahang mag-renew ng sarili, self-reproduction at development, i.e. pinagkalooban ng lahat ng katangian ng isang buhay na organismo.

Ang mga istrukturang cellular ay sumasailalim sa istraktura ng anumang buhay na organismo, gaano man kaiba at kumplikado ang istraktura nito. Ang agham na nag-aaral sa buhay na selula ay tinatawag na cytology. Pinag-aaralan nito ang istraktura ng mga selula, ang kanilang paggana bilang elementarya na mga sistema ng pamumuhay, ginalugad ang mga pag-andar ng mga indibidwal na bahagi ng cellular, ang proseso ng pagpaparami ng cell, ang kanilang pagbagay sa mga kondisyon sa kapaligiran, atbp. Pinag-aaralan din ng Cytology ang mga tampok ng mga espesyal na selula, ang pagbuo ng kanilang espesyal na mga pag-andar at pagbuo ng mga tiyak na istruktura ng cellular. Kaya, ang modernong cytology ay maaaring tawaging cell physiology. Ang mga tagumpay ng modernong cytology ay inextricably na nauugnay sa mga tagumpay ng biochemistry, biophysics, molecular biology at genetics.

Ang Cytology ay batay sa assertion na ang lahat ng nabubuhay na organismo (hayop, halaman, bakterya) ay binubuo ng mga cell at kanilang mga produktong metabolic. Ang mga bagong cell ay nabuo sa pamamagitan ng paghahati ng mga dati nang mga cell. Ang lahat ng mga cell ay magkatulad sa komposisyon ng kemikal at metabolismo. Ang aktibidad ng organismo sa kabuuan ay binubuo ng aktibidad at pakikipag-ugnayan ng mga indibidwal na selula.

Ang pagtuklas ng pagkakaroon ng mga selula ay dumating sa dulo XVII noong naimbento ang mikroskopyo. Ang cell ay unang inilarawan ng Ingles na siyentipiko na si R. Hooke noong 1665, nang suriin niya ang isang piraso ng tapon. Dahil ang kanyang mikroskopyo ay hindi masyadong perpekto, ang nakita niya ay talagang mga dingding ng mga patay na selula. Kinailangan ng halos dalawang daang taon para maunawaan ng mga biologist na hindi ang mga dingding ng selula ang gumaganap ng pangunahing papel, ngunit ang mga panloob na nilalaman nito. Kabilang sa mga tagalikha ng teorya ng cell, dapat ding banggitin ng isa si A. Leeuwenhoek, na nagpakita na ang mga tisyu ng maraming halaman

ang mga organismo ay binuo mula sa mga selula. Inilarawan din niya ang mga erythrocytes, unicellular organism at bacteria. Totoo, si Leeuwenhoek, tulad ng ibang mga mananaliksik noong ika-17 siglo, ay nakakita lamang sa cell ng isang shell na naglalaman ng isang lukab.

Ang isang makabuluhang pagsulong sa pag-aaral ng mga selula ay naganap sa simula ng ika-19 na siglo, nang sila ay nagsimulang tingnan bilang mga indibidwal na may mahahalagang katangian. Noong 1830s ang cell nucleus ay natuklasan at inilarawan, na nakakuha ng atensyon ng mga siyentipiko sa mga nilalaman ng cell. Pagkatapos ay posible na makita ang dibisyon ng mga selula ng halaman. Sa batayan ng mga pag-aaral na ito, nilikha ang teorya ng cell, na naging pinakamalaking kaganapan sa biology ng ika-19 na siglo. Ito ang teorya ng cellular na nagbigay ng mapagpasyang katibayan ng pagkakaisa ng lahat ng nabubuhay na kalikasan, nagsilbing pundasyon para sa pagbuo ng embryology, histology, pisyolohiya, teorya ng ebolusyon, pati na rin ang pag-unawa sa indibidwal na pag-unlad ng mga organismo.

Nakatanggap ang Cytology ng isang malakas na impetus sa paglikha ng genetics at molecular biology. Pagkatapos nito, natuklasan ang mga bagong sangkap, o organelles, mga selula - ang lamad, ribosom, lysosome, atbp.

Ayon sa mga modernong konsepto, ang mga selula ay maaaring umiral bilang mga independiyenteng organismo (halimbawa, protozoa), at bilang bahagi ng mga multicellular na organismo, kung saan mayroong mga selulang mikrobyo na nagsisilbi para sa pagpaparami, at mga somatic na selula (mga selula ng katawan). Ang mga somatic cell ay naiiba sa istraktura at pag-andar - mayroong nerve, bone, muscle, secretory cells. Ang laki ng cell ay maaaring mag-iba mula 0.1 µm (ilang bacteria) hanggang 155 mm (ostrich egg sa shell). Ang isang buhay na organismo ay nabuo ng bilyun-bilyong iba't ibang mga selula (hanggang sa 10 15), ang hugis nito ay maaaring ang pinaka-kakaiba (gagamba, bituin, snowflake, atbp.).

Napagtibay na sa kabila ng napakaraming pagkakaiba-iba ng mga selula at ang mga pag-andar na ginagawa nito, ang mga selula ng lahat ng nabubuhay na organismo ay magkatulad sa komposisyon ng kemikal: naglalaman sila ng mataas na nilalaman ng hydrogen, oxygen, carbon at nitrogen (ang mga kemikal na elementong ito ay bumubuo ng higit sa 98% ng kabuuang nilalaman ng cell); Ang 2% ay binibilang ng humigit-kumulang 50 iba pang elemento ng kemikal.

Ang mga selula ng mga nabubuhay na organismo ay naglalaman ng mga inorganikong sangkap - tubig (sa average na hanggang 80%) at mga mineral na asing-gamot, pati na rin ang mga organikong compound: 90% ng tuyong masa ng cell ay biopolymers - mga protina, nucleic acid, carbohydrates at lipid. At sa wakas, napatunayang siyentipiko na ang lahat ng mga cell ay binubuo ng tatlong pangunahing bahagi:

    ang plasma membrane, na kumokontrol sa pagpasa ng mga sangkap mula sa kapaligiran papunta sa cell at vice versa;

    cytoplasm na may magkakaibang istraktura;

    ang cell nucleus, na naglalaman ng genetic na impormasyon.

Bilang karagdagan, ang lahat ng mga selula ng hayop at ilang halaman ay naglalaman ng mga centriole - mga cylindrical na istruktura na bumubuo ng mga sentro ng cell. Ang mga cell ng halaman ay mayroon ding cell wall (shell) at plastids, mga espesyal na istruktura ng cell na kadalasang naglalaman ng pigment na tumutukoy sa kulay ng cell.

lamad ng cell ay binubuo ng dalawang patong ng mga molekula ng mga sangkap na tulad ng taba, kung saan mayroong mga molekula ng protina. Ang lamad ay nagpapanatili ng normal na konsentrasyon ng mga asin sa loob ng selula. Kapag nasira ang lamad, namamatay ang selula.

Cytoplasm ay isang solusyon sa tubig-asin na may mga enzyme at iba pang mga sangkap na natunaw at nasuspinde dito. Ang mga organelles ay matatagpuan sa cytoplasm - maliliit na organo, na tinatanggal mula sa mga nilalaman ng cytoplasm ng kanilang sariling mga lamad. Sa kanila - mitochondria- sac-like formations na may respiratory enzymes, kung saan inilalabas ang enerhiya. Matatagpuan din sa cytoplasm ribosome, na binubuo ng protina at RNA, sa tulong ng kung saan ang synthesis ng protina ay isinasagawa sa cell. En-preplasmic reticulum- ito ay isang pangkaraniwang intracellular circulatory system, sa pamamagitan ng mga channel kung saan isinasagawa ang transportasyon ng mga sangkap, at sa mga lamad ng mga channel ay may mga enzyme na nagsisiguro sa mahahalagang aktibidad ng cell. gumaganap ng isang mahalagang papel sa cell pandikiteksaktong sentro, na binubuo ng dalawang centrioles. Nagsisimula ito sa proseso ng paghahati ng cell.

Ang pinakamahalagang bahagi ng lahat ng mga selula (maliban sa bakterya) ay core, kung saan matatagpuan ang mga chromosome - mahahabang mga katawan na tulad ng sinulid, na binubuo ng DNA at isang protina na nakakabit dito. Ang nucleus ay nag-iimbak at nagpaparami ng genetic na impormasyon, at kinokontrol din ang mga metabolic na proseso sa cell.

Ang mga cell ay nagpaparami sa pamamagitan ng paghahati sa orihinal na selula sa dalawang anak na selula. Sa kasong ito, ang kumpletong hanay ng mga chromosome na nagdadala ng genetic na impormasyon ay inilipat sa mga cell ng anak na babae, samakatuwid, bago hatiin, ang bilang ng mga chromosome ay doble. Ang nasabing cell division, na nagsisiguro ng parehong pamamahagi ng genetic na materyal sa pagitan ng mga cell ng anak na babae, ay tinatawag mitosis.

Ang mga multiselular na organismo ay nabubuo rin mula sa iisang selula - ang itlog. Gayunpaman, sa panahon ng embryogenesis, nagbabago ang mga selula. Ito ay humahantong sa paglitaw ng maraming iba't ibang mga selula - kalamnan, ugat, dugo, atbp. Iba't ibang mga cell ang synthesize ng iba't ibang mga protina. Gayunpaman, ang bawat cell ng isang multicellular organism ay nagdadala ng kumpletong hanay ng genetic na impormasyon upang mabuo ang lahat ng mga protina na kailangan para sa organismo.

Depende sa uri ng mga selula, ang lahat ng mga organismo ay nahahati sa dalawang grupo:

    prokaryotes - mga cell na walang nucleus. Sa kanila, ang mga molekula ng DNA ay hindi napapalibutan ng isang nuclear membrane at hindi nakaayos sa mga chromosome. Kabilang sa mga prokaryote ang bakterya;

    mga eukaryote- mga cell na naglalaman ng nuclei. Bilang karagdagan, mayroon silang mitochondria - mga organel kung saan nagaganap ang proseso ng oksihenasyon. Kasama sa mga eukaryote ang protozoa, fungi, halaman, at hayop, kaya maaari silang maging unicellular o multicellular.

Kaya, may mga makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng mga prokaryote at eukaryotes sa istraktura at paggana ng genetic apparatus, mga pader ng cell at mga sistema ng lamad, synthesis ng protina, atbp. Ipinapalagay na ang mga unang organismo na lumitaw sa Earth ay mga prokaryote. Isinasaalang-alang ito hanggang sa 1960s, nang ang malalim na pag-aaral ng cell ay humantong sa pagtuklas ng archaebacteria, na ang istraktura ay katulad ng parehong prokaryotes at eukaryotes. Ang tanong kung aling mga unicellular na organismo ang mas sinaunang, tungkol sa posibilidad ng pagkakaroon ng isang tiyak na unang cell, kung saan lumitaw ang lahat ng tatlong linya ng ebolusyon sa kalaunan, ay nananatiling bukas.

Sa pag-aaral ng isang buhay na selula, binigyang pansin ng mga siyentipiko ang pagkakaroon ng dalawang pangunahing uri ng nutrisyon nito, na nagpapahintulot sa lahat ng mga organismo na hatiin sa dalawang species ayon sa paraan ng nutrisyon:

    autotrophic mga organismo - mga organismo na hindi nangangailangan ng organikong pagkain at nagagawa ang kanilang mahahalagang aktibidad dahil sa asimilasyon ng carbon dioxide (bacteria) o photosynthesis (mga halaman), i.e. ang mga autotroph mismo ay gumagawa ng mga sustansyang kailangan nila;

    heterotrophic Ang mga organismo ay lahat ng mga organismo na hindi magagawa nang walang organikong pagkain.

Nang maglaon, nilinaw ang mga mahahalagang salik gaya ng kakayahan ng mga organismo na i-synthesize ang mga kinakailangang sangkap (bitamina, hormones, atbp.) at bigyan ang kanilang mga sarili ng enerhiya, pag-asa sa ekolohikal na kapaligiran, atbp. Kaya, ang kumplikado at pagkakaiba-iba ng likas na katangian ng mga trophic na relasyon ay nagpapahiwatig ng pangangailangan para sa isang sistematikong diskarte sa pag-aaral ng buhay at sa ontogenetic na antas. Ito ay kung paano nabuo ang konsepto ng functional consistency ni P.K. Anokhin, ayon sa kung saan gumagana ang iba't ibang mga bahagi ng mga sistema sa konsiyerto sa unicellular at multicellular na mga organismo. Kasabay nito, ang mga indibidwal na sangkap ay nag-aambag sa coordinated na paggana ng iba, sa gayon tinitiyak ang pagkakaisa at integridad sa pagpapatupad ng mga mahahalagang proseso ng buong organismo. Ang pagiging pare-pareho ng pagganap ay ipinapakita din sa katotohanan na ang mga proseso sa mas mababang antas ay inayos ng mga functional na link sa mas mataas na antas ng organisasyon. Ang katangian ng functional system ay lalong kapansin-pansin sa mga multicellular na organismo.

antas ng ontogenetic.Mga multicellular na organismo

Ang pangunahing yunit ng buhay sa antas ng ontogenetic ay isang indibidwal, at ang ontogenesis ay isang elementarya na kababalaghan. Ang isang biological na indibidwal ay maaaring parehong unicellular at multicellular na organismo, ngunit sa anumang kaso ito ay isang integral, self-reproducing system.

Ontogeny tinatawag na proseso ng indibidwal na pag-unlad ng organismo mula sa kapanganakan sa pamamagitan ng sunud-sunod na morphological, physiological at biochemical na pagbabago hanggang sa kamatayan, ang proseso ng pagsasakatuparan ng namamana na impormasyon.

Ang pinakamababang sistema ng pamumuhay, ang bloke ng gusali ng buhay, ay ang cell, na pinag-aaralan ng cytology. Ang paggana at pag-unlad ng mga multicellular na buhay na organismo ay ang paksa ng pisyolohiya. Sa kasalukuyan, ang isang pinag-isang teorya ng ontogenesis ay hindi pa nilikha, dahil ang mga sanhi at kadahilanan na tumutukoy sa indibidwal na pag-unlad ng isang organismo ay hindi pa naitatag.

Ang lahat ng multicellular organism ay nahahati sa tatlong kaharian: fungi, halaman at hayop. Ang mahahalagang aktibidad ng mga multicellular na organismo, pati na rin ang paggana ng kanilang mga indibidwal na bahagi, ay pinag-aralan ng pisyolohiya. Isinasaalang-alang ng agham na ito ang mga mekanismo para sa pagpapatupad ng iba't ibang mga pag-andar ng isang buhay na organismo, ang kanilang kaugnayan sa isa't isa, ang regulasyon at pagbagay ng organismo sa panlabas na kapaligiran, ang pinagmulan at pagbuo sa proseso ng ebolusyon at indibidwal na pag-unlad ng isang indibidwal. Sa katunayan, ito ang proseso ng ontogenesis - ang pagbuo ng isang organismo mula sa pagsilang hanggang sa kamatayan. Sa kasong ito, nangyayari ang paglaki, paggalaw ng mga indibidwal na istruktura, pagkita ng kaibhan at pangkalahatang komplikasyon ng organismo.

Ang proseso ng ontogenesis ay inilarawan sa batayan ng sikat na biogenetic na batas na binuo ni E. Haeckel, ang may-akda ng terminong "ontogenesis". Ang biogenetic law ay nagsasaad na ang ontogeny sa madaling sabi ay umuulit ng phylogeny, i.e. ang isang indibidwal na organismo sa kanyang indibidwal na pag-unlad sa isang pinaikling anyo ay dumadaan sa lahat ng mga yugto ng pag-unlad ng mga species nito. Kaya, ang ontogeny ay ang pagpapatupad ng namamana na impormasyon na naka-encode sa selula ng mikrobyo, pati na rin ang pagsuri sa pagkakapare-pareho ng lahat ng mga sistema ng katawan sa panahon ng trabaho nito at pagbagay sa kapaligiran.

Ang lahat ng multicellular na organismo ay binubuo ng mga organo at tisyu. Ang mga tissue ay isang pangkat ng mga pisikal na konektadong mga cell at intercellular substance upang gumanap ng ilang mga function. Ang kanilang pag-aaral

ay ang paksa ng histology. Ang mga tissue ay maaaring mabuo mula sa pareho o magkaibang mga selula. Halimbawa, sa mga hayop, ang squamous epithelium ay binuo mula sa magkatulad na mga cell, at ang mga kalamnan, nerbiyos, at connective tissue ay binuo mula sa iba't ibang mga cell.

Ang mga organo ay medyo malalaking functional unit na pinagsasama ang iba't ibang mga tissue sa ilang partikular na physiological complex. Ang mga hayop lamang ang may mga panloob na organo; ang mga halaman ay wala nito. Sa turn, ang mga organo ay bahagi ng mas malalaking yunit - mga sistema ng katawan. Kabilang sa mga ito ang nervous, digestive, cardiovascular, respiratory at iba pang mga sistema.

Sa totoo lang, ang isang buhay na organismo ay isang espesyal na panloob na kapaligiran na umiiral sa panlabas na kapaligiran. Ito ay nabuo bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng genotype (ang kabuuan ng mga gene ng isang organismo) sa phenotype (ang kumplikado ng mga panlabas na palatandaan ng organismo na nabuo sa panahon ng indibidwal na pag-unlad nito). Kaya, ang katawan ay isang matatag na sistema ng mga panloob na organo at tisyu na umiiral sa panlabas na kapaligiran. Gayunpaman, dahil ang isang pangkalahatang teorya ng ontogeny ay hindi pa nagagawa, maraming mga proseso na nagaganap sa panahon ng pag-unlad ng isang organismo ay hindi nakatanggap ng kanilang buong paliwanag.

Antas ng populasyon-species

Ang antas ng populasyon-species ay ang supra-organismo na antas ng buhay, ang pangunahing yunit kung saan ay ang populasyon.

populasyon- isang hanay ng mga indibidwal ng isang species, medyo nakahiwalay sa iba pang mga grupo ng parehong species, na sumasakop sa isang tiyak na teritoryo, nagpaparami ng sarili sa loob ng mahabang panahon at pagkakaroon ng isang karaniwang genetic fund.

Hindi tulad ng populasyon tingnan tinatawag na isang set ng mga indibidwal na magkatulad sa istraktura at pisyolohikal na mga katangian, na may isang karaniwang pinagmulan, malayang makapag-interbreed at makabuo ng mayayabong na supling. Ang isang species ay umiiral lamang sa pamamagitan ng mga populasyon na mga genetically open system. Ang biology ng populasyon ay ang pag-aaral ng mga populasyon.

Sa mga kondisyon ng tunay na kalikasan, ang mga indibidwal ay hindi nakahiwalay sa isa't isa, ngunit nagkakaisa sa mga buhay na sistema ng mas mataas na ranggo. Ang unang ganitong sistema ay ang populasyon.

Ang terminong "populasyon" ay ipinakilala ng isa sa mga tagapagtatag ng genetika, si V. Johansen, na tinawag itong isang genetically heterogenous na hanay ng mga organismo, naiiba sa isang homogenous set - isang purong linya. Nang maglaon ang terminong ito ay naging higit pa

Ang integridad ng mga populasyon, na ipinakita sa paglitaw ng mga bagong katangian kumpara sa ontogenetic na pamantayan ng pamumuhay, ay sinisiguro ng pakikipag-ugnayan ng mga indibidwal sa mga populasyon at muling nilikha sa pamamagitan ng pagpapalitan ng genetic na impormasyon sa proseso ng sekswal na pagpaparami. Ang bawat populasyon ay may quantitative boundaries. Sa isang banda, ito ang pinakamababang bilang na nagsisiguro sa pagpaparami ng sarili ng populasyon, at sa kabilang banda, ang pinakamataas na bilang ng mga indibidwal na makakakain sa lugar (tirahan) ng populasyon na ito. Ang populasyon sa kabuuan ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga parameter tulad ng mga alon ng buhay - pana-panahong pagbabagu-bago sa mga numero, density ng populasyon, ratio ng mga pangkat ng edad at kasarian, dami ng namamatay, atbp.

Ang mga populasyon ay mga genetically open system, dahil ang paghihiwalay ng mga populasyon ay hindi ganap at ang pagpapalitan ng genetic na impormasyon ay pana-panahong posible. Ito ay mga populasyon na kumikilos bilang elementarya na mga yunit ng ebolusyon, ang mga pagbabago sa kanilang gene pool ay humahantong sa paglitaw ng mga bagong species.

Ang antas ng populasyon ng organisasyon ng buhay ay nailalarawan sa pamamagitan ng aktibo o passive mobility ng lahat ng bahagi ng populasyon. Kasama dito ang patuloy na paggalaw ng mga indibidwal - mga miyembro ng populasyon. Dapat tandaan na walang populasyon ang ganap na homogenous; ito ay palaging binubuo ng mga intrapopulation na grupo. Dapat ding alalahanin na mayroong mga populasyon na may iba't ibang ranggo - mayroong permanenteng, medyo independiyenteng mga heograpikal na populasyon, at pansamantalang (pana-panahong) lokal na populasyon. Kasabay nito, ang mataas na kasaganaan at katatagan ay nakakamit lamang sa mga populasyon na may isang kumplikadong hierarchical at spatial na istraktura, i.e. ay magkakaiba, magkakaiba, may masalimuot at mahabang food chain. Samakatuwid, ang pagkawala ng hindi bababa sa isang link mula sa istrukturang ito ay humahantong sa pagkasira ng populasyon o pagkawala ng katatagan nito.

Antas ng biocenotic

Ang mga populasyon na kumakatawan sa unang supraorganismal na antas ng buhay, na mga elementarya na yunit ng ebolusyon, na may kakayahang mag-independiyenteng pag-iral at pagbabago, ay nagkakaisa sa pinagsama-samang susunod na antas ng supraorganism - biocenoses.

Biocenosis- ang kabuuan ng lahat ng mga organismo na naninirahan sa isang seksyon ng kapaligiran na may homogenous na kondisyon ng pamumuhay, halimbawa, isang kagubatan, parang, latian, atbp. Sa madaling salita, ang biocenosis ay isang hanay ng mga populasyon na naninirahan sa isang partikular na lugar.

Karaniwan, ang mga biocenoses ay binubuo ng ilang populasyon at isang mahalagang bahagi ng isang mas kumplikadong sistema - biogeocenosis.

Antas ng biogeocenotic

Biogeocenosis- isang kumplikadong dynamic na sistema, na isang kumbinasyon ng mga biotic at abiotic na elemento na magkakaugnay sa pamamagitan ng pagpapalitan ng bagay, enerhiya at impormasyon, kung saan ang sirkulasyon ng mga sangkap sa kalikasan ay maaaring isagawa.

Nangangahulugan ito na ang biogeocenosis ay isang matatag na sistema na maaaring umiral nang mahabang panahon. Ang ekwilibriyo sa isang buhay na sistema ay pabago-bago, i.e. kumakatawan sa isang patuloy na paggalaw sa paligid ng isang tiyak na punto ng katatagan. Para sa matatag na paggana ng isang buhay na sistema, kinakailangan na magkaroon ng feedback sa pagitan ng kontrol nito at mga kinokontrol na subsystem. Ang ganitong paraan ng pagpapanatili ng dynamic na balanse ay tinatawag homeostasis. Ang paglabag sa dynamic na balanse sa pagitan ng iba't ibang elemento ng biogeocenosis, na sanhi ng mass reproduction ng ilang species at ang pagbawas o pagkawala ng iba, na humahantong sa pagbabago sa kalidad ng kapaligiran, ay tinatawag na kalamidad sa ekolohiya.

Ang terminong "biogeocenosis" ay iminungkahi noong 1940 ng Russian botanist na si V.N. Sukachev, na itinalaga ng terminong ito ang

isang hanay ng mga homogenous na natural na phenomena (atmosphere, bato, mapagkukunan ng tubig, halaman, wildlife, lupa) na ipinamamahagi sa isang tiyak na lawak ng ibabaw ng lupa, na may isang tiyak na uri ng pagpapalitan ng bagay at enerhiya sa pagitan nila at ng mga nakapaligid na elemento, na kumakatawan sa isang magkasalungat na bahagi. pagkakaisa. Kumakatawan sa pagkakaisa ng buhay at walang buhay, ang biogeocenosis ay patuloy na gumagalaw at umuunlad, samakatuwid ito ay nagbabago sa paglipas ng panahon.

Ang biogeocenosis ay isang integral na self-regulating system kung saan ang ilang uri ng mga subsystem ay nakikilala:

    pangunahing sistema - mga producer(paggawa) direktang pagproseso ng walang buhay na bagay (algae, halaman, mikroorganismo);

    mga mamimili ng unang order- ang pangalawang antas, kung saan ang bagay at enerhiya ay nakukuha sa pamamagitan ng paggamit ng mga producer (herbivores);

    pangalawang order na mga mamimili(mga mandaragit, atbp.);

    mga scavenger (saprophytes) at saprophage), kumakain ng patay na hayop;

    mga nabubulok - Ito ay isang pangkat ng mga bakterya at fungi na nabubulok ang mga labi ng organikong bagay.

Bilang resulta ng mahahalagang aktibidad ng saprophytes, saprophage at decomposers, ang mga mineral na sangkap ay bumalik sa lupa, na nagpapataas ng pagkamayabong nito at nagbibigay ng nutrisyon ng halaman. Samakatuwid, ang mga scavenger at decomposer ay isang napakahalagang bahagi ng mga food chain.

Ang cycle ng mga substance ay dumadaan sa mga antas na ito sa biogeocenosis - ang buhay ay kasangkot sa paggamit, pagproseso at pagpapanumbalik ng iba't ibang mga istraktura. Ngunit ang sirkulasyon ng enerhiya ay hindi nangyayari: mula sa isang antas patungo sa isa pa, mas mataas, mga 10% ng enerhiya na pumasok sa nakaraang antas ay pumasa. Ang reverse flow ay hindi hihigit sa 0.5%. Sa madaling salita, sa biogeocenosis mayroong isang unidirectional na daloy ng enerhiya. Ginagawa nitong isang bukas na sistema, na hindi mapaghihiwalay na nauugnay sa mga kalapit na biogeocenoses. Ang koneksyon na ito ay nagpapakita ng sarili sa iba't ibang anyo: puno ng gas, likido, solid, at din sa anyo ng paglipat ng hayop.

Ang self-regulation ng biogeocenoses ay nagpapatuloy nang mas matagumpay, mas magkakaibang ang bilang ng mga elementong bumubuo nito. Ang katatagan ng biogeocenoses ay nakasalalay sa iba't ibang bahagi. Ang pagkawala ng isa o higit pang mga bahagi ay maaaring humantong sa isang hindi maibabalik na kawalan ng timbang ng biogeocenosis at ang pagkamatay nito bilang isang integral na sistema. Kaya, ang mga tropikal na biogeocenoses, dahil sa malaking bilang ng mga halaman at hayop na kasama sa kanila, ay mas matatag kaysa sa mapagtimpi o arctic biogeocenoses, na mas mahirap sa mga tuntunin ng pagkakaiba-iba ng mga species. Para sa parehong dahilan, ang lawa, na

Bilang isang natural na biogeocenosis na may sapat na pagkakaiba-iba ng mga buhay na organismo, ito ay mas matatag kaysa sa isang lawa na nilikha ng tao at hindi maaaring umiral nang walang patuloy na pangangalaga para dito. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mataas na organisadong mga organismo para sa kanilang pag-iral ay nangangailangan ng mas simpleng mga organismo kung saan sila ay konektado sa pamamagitan ng trophic chain. Samakatuwid, ang pundasyon ng anumang biogeocenosis ay ang pinakasimple at mas mababang mga organismo, karamihan ay mga autotrophic microorganism at halaman. Direktang nauugnay ang mga ito sa mga abiotic na bahagi ng biogeocenosis - ang kapaligiran, tubig, lupa, solar energy, na ginagamit upang lumikha ng organikong bagay. Binubuo din nila ang buhay na kapaligiran para sa mga heterotrophic na organismo - mga hayop, fungi, mga virus, mga tao. Ang mga organismong ito, sa turn, ay nakikilahok sa mga siklo ng buhay ng mga halaman - pollinate, namamahagi ng mga prutas at buto. Ito ay kung paano nangyayari ang sirkulasyon ng mga sangkap sa biogeocenosis, kung saan ang mga halaman ay gumaganap ng isang pangunahing papel. Samakatuwid, ang mga hangganan ng biogeocenoses ay kadalasang nag-tutugma sa mga hangganan ng mga komunidad ng halaman.

Ang mga biogeocenoses ay mga istruktural na elemento ng susunod na superorganismal na antas ng buhay. Binubuo nila ang biosphere at tinutukoy ang lahat ng mga prosesong nagaganap dito.

antas ng biospheric

Ang antas ng biospheric ay ang pinakamataas na antas ng organisasyon ng buhay, na sumasaklaw sa lahat ng mga phenomena ng buhay sa ating planeta.

Biosphere- ito ang buhay na sangkap ng planeta (ang kabuuan ng lahat ng buhay na organismo ng planeta, kabilang ang mga tao) at ang kapaligiran na binago nito.

Ang biotic metabolism ay isang salik na pinag-iisa ang lahat ng iba pang antas ng organisasyon ng buhay sa isang biosphere.

Sa antas ng biospheric, mayroong isang sirkulasyon ng mga sangkap at ang pagbabago ng enerhiya na nauugnay sa mahahalagang aktibidad ng lahat ng nabubuhay na organismo na naninirahan sa Earth. Kaya, ang biosphere ay isang solong ekolohikal na sistema. Ang pag-aaral ng paggana ng sistemang ito, ang istraktura at pag-andar nito ay ang pinakamahalagang gawain ng biology. Ang ekolohiya, biocenology at biogeochemistry ay nakikibahagi sa pag-aaral ng mga problemang ito.

Ang konsepto ng biosphere ay sumasakop sa isang mahalagang lugar sa sistema ng modernong pang-agham na pananaw sa mundo. Ang terminong "biosphere" mismo ay lumitaw noong 1875. Ito ay ipinakilala ng Austrian geologist at paleontologist na si E. Suess upang italaga ang isang malayang globo ng ating planeta.

ikaw, kung saan mayroong buhay. Tinukoy ni Suess ang biosphere bilang isang koleksyon ng mga organismo na limitado sa espasyo at oras at nabubuhay sa ibabaw ng Earth. Ngunit hindi niya binibigyang importansya ang tirahan ng mga organismong ito.

Gayunpaman, si Suess ay hindi isang pioneer, dahil ang pag-unlad ng doktrina ng biosphere ay may medyo mahabang prehistory. Isa sa mga unang nag-isip sa tanong ng impluwensya ng mga buhay na organismo sa mga prosesong geological ay si J. B. Lamarck sa kanyang aklat na Hydrogeology (1802). Sa partikular, sinabi ni Lamarck na ang lahat ng mga sangkap na nasa ibabaw ng Earth at bumubuo sa crust nito ay nabuo dahil sa aktibidad ng mga buhay na organismo. Pagkatapos ay nagkaroon ng napakagandang multi-volume na gawa ng A. Humboldt "Cosmos" (ang unang libro ay nai-publish noong 1845), kung saan maraming mga katotohanan ang nagpapatunay sa pakikipag-ugnayan ng mga buhay na organismo sa mga makalupang shell na kung saan sila tumagos. Samakatuwid, itinuring ni Humboldt ang atmospera, hydrosphere at lupa kasama ang mga buhay na organismo na naninirahan sa kanila bilang isang solong shell ng Earth, isang integral system.

Ngunit wala pang sinabi tungkol sa geological na papel ng biosphere, ang pag-asa nito sa mga planetary factor ng Earth, ang istraktura at pag-andar nito. Ang pag-unlad ng doktrina ng biosphere ay inextricably na nauugnay sa pangalan ng natitirang Russian scientist na si V.I. Vernadsky. Ang kanyang konsepto ay unti-unting umunlad, mula sa unang gawain ng mag-aaral na "Sa pagbabago sa lupa ng mga steppes ng mga rodent" hanggang sa "Living Matter", "Biosphere" at "Biogeochemical Essays". Ang mga resulta ng kanyang mga pagmumuni-muni ay buod sa mga akdang "Chemical Structure of the Earth's Biosphere" at "Philosophical Thoughts of a Naturalist", kung saan siya nagtrabaho sa mga huling dekada ng kanyang buhay. Ito ay si Vernadsky na pinamamahalaang patunayan ang koneksyon ng organikong mundo ng ating planeta, na kumikilos bilang isang solong hindi mapaghihiwalay na kabuuan, na may mga prosesong geological sa Earth, siya ang natuklasan at pinag-aralan ang mga biogeochemical na pag-andar ng buhay na bagay.

Ang pangunahing konsepto sa konsepto ni Vernadsky ay ang konsepto bagay na may buhay, kung saan naunawaan ng siyentipiko ang kabuuan ng lahat ng nabubuhay na organismo sa ating planeta, kabilang ang mga tao. Kasama rin sa komposisyon ng bagay na may buhay ang isang bahagi ng panlabas na kapaligiran nito, na kinakailangan para sa pagpapanatili ng normal na buhay ng mga organismo; mga pagtatago at mga bahagi na nawala ng mga organismo; patay na mga organismo, pati na rin ang mga organikong halo sa labas ng mga organismo. Itinuring ni Vernadsky ang pinakamahalagang pagkakaiba sa pagitan ng nabubuhay na bagay at inert matter na ang molekular na kawalaan ng simetrya ng bagay na may buhay, na natuklasan sa isang pagkakataon ni Pasteur (molecular chirality sa modernong terminolohiya). Gamit ang konseptong ito, napatunayan ni Vernadsky na hindi lamang ang kapaligiran ang nakakaapekto sa mga buhay na organismo, ngunit ang buhay ay nagagawa ring epektibong humubog

kanilang tirahan. Sa katunayan, sa antas ng isang indibidwal na organismo o biocenosis, napakahirap na masubaybayan ang epekto ng buhay sa kapaligiran. Ngunit, sa pagpapakilala ng isang bagong konsepto, naabot ni Vernadsky ang isang qualitatively bagong antas ng pagsusuri ng buhay at mga nabubuhay na bagay - ang antas ng biospheric.

Ang biosphere, ayon kay Vernadsky, ay ang buhay na sangkap ng planeta (ang kabuuan ng lahat ng nabubuhay na organismo sa Earth) at ang tirahan na binago nito (inert matter, abiotic elements), na kinabibilangan ng hydrosphere, ang mas mababang bahagi ng atmospera. at ang itaas na bahagi ng crust ng lupa. Kaya, hindi ito isang biological, geological o geographical na konsepto, ngunit isang pangunahing konsepto ng biogeochemistry - isang bagong agham na nilikha ni Vernadsky upang pag-aralan ang mga prosesong geochemical na nagaganap sa biosphere na may partisipasyon ng mga buhay na organismo. Sa bagong agham, ang biosphere ay nagsimulang tawaging isa sa mga pangunahing bahagi ng istruktura ng organisasyon ng ating planeta at malapit sa Earth outer space. Ito ang globo kung saan ang mga bioenergetic na proseso at metabolismo ay isinasagawa bilang isang resulta ng aktibidad ng buhay.

Salamat sa bagong diskarte, ginalugad ni Vernadsky ang buhay bilang isang malakas na puwersang geological, na epektibong humuhubog sa mukha ng Earth. Ang buhay na bagay ay naging link na nag-uugnay sa kasaysayan ng mga elemento ng kemikal sa ebolusyon ng biosphere. Ang pagpapakilala ng isang bagong konsepto ay naging posible upang itaas at malutas ang isyu ng mga mekanismo ng aktibidad ng geological ng buhay na bagay, ang mga mapagkukunan ng enerhiya para dito.

Ang mga buhay na bagay at inert matter ay patuloy na nakikipag-ugnayan sa biosphere ng Earth - sa isang tuluy-tuloy na cycle ng mga elemento ng kemikal at enerhiya. Sumulat si Vernadsky tungkol sa biogenic na kasalukuyang ng mga atomo, na sanhi ng buhay na bagay at ipinahayag sa patuloy na proseso ng paghinga, nutrisyon at pagpaparami. Halimbawa, ang nitrogen cycle ay nauugnay sa conversion ng atmospheric molecular nitrogen sa nitrates. Ang mga nitrates ay nasisipsip ng mga halaman at, bilang bahagi ng kanilang mga protina, napupunta sa mga hayop. Matapos ang pagkamatay ng mga halaman at hayop, ang kanilang mga katawan ay napupunta sa lupa, kung saan ang mga putrefactive na bakterya ay nabubulok ang mga organikong labi sa ammonia, na pagkatapos ay na-oxidize sa nitric acid.

Sa Earth, mayroong patuloy na pag-renew ng biomass (sa loob ng 7-8 taon), habang ang mga abiotic na elemento ng biosphere ay kasangkot sa cycle. Halimbawa, ang tubig ng World Ocean ay dumaan sa biogenic cycle na nauugnay sa photosynthesis ng hindi bababa sa 300 beses, ang libreng oxygen ng atmospera ay na-renew nang hindi bababa sa 1 milyong beses.

Nabanggit din ni Vernadsky na ang biogenic migration ng mga elemento ng kemikal sa biosphere ay may posibilidad sa pinakamataas na pagpapakita nito, at ang ebolusyon ng mga species ay humahantong sa paglitaw ng mga bagong species na nagpapataas ng biogenic migration ng mga atomo.

Nabanggit din ni Vernadsky sa unang pagkakataon na ang nabubuhay na bagay ay may posibilidad sa pinakamataas na populasyon ng tirahan, at ang dami ng nabubuhay na bagay sa biosphere ay nananatiling matatag sa buong panahon ng geological. Ang halagang ito ay hindi nagbago nang hindi bababa sa huling 60 milyong taon. Ang bilang ng mga species ay nanatiling hindi nagbabago. Kung sa ilang lugar ng Earth ang bilang ng mga species ay bumababa, pagkatapos ay sa ibang lugar ito ay tumataas. Ngayon, ang pagkawala ng isang malaking bilang ng mga species ng halaman at hayop ay samakatuwid ay nauugnay sa pagkalat ng tao at ang kanyang hindi makatwirang aktibidad upang baguhin ang kalikasan. Ang populasyon ng Earth ay lumalaki dahil sa pagkamatay ng iba pang mga species.

Salamat sa biogenic migration ng mga atom, ang nabubuhay na bagay ay gumaganap ng mga geochemical function nito. Inuuri sila ng modernong agham sa limang kategorya:

    function ng konsentrasyon- ay ipinahayag sa akumulasyon ng ilang mga elemento ng kemikal sa loob at labas ng mga buhay na organismo dahil sa kanilang mga aktibidad. Ang resulta ay ang paglitaw ng mga reserbang mineral (limestone, langis, gas, karbon, atbp.);

    function ng transportasyon- ay malapit na nauugnay sa pag-andar ng konsentrasyon, dahil ang mga nabubuhay na organismo ay nagdadala ng mga elemento ng kemikal na kailangan nila, na pagkatapos ay maipon sa kanilang mga tirahan;

    function ng enerhiya - nagbibigay ng mga daloy ng enerhiya na tumatagos sa biosphere, na ginagawang posible na isakatuparan ang lahat ng biogeochemical function ng bagay na may buhay. Ang pinakamahalagang papel sa prosesong ito ay nilalaro ng mga halamang photosynthetic na nagko-convert ng solar energy sa biogeochemical energy ng nabubuhay na bagay ng biosphere. Ang enerhiyang ito ay ginugugol sa lahat ng magagandang pagbabago sa hitsura ng ating planeta;

    mapanirang function - nauugnay sa pagkasira at pagproseso ng mga organikong labi, kung saan ang mga sangkap na naipon ng mga organismo ay ibinalik sa natural na mga siklo, mayroong isang siklo ng mga sangkap sa kalikasan;

    function na bumubuo sa kapaligiran- ay ipinahayag sa pagbabago ng kapaligiran sa ilalim ng impluwensya ng buhay na bagay. Maaari naming matapang na igiit na ang buong modernong hitsura ng Earth - ang komposisyon ng atmospera, hydrosphere, itaas na layer ng lithosphere, karamihan sa mga mineral, klima - ay ang resulta ng pagkilos ng Buhay. Kaya, ang mga berdeng halaman ay nagbibigay sa Earth ng oxygen at nag-iipon ng enerhiya, ang mga mikroorganismo ay lumahok sa mineralization ng mga organikong sangkap, ang pagbuo ng isang bilang ng mga bato at pagbuo ng lupa.

Sa kabila ng kadakilaan ng mga gawain na nilulutas ng buhay na bagay at ng biosphere ng Earth, ang biosphere mismo (kumpara sa ibang mga geosphere) ay isang napakanipis na pelikula. Sa ngayon ay karaniwang tinatanggap na ang microbial life ay nangyayari sa atmospera hanggang sa humigit-kumulang 20-22 km sa itaas ng ibabaw ng lupa, at ang pagkakaroon ng buhay sa malalim na mga trenches ng karagatan ay nagpapababa sa limitasyong ito sa 8-11 km sa ibaba ng antas ng dagat. Ang pagtagos ng buhay sa crust ng lupa ay mas kaunti, at ang mga mikroorganismo ay natagpuan sa malalim na pagbabarena at sa pagbuo ng tubig na hindi lalampas sa 2-3 km. Ang komposisyon ng biosphere Vernadsky ay kasama:

    bagay na may buhay;

    biogenic substance - isang sangkap na nilikha at pinoproseso ng mga buhay na organismo (karbon, langis, gas, atbp.);

    hindi gumagalaw na bagay na nabuo sa mga proseso nang walang pakikilahok ng mga buhay na bagay;

    mga sangkap na nilikha ng mga buhay na organismo at mga inert na proseso, at ang kanilang pabago-bagong balanse;

    mga sangkap sa proseso ng radioactive decay;

    nakakalat na mga atomo na inilabas mula sa terrestrial matter sa ilalim ng impluwensya ng cosmic radiation;

    isang sangkap na may pinagmulang kosmiko, kabilang ang mga indibidwal na atomo at molekula na tumatagos sa Earth mula sa kalawakan.

Siyempre, ang buhay sa biosphere ay ibinahagi nang hindi pantay, may mga tinatawag na pampalapot at rarefaction ng buhay. Ang pinakamakapal na populasyon ay ang mas mababang mga layer ng atmospera (50 m mula sa ibabaw ng mundo), ang mga iluminated na layer ng hydrosphere, at ang mga upper layer ng lithosphere (lupa). Dapat ding tandaan na ang mga tropikal na rehiyon ay mas makapal ang populasyon kaysa sa mga disyerto o yelo sa Arctic at Antarctic. Mas malalim sa crust ng lupa, sa karagatan, at mas mataas din sa atmospera, ang dami ng nabubuhay na bagay ay bumababa. Kaya, ang pinakamanipis na pelikula ng buhay na ito ay ganap na sumasaklaw sa buong Earth, na hindi nag-iiwan ng kahit isang lugar sa ating planeta kung saan walang buhay. Kasabay nito, walang matalim na hangganan sa pagitan ng biosphere at ng mga terrestrial shell na nakapalibot dito.

Sa loob ng mahabang panahon, ang mga ideya ni Vernadsky ay natahimik, at bumalik sila sa kanila noong kalagitnaan ng 1970s. Ito ay higit sa lahat dahil sa gawain ng Russian biologist na si G.A. Zavarzin, na nagpatunay na ang pangunahing kadahilanan sa pagbuo at paggana ng biosphere ay at nananatiling multilateral trophic na relasyon. Ang mga ito ay itinatag nang hindi kukulangin sa 3.4-3.5 bilyong taon na ang nakalilipas at mula noon ay tinutukoy ang kalikasan at lawak ng sirkulasyon ng mga elemento sa mga shell ng Earth.

Noong unang bahagi ng 1980s Ang English chemist na si J. Lovelock at American microbiologist na si L. Margulis ay nagmungkahi ng isang napaka-kagiliw-giliw na konsepto ng Gaia-Earth. Ayon dito, ang biosphere ay

Ito ay isang solong superorganism na may nabuong homeostasis, na ginagawa itong medyo independyente sa mga pagbabago sa panlabas na mga kadahilanan. Ngunit kung ang self-regulating system ng Gaia-Earth ay bumagsak sa isang estado ng stress na malapit sa mga limitasyon ng self-regulation, kahit na ang isang maliit na shock ay maaaring itulak ito sa isang paglipat sa isang bagong estado o kahit na sa kumpletong pagkawasak ng system. Sa kasaysayan ng ating planeta, ang gayong mga pandaigdigang sakuna ay nangyari nang higit sa isang beses. Ang pinakatanyag sa kanila ay ang pagkalipol ng mga dinosaur mga 60 milyong taon na ang nakalilipas. Ngayon ang Earth ay muling dumaranas ng isang malalim na krisis, kaya napakahalaga na mag-isip ng isang diskarte para sa karagdagang pag-unlad ng sibilisasyon ng tao.

Panitikan para sa sariling pag-aaral

    Afanasiev V.G. Ang mundo ng mga nabubuhay: pagkakapare-pareho, ebolusyon at pamamahala. M., 1986.

    Barg O.A. Nabubuhay sa isang proseso ng mundo. Perm, 1993.

    Borzenko V.G., Severtsov A.V. Theoretical biology: pagmuni-muni sa paksa. M., 1980.

    Vernadsky V.I. Biosphere at noosphere // Living matter at biosphere. M., 1994.

    Vernadsky V.I. Kemikal na istraktura ng biosphere ng Earth at ang kapaligiran nito. M., 1987.

    Dubinin N.P. Mga sanaysay tungkol sa genetika. M., 1985.

    Kemp P, Arms K. Panimula sa biology. M., 1988.

    Christine de Duve. Paglalakbay sa mundo ng buhay na cell. M., 1987.

    Yugay G.A. Pangkalahatang teorya ng buhay. M., 1985.

Ipadala ang iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay simple. Gamitin ang form sa ibaba

Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga mag-aaral, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.

Nai-post sa http://www.allbest.ru/

1. Mga antas ng organisasyon ng buhay

Mga antas ng organisasyon ng buhay:

molekular genetic,

cellular,

tela,

organ,

organismo,

populasyon-species,

biogeocenotic

biospheric.

Ang isang cell ay isang istruktura at functional na elementarya na yunit ng istraktura at mahahalagang aktibidad ng lahat ng mga organismo (maliban sa mga virus, na madalas na tinutukoy bilang mga non-cellular na anyo ng buhay), na may sariling metabolismo, ay may kakayahang mag-independiyenteng pag-iral, self- reproduction (hayop, halaman at fungi), o unicellular organism (maraming protozoa at bacteria).

3. Molecular-genetic na antas ng organisasyon ng buhay. Katangian

Mga Bahagi: - Mga molekula ng inorganic at organikong compound

Mga molekular na complex

Pangunahing proseso:

Pinagsasama ang mga molekula sa mga espesyal na complex

Pag-encode at paghahatid ng genetic na impormasyon

4. Ang istraktura ng lamad ng cell

Ang cell lamad ay isang dobleng layer (bilayer) ng mga molekula ng klase ng lipid, karamihan sa mga ito ay ang tinatawag na kumplikadong mga lipid - phospholipids. Ang mga molekula ng lipid ay may hydrophilic ("ulo") at isang hydrophobic ("buntot") na bahagi. Sa panahon ng pagbuo ng mga lamad, ang mga hydrophobic na bahagi ng mga molekula ay lumiliko papasok, habang ang mga hydrophilic na bahagi ay lumiliko palabas. Ang mga lamad ay hindi nagbabagong mga istruktura, na halos kapareho sa iba't ibang mga organismo.

Marahil ang ilang pagbubukod ay archaea, na ang mga lamad ay nabuo sa pamamagitan ng glycerol at terpenoid alcohols. Ang kapal ng lamad ay 7--8 nm.

Kasama rin sa biological membrane ang iba't ibang mga protina: integral (nakapasok sa lamad sa pamamagitan ng), semi-integral (nalulubog sa isang dulo sa panlabas o panloob na layer ng lipid), ibabaw (na matatagpuan sa panlabas o katabi ng mga panloob na gilid ng lamad). Ang ilang mga protina ay ang mga punto ng kontak ng lamad ng cell na may cytoskeleton sa loob ng cell, at ang cell wall (kung mayroon man) sa labas. Ang ilan sa mga integral na protina ay gumaganap bilang mga channel ng ion, iba't ibang transporter, at mga receptor.

5. Mga katangian ng antas ng cellular ng organisasyon ng buhay. Teoryang Schleiden-Schwann

Ang antas ng cellular ay kinakatawan ng iba't ibang mga organikong selula: ang mga selula ng halaman at hayop ay karaniwan sa pinagmulan, ang mga selula ay ang istruktura at functional na batayan ng lahat ng nabubuhay na nilalang. Teoryang Schleiden-Schwann:

Ang lahat ng mga hayop at halaman ay binubuo ng mga selula.

Ang mga halaman at hayop ay lumalaki at umuunlad sa pamamagitan ng pagbuo ng mga bagong selula.

Ang isang cell ay ang pinakamaliit na yunit ng buhay, at ang buong organismo ay isang koleksyon ng mga selula.

6. Mga katangian ng antas ng tissue ng organisasyon ng buhay

Ang antas ng tissue ay kinakatawan ng mga tisyu na nagsasama-sama ng mga selula ng isang tiyak na istraktura, laki, lokasyon at katulad na mga pag-andar. Ang mga tisyu ay lumitaw sa kurso ng makasaysayang pag-unlad kasama ang multicellularity. Sa mga multicellular na organismo, nabuo ang mga ito sa proseso ng ontogeny bilang resulta ng pagkakaiba-iba ng cell. Sa mga hayop, maraming uri ng mga tisyu ang nakikilala (epithelial, connective, kalamnan, kinakabahan). Sa mga halaman, ang meristematic, proteksiyon, basic at conductive tissue ay nakikilala. Sa antas na ito, nangyayari ang espesyalisasyon ng cell.

7. Mga function ng cell lamad

· hadlang - nagbibigay ng regulated, selective, passive at active metabolism sa kapaligiran. Halimbawa, pinoprotektahan ng peroxisome membrane ang cytoplasm mula sa mga peroxide na mapanganib para sa cell. Nangangahulugan ang selective permeability na ang permeability ng isang lamad sa iba't ibang atoms o molecule ay depende sa kanilang laki, electrical charge, at mga kemikal na katangian. Tinitiyak ng selective permeability ang paghihiwalay ng cell at cellular compartments mula sa kapaligiran at nagbibigay sa kanila ng mga kinakailangang substance.

· Transportasyon - sa pamamagitan ng lamad mayroong pagdadala ng mga sangkap sa cell at palabas ng cell. Ang transportasyon sa pamamagitan ng mga lamad ay nagbibigay ng: ang paghahatid ng mga sustansya, ang pag-alis ng mga huling produkto ng metabolismo, ang pagtatago ng iba't ibang mga sangkap, ang paglikha ng mga ionic gradient, ang pagpapanatili ng pinakamainam na pH sa cell at ang konsentrasyon ng mga ion na kinakailangan para sa paggana ng cellular enzymes.

Ang mga particle na sa ilang kadahilanan ay hindi makatawid sa phospholipid bilayer (halimbawa, dahil sa hydrophilic properties, dahil ang lamad sa loob ay hydrophobic at hindi pinapayagan ang hydrophilic substance na dumaan, o dahil sa malalaking sukat), ngunit kinakailangan para sa cell, maaaring tumagos sa lamad sa pamamagitan ng mga espesyal na carrier protein (transporter) at channel protein o sa pamamagitan ng endocytosis.

Sa passive transport, ang mga sangkap ay tumatawid sa lipid bilayer nang walang paggasta ng enerhiya kasama ang gradient ng konsentrasyon sa pamamagitan ng pagsasabog. Ang isang variant ng mekanismong ito ay pinadali ang pagsasabog, kung saan ang isang tiyak na molekula ay tumutulong sa isang sangkap na dumaan sa lamad. Maaaring may channel ang molekula na ito na nagpapahintulot lamang sa isang uri ng substance na dumaan.

· Ang aktibong transportasyon ay nangangailangan ng enerhiya, dahil ito ay nangyayari laban sa gradient ng konsentrasyon. May mga espesyal na pump protein sa lamad, kabilang ang AT Phase, na aktibong nagbobomba ng potassium ions (K+) sa cell at nagbo-bomba ng sodium ions (Na+) palabas dito.

· matrix - nagbibigay ng isang tiyak na kamag-anak na posisyon at oryentasyon ng mga protina ng lamad, ang kanilang pinakamainam na pakikipag-ugnayan.

Mechanical - tinitiyak ang awtonomiya ng cell, ang mga intracellular na istruktura nito, pati na rin ang koneksyon sa iba pang mga cell (sa mga tisyu). Ang mga pader ng cell ay may mahalagang papel sa pagtiyak ng mekanikal na paggana, at sa mga hayop, ang intercellular substance.

enerhiya - sa panahon ng photosynthesis sa mga chloroplast at cellular respiration sa mitochondria, ang mga sistema ng paglipat ng enerhiya ay nagpapatakbo sa kanilang mga lamad, kung saan ang mga protina ay nakikilahok din;

receptor - ang ilang mga protina na matatagpuan sa lamad ay mga receptor (mga molekula kung saan nakikita ng cell ang ilang mga signal).

Halimbawa, ang mga hormone na umiikot sa dugo ay kumikilos lamang sa mga target na selula na may mga receptor na tumutugma sa mga hormone na ito. Ang mga neurotransmitter (mga kemikal na nagsasagawa ng mga nerve impulses) ay nagbubuklod din sa mga partikular na protina ng receptor sa mga target na selula.

enzymatic - ang mga protina ng lamad ay kadalasang mga enzyme. Halimbawa, ang mga lamad ng plasma ng mga selula ng epithelial ng bituka ay naglalaman ng mga digestive enzymes.

· Pagpapatupad ng pagbuo at pagpapadaloy ng mga biopotential.

Sa tulong ng lamad, ang isang pare-parehong konsentrasyon ng mga ion ay pinananatili sa cell: ang konsentrasyon ng K + ion sa loob ng cell ay mas mataas kaysa sa labas, at ang konsentrasyon ng Na + ay mas mababa, na napakahalaga, dahil tinitiyak nito ang pagpapanatili ng potensyal na pagkakaiba sa buong lamad at ang pagbuo ng isang nerve impulse.

pagmamarka ng cell - may mga antigen sa lamad na nagsisilbing mga marker - "mga label" na nagpapahintulot sa iyo na makilala ang cell. Ito ay mga glycoprotein (iyon ay, mga protina na may mga branched oligosaccharide side chain na nakakabit sa kanila) na gumaganap ng papel na "mga antena". Dahil sa napakaraming mga configuration ng side chain, posibleng gumawa ng partikular na marker para sa bawat uri ng cell. Sa tulong ng mga marker, nakikilala ng mga cell ang iba pang mga cell at kumikilos kasabay ng mga ito, halimbawa, kapag bumubuo ng mga organ at tisyu. Pinapayagan din nito ang immune system na makilala ang mga dayuhang antigens.

8. Mga katangian ng antas ng organ ng organisasyon ng buhay

Sa mga multicellular na organismo, ang unyon ng ilang magkatulad na mga tisyu, katulad sa istraktura, pinagmulan at mga pag-andar, ay bumubuo sa antas ng organ. Ang bawat organ ay naglalaman ng ilang mga tisyu, ngunit kabilang sa mga ito ang isa ay ang pinakamahalaga. Ang isang hiwalay na organ ay hindi maaaring umiral bilang isang buong organismo. Ang ilang mga organo, na magkatulad sa istraktura at pag-andar, ay nagkakaisa upang bumuo ng isang organ system, halimbawa, panunaw, paghinga, sirkulasyon ng dugo, atbp.

9. Mga katangian ng antas ng organismo ng organisasyon ng buhay

Ang mga halaman (chlamydomonas, chlorella) at mga hayop (amoeba, infusoria, atbp.), na ang mga katawan ay binubuo ng isang cell, ay isang malayang organismo. Ang isang hiwalay na indibidwal ng mga multicellular na organismo ay itinuturing na isang hiwalay na organismo. Sa bawat indibidwal na organismo, lahat ng mahahalagang proseso na katangian ng lahat ng nabubuhay na organismo ay nagaganap - nutrisyon, paghinga, metabolismo, pagkamayamutin, pagpaparami, atbp. Ang bawat independiyenteng organismo ay nag-iiwan ng mga supling. Sa mga multicellular na organismo, ang mga cell, tissue, organ at organ system ay hindi isang hiwalay na organismo. Tanging isang integral na sistema ng mga organo na dalubhasa sa pagsasagawa ng iba't ibang mga function ay bumubuo ng isang hiwalay na independiyenteng organismo. Ang pag-unlad ng isang organismo, mula sa pagpapabunga hanggang sa katapusan ng buhay, ay tumatagal ng isang tiyak na tagal ng panahon. Ang indibidwal na pag-unlad ng bawat organismo ay tinatawag na ontogeny. Ang isang organismo ay maaaring umiral sa malapit na kaugnayan sa kapaligiran.

10. Mga katangian ng populasyon-species na pamantayan ng pamumuhay

Ang isang pinagsama-samang mga indibidwal ng isang species o isang grupo na umiiral nang mahabang panahon sa isang partikular na bahagi ng hanay na medyo hiwalay sa iba pang mga pinagsama-sama ng parehong species ay bumubuo ng isang populasyon. Sa antas ng populasyon, ang pinakasimpleng pagbabagong ebolusyon ay isinasagawa, na nag-aambag sa unti-unting paglitaw ng isang bagong species.

11. Mga katangian ng biogeocenotic na pamantayan ng pamumuhay

Ang kabuuan ng mga organismo ng iba't ibang species at organisasyon ng iba't ibang kumplikado, na inangkop sa parehong mga kondisyon sa kapaligiran, ay tinatawag na biogeocenosis, o natural na komunidad. Kasama sa komposisyon ng biogeocenosis ang maraming uri ng mga buhay na organismo at mga kondisyon sa kapaligiran. Sa natural na biogeocenoses, ang enerhiya ay naipon at inililipat mula sa isang organismo patungo sa isa pa. Kasama sa biogeocenosis ang mga inorganic, organic compound at mga buhay na organismo.

12. Mga katangian ng biospheric na antas ng organisasyon ng buhay

Ang kabuuan ng lahat ng nabubuhay na organismo sa ating planeta at ang kanilang karaniwang natural na tirahan ay bumubuo sa antas ng biospheric. Sa antas ng biospheric, nalulutas ng modernong biology ang mga pandaigdigang problema, tulad ng pagtukoy sa intensity ng pagbuo ng libreng oxygen sa pamamagitan ng vegetation cover ng Earth o mga pagbabago sa konsentrasyon ng carbon dioxide sa atmospera na nauugnay sa mga aktibidad ng tao. Ang pangunahing papel sa antas ng biospheric ay nilalaro ng "mga nabubuhay na sangkap", iyon ay, ang kabuuan ng mga nabubuhay na organismo na naninirahan sa Earth. Gayundin sa antas ng biosphere, "mga bio-inert substance", na nabuo bilang isang resulta ng mahahalagang aktibidad ng mga nabubuhay na organismo at "inert" na mga sangkap, i.e., mga kondisyon sa kapaligiran, bagay. Sa antas ng biospheric, ang sirkulasyon ng mga sangkap at enerhiya sa Earth ay nagaganap sa pakikilahok ng lahat ng nabubuhay na organismo ng biosphere.

13. Cellular organelles at ang kanilang mga function

Ang plasma membrane ay isang manipis na pelikula na binubuo ng mga nakikipag-ugnay na molekula ng lipid at protina, nililimitahan ang mga panloob na nilalaman mula sa panlabas na kapaligiran, nagbibigay ng transportasyon ng tubig, mineral at mga organikong sangkap sa cell sa pamamagitan ng osmosis at aktibong paglipat, at inaalis din ang mga produktong basura. Cytoplasm - ang panloob na semi-likido na kapaligiran ng cell, kung saan matatagpuan ang nucleus at organelles, ay nagbibigay ng mga koneksyon sa pagitan nila, nakikilahok sa mga pangunahing proseso ng buhay. Endoplasmic reticulum - isang network ng mga sumasanga na channel sa cytoplasm. Ito ay kasangkot sa synthesis ng mga protina, lipid at carbohydrates, sa transportasyon ng mga sangkap. Ribosomes - mga katawan na matatagpuan sa EPS o sa cytoplasm, na binubuo ng RNA at protina, ay kasangkot sa synthesis ng protina. Ang EPS at ribosome ay isang solong kagamitan para sa synthesis at transportasyon ng mga protina. Ang mitochondria ay mga organel na pinaghihiwalay mula sa cytoplasm ng dalawang lamad. Ang mga organikong sangkap ay na-oxidized sa kanila at ang mga molekula ng ATP ay na-synthesize sa pakikilahok ng mga enzyme. Isang pagtaas sa ibabaw ng panloob na lamad, kung saan matatagpuan ang mga enzyme, dahil sa ATP crist - isang organikong sangkap na mayaman sa enerhiya. Plastids (chloroplasts, leukoplasts, chromoplasts), ang kanilang nilalaman sa cell ay ang pangunahing tampok ng organismo ng halaman. Ang mga chloroplast ay mga plastid na naglalaman ng berdeng pigment na chlorophyll, na sumisipsip ng liwanag na enerhiya at ginagamit ito upang synthesize ang mga organikong sangkap mula sa carbon dioxide at tubig. Delimitation ng mga chloroplast mula sa cytoplasm sa pamamagitan ng dalawang lamad, maraming mga outgrowth - grana sa panloob na lamad, kung saan matatagpuan ang mga molekula at enzyme ng chlorophyll. Ang Golgi complex ay isang sistema ng mga cavity na pinaghihiwalay mula sa cytoplasm ng isang lamad. Ang akumulasyon ng mga protina, taba at carbohydrates sa kanila. Pagpapatupad ng synthesis ng mga taba at carbohydrates sa mga lamad. Ang mga lysosome ay mga katawan na pinaghihiwalay mula sa cytoplasm ng isang solong lamad. Ang mga enzyme na nakapaloob sa kanila ay nagpapabilis sa reaksyon ng paghahati ng mga kumplikadong molekula sa mga simple: mga protina sa mga amino acid, kumplikadong carbohydrates sa mga simple, mga lipid sa gliserol at mataba acids, at sinisira din ang mga patay na bahagi ng cell, buong mga cell. Vacuoles - mga cavity sa cytoplasm na puno ng cell sap, isang lugar ng akumulasyon ng mga reserbang nutrients, mga nakakapinsalang sangkap; kinokontrol nila ang nilalaman ng tubig sa cell. Ang nucleus ay ang pangunahing bahagi ng cell, na sakop sa labas ng isang dalawang-lamad, butas na nuclear sobre. Ang mga sangkap ay pumapasok sa core at inalis mula dito sa pamamagitan ng mga pores. Ang mga kromosom ay mga tagapagdala ng namamana na impormasyon tungkol sa mga katangian ng isang organismo, ang mga pangunahing istruktura ng nucleus, na ang bawat isa ay binubuo ng isang molekula ng DNA na pinagsama sa mga protina. Ang nucleus ay ang site ng synthesis ng DNA, i-RNA, r-RNA.

14. Lysosome. Katangian

Mukha silang bag. Ang isang tampok na katangian ng lysosomes ay naglalaman ang mga ito ng humigit-kumulang 40 hydrolytic enzymes: proteinases, nucleases, glycosidases, phosphorylases, phosphatases, sulfitases, ang pinakamainam na pagkilos na kung saan ay isinasagawa sa pH 5. Sa lysosomes, ang acidic na halaga ng kapaligiran ay napanatili dahil sa pagkakaroon ng isang H + pump sa kanilang mga lamad, nakadepende sa ATP. Kasabay nito, mayroong mga carrier protein sa lysosome membrane para sa transportasyon ng mga monomer ng split molecule mula sa lysosomes hanggang sa hyaloplasm: amino acids, sugars, nucleotides, lipids. Ang self-digestion ng lysosomes ay hindi nangyayari dahil sa ang katunayan na ang mga elemento ng lamad ng lysosomes ay protektado mula sa pagkilos ng acid hydrolases ng mga site ng oligosaccharide, na alinman ay hindi kinikilala ng lysosomal enzymes o pinipigilan lamang ang hydrolases na makipag-ugnayan sa kanila. Kung titingnan sa isang electron microscope, makikita na ang lysosome fraction ay binubuo ng isang napaka-variegated na klase ng mga vesicle na 0.2-0.4 μm ang laki (para sa mga selula ng atay), na limitado ng isang solong lamad (ang kapal nito ay halos 7 nm), na may isang napaka-magkakaibang nilalaman sa loob. Sa lysosome fraction, may mga vesicle na may homogenous, structureless na nilalaman, may mga vesicle na puno ng isang siksik na sangkap, na kung saan ay naglalaman ng mga vacuoles, akumulasyon ng mga lamad at siksik na homogenous na mga particle; madalas na posible na makita sa loob ng mga lysosome hindi lamang ang mga seksyon ng mga lamad, kundi pati na rin ang mga fragment ng mitochondria at ER. Sa madaling salita, ang fraction na ito ay naging sobrang heterogenous sa morpolohiya, sa kabila ng patuloy na pagkakaroon ng hydrolases.

15. Mitokondria. Katangian

Ang mitochondria ay unang natuklasan bilang mga butil sa mga selula ng kalamnan noong 1850. Ang bilang ng mitochondria sa isang cell ay hindi pare-pareho. Lalo na marami sa kanila sa mga selula kung saan mataas ang pangangailangan para sa oxygen. Sa kanilang istraktura, ang mga ito ay cylindrical organelles na matatagpuan sa isang eukaryotic cell sa dami mula sa ilang daan hanggang 1-2 thousand at sumasakop sa 10-20% ng panloob na dami nito. Malaki rin ang pagkakaiba ng laki (mula 1 hanggang 70 μm) at hugis ng mitochondria. Ang lapad ng mga organel na ito ay medyo pare-pareho (0.5–1 µm). May kakayahang magbago ng hugis. Depende sa kung aling mga bahagi ng cell sa bawat partikular na sandali ay may tumaas na pagkonsumo ng enerhiya, ang mitochondria ay nakakagalaw sa cytoplasm sa mga lugar na may pinakamataas na pagkonsumo ng enerhiya, gamit ang mga istruktura ng cytoskeleton ng eukaryotic cell para sa paggalaw. Ang isang alternatibo sa maraming magkakaibang maliit na mitochondria, na gumagana nang hiwalay sa isa't isa at nagbibigay ng ATP sa maliliit na bahagi ng cytoplasm, ay ang pagkakaroon ng mahaba at branched mitochondria, na ang bawat isa ay maaaring magbigay ng enerhiya para sa malalayong bahagi ng cell (halimbawa, sa unicellular berdeng algae Chlorella). Ang isang variant ng naturang pinahabang sistema ay maaari ding isang ordered spatial association ng maraming mitochondria (chondria o mitochondrion), na nagsisiguro sa kanilang pagtutulungan at matatagpuan sa parehong unicellular at multicellular na organismo. Ang ganitong uri ng chondriome ay partikular na kumplikado sa mga kalamnan ng kalansay ng mga mammal, kung saan ang mga pangkat ng higanteng branched mitochondria ay konektado sa isa't isa gamit ang mga intermitochondrial contact (IMC). Ang huli ay nabuo sa pamamagitan ng mga panlabas na mitochondrial membrane na mahigpit na katabi ng bawat isa, bilang isang resulta kung saan ang intermembrane space sa zone na ito ay may nadagdagang density ng elektron. Ang mga MMC ay lalo na sagana sa mga cell ng kalamnan ng puso, kung saan sila ay nagbubuklod ng maraming indibidwal na mitochondria sa isang coordinated working cooperative system.

16. Golgi Complex

ito ay isang kumplikadong network ng mga cavity, tubules at vesicle sa paligid ng nucleus. Binubuo ito ng tatlong pangunahing bahagi: isang pangkat ng mga lukab ng lamad, isang sistema ng mga tubule na umaabot mula sa mga lukab, at mga vesicle sa mga dulo ng mga tubule. Ginagawa nito ang mga sumusunod na function: Ang mga bula ay nag-iipon ng mga sangkap na na-synthesize at dinadala sa pamamagitan ng EPS, dito sila sumasailalim sa mga pagbabago sa kemikal. Ang mga binagong sangkap ay naka-pack sa mga vesicle ng lamad, na itinago ng cell sa anyo ng mga lihim. Ang ilan sa mga vesicle ay gumaganap ng function ng lysosomes, na kasangkot sa panunaw ng mga particle na pumasok sa cell bilang isang resulta ng phago- at pinocytosis.

17. Cell center

Ang cell center ay isang non-membrane organoid, ang pangunahing microtubule organizing center (MCTC) at ang regulator ng cell cycle sa mga eukaryotic cells. Unang natuklasan noong 1883 ni Theodore Boveri, na tinawag itong "isang espesyal na organ ng cell division." Ang centrosome ay gumaganap ng isang kritikal na papel sa cell division, gayunpaman, ang pagkakaroon ng isang cell center sa isang cell ay hindi kinakailangan para sa mitosis. Sa karamihan ng mga kaso, isang centrosome lamang ang karaniwang naroroon sa isang cell. Ang abnormal na pagtaas sa bilang ng mga centrosomes ay katangian ng mga malignant na tumor cells. Higit sa isang centrosome ang normal sa ilang polyenergetic protozoa at sa mga syncytial na istruktura. Sa maraming mga buhay na organismo (mga hayop at isang bilang ng mga protozoa), ang centrosome ay naglalaman ng isang pares ng mga centriole, mga cylindrical na istruktura na matatagpuan sa tamang mga anggulo sa isa't isa. Ang bawat centriole ay nabuo ng siyam na triplets ng microtubule na nakaayos sa isang bilog, pati na rin ang isang bilang ng mga istruktura na nabuo ng centrin, cenexin, at tectin. Sa interphase ng cell cycle, ang mga centrosome ay nauugnay sa nuclear membrane. Sa prophase ng mitosis, ang nuclear membrane ay nawasak, ang centrosome ay nahahati, at ang mga produkto ng dibisyon nito (anak na babae centrosomes) ay lumipat sa mga pole ng naghahati na nucleus. Ang mga microtubule na lumalago mula sa mga centrosomes ng anak na babae ay nakakabit sa kabilang dulo sa tinatawag na kinetochores sa mga sentromer ng chromosome, na bumubuo ng isang division spindle. Sa pagtatapos ng paghahati, ang bawat isa sa mga cell ng anak na babae ay naglalaman lamang ng isang centrosome. Bilang karagdagan sa pakikilahok sa nuclear division, ang centrosome ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagbuo ng flagella at cilia. Ang mga centriole na matatagpuan dito ay nagsisilbing mga sentro ng organisasyon para sa mga microtubule ng flagellum axonemes. Sa mga organismong kulang sa centrioles (halimbawa, marsupial at basidiomycetes, angiosperms), hindi nabubuo ang flagella. Ang mga planarian at posibleng iba pang flatworm ay walang centrosomes.

18. Ergastoplasma

Ergastoplasma (mula sa Greek na ergastikus - aktibo at plasma - basophilic (paglamlam ng mga pangunahing tina) na bahagi ng mga selula ng hayop at halaman na mayaman sa ribonucleic acid (halimbawa, ang mga bukol ni Berg sa mga selula ng atay, mga katawan ng Nissl sa mga neuron). Sa isang mikroskopyo ng elektron, ang mga ito ang mga lugar ay sinusunod bilang mga nakaayos na elemento ng granular endoplasmic reticulum.

19. Ribosome

Ang ribosome ay ang pinakamahalagang non-membrane organelle ng isang buhay na selula, spherical o bahagyang ellipsoidal ang hugis, na may diameter na 15–20 nanometer (prokaryotes) hanggang 25–30 nanometer (eukaryotes), na binubuo ng malalaki at maliliit na subunit. Ang mga ribosome ay nagsisilbing biosynthesize ng protina mula sa mga amino acid ayon sa isang ibinigay na template batay sa genetic na impormasyon na ibinigay ng messenger RNA (mRNA). Ang prosesong ito ay tinatawag na pagsasalin.

20. Mga organel

Organelles - sa cytology: permanenteng dalubhasang istruktura sa mga selula ng mga buhay na organismo. Ang bawat organelle ay gumaganap ng ilang mga function na mahalaga para sa cell. Ang terminong "Organoids" ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng paghahambing ng mga bahagi ng cell na ito sa mga organo ng isang multicellular na organismo. Ang mga organelle ay kaibahan sa mga pansamantalang pagsasama ng cell, na lumilitaw at nawawala sa proseso ng metabolismo. Minsan ang mga permanenteng istruktura lamang ng isang cell na matatagpuan sa cytoplasm nito ay itinuturing na mga organelles. Kadalasan ang nucleus at intranuclear na istruktura (halimbawa, ang nucleolus) ay hindi tinatawag na organelles. Ang cell lamad, cilia at flagella ay kadalasang hindi nauuri bilang organelles. Ang mga receptor at iba pang maliliit, molekular na antas ng istruktura ay hindi tinatawag na organelles. Ang hangganan sa pagitan ng mga molecule at organelles ay hindi masyadong malinaw. Kaya, ang mga ribosom, na kadalasang malinaw na tinutukoy bilang mga organel, ay maaari ding ituring bilang isang kumplikadong molekular na kumplikado. Parami nang parami, ang iba pang katulad na mga complex na may maihahambing na laki at antas ng pagiging kumplikado, tulad ng mga proteasome, spliceosomes, atbp., ay inuuri din bilang mga organoid. Kasabay nito, ang mga elemento ng cytoskeleton na maihahambing ang laki (microtubules, makapal na filament ng mga striated na kalamnan, atbp. .) ay karaniwang hindi nauuri bilang mga organoids. Ang antas ng pagiging matatag ng cellular na istraktura ay isa ring hindi mapagkakatiwalaang pamantayan para sa pag-uuri nito bilang isang organelle. Kaya, ang suliran ng dibisyon, na, kahit na hindi patuloy, ngunit natural na naroroon sa lahat ng mga eukaryotic na selula, ay karaniwang hindi tinutukoy bilang mga organelles, ngunit ang mga vesicle, na patuloy na lumilitaw at nawawala sa proseso ng metabolismo, ay tinutukoy.

21. Scheme ng paglabas ng enerhiya mula sa ATP

22. Cell na may mga organelles

23. Chromatin

Ang Chromatin ay isang sangkap ng mga chromosome - isang complex ng DNA, RNA at mga protina. Ang Chromatin ay matatagpuan sa loob ng nucleus ng eukaryotic cells at bahagi ng nucleotide sa prokaryotes. Ito ay nasa komposisyon ng chromatin na ang pagsasakatuparan ng genetic na impormasyon, pati na rin ang pagtitiklop at pagkumpuni ng DNA, ay nagaganap. Ang bulk ng chromatin ay binubuo ng mga histone protein. Ang mga histone ay isang bahagi ng mga nucleosome, ang mga supramolecular na istruktura na kasangkot sa chromosome packing. Ang mga nucleosome ay nakaayos nang regular, upang ang nagresultang istraktura ay kahawig ng mga kuwintas. Ang nucleosome ay binubuo ng apat na uri ng mga protina: H2A, H2B, H3, at H4. Ang isang nucleosome ay naglalaman ng dalawang protina ng bawat uri - isang kabuuang walong protina. Ang histone H1, na mas malaki kaysa sa iba pang mga histone, ay nagbubuklod sa DNA sa pagpasok nito sa nucleosome. Ang isang strand ng DNA na may mga nucleosome ay bumubuo ng isang irregular na solenoid-like structure na humigit-kumulang 30 nanometer ang kapal, ang tinatawag na 30 nm fibril. Ang karagdagang pag-iimpake ng fibril na ito ay maaaring may iba't ibang densidad. Kung ang chromatin ay nakaimpake nang mahigpit, ito ay tinatawag na condensed o heterochromatin, ito ay malinaw na nakikita sa ilalim ng mikroskopyo. Ang DNA na matatagpuan sa heterochromatin ay hindi na-transcribe, kadalasan ang estado na ito ay katangian ng hindi gaanong mahalaga o tahimik na mga rehiyon. Sa interphase, ang heterochromatin ay karaniwang matatagpuan sa periphery ng nucleus (parietal heterochromatin). Ang kumpletong paghalay ng mga chromosome ay nangyayari bago ang paghahati ng cell. Kung ang chromatin ay maluwag na nakaimpake, ito ay tinatawag na eu- o interchromatin. Ang ganitong uri ng chromatin ay hindi gaanong siksik kapag sinusunod sa ilalim ng mikroskopyo at kadalasang nailalarawan sa pagkakaroon ng aktibidad ng transkripsyon. Ang density ng packing ng chromatin ay higit na tinutukoy ng mga pagbabago sa histone - acetylation at phosphorylation. Ito ay pinaniniwalaan na mayroong mga tinatawag na functional chromatin domain sa nucleus (ang DNA ng isang domain ay naglalaman ng humigit-kumulang 30 libong mga pares ng base), iyon ay, ang bawat seksyon ng chromosome ay may sariling "teritoryo". Ang tanong ng spatial distribution ng chromatin sa nucleus ay hindi pa sapat na pinag-aralan. Ito ay kilala na ang telomeric (terminal) at centromeric (responsable para sa pagbubuklod ng mga kapatid na chromatids sa mitosis) na mga rehiyon ng chromosome ay naayos sa mga nuclear lamina protein.

24. Mga kromosom

Ang mga kromosom ay mga istruktura ng nucleoprotein sa nucleus ng isang eukaryotic cell, kung saan ang karamihan sa namamana na impormasyon ay puro at na idinisenyo para sa imbakan, pagpapatupad at paghahatid nito. Ang mga chromosome ay malinaw na nakikita sa ilalim ng isang light microscope lamang sa panahon ng mitotic o meiotic cell division. Ang hanay ng lahat ng chromosome ng isang cell, na tinatawag na karyotype, ay isang katangiang partikular sa species na nailalarawan sa pamamagitan ng medyo mababang antas ng indibidwal na pagkakaiba-iba. Ang chromosome ay nabuo mula sa isang solong at napakahabang molekula ng DNA na naglalaman ng isang linear na grupo ng maraming mga gene. Ang mga kinakailangang functional na elemento ng eukaryotic chromosome ay ang centromere, telomeres, at ang pinagmulan ng replikasyon. Ang mga pinanggalingan ng pagtitiklop (mga site ng pagsisimula) at mga telomere na matatagpuan sa mga dulo ng chromosome ay nagpapahintulot sa molekula ng DNA na magtiklop nang mahusay, habang sa mga sentromere ay nakakabit ang mga molekula ng DNA ng kapatid sa mitotic spindle, na nagsisiguro ng kanilang tumpak na paghihiwalay sa mga cell ng anak sa mitosis. Ang termino ay orihinal na iminungkahi na tumukoy sa mga istrukturang matatagpuan sa mga eukaryotic na selula, ngunit sa mga nakalipas na dekada, ang mga bacterial o viral chromosome ay lalong pinag-uusapan. Samakatuwid, ayon kay D. E. Koryakov at I. F. Zhimulev, ang isang mas malawak na kahulugan ay ang kahulugan ng isang chromosome bilang isang istraktura na naglalaman ng nucleic acid at ang tungkulin ay mag-imbak, magpatupad at magpadala ng namamana na impormasyon. Ang mga eukaryotic chromosome ay mga istrukturang naglalaman ng DNA sa nucleus, mitochondria, at plastids. Ang prokaryotic chromosome ay mga istrukturang naglalaman ng DNA sa isang cell na walang nucleus. Ang mga kromosom ng virus ay isang molekula ng DNA o RNA sa capsid.

25. Eukaryotes at prokaryotes. Katangian

Ang mga eukaryotes, o nuclear, ay ang domain (superkingdom) ng mga buhay na organismo na ang mga selula ay naglalaman ng nuclei. Ang lahat ng mga organismo maliban sa bacteria at archaea ay nuclear. Ang mga hayop, halaman, fungi, at ang pangkat ng mga organismo na sama-samang tinatawag na protista ay pawang mga eukaryotic na organismo. Maaari silang unicellular at multicellular, ngunit lahat ay may isang karaniwang plano ng cell. Ito ay pinaniniwalaan na ang lahat ng magkakaibang mga organismo na ito ay may isang karaniwang pinagmulan, kaya ang pangkat nuklear ay itinuturing na isang monophyletic taxon ng pinakamataas na ranggo. Ayon sa pinakakaraniwang hypotheses, ang mga eukaryote ay lumitaw 1.5-2 bilyong taon na ang nakalilipas. Ang isang mahalagang papel sa ebolusyon ng mga eukaryotes ay nilalaro ng symbiogenesis - isang symbiosis sa pagitan ng isang eukaryotic cell, tila mayroon nang nucleus at may kakayahang phagocytosis, at bakterya na hinihigop ng cell na ito - mga precursor ng mitochondria at plastids.

Ang mga prokaryote, o pre-nuclear, ay mga uniselular na nabubuhay na organismo na walang (hindi katulad ng mga eukaryote) na may mahusay na nabuong cell nucleus at iba pang internal na membrane organelles (maliban sa mga flat cisterns sa photosynthetic species, halimbawa, sa cyanobacteria). Ang mga prokaryotic cell ay nailalarawan sa pamamagitan ng kawalan ng isang nuclear membrane, ang DNA ay nakabalot nang walang paglahok ng mga histones. Ang uri ng nutrisyon ay osmotrophic at autotrophic (photosynthesis at chemosynthesis). Ang tanging malaking pabilog (sa ilang mga species - linear) double-stranded DNA molecule, na naglalaman ng pangunahing bahagi ng genetic material ng cell (ang tinatawag na nucleoid) ay hindi bumubuo ng isang complex na may histone proteins (ang tinatawag na chromatin). Kabilang sa mga prokaryote ang bacteria, kabilang ang cyanobacteria (blue-green algae), at archaea. Ang mga inapo ng prokaryotic cells ay ang mga organelles ng eukaryotic cells - mitochondria at plastids. Ang pag-aaral ng bakterya ay humantong sa pagtuklas ng pahalang na paglipat ng gene, na inilarawan sa Japan noong 1959. Ang prosesong ito ay laganap sa mga prokaryote at gayundin sa ilang mga eukaryote. Ang pagtuklas ng pahalang na paglipat ng gene sa mga prokaryote ay humantong sa ibang pagtingin sa ebolusyon ng buhay. Ang naunang teorya ng ebolusyon ay batay sa katotohanan na ang mga species ay hindi maaaring makipagpalitan ng namamana na impormasyon. Ang mga prokaryote ay maaaring makipagpalitan ng mga gene sa isa't isa nang direkta (conjugation, transformation) at gayundin sa tulong ng mga virus - bacteriophages (transduction).

26. Karyosome. Katangian

isa). Medyo malaki, na matatagpuan sa gitna ng nucleus, spherical nucleolus. 2). Chromatin thickenings at nodules ng nuclear network, na nagbibigay ng kanilang substance sa pagbuo ng mga chromosome sa simula ng cell division. 3). Mga bilog na siksik na chromatin body, na mga indibidwal na chromosome o kanilang mga grupo na nananatili sa nucleus pagkatapos ng pagtatapos ng cell division. 4). Ang mas malalaking spherical na katawan na naglalaman sa isang tiyak na yugto ng buong chromatin ng nucleus at nagdudulot ng buong hanay ng mga chromosome.

27. Mga sukat ng kernel

Karaniwang spherical o ovoid ang hugis ng nuclei; ang diameter ng una ay humigit-kumulang 10 μm, at ang haba ng huli ay 20 μm.

Ang nucleus (lat. Nucleus) ay isa sa mga istrukturang bahagi ng isang eukaryotic cell, na naglalaman ng genetic na impormasyon (DNA molecules), na gumaganap ng mga pangunahing function: imbakan, paghahatid at pagpapatupad ng namamana na impormasyon na may protina synthesis. Ang nucleus ay binubuo ng chromatin, nucleolus, karyoplasm (o nucleoplasm) at nuclear envelope.

29. Kanino at kailan natuklasan ang core

Noong 1831, inilarawan ni Robert Brown ang nucleus at nagmumungkahi na ito ay isang permanenteng bahagi ng selula ng halaman.

30. Enucleation

Enucleation - (mula sa lat. Enucleo - inilabas ko ang nucleus, alisan ng balat ito mula sa shell) pagtanggal ng cell nucleus.

Isa sa mga paraan para alisin ang mga tumor at organ.

31. Mga function ng kernel. Mga pagkakaiba mula sa nuclear matter

Mga tungkulin ng nucleus: 1) metabolismo; 2) pagpaparami; 3) imbakan, pagproseso at paghahatid ng namamana na impormasyon; 4) pagbabagong-buhay.

Hindi tulad ng nabuo na nucleus, ang nuclear substance ay hindi gumaganap ng dalawang function: reproduction at regeneration.

32. Kanino at kailan natuklasan ang mitosis

Ang mga unang paglalarawan ng mga yugto ng mitosis at ang pagtatatag ng kanilang pagkakasunud-sunod ay isinagawa noong 70-80s ng siglong XIX. Noong 1878, nilikha ng German histologist na si Walter Flemming ang terminong "mitosis" upang sumangguni sa proseso ng hindi direktang paghahati ng cell. Ito ay pinag-aralan nang detalyado ng German histologist na si Weismann noong 1888.

Ang Mitosis ay isang di-tuwirang paghahati, isang unibersal na paraan ng paghahati ng mga immature na mikrobyo at somatic na mga cell na may intermediate na pagdodoble ng isang diploid na set ng mga chromosome sa isang tetraploid at ang mga kasunod na katumbas na distribusyon nito sa 2 nabuong daughter cells na may magkaparehong maternal diploid set ng mga chromosome.

34. Ano ang pagkakaiba ng mitosis at amitosis at endomitosis

Ang mitosis ay isang proseso ng hindi direktang paghahati.

Ang Amitosis ay ang proseso ng direktang paghahati ng cell.

Ang endomitosis ay ang proseso ng pagdodoble ng bilang ng mga chromosome sa cell nuclei ng maraming protista, halaman at hayop, na hindi sinusundan ng dibisyon ng nucleus at ng cell mismo.

35. Mga katangian ng interphase ng mitosis. Mga Panahon: G1, S, G2

Ang interphase ay ang yugto ng kamag-anak na natitirang bahagi ng cell. Ang cell sa yugtong ito, bagama't hindi naghahati, ay aktibong lumalaki, bumubuo ng mga istruktura nito, nag-synthesize ng mga kemikal na mayaman sa enerhiya at naghahanda para sa paparating na dibisyon.

Panahon (phase) G1 (G1 period) [Griyego. periodos -- sirkulasyon; Ingles g(ap) -- gap, interval] -- yugto ng cell cycle (interphase stage), kung saan mayroong aktibong paglaki at paggana ng cell, dahil sa pagpapatuloy ng transkripsyon at akumulasyon ng mga synthesized na protina, pati na rin bilang paghahanda para sa synthesis ng DNA; ang yugto ng paglago bago ang panahon ng pagtitiklop ng DNA.

Panahon (phase) S (S period) [Griyego. periodos -- sirkulasyon; Ingles (synthesis) - synthesis] - yugto ng cell cycle (interphase stage), kung saan nangyayari ang pagtitiklop ng DNA at pagdodoble ng chromosome material; nauuna sa panahon G2

Panahon (phase) G2 (G2 period) [Griyego. periodos -- sirkulasyon; Ingles (gap) -- gap, interval] -- yugto ng cell cycle, simula pagkatapos ng pagtitiklop ng DNA (panahon S) at naunang mitosis; sa panahong ito, ang cell ay naghahanda para sa paghahati, ang synthesis ng mga protina ng spindle ay isinasagawa.

36. Larawan ng maaga at huli na prophase ng mitosis

Numero 4 - maagang prophase

Numero 5 - huli na prophase

37. Larawan ng metaphase ng mitosis

38. Larawan ng anaphase ng mitosis

39. Larawan ng telophase ng mitosis

40. Larawan ng lahat ng mga yugto ng mitosis

41. Mga katangian ng division spindle

Ang spindle of division ay isang sistemang hugis baras ng microtubule sa cytoplasm ng isang cell sa panahon ng mitosis o meiosis. Ang mga kromosom ay nakakabit sa umbok ng spindle (ang ekwador). Ang spindle ay nagiging sanhi ng paghihiwalay ng mga chromosome, na nagiging sanhi ng paghati ng mga cell.

42. Ang phenomenon ng osmosis. Katangian. osmotic pressure. Kahulugan

Ang Osmosis ay ang proseso ng one-way diffusion sa pamamagitan ng semi-permeable membrane ng solvent molecules patungo sa mas mataas na konsentrasyon ng solute (mas mababang konsentrasyon ng solvent).

Ang phenomenon ng osmosis ay makikita sa mga media kung saan ang mobility ng solvent ay mas malaki kaysa sa mobility ng dissolved substances. Ang isang mahalagang espesyal na kaso ng osmosis ay osmosis sa pamamagitan ng isang semipermeable membrane. Ang mga semi-permeable na lamad ay tinatawag, na may sapat na mataas na pagkamatagusin hindi para sa lahat, ngunit para lamang sa ilang mga sangkap, sa partikular, para sa isang solvent. (Ang kadaliang kumilos ng mga dissolved substance sa lamad ay may posibilidad na zero). Bilang isang patakaran, ito ay dahil sa laki at kadaliang kumilos ng mga molekula, halimbawa, ang isang molekula ng tubig ay mas maliit kaysa sa karamihan ng mga molekula ng mga solute.

Ang Osmotic pressure (na tinutukoy na p) ay ang labis na hydrostatic pressure sa isang solusyon na nahiwalay sa purong solvent ng isang semipermeable membrane, kung saan humihinto ang diffusion ng solvent sa pamamagitan ng lamad (osmosis). Ang presyur na ito ay may posibilidad na ipantay ang mga konsentrasyon ng parehong mga solusyon dahil sa counter diffusion ng solute at solvent na mga molekula.

43. Plasmolysis. Katangian

Plasmolysis - paghihiwalay ng protoplast mula sa shell sa ilalim ng pagkilos ng isang hypertonic solution sa cell. Ang plasmolysis ay pangunahing katangian para sa mga selula ng halaman na may malakas na lamad ng selulusa.

44. Mga katangian ng mga solusyon sa pamamagitan ng konsentrasyon ng mga asing-gamot sa cytoplasm

1) isotonic solution - isang solusyon na ang osmotic pressure ay katumbas ng osmotic pressure ng plasma ng dugo; halimbawa, 0.9% sodium chloride solution, 5% aqueous glucose solution.

2) isang hypertonic solution ay isang solusyon na ang osmotic pressure ay mas mataas kaysa sa osmotic pressure ng plasma ng dugo (isang solusyon na may mas mataas na konsentrasyon ng mga solute)

3) hypotonic solution - isang solusyon na ang osmotic pressure ay mas mababa kaysa sa normal na osmotic pressure ng plasma ng dugo (isang solusyon na may mas mababang konsentrasyon ng mga dissolved substance)

45. Mga katangian ng physiological saline

Ang physiological saline solution ay isang 0.9% aqueous solution ng NaCl (sodium chloride) - ang pinakasimpleng isotonic solution. Ang asin ay kailangan upang mapunan ang mga likido sa katawan kung sakaling ma-dehydration. Ang isang mahalagang katangian ng asin ay ang antimicrobial property nito. Kaugnay nito, malawak itong ginagamit sa paggamot ng mga sipon.

46. ​​Patuyo ng buhok (tanda). Kahulugan

Fen - (mula sa Greek phaino - Ibinunyag ko, natuklasan ko) (biol.), Isang discrete, genetically determined sign ng isang organismo.

47. Gen. Kahulugan

Ang gene ay isang istruktura at functional na yunit ng pagmamana sa mga buhay na organismo. Ang gene ay isang seksyon ng DNA na tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng isang partikular na polypeptide o functional RNA.

48. Phenotype. Kahulugan

Phenotype - isang hanay ng mga katangian na likas sa isang indibidwal sa isang tiyak na yugto ng pag-unlad

49. Genotype. Kahulugan

Genotype - isang set ng mga gene ng isang partikular na organismo, na, sa kaibahan sa konsepto ng gene pool, ay nagpapakilala sa indibidwal, hindi sa species.

50. Allele. Kahulugan

Allele (Greek allelon - bawat isa, kapwa), o allelomorphs - isang alternatibong anyo ng istrukturang estado ng gene, kung saan nakasalalay ang pagpapakita ng isang namamana na katangian (ang mga alleles ng homologous chromosome ay matatagpuan sa parehong locus).

51. Aling mga katangian ang tinatawag na dominante at alin ang recessive

Dominant na katangian - isang katangian na lumilitaw sa mga hybrid ng unang henerasyon kapag tumatawid sa isang purong linya.

Ang isang recessive na katangian ay isang katangian na hindi lumilitaw sa mga heterozygous na indibidwal dahil sa pagsugpo sa pagpapakita ng recessive allele.

52. Sumulat

a) genotype na binubuo ng tatlong alleles: AABBCC

b) ibigay ang buong pangalan sa genotype na ito: homozygous para sa nangingibabaw na katangian para sa tatlong alleles

c) ABC gamete

53. Sumulat

a) anumang gamete na may tatlong katangian: ABC

b) lahat ng variant ng genotypes na bumubuo sa gamete na ito: AABBCC; AaBBSS; AaBvSS; AaVvSs; AaBBSS; AAVvSS; Mga AAVVS; AAVvSS;

54. Homozygous at heterozygous na estado ng genotype. Kahulugan. Mga halimbawa

Homozygous na estado ng genotype - ito ay dinadala ng isang diploid na organismo na nagdadala ng mga single alleles sa homozygous chromosomes. (ah, ah)

Ang heterozygous na estado ng genotype ay isang kondisyong likas sa anumang hybrid na organismo kung saan ang mga homologous chromosome nito ay nagdadala ng iba't ibang alleles ng isang partikular na gene. (Aa, Bc)

55. Pangalanan ang genotype

ААВbСсdd - homozygous na estado ng genotype para sa nangingibabaw na katangian para sa unang pares ng mga katangian (alleles) at para sa recessive na katangian para sa ikaapat na allele. Heterozygous na estado ng genotype para sa pangalawa at pangatlong alleles.

56. Pangalanan ang genotype

АаВbСсDd - heterozygous na estado ng genotype para sa apat na pares ng mga katangian. (Alleles)

57. Pamana ng isang phenotype o genotype

Hindi tulad ng phenotype, ang genotype ay minana, dahil ito ay namamana na tinutukoy (tinukoy)

genetic cell mitosis chromosome

58. Ano ang tawag sa sex at non-sex chromosome

Ang mga gonosome ay mga sex chromosome, mga chromosome, ang hanay kung saan nakikilala ang mga indibidwal na lalaki at babae.

Ang mga autosome ay mga non-sex chromosome. Ang mga chromosome ay hindi nauugnay sa mga katangian ng kasarian. Magagamit sa parehong katawan ng lalaki at babae.

59. Ilista ang mga uri ng mana

1) Autosomal dominanteng uri ng mana

2) Autosomal recessive na uri ng mana

60. Ang formula para sa pagtukoy ng bilang ng mga uri ng gametes na nabuo ng genotype

Ang bilang ng mga uri ng gamete ay tinutukoy ng formula, kung saan ang n ay ang bilang ng mga pares ng gene sa heterozygous na estado.

61. Unang Batas ni Mendel

Ang batas ng pagkakapareho ng mga hybrid ng unang henerasyon: na may monohybrid crossing, ang lahat ng mga supling sa unang henerasyon ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakapareho sa phenotype at genotype.

62. Pangalawang batas ni Mendel

Ang batas ng paghahati: kapag ang dalawang heterozygous na supling ng unang henerasyon ay tumawid sa isa't isa sa ikalawang henerasyon, ang paghahati ay sinusunod sa isang tiyak na numerical ratio: ayon sa phenotype 3:1, ayon sa genotype 1:2:1.

63. Ang ikatlong batas ni Mendel

Ang batas ng independiyenteng pamana: kapag tumatawid sa dalawang indibidwal na naiiba sa isa't isa sa dalawa (o higit pa) na mga pares ng mga alternatibong katangian, ang mga gene at ang kanilang mga kaukulang katangian ay minana nang nakapag-iisa sa bawat isa at pinagsama sa lahat ng posibleng kumbinasyon (tulad ng sa monohybrid crossing).

64. Kahulugan ng lahat ng tatlong batas ng Mendel

Ang sagot ay nasa tanong 61,62,63.

65. Anong paghahati ang naobserbahan sa ikalawang henerasyon kapag hinango ang ikatlong batas ni Mendel

3:1 - phenotype

1:2:1 - genotype

66. Ang pangkalahatang pormula ng nangingibabaw - nangingibabaw at nangingibabaw - recessive

Ang pangkalahatang pormula ng nangingibabaw - nangingibabaw: A_B_

Ang pangkalahatang formula para sa nangingibabaw - recessive: A_vv

67. Mga pattern sa Punnett lattice

Ang Punnett lattice ay isang graphical na representasyon ng mga resulta ng iba't ibang mga krus. Ang mga gametes ng isang magulang ay nakasulat nang pahalang, at ang mga gamete ng isa pang magulang ay patayo. Sa mga cell ng talahanayan, ipinasok namin ang mga genotype ng mga supling, na nakuha sa pamamagitan ng pagsasama ng kaukulang gametes.

68. "Katangian" ng mga batas ni Mendel

Ang mga batas ni Mendel ay likas na istatistika: ang paglihis mula sa inaasahang teoretikal na paghahati ay mas maliit, mas malaki ang bilang ng mga obserbasyon. Ang bawat genotype ay tumutugma sa isang tiyak na phenotype (100% penetrance ng mga katangian). Sa lahat ng indibidwal na may ganitong genotype, ang katangian ay pantay na ipinahayag (100% pagpapahayag ng mga katangian). Ang mga pinag-aralan na katangian ay hindi nauugnay sa sex. Ang kakayahang mabuhay ng mga indibidwal ay hindi nakasalalay sa kanilang genotype at phenotype.

69. Lahat ng posibleng variant ng "yellow-smooth" genotypes

AABB, AaBv, AaBB, AABv, - mga variant ng "yellow-smooth"

70. Mga karagdagan sa mga batas ni Mendel. Katangian

Malayo sa lahat ng mga resulta ng mga pagtawid na natagpuan sa panahon ng pananaliksik ay umaangkop sa mga batas ng Mendel, samakatuwid ang mga pagdaragdag sa mga batas ay lumitaw.

Ang nangingibabaw na tampok sa ilang mga kaso ay maaaring hindi ganap na maipakita o kahit na wala. Sa kasong ito, mayroong tinatawag na intermediate inheritance, kapag wala sa dalawang nakikipag-ugnayang gene ang nangingibabaw sa isa, at ang kanilang pagkilos ay ipinakita sa genotype ng hayop sa pantay na lawak, ang isang katangian, kumbaga, ay nagpapalabnaw sa isa pa.

Ang isang halimbawa ay ang Tonkinese cat. Kapag ang mga Siamese na pusa ay itinawid sa mga Burmese na kuting ay ipinanganak na mas madidilim kaysa sa Siamese, ngunit mas magaan kaysa sa Burmese - ang ganitong intermediate na kulay ay tinatawag na Tonkinese.

Kasama ang intermediate na pamana ng mga katangian, mayroong ibang pakikipag-ugnayan ng mga gene, iyon ay, ang mga gene na responsable para sa ilang mga katangian ay maaaring makaapekto sa pagpapakita ng iba pang mga katangian:

Mutual influence - halimbawa, ang pagpapahina ng itim na kulay sa ilalim ng impluwensya ng Siamese color gene sa mga pusa na siyang carrier nito.

Complementarity - ang pagpapakita ng isang katangian ay posible lamang sa ilalim ng impluwensya ng dalawa o higit pang mga gene. Halimbawa, ang lahat ng mga kulay ng tabby ay lumilitaw lamang sa pagkakaroon ng nangingibabaw na agouti gene.

Epistasis - ang pagkilos ng isang gene ay ganap na nagtatago sa pagkilos ng isa pa. Halimbawa, ang nangingibabaw na puting gene (W) ay nagtatago ng anumang kulay at pattern, ito ay tinatawag ding epistatic white.

Polymeria - isang buong serye ng mga gene ang nakakaapekto sa pagpapakita ng isang katangian. Halimbawa - ang density ng lana.

Pleiotropy - ang isang gene ay nakakaapekto sa pagpapakita ng isang serye ng mga katangian. Halimbawa, ang parehong gene para sa puting kulay (W) na naka-link sa mga asul na mata ay naghihikayat sa pagbuo ng pagkabingi.

Ang mga naka-link na gene ay isa ring karaniwang paglihis, na, gayunpaman, ay hindi sumasalungat sa mga batas ng Mendel. Iyon ay, ang isang bilang ng mga katangian ay minana sa isang tiyak na kumbinasyon. Ang isang halimbawa ay ang mga gene na nauugnay sa sex - cryptorchidism (mga babae ang mga carrier nito), pulang kulay (ito ay ipinadala lamang sa X chromosome).

71. Pangkalahatang pormula para sa mga genotype

suklay na hugis rosas;

suklay na hugis gisantes;

suklay na hugis nut

Ang mekanismo ng pagmamana ng mga katangiang ito ay monogenic. Ang cleavage ay pareho sa mga lalaki at babae, ang gene ay hindi nauugnay sa sex.

Hindi pangkaraniwang gene ng suklay - B

Simple comb gene - in

Pangkalahatang pormula ng mga genotype: V_vv

72. Mga nucleic acid

Ang mga nucleic acid ay mga natural na high-molecular organic compound na nagbibigay ng imbakan at paghahatid ng namamana (genetic) na impormasyon sa mga buhay na organismo.

Sa kalikasan, mayroong dalawang uri ng mga nucleic acid, na naiiba sa komposisyon, istraktura at pag-andar. Ang isa sa mga ito ay naglalaman ng deoxyribose at tinatawag na deoxyribonucleic acid (DNA). Ang isa ay naglalaman ng ribose at tinatawag na ribonucleic acid (RNA)

73. Kanino at kailan iminungkahi ang modelo ng DNA

Ang modelo ng DNA ay iminungkahi noong 1953 nina J. Watson at F. Crick, kung saan sila ay ginawaran ng Nobel Prize.

74. Ano ang modelo ng DNA

Ang molekula ng DNA ay isang double-stranded helix na pinaikot sa sarili nitong axis. Sa isang polynucleotide chain, ang mga katabing nucleotide ay magkakaugnay ng mga covalent bond na nabubuo sa pagitan ng phosphate group ng isang nucleotide at ng 3"-alcohol group ng pentose ng isa pa. Ang mga naturang bond ay tinatawag na phosphodiester bonds. Ang phosphate group ay bumubuo ng tulay sa pagitan ng 3 "-carbon ng isang pentose cycle at ang 5"-carbon ng susunod na .

Ang gulugod ng mga chain ng DNA ay nabuo sa pamamagitan ng mga residue ng asukal-phosphate.

Ang polynucleotide chain ng DNA ay pinaikot sa anyo ng isang spiral, na kahawig ng isang spiral staircase, at konektado sa isa pa, komplementaryong chain dito gamit ang mga hydrogen bond na nabuo sa pagitan ng adenine at thymine (dalawang bono), pati na rin ang guanine at cytosine (tatlo). mga bono). Ang mga nucleotide A at T, G at C ay tinatawag na complementary. Bilang resulta, sa anumang organismo, ang bilang ng adenyl nucleotides ay katumbas ng bilang ng thymidyl, at ang bilang ng guanyl nucleotides ay katumbas ng bilang ng cytidyl. Ang pattern na ito ay tinatawag na "Chargaff's rule". Dahil sa pag-aari na ito, ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa isang chain ay tumutukoy sa kanilang pagkakasunud-sunod sa isa pa. Ang kakayahang ito na piliing pagsamahin ang mga nucleotide ay tinatawag na complementarity, at ang pag-aari na ito ay sumasailalim sa pagbuo ng mga bagong molekula ng DNA batay sa orihinal na molekula.

75. Mga katangian ng purine at pyrimidine nitrogenous base

Ang purine nitrogenous base ay mga organikong natural na compound, mga derivatives ng purine. Kabilang dito ang adenine at guanine. Direkta silang nauugnay sa mga proseso ng metabolic. Pyrimidine nitrogenous base ay isang pangkat ng mga natural na sangkap, pyrimidine derivatives. Biologically, ang pinakamahalagang base ng pyrimidine ay uracil, cytosine, at thymine. Ang nucleotide sequence ng isang strand ng nucleic acid ay ganap na komplementary sa nucleotide sequence ng pangalawang strand. Samakatuwid, ayon sa panuntunan ng Chargaff (Si Erwin Chargaff noong 1951 ay nagtatag ng mga pattern sa ratio ng purine at pyrimidine bases sa isang DNA molecule), ang bilang ng purine bases (A + G) ay katumbas ng bilang ng pyrimidine bases (T + C ).

76. Ang mga bumubuong bahagi ng isang nucleotide

Ang isang nucleotide ay binubuo ng 3 sangkap: isang nitrogenous base (purine o pyrimidine), isang monosaccharide (ribose o deoxyribose), at isang residue ng phosphoric acid.

77. Complementarity. Katangian

Ang complementarity ay isang pag-aari ng DNA double helix, ayon sa kung saan ang thymine ay palaging nakatayo laban sa adenine sa kabaligtaran na kadena ng molekula, cytosine laban sa guanine, at kabaligtaran, na bumubuo ng mga bono ng hydrogen. Napakahalaga ng complementarity para sa pagtitiklop ng DNA.

Complementarity sa molecular biology, mutual correspondence na nagsisiguro sa koneksyon ng mga complementary structures (macromolecules, molecules, radicals) at tinutukoy ng kanilang mga kemikal na katangian. K. ay posible, "kung ang mga ibabaw ng mga molekula ay may mga pantulong na istruktura, upang ang nakausli na grupo (o positibong singil) sa isang ibabaw ay tumutugma sa lukab (o negatibong singil) sa kabilang banda. Sa madaling salita, ang mga nag-uugnay na molekula ay dapat magkasya tulad ng isang susi sa isang kandado” (J. Watson). Ang mga K. chain ng mga nucleic acid ay batay sa interaksyon ng kanilang mga constituent nitrogenous base. Kaya, kapag ang adenine (A) ay matatagpuan sa isang kadena laban sa thymine (T) (o uracil - U) sa isa pa, at guanine (G) laban sa cytosine (C), ang mga bono ng hydrogen ay lumitaw sa pagitan ng mga base sa mga kadena na ito. K. - tila, ang tanging at unibersal na mekanismo ng kemikal ng imbakan ng matrix at paghahatid ng genetic na impormasyon.

78. Panuntunan ni Chargaff

Ang mga panuntunan ni Chargaff ay isang sistema ng mga empirikong natukoy na panuntunan na naglalarawan sa dami ng mga ugnayan sa pagitan ng iba't ibang uri ng nitrogenous base sa DNA. Ang mga ito ay nabuo bilang resulta ng gawain ng isang pangkat ng biochemist na si Erwin Chargaff noong 1949--1951. Ang mga ratios na kinilala ni Chargaff para sa adenine (A), thymine (T), guanine (G) at cytosine (C) ay ang mga sumusunod :

Ang halaga ng adenine ay katumbas ng halaga ng thymine, at ang guanine ay katumbas ng cytosine:

Ang bilang ng mga purine ay katumbas ng bilang ng mga pyrimidines:

Ang bilang ng mga base na may mga grupong amino sa posisyon 6 ay katumbas ng bilang ng mga base na may mga pangkat ng keto sa posisyon 6:

Kasabay nito, ang ratio (A+T):(G+C) ay maaaring iba sa DNA ng iba't ibang species. Sa ilan, nangingibabaw ang mga pares ng AT, sa iba pa - HC.

Ang mga panuntunan ni Chargaff, kasama ang data ng X-ray diffraction, ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa pag-decipher ng istruktura ng DNA nina J. Watson at Francis Crick.

79. Codon mula sa purine nitrogenous base at ang komplementaryong anticodon nito

80. Codon. Kahulugan

Ang codon (coding trinucleotide) ay isang unit ng genetic code, isang triplet ng nucleotide residues (triplet) sa DNA o RNA, kadalasang naka-encode sa pagsasama ng isang amino acid. Tinutukoy ng pagkakasunud-sunod ng mga codon sa isang gene ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa polypeptide chain ng protina na naka-encode ng gene na iyon.

81. Anticodon. Kahulugan

Ang anticodon ay isang triplet (trinucleotide), isang site sa transport ribonucleic acid (tRNA), na binubuo ng tatlong hindi magkapares (may mga libreng bond) na nucleotide. Sa pamamagitan ng pagpapares sa codon ng messenger RNA (mRNA), tinitiyak nito ang tamang pagkakaayos ng bawat amino acid sa panahon ng biosynthesis ng protina.

82. Kanino at kailan na-synthesize ang protina sa unang pagkakataon

Ang biosynthesis ng protina ay unang artipisyal na isinagawa ng French scientist na sina Chacob at Mano noong 1957.

83. Mga kinakailangang istruktura at bahagi para sa biosynthesis ng protina

Para sa direktang biosynthesis ng protina, ang mga sumusunod na bahagi ay dapat na naroroon sa cell:

informational RNA (mRNA) - isang carrier ng impormasyon mula sa DNA patungo sa lugar ng pagpupulong ng molekula ng protina;

ang mga ribosom ay mga organel kung saan nagaganap ang aktwal na synthesis ng protina;

isang hanay ng mga amino acid sa cytoplasm;

ilipat ang RNA (tRNA) na pag-encode ng mga amino acid at dinadala ang mga ito sa lugar ng biosynthesis sa mga ribosom;

enzymes na catalyze ang proseso ng biosynthesis;

Ang ATP ay isang sangkap na nagbibigay ng enerhiya para sa lahat ng mga proseso.

84. Sa ilalim ng pagkilos ng anong mga enzyme nangyayari ang biosynthesis ng protina?

Ang biosynthesis ng protina ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng mga sumusunod na enzyme: DNA polymerase, RNA polymerase, intetase.

85. Biosynthesis ng protina. Katangian. Scheme

Ang biosynthesis ng protina ay isang kumplikadong multi-stage na proseso ng synthesis ng isang polypeptide chain mula sa mga amino acid, na nagaganap sa mga ribosome na may partisipasyon ng mRNA at tRNA molecules. Ang proseso ng biosynthesis ng protina ay nangangailangan ng malaking halaga ng enerhiya.

Ang biosynthesis ng protina ay nangyayari sa dalawang hakbang. Kasama sa unang yugto ang transkripsyon at pagproseso ng RNA, ang pangalawang yugto ay kinabibilangan ng pagsasalin. Sa panahon ng transkripsyon, ang RNA polymerase enzyme ay nag-synthesize ng RNA molecule na pantulong sa pagkakasunud-sunod ng kaukulang gene (DNA region). Tinutukoy ng terminator sa DNA nucleotide sequence kung saang punto titigil ang transkripsyon. Sa isang serye ng mga sunud-sunod na yugto ng pagproseso, ang ilang mga fragment ay tinanggal mula sa mRNA, at ang mga nucleotide sequence ay bihirang i-edit. Pagkatapos ng RNA synthesis sa template ng DNA, ang mga molekula ng RNA ay dinadala sa cytoplasm. Sa proseso ng pagsasalin, ang impormasyon na naitala sa pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides ay isinalin sa isang pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid.

Sa pagitan ng transkripsyon at pagsasalin, ang molekula ng mRNA ay sumasailalim sa sunud-sunod na mga pagbabago na nagsisiguro sa pagkahinog ng isang gumaganang template para sa synthesis ng polypeptide chain. Ang isang takip ay nakakabit sa 5' dulo, at isang poly-A na buntot ay nakakabit sa 3' dulo, na nagpapataas ng habang-buhay ng mRNA. Sa pagdating ng pagproseso sa eukaryotic cell, naging posible na pagsamahin ang mga gene exon upang makakuha ng mas maraming iba't ibang mga protina na naka-encode ng isang solong pagkakasunud-sunod ng DNA nucleotides - alternatibong splicing.

Sa prokaryotes, ang mRNA ay maaaring basahin ng mga ribosome sa pagkakasunud-sunod ng amino acid ng mga protina kaagad pagkatapos ng transkripsyon, habang sa mga eukaryotes ito ay dinadala mula sa nucleus patungo sa cytoplasm, kung saan matatagpuan ang mga ribosom. Ang rate ng synthesis ng protina ay mas mataas sa prokaryotes at maaaring umabot sa 20 amino acids bawat segundo. Ang proseso ng synthesis ng protina batay sa isang molekula ng mRNA ay tinatawag na pagsasalin.

Ang ribosome ay naglalaman ng 2 functional na mga site para sa pakikipag-ugnayan sa tRNA: aminoacyl (acceptor) at peptidyl (donor). Ang Aminoacyl-tRNA ay pumapasok sa acceptor site ng ribosome at nakikipag-ugnayan upang bumuo ng hydrogen bonds sa pagitan ng codon at anticodon triplets. Pagkatapos ng pagbuo ng mga hydrogen bond, ang system ay sumusulong ng 1 codon at napupunta sa lugar ng donor. Kasabay nito, lumilitaw ang isang bagong codon sa bakanteng site ng acceptor, at ang kaukulang aminoacyl-t-RNA ay nakakabit dito.

Sa unang yugto ng biosynthesis ng protina, ang pagsisimula, ang methionine codon ay karaniwang kinikilala bilang isang maliit na subunit ng ribosome, kung saan ang methionine transfer RNA (tRNA) ay nakakabit gamit ang mga kadahilanan ng pagsisimula ng protina. Pagkatapos ng pagkilala sa panimulang codon, ang malaking subunit ay sumasali sa maliit na subunit at ang ikalawang yugto ng pagsasalin ay nagsisimula - pagpahaba. Sa bawat paggalaw ng ribosome mula sa 5" hanggang 3" na dulo ng mRNA, ang isang codon ay binabasa sa pamamagitan ng pagbuo ng mga hydrogen bond sa pagitan ng tatlong nucleotides (codon) ng mRNA at ang komplementaryong anticodon ng transfer RNA kung saan ang ang kaukulang amino acid ay nakakabit. Ang synthesis ng peptide bond ay na-catalyzed ng ribosomal RNA (rRNA), na bumubuo sa peptidyl transferase center ng ribosome. Ang Ribosomal RNA ay nag-catalyze sa pagbuo ng isang peptide bond sa pagitan ng huling amino acid ng lumalagong peptide at ang amino acid na nakakabit sa tRNA, na nagpoposisyon sa nitrogen at carbon atoms sa isang posisyon na paborable para sa reaksyon. Ang Aminoacyl-tRNA synthetase enzymes ay nakakabit ng mga amino acid sa kanilang mga tRNA. Ang ikatlo at huling yugto ng pagsasalin, ang pagwawakas, ay nangyayari kapag ang ribosome ay umabot sa stop codon, pagkatapos kung saan ang mga kadahilanan ng pagwawakas ng protina ay nag-hydrolyze ng huling tRNA mula sa protina, na huminto sa synthesis nito. Kaya, sa ribosomes, ang mga protina ay palaging synthesize mula sa N- hanggang sa C-terminus.

...

Mga Katulad na Dokumento

    Siyentipikong kahulugan ng buhay ayon kay F. Engels. Molecular-genetic, organismic, populasyon-species na antas ng organisasyon ng buhay. Ang mga prokaryote bilang unicellular na pre-nuclear na organismo. Ang istraktura ng metaphase chromosome. Mga antas ng pag-iimpake ng genetic na materyal.

    abstract, idinagdag 05/29/2013

    Molecular-genetic na antas ng organisasyon ng buhay. Diagram ng istraktura ng DNA. Gene expression bilang isang proseso ng pagsasakatuparan ng impormasyong naka-encode dito. Central dogma ng molecular biology. Transcription apparatus ng cell. Mga pattern ng transkripsyon at splicing.

    pagtatanghal, idinagdag noong 02/21/2014

    Ang pag-aaral ng mga kemikal na base ng pagmamana. Pagkilala sa istraktura, pag-andar at proseso ng pagtitiklop ng ribonucleic at deoxyribonucleic acid. Isinasaalang-alang ang mga tampok ng pamamahagi ng mga gene. Pagkilala sa mga pangunahing katangian ng genetic code.

    pagsubok, idinagdag noong 07/30/2010

    Pagsusuri ng molekular, cellular, tissue, organ, organismo, populasyon-species, biogeocenotic at biospheric na antas ng buhay. Ang pag-aaral ng istraktura at paggana ng mga tisyu. Pananaliksik ng genetic at ecological features ng mga populasyon.

    pagtatanghal, idinagdag noong 09/11/2016

    Ang kakanyahan at kahalagahan ng mitosis - ang proseso ng pamamahagi ng mga kinopyang chromosome sa pagitan ng mga cell ng anak na babae. Pangkalahatang katangian ng mga pangunahing yugto ng mitosis - prophase, metaphase, anaphase at telophase, pati na rin ang isang paglalarawan ng mga tampok ng paghihiwalay ng mga cellular chromosome sa kanila.

    pagtatanghal, idinagdag noong 12/04/2010

    Ang pag-aaral ng proseso ng mitosis bilang isang hindi direktang paghahati ng cell at isang karaniwang paraan ng pagpaparami ng mga eukaryotic cell, ang biological na kahalagahan nito. Ang Meiosis ay isang reduction cell division. Interphase, prophase, metaphase, anaphase at telophase ng meiosis at mitosis.

    pagtatanghal, idinagdag noong 02/21/2013

    Isang sistema para sa pag-encode ng namamana na impormasyon sa mga molekula ng nucleic acid sa anyo ng isang genetic code. Ang kakanyahan ng mga proseso ng paghahati ng cell: mitosis at meiosis, ang kanilang mga yugto. Paglipat ng genetic na impormasyon. Ang istraktura ng DNA, RNA chromosome. Mga sakit sa Chromosomal.

    pagsubok, idinagdag noong 04/23/2013

    Ang esensya ng cell cycle ay ang panahon ng buhay ng isang cell mula sa isang dibisyon patungo sa isa pa, o mula sa paghahati hanggang kamatayan. Biological na kahalagahan ng mitosis, ang mga pangunahing mekanismo ng regulasyon nito. Dalawang panahon ng mitotic division. Scheme ng activation ng cyclin-dependent kinase.

    pagtatanghal, idinagdag noong 10/28/2014

    Ang cell cycle ay ang panahon ng pagkakaroon ng isang cell mula sa sandali ng pagbuo nito sa pamamagitan ng paghahati sa mother cell sa sarili nitong dibisyon o kamatayan. Mga prinsipyo at pamamaraan ng regulasyon nito. Mga yugto at biological na kahalagahan ng mitosis, meiosis, pagpapatibay ng mga prosesong ito.

    pagtatanghal, idinagdag noong 12/07/2014

    Elementarya genetic at structural-functional biological system. Teorya ng cell. Mga uri ng cellular na organisasyon. Mga tampok na istruktura ng isang prokaryotic cell. Mga prinsipyo ng organisasyon ng eukaryotic cell. Ang namamana na kagamitan ng mga cell.

Ang buhay ay isang multi-level system (mula sa Greek. sistema- asosasyon, koleksyon). Mayroong mga pangunahing antas ng organisasyon ng mga nabubuhay na bagay: molekular, cellular, organ-tissue, organismo, populasyon-species, ecosystem, biospheric. Ang lahat ng mga antas ay malapit na magkakaugnay at bumangon sa isa mula sa isa, na nagpapahiwatig ng integridad ng buhay na kalikasan.

Molekular na antas ng organisasyon ng pamumuhay

Ito ang pagkakaisa ng komposisyon ng kemikal (biopolymer: protina, carbohydrates, taba, nucleic acid), mga reaksiyong kemikal. Mula sa antas na ito, nagsisimula ang mga proseso ng buhay ng organismo: enerhiya, plastik at iba pang palitan, pagbabago at pagpapatupad ng genetic na impormasyon.

Cellular na antas ng organisasyon ng pamumuhay

Cellular na antas ng organisasyon ng buhay. selula ng hayop

Ang cell ay ang elementary structural unit ng buhay. Ito ang yunit ng pag-unlad ng lahat ng nabubuhay na organismo na nabubuhay sa Earth. Sa bawat cell, ang mga proseso ng metabolismo, ang conversion ng enerhiya ay nagaganap, ang pangangalaga, pagbabago at paglilipat ng genetic na impormasyon ay natiyak.

Ang bawat cell ay binubuo ng mga cellular na istruktura, mga organelle na gumaganap ng ilang mga function, kaya posible na ihiwalay subcellular antas.

Antas ng organ-tissue ng organisasyon ng pamumuhay

Antas ng organ-tissue ng organisasyon ng nabubuhay. Epithelial tissues, connective tissues, muscle tissues at nerve cells

Ang mga selula ng mga multicellular na organismo na gumaganap ng magkatulad na mga pag-andar ay may parehong istraktura, pinagmulan, at nagkakaisa sa mga tisyu. Mayroong ilang mga uri ng mga tisyu na may mga pagkakaiba sa istraktura at gumaganap ng iba't ibang mga function (antas ng tissue).

Ang mga tissue sa iba't ibang kumbinasyon ay bumubuo ng iba't ibang mga organo na may isang tiyak na istraktura at gumaganap ng ilang mga function (antas ng organ).

Ang mga organo ay pinagsama sa mga organ system (antas ng system).

Organismong antas ng organisasyon ng pamumuhay

Organismong antas ng organisasyon ng pamumuhay

Ang mga tissue ay pinagsama sa mga organ, organ system at gumagana bilang isang solong kabuuan - ang katawan. Ang elementarya na yunit ng antas na ito ay isang indibidwal, na isinasaalang-alang sa pag-unlad mula sa sandali ng kapanganakan hanggang sa katapusan ng pag-iral bilang isang solong sistema ng pamumuhay.

Populasyon-species antas ng organisasyon ng pamumuhay

Populasyon-species antas ng organisasyon ng pamumuhay

Ang isang hanay ng mga organismo (mga indibidwal) ng parehong species, na may isang karaniwang tirahan, ay bumubuo ng mga populasyon. Ang populasyon ay isang elementarya na yunit ng mga species at ebolusyon, dahil ang mga elementarya na proseso ng ebolusyon ay nagaganap dito, ito at ang mga sumusunod na antas ay supraorganismal.

Antas ng ekosistema ng organisasyon ng pamumuhay

Antas ng ekosistema ng organisasyon ng pamumuhay

Ang kabuuan ng mga organismo ng iba't ibang species at antas ng organisasyon ay bumubuo sa antas na ito. Dito natin matutukoy ang biocenotic at biogeocenotic na antas.

Ang mga populasyon ng iba't ibang species ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, bumubuo ng mga multispecies na grupo ( biocenotic antas).

Ang pakikipag-ugnayan ng mga biocenoses sa klima at iba pang mga di-biological na kadahilanan (relief, lupa, kaasinan, atbp.) ay humahantong sa pagbuo ng biogeocenoses (biogeocenotic). Sa biogeocenoses, mayroong daloy ng enerhiya sa pagitan ng mga populasyon ng iba't ibang species at ang sirkulasyon ng mga sangkap sa pagitan ng mga walang buhay at buhay na bahagi nito.

Biospheric na antas ng organisasyon ng pamumuhay

Biospheric na antas ng organisasyon ng mga nabubuhay na bagay. 1 - molekular; 2 - cellular; 3 - organismo; 4 - populasyon-species; 5 - biogeocenotic; 6 - biospheric

Ito ay kinakatawan ng isang bahagi ng mga shell ng Earth kung saan umiiral ang buhay - ang biosphere. Binubuo ang biosphere ng isang set ng biogeocenoses, na gumagana bilang isang integral system.

Hindi laging posible na piliin ang buong hanay ng mga antas na nakalista. Halimbawa, sa mga unicellular na organismo, ang mga antas ng cellular at organismo ay nagtutugma, ngunit ang antas ng organ-tissue ay wala. Minsan ang mga karagdagang antas ay maaaring makilala, halimbawa, subcellular, tissue, organ, systemic.

Ang mga sumusunod na antas ng organisasyon ng buhay ay nakikilala: molekular, cellular, organ-tissue (minsan sila ay pinaghihiwalay), organismic, populasyon-species, biogeocenotic, biospheric. Ang buhay na kalikasan ay isang sistema, at ang iba't ibang antas ng organisasyon nito ay bumubuo sa kumplikadong hierarchical na istraktura nito, kapag ang mga pinagbabatayan na mas simpleng mga antas ay tumutukoy sa mga katangian ng mga nasa ibabaw.

Kaya ang kumplikadong mga organikong molekula ay bahagi ng mga selula at tinutukoy ang kanilang istraktura at mahahalagang aktibidad. Sa mga multicellular na organismo, ang mga selula ay nakaayos sa mga tisyu, at ilang mga tisyu ang bumubuo ng isang organ. Ang multicellular organism ay binubuo ng mga organ system, sa kabilang banda, ang organismo mismo ay isang elementary unit ng isang populasyon at biological species. Ang komunidad ay kinakatawan ng mga nakikipag-ugnayang populasyon ng iba't ibang species. Ang komunidad at kapaligiran ay bumubuo ng isang biogeocenosis (ecosystem). Ang kabuuan ng mga ecosystem ng planetang Earth ay bumubuo sa biosphere nito.

Sa bawat antas, ang mga bagong katangian ng mga nabubuhay na bagay ay lumitaw, na wala sa pinagbabatayan na antas, ang kanilang sariling elementarya na phenomena at elementarya ay nakikilala. Kasabay nito, ang mga antas ay higit na sumasalamin sa kurso ng proseso ng ebolusyon.

Ang paglalaan ng mga antas ay maginhawa para sa pag-aaral ng buhay bilang isang kumplikadong natural na kababalaghan.

Tingnan natin ang bawat antas ng organisasyon ng buhay.

Antas ng molekular

Bagaman ang mga molekula ay binubuo ng mga atomo, ang pagkakaiba sa pagitan ng nabubuhay na bagay at di-nabubuhay na bagay ay nagsisimulang magpakita lamang sa antas ng mga molekula. Ang komposisyon lamang ng mga nabubuhay na organismo ay kinabibilangan ng isang malaking bilang ng mga kumplikadong organikong sangkap - biopolymers (protina, taba, carbohydrates, nucleic acid). Gayunpaman, ang antas ng molekular ng organisasyon ng mga nabubuhay na bagay ay kinabibilangan din ng mga di-organikong molekula na pumapasok sa mga selula at may mahalagang papel sa kanilang buhay.

Ang paggana ng mga biyolohikal na molekula ay sumasailalim sa buhay na sistema. Sa antas ng molekular ng buhay, ang metabolismo at conversion ng enerhiya ay ipinapakita bilang mga reaksiyong kemikal, ang paglipat at pagbabago ng namamana na impormasyon (reduplikasyon at mutasyon), pati na rin ang isang bilang ng iba pang mga proseso ng cellular. Minsan ang molecular level ay tinatawag na molekular genetic level.

Cellular na antas ng buhay

Ito ay ang cell na ang istruktura at functional na yunit ng buhay. Walang buhay sa labas ng selda. Kahit na ang mga virus ay maaaring magpakita ng mga katangian ng isang buhay na nilalang kapag sila ay nasa host cell. Ang mga biopolymer ay ganap na nagpapakita ng kanilang reaktibidad kapag nakaayos sa isang cell, na maaaring ituring bilang isang kumplikadong sistema ng mga molekula na pangunahing magkakaugnay sa pamamagitan ng iba't ibang mga reaksiyong kemikal.

Sa antas ng cellular na ito, ang kababalaghan ng buhay ay nagpapakita mismo, ang mga mekanismo ng paghahatid ng genetic na impormasyon at ang pagbabago ng mga sangkap at enerhiya ay pinagsama.

Organ tissue

Ang mga multicellular organism lamang ang may mga tissue. Ang tissue ay isang koleksyon ng mga cell na katulad ng istraktura at paggana.

Ang mga tissue ay nabuo sa proseso ng ontogenesis sa pamamagitan ng pagkita ng kaibhan ng mga cell na may parehong genetic na impormasyon. Sa antas na ito, nangyayari ang espesyalisasyon ng cell.

Ang mga halaman at hayop ay may iba't ibang uri ng tissue. Kaya sa mga halaman ito ay isang meristem, isang proteksiyon, pangunahing at conductive tissue. Sa mga hayop - epithelial, connective, muscular at nervous. Ang mga tela ay maaaring may kasamang listahan ng mga subfabrics.

Ang isang organ ay karaniwang binubuo ng ilang mga tisyu, na nagkakaisa sa kanilang mga sarili sa isang istruktura at functional na pagkakaisa.

Ang mga organo ay bumubuo ng mga sistema ng organ, na ang bawat isa ay may pananagutan para sa isang mahalagang tungkulin para sa katawan.

Ang antas ng organ sa mga unicellular na organismo ay kinakatawan ng iba't ibang mga organel ng cell na gumaganap ng mga function ng panunaw, paglabas, paghinga, atbp.

Organismong antas ng organisasyon ng pamumuhay

Kasama ang cellular sa antas ng organismo (o ontogenetic), ang mga hiwalay na yunit ng istruktura ay nakikilala. Ang mga tisyu at organo ay hindi maaaring mabuhay nang nakapag-iisa, ang mga organismo at mga selula (kung ito ay isang unicellular na organismo) ay maaaring.

Ang mga multicellular na organismo ay binubuo ng mga organ system.

Sa antas ng organismo, ang mga phenomena ng buhay tulad ng pagpaparami, ontogeny, metabolismo, pagkamayamutin, regulasyon ng neuro-humoral, homeostasis ay ipinahayag. Sa madaling salita, ang elementary phenomena nito ay bumubuo ng mga regular na pagbabago sa organismo sa indibidwal na pag-unlad. Ang elementary unit ay ang indibidwal.

populasyon-species

Ang mga organismo ng parehong species, na pinagsama ng isang karaniwang tirahan, ay bumubuo ng isang populasyon. Ang isang species ay karaniwang binubuo ng maraming populasyon.

Ang mga populasyon ay nagbabahagi ng isang karaniwang gene pool. Sa loob ng isang species, maaari silang makipagpalitan ng mga gene, iyon ay, sila ay genetically open system.

Sa mga populasyon, nangyayari ang elementarya na evolutionary phenomena, na humahantong sa speciation. Ang buhay na kalikasan ay maaaring umunlad lamang sa mga antas ng supra-organismo.

Sa antas na ito, ang potensyal na imortalidad ng nabubuhay ay lumitaw.

Antas ng biogeocenotic

Ang biogeocenosis ay isang nakikipag-ugnayang hanay ng mga organismo ng iba't ibang uri ng hayop na may iba't ibang salik sa kapaligiran. Ang elementary phenomena ay kinakatawan ng matter-energy cycles, na pangunahing ibinibigay ng mga buhay na organismo.

Ang papel na ginagampanan ng antas ng biogeocenotic ay binubuo sa pagbuo ng mga matatag na komunidad ng mga organismo ng iba't ibang mga species, na inangkop sa pamumuhay nang magkasama sa isang tiyak na tirahan.

Biosphere

Ang biospheric na antas ng organisasyon ng buhay ay isang mas mataas na sistema ng buhay sa Earth. Ang biosphere ay sumasaklaw sa lahat ng mga pagpapakita ng buhay sa planeta. Sa antas na ito, nagaganap ang pandaigdigang sirkulasyon ng mga sangkap at ang daloy ng enerhiya (na sumasaklaw sa lahat ng biogeocenoses).

MGA KAUGNAY NA ARTIKULO