Διαβάστε γενική βιολογία. Γενική βιολογία

Νατάλια Σεργκέεβνα Κουρμπάτοβα, Ε. Α. Κοζλόβα

Γενική βιολογία

1. Ιστορία της ανάπτυξης της κυτταρικής θεωρίας

Απαραίτητες προϋποθέσεις για τη δημιουργία της κυτταρικής θεωρίας ήταν η εφεύρεση και η βελτίωση του μικροσκοπίου και η ανακάλυψη κυττάρων (1665, R. Hooke - όταν μελετούσε ένα κόψιμο του φλοιού ενός δέντρου φελλού, σαμπούκου κ.λπ.). Τα έργα των διάσημων μικροσκοπίων: M. Malpighi, N. Gru, A. van Leeuwenhoek - επέτρεψαν να δούμε τα κύτταρα των φυτικών οργανισμών. Ο A. van Leeuwenhoek ανακάλυψε μονοκύτταρους οργανισμούς στο νερό. Αρχικά μελετήθηκε ο κυτταρικός πυρήνας. Ο R. Brown περιέγραψε τον πυρήνα ενός φυτικού κυττάρου. Ο Ya. E. Purkine εισήγαγε την έννοια του πρωτοπλάσματος - υγρό ζελατινώδες κυτταρικό περιεχόμενο.

Ο Γερμανός βοτανολόγος M. Schleiden ήταν ο πρώτος που κατέληξε στο συμπέρασμα ότι κάθε κύτταρο έχει έναν πυρήνα. Ιδρυτής της CT είναι ο Γερμανός βιολόγος T. Schwann (μαζί με τον M. Schleiden), ο οποίος το 1839 δημοσίευσε το έργο «Μικροσκοπικές μελέτες για την αντιστοιχία στη δομή και την ανάπτυξη των ζώων και των φυτών». Οι διατάξεις του:

1) κύτταρο - η κύρια δομική μονάδα όλων των ζωντανών οργανισμών (τόσο τα ζώα όσο και τα φυτά).

2) εάν υπάρχει πυρήνας σε οποιονδήποτε σχηματισμό ορατός με μικροσκόπιο, τότε μπορεί να θεωρηθεί κύτταρο.

3) η διαδικασία σχηματισμού νέων κυττάρων καθορίζει την ανάπτυξη, την ανάπτυξη, τη διαφοροποίηση των φυτικών και ζωικών κυττάρων.

Προσθήκες στην κυτταρική θεωρία έγιναν από τον Γερμανό επιστήμονα R. Virchow, ο οποίος το 1858 δημοσίευσε το έργο του «Κυτταρική Παθολογία». Απέδειξε ότι τα θυγατρικά κύτταρα σχηματίζονται με διαίρεση των μητρικών κυττάρων: κάθε κύτταρο από ένα κύτταρο. Στα τέλη του XIX αιώνα. μιτοχόνδρια, το σύμπλεγμα Golgi και πλαστίδια βρέθηκαν σε φυτικά κύτταρα. Τα χρωμοσώματα ανιχνεύθηκαν αφού τα διαιρούμενα κύτταρα χρωματίστηκαν με ειδικές βαφές. Σύγχρονες διατάξεις ΚΤ

1. Κύτταρο - η βασική μονάδα της δομής και της ανάπτυξης όλων των ζωντανών οργανισμών, είναι η μικρότερη δομική μονάδα των ζωντανών.

2. Τα κύτταρα όλων των οργανισμών (τόσο των μονοκύτταρων όσο και των πολυκύτταρων) είναι παρόμοια σε χημική σύσταση, δομή, βασικές εκδηλώσεις μεταβολισμού και ζωτική δραστηριότητα.

3. Η αναπαραγωγή των κυττάρων γίνεται με τη διαίρεση τους (κάθε νέο κύτταρο σχηματίζεται κατά τη διαίρεση του μητρικού κυττάρου). σε πολύπλοκους πολυκύτταρους οργανισμούς, τα κύτταρα έχουν διαφορετικά σχήματα και είναι εξειδικευμένα ανάλογα με τις λειτουργίες τους. Παρόμοια κύτταρα σχηματίζουν ιστούς. Οι ιστοί αποτελούνται από όργανα που σχηματίζουν συστήματα οργάνων, είναι στενά διασυνδεδεμένα και υπόκεινται σε νευρικούς και χυμικούς μηχανισμούς ρύθμισης (σε ανώτερους οργανισμούς).

Σημασία της κυτταρικής θεωρίας

Έγινε σαφές ότι το κύτταρο είναι το πιο σημαντικό συστατικό των ζωντανών οργανισμών, το κύριο μορφοφυσιολογικό συστατικό τους. Το κύτταρο είναι η βάση ενός πολυκύτταρου οργανισμού, η θέση των βιοχημικών και φυσιολογικών διεργασιών στο σώμα. Σε κυτταρικό επίπεδο, τελικά συμβαίνουν όλες οι βιολογικές διεργασίες. Η κυτταρική θεωρία κατέστησε δυνατό να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι η χημική σύνθεση όλων των κυττάρων είναι παρόμοια, γενικό σχέδιοτη δομή τους, που επιβεβαιώνει τη φυλογενετική ενότητα ολόκληρου του ζωντανού κόσμου.

2. Ζωή. Ιδιότητες της ζωντανής ύλης

Η ζωή είναι ένα μακρομοριακό ανοιχτό σύστημα, το οποίο χαρακτηρίζεται από ιεραρχική οργάνωση, ικανότητα αυτο-αναπαραγωγής, αυτοσυντήρηση και αυτορρύθμιση, μεταβολισμό, λεπτώς ρυθμιζόμενη ροή ενέργειας.

Ιδιότητες ζωντανών δομών:

1) αυτοενημέρωση. Η βάση του μεταβολισμού είναι ισορροπημένες και σαφώς αλληλένδετες διαδικασίες αφομοίωσης (αναβολισμός, σύνθεση, σχηματισμός νέων ουσιών) και αφομοίωσης (καταβολισμός, αποσύνθεση).

2) αυτοαναπαραγωγή. Από αυτή την άποψη, οι ζωντανές δομές αναπαράγονται και ενημερώνονται συνεχώς, χωρίς να χάνουν την ομοιότητά τους με τις προηγούμενες γενιές. Τα νουκλεϊκά οξέα είναι ικανά να αποθηκεύουν, να μεταδίδουν και να αναπαράγουν κληρονομικές πληροφορίες, καθώς και να τις πραγματοποιούν μέσω της πρωτεϊνοσύνθεσης. Οι πληροφορίες που αποθηκεύονται στο DNA μεταφέρονται σε ένα μόριο πρωτεΐνης με τη βοήθεια μορίων RNA.

3) αυτορρύθμιση. Βασίζεται σε ένα σύνολο ροών ύλης, ενέργειας και πληροφοριών μέσω ενός ζωντανού οργανισμού.

5) διατήρηση της ομοιόστασης - η σχετική δυναμική σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος, οι φυσικοχημικές παράμετροι της ύπαρξης του συστήματος.

6) δομική οργάνωση - τάξη, ενός ζωντανού συστήματος, που βρέθηκε στη μελέτη - βιογεωκενώσεις.

7) προσαρμογή - η ικανότητα ενός ζωντανού οργανισμού να προσαρμόζεται συνεχώς στις μεταβαλλόμενες συνθήκες ύπαρξης στο περιβάλλον.

8) αναπαραγωγή (αναπαραγωγή). Δεδομένου ότι η ζωή υπάρχει με τη μορφή χωριστών ζωντανών συστημάτων και η ύπαρξη κάθε τέτοιου συστήματος είναι αυστηρά χρονικά περιορισμένη, η διατήρηση της ζωής στη Γη συνδέεται με την αναπαραγωγή ζωντανών συστημάτων.

9) κληρονομικότητα. Παρέχει συνέχεια μεταξύ γενεών οργανισμών (με βάση τις ροές πληροφοριών). Λόγω της κληρονομικότητας, τα χαρακτηριστικά μεταδίδονται από γενιά σε γενιά που παρέχουν προσαρμογή στο περιβάλλον.

10) μεταβλητότητα - λόγω της μεταβλητότητας, ένα ζωντανό σύστημα αποκτά χαρακτηριστικά που προηγουμένως ήταν ασυνήθιστα για αυτό. Πρώτα απ 'όλα, η μεταβλητότητα συνδέεται με σφάλματα στην αναπαραγωγή: οι αλλαγές στη δομή των νουκλεϊκών οξέων οδηγούν στην εμφάνιση νέων κληρονομικών πληροφοριών.

11) ατομική ανάπτυξη (η διαδικασία της οντογένεσης) - η ενσάρκωση της αρχικής γενετικής πληροφορίας που είναι ενσωματωμένη στη δομή των μορίων DNA στις δομές εργασίας του σώματος. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, εκδηλώνεται μια ιδιότητα όπως η ικανότητα ανάπτυξης, η οποία εκφράζεται σε αύξηση του σωματικού βάρους και μεγέθους.

12) φυλογενετική ανάπτυξη. Βασισμένο στην προοδευτική αναπαραγωγή, την κληρονομικότητα, τον αγώνα για ύπαρξη και την επιλογή. Ως αποτέλεσμα της εξέλιξης, εμφανίστηκε ένας τεράστιος αριθμός ειδών.

3. Επίπεδα οργάνωσης ζωής

Τα μικροσυστήματα (προ-οργανιστικό στάδιο) περιλαμβάνουν μοριακά (μοριακά-γενετικά) και υποκυτταρικά επίπεδα.

Τα μεσοσυστήματα (οργανιστικό στάδιο) περιλαμβάνουν κυτταρικά, ιστικά, οργανικά, συστηματικά, οργανικά (ο οργανισμός ως σύνολο) ή οντογενετικά επίπεδα.

Τα μακροσυστήματα (υπεροργανιστικό στάδιο) περιλαμβάνουν πληθυσμό-είδη, βιοκαινοτικά και παγκόσμια επίπεδα (τη βιόσφαιρα ως σύνολο). Σε κάθε επίπεδο μπορεί κανείς να ξεχωρίσει μια στοιχειώδη ενότητα και ένα φαινόμενο.

Μια στοιχειώδης μονάδα (EE) είναι μια δομή (ή αντικείμενο), οι κανονικές αλλαγές της οποίας (στοιχειώδη φαινόμενα, EE) συμβάλλουν στην ανάπτυξη της ζωής σε ένα δεδομένο επίπεδο.

Ιεραρχικά επίπεδα:

2) υποκυτταρικό επίπεδο. Η EE αντιπροσωπεύεται από κάποια υποκυτταρική δομή, δηλαδή ένα οργανίδιο που εκτελεί τις εγγενείς λειτουργίες του και συμβάλλει στο έργο του κυττάρου στο σύνολό του.

3) κυτταρικό επίπεδο. Το EE είναι ένα κελί που είναι ένα αυτολειτουργικό στοιχειώδες

Το σχολικό βιβλίο αντικατοπτρίζει τελευταίας τεχνολογίαςεπιστήμη για τους γενικούς νόμους της προέλευσης και της ανάπτυξης της ζωής στη Γη. Το πρώτο μέρος του σχολικού βιβλίου περιλαμβάνει ενότητες: «Εισαγωγή», «Η ζωή ως φυσικό φαινόμενο», «Βιολογία του κυττάρου», «Αναπαραγωγή οργανισμών», «Οργάνωση κληρονομικού υλικού», «Πρότυπα κληρονομικότητας» και «Μεταβλητότητα».
Το εγχειρίδιο απευθύνεται σε φοιτητές πανεπιστημίου που σπουδάζουν σε βιολογικές, ιατρικές και γεωργικές ειδικότητες.

ιδιότητες των ζωντανών.
Οι ζωντανοί οργανισμοί, σε αντίθεση με τα σώματα άψυχης φύσης, χαρακτηρίζονται από έναν αριθμό ιδιοτήτων που είναι στην πραγματικότητα χαρακτηριστικά της ζωής: τάξη και ιδιαιτερότητα της δομής, ακεραιότητα και διακριτικότητα, αυτορρύθμιση και ομοιόσταση, αυτοαναπαραγωγή και αυτοίαση, κληρονομικότητα και μεταβλητότητα, μεταβολισμός και ενέργεια, ανάπτυξη και ανάπτυξη, ευερεθιστότητα, κίνηση, αυτορρύθμιση, ειδική σχέση με το περιβάλλον, γήρανση και θάνατος, συμμετοχή στη συνεχή διαδικασία των ιστορικών αλλαγών του ζωντανού (εξελικτική διαδικασία). Αυτά τα χαρακτηριστικά της ζωής αποτελούν αντικείμενο έρευνας από πολλές ανεξάρτητες βιολογικές επιστήμες, τα αποτελέσματα των οποίων παρουσιάζονται παρακάτω σε διάφορες ενότητες του σχολικού βιβλίου. Ωστόσο, μερικά από αυτά είναι εύλογα ταξινομημένα ως θεμελιώδη και απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή ήδη στην αρχή του μαθήματος της Γενικής Βιολογίας.

Τακτοποίηση και ιδιαιτερότητα της δομής. Οι ζωντανοί οργανισμοί περιέχουν τα ίδια χημικά στοιχεία όπως στα αντικείμενα της άγριας ζωής. Ωστόσο, στα κύτταρα των ζωντανών όντων, έχουν τη μορφή όχι μόνο ανόργανων, αλλά και οργανικών ενώσεων. Επιπλέον, η μορφή ύπαρξης των ζωντανών όντων έχει πολύ σημαντικά ειδικά χαρακτηριστικά, κυρίως πολυπλοκότητα και τάξη, που διακρίνουν τόσο το μοριακό όσο και το υπερμοριακό επίπεδο οργάνωσης. Η δημιουργία τάξης είναι η πιο σημαντική περιουσία των ζωντανών. Η τάξη στο χώρο συνοδεύεται από τάξη στο χρόνο.

Πίνακας περιεχομένων
ΕΙΣΑΓΩΓΗ 3
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Η ΖΩΗ ΩΣ ΦΥΣΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ 9
1.1. Καθορισμός της Ουσίας της Ζωής 9
1.2. Υπόστρωμα ζωής 10
1.3. Ιδιότητες διαβίωσης 11
1.4. Βασικές ιδιότητες της ζωής 12
1.5. Επίπεδα οργάνωσης της ζωής 13
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ 16
2.1. Το κύτταρο είναι μια στοιχειώδης δομική-λειτουργική και γενετική μονάδα της ζωής 16
2.2. Τα κύρια στάδια ανάπτυξης και η τρέχουσα κατάσταση της κυτταρικής θεωρίας 16
2.3. Δομική οργάνωση προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων 20
2.4. Συσκευή κυψελών επιφάνειας 23
2.5. Κυτοπλασματική συσκευή του κυττάρου 30
2.5.1. Υαλόπλασμα 30
2.5.2. Κυτταρικά οργανίδια (οργανίδια) 32
2.5.2.1. Μεμβρανικά οργανίδια (οργανίδια) 34
2.5.2.2. Μη μεμβρανικά οργανίδια (οργανίδια) 41
2.6. Πυρηνική συσκευή του κυττάρου 49
2.7. Κυτταρικός κύκλος ζωής 55
2.7.1. Η έννοια του κύκλου ζωής των κυττάρων 55
2.7.2. Μεσοφάση 56
2.7.2.1. Μεταμιτωτική περίοδος 57
2.7.2.2. συνθετική περίοδος. Αυτοδιπλασιασμός DNA 57
2.7.2.3. Προμιτωτική περίοδος 64
2.7.2.4. Μιτωτική περίοδος 65
2.7.2.5. Κυτταρική ανανέωση σε κυτταρικούς πληθυσμούς 69
2.7.2.6. Απόκριση των κυττάρων σε ανεπιθύμητες ενέργειες 70
2.7.2.7. Κυτταρική δυστροφία 70
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ 73
3.1. Η αναπαραγωγή είναι μια παγκόσμια ιδιότητα των ζωντανών. Η εξέλιξη της αναπαραγωγής 73
3.2. Αφυλική αναπαραγωγή 73
3.2.1. Μονοκυτταρογενής ασεξουαλική αναπαραγωγή 73
3.2.2. Πολυκυτταρογενής ασεξουαλική αναπαραγωγή 75
3.3. Σεξουαλική αναπαραγωγή 76
3.3.1. Η εξέλιξη της σεξουαλικής αναπαραγωγής 77
3.3.2. Γαμετογένεση 82
3.3.3. Γονιμοποίηση 91
3.4. Τρόποι ανταλλαγής βιολογικών πληροφοριών μεταξύ των ειδών 92
3.5. Βιολογικές πτυχές του σεξουαλικού διμορφισμού 95
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ 97
4.1. Θέμα, καθήκοντα και μέθοδοι γενετικής. Στάδια ανάπτυξης της γενετικής 97
4.2. Δομικά και λειτουργικά επίπεδα οργάνωσης του κληρονομικού υλικού 100
4.3. Το γονίδιο ως λειτουργική μονάδα κληρονομικότητας. Ταξινόμηση, ιδιότητες και εντοπισμός γονιδίων 102
4.4. Οι κύριες διατάξεις της χρωμοσωμικής θεωρίας της κληρονομικότητας 108
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΑ ΣΧΕΔΙΑ
5.1. Η κληρονομικότητα ως ιδιότητα διασφάλισης της υλικής συνέχειας μεταξύ των γενεών 110
5.2. Τύποι και πρότυπα κληρονομικότητας 111
5.3. Ο φαινότυπος ως αποτέλεσμα της υλοποίησης του γονότυπου σε ορισμένες περιβαλλοντικές συνθήκες 117
5.4. Μοριακές βιολογικές ιδέες για τη δομή και τη λειτουργία των γονιδίων. Η γονιδιακή έκφραση και η ρύθμισή της 118
5.5. Αλληλεπίδραση γονιδίων 122
5.5.1. Αλληλεπίδραση αλληλόμορφων γονιδίων 122
5.5.2. Αλληλεπίδραση μη αλληλόμορφων γονιδίων 125
5.6. Πλειοτροπία 129
5.7. Πολλαπλός αλληλισμός 131
5.8. εκφραστικότητα και διεισδυτικότητα. Γενικοτυπίες 133
5.9. Γενετική μηχανική 134
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. ΜΕΤΑΒΛΗΤΙΚΟΤΗΤΑ 137
6.1. Η μεταβλητότητα ως καθολική ιδιότητα του ζωντανού 137
6.2. Η μεταβλητότητα της τροποποίησης, η προσαρμοστική φύση της, η σημασία της οντογένεσης και η εξέλιξη 138
6.3. Στατιστικές μέθοδοιμελέτη μεταβλητότητας τροποποίησης 143
6.4. Γονοτυπική μεταβλητότητα. Μηχανισμοί και βιολογικοί 146.

ΔΩΡΕΑΝ Λήψη ηλεκτρονικό βιβλίοσε βολική μορφή, παρακολουθήστε και διαβάστε:
Κατεβάστε το βιβλίο General Biology, Part 1, Sych VF, 2005 - fileskachat.com, γρήγορη και δωρεάν λήψη.

A. A. Kamensky, E. A. Kriksunov, V. V. Pasechnik

Βιολογία. Γενική Βιολογία τάξεις 10–11

Θρύλος:

- Καθήκοντα που στοχεύουν στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων για εργασία με πληροφορίες που παρουσιάζονται σε διάφορες μορφές.

- καθήκοντα που στοχεύουν στην ανάπτυξη δεξιοτήτων επικοινωνίας.

- καθήκοντα που στοχεύουν στην ανάπτυξη γενικών νοητικών δεξιοτήτων και ικανοτήτων, της ικανότητας ανεξάρτητου σχεδιασμού τρόπων επίλυσης συγκεκριμένων προβλημάτων.

Εισαγωγή

Ξεκινάς να σπουδάζεις σχολικό μάθημα«Γενική Βιολογία». Αυτό είναι το υπό όρους όνομα του τμήματος του μαθήματος της σχολικής βιολογίας, το καθήκον του οποίου είναι να μελετήσει κοινές ιδιότητεςδιαβίωσης, τους νόμους της ύπαρξης και της ανάπτυξής του. Αντικατοπτρίζοντας την άγρια ζωή και τον άνθρωπο ως μέρος της, η βιολογία γίνεται ολοένα και πιο σημαντική στην επιστημονική και τεχνολογική πρόοδο και γίνεται παραγωγική δύναμη. Η βιολογία δημιουργεί μια νέα τεχνολογία - βιολογική, η οποία πρέπει να γίνει η βάση μιας νέας βιομηχανικής κοινωνίας. Η βιολογική γνώση θα πρέπει να συμβάλλει στη διαμόρφωση βιολογικής σκέψης και οικολογικής κουλτούρας σε κάθε μέλος της κοινωνίας, χωρίς την οποία περαιτέρω ανάπτυξηο ανθρώπινος πολιτισμός είναι αδύνατος.

§ ένας. Διήγημααναπτυξιακή βιολογία

1. Τι μελετά η βιολογία;

2. Ποιες βιολογικές επιστήμες γνωρίζετε;

3. Ποιους βιολόγους γνωρίζετε;

Η βιολογία ως επιστήμη.Γνωρίζετε καλά ότι η βιολογία είναι η επιστήμη της ζωής. Επί του παρόντος, αντιπροσωπεύει το σύνολο των επιστημών της ζωντανής φύσης. Η βιολογία μελετά όλες τις εκδηλώσεις της ζωής: τη δομή, τις λειτουργίες, την ανάπτυξη και την προέλευση των ζωντανών οργανισμών, τις σχέσεις τους με φυσικές κοινότητεςμε το περιβάλλον και με άλλους ζωντανούς οργανισμούς.

Από τότε που ο άνθρωπος άρχισε να συνειδητοποιεί τη διαφορά του από τον κόσμο των ζώων, άρχισε να μελετά τον κόσμο γύρω του. Στην αρχή, η ζωή του εξαρτιόταν από αυτό. Πρωτόγονοι άνθρωποιήταν απαραίτητο να γνωρίζουμε ποιοι ζωντανοί οργανισμοί μπορούσαν να καταναλωθούν, να χρησιμοποιηθούν ως φάρμακα, για την κατασκευή ρούχων και κατοικιών και ποιοι από αυτούς ήταν δηλητηριώδεις ή επικίνδυνοι.

Με την ανάπτυξη του πολιτισμού, ένα άτομο μπορούσε να αντέξει οικονομικά μια τέτοια πολυτέλεια όπως η επιστήμη για εκπαιδευτικούς σκοπούς.

Μελέτες του πολιτισμού των αρχαίων λαών έδειξαν ότι είχαν εκτεταμένες γνώσεις για τα φυτά και τα ζώα και τα εφάρμοζαν ευρέως στην καθημερινή ζωή.

Κάρολος Δαρβίνος (1809-1882)

Η σύγχρονη βιολογία είναι μια πολύπλοκη επιστήμη, η οποία χαρακτηρίζεται από την αλληλοδιείσδυση ιδεών και μεθόδων διαφόρων βιολογικών κλάδων, καθώς και άλλων επιστημών - κυρίως της φυσικής, της χημείας και των μαθηματικών.

Οι κύριες κατευθύνσεις ανάπτυξης της σύγχρονης βιολογίας.Επί του παρόντος, τρεις κατευθύνσεις στη βιολογία μπορούν να διακριθούν υπό όρους.

Πρώτον, αυτό κλασική βιολογία. Αντιπροσωπεύεται από φυσικούς επιστήμονες που μελετούν την ποικιλομορφία της άγριας ζωής. Παρατηρούν και αναλύουν αντικειμενικά όλα όσα συμβαίνουν στην άγρια ζωή, μελετούν ζωντανούς οργανισμούς και τους ταξινομούν. Είναι λάθος να πιστεύουμε ότι στην κλασική βιολογία όλες οι ανακαλύψεις έχουν ήδη γίνει. Στο δεύτερο μισό του ΧΧ αιώνα. Όχι μόνο έχουν περιγραφεί πολλά νέα είδη, αλλά έχουν ανακαλυφθεί και μεγάλα taxa, μέχρι βασίλεια (Pogonophores) και ακόμη και υπερβασίλεια (Archaebacteria, ή Archaea). Αυτές οι ανακαλύψεις ανάγκασαν τους επιστήμονες να ρίξουν μια νέα ματιά σε ολόκληρη την ιστορία της ανάπτυξης της άγριας ζωής. Για τους αληθινούς φυσικούς επιστήμονες, η φύση είναι μια αξία από μόνη της. Κάθε γωνιά του πλανήτη μας είναι μοναδική για αυτούς. Γι' αυτό είναι πάντα από αυτούς που αισθάνονται έντονα τον κίνδυνο για τη φύση γύρω μας και τον συνηγορούν ενεργά.

Η δεύτερη κατεύθυνση είναι εξελικτική βιολογία. Τον 19ο αιώνα συγγραφέας της θεωρίας ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ Κάρολος Δαρβίνοςξεκίνησε ως ένας απλός φυσιοδίφης: συνέλεξε, παρατήρησε, περιέγραψε, ταξίδεψε, αποκαλύπτοντας τα μυστικά της άγριας ζωής. Ωστόσο, το κύριο αποτέλεσμα της δουλειάς του, που τον έκανε διάσημο επιστήμονα, ήταν μια θεωρία που εξηγούσε την οργανική ποικιλότητα.

Επί του παρόντος, η μελέτη της εξέλιξης των ζωντανών οργανισμών συνεχίζεται ενεργά. Η σύνθεση της γενετικής και της εξελικτικής θεωρίας οδήγησε στη δημιουργία του λεγόμενου συνθετική θεωρία της εξέλιξης.Αλλά ακόμα και τώρα υπάρχουν πολλά άλυτα ερωτήματα, τις απαντήσεις στις οποίες αναζητούν οι εξελικτικοί επιστήμονες.

Δημιουργήθηκε στις αρχές του 20ου αιώνα. ο επιφανής βιολόγος μας Αλεξάντερ Ιβάνοβιτς Οπάρινη πρώτη επιστημονική θεωρία για την προέλευση της ζωής ήταν καθαρά θεωρητική. Επί του παρόντος, διεξάγονται ενεργά πειραματικές μελέτες αυτού του προβλήματος και χάρη στη χρήση προηγμένων φυσικοχημικών μεθόδων, έχουν ήδη γίνει σημαντικές ανακαλύψεις και μπορούν να αναμένονται νέα ενδιαφέροντα αποτελέσματα.

Alexander Ivanovich Oparin (1894–1980)

Νέες ανακαλύψεις κατέστησαν δυνατή τη συμπλήρωση της θεωρίας της ανθρωπογένεσης. Αλλά η μετάβαση από τον κόσμο των ζώων στον άνθρωπο εξακολουθεί να παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της βιολογίας.

Τρίτη κατεύθυνση - φυσική και χημική βιολογία, μελέτη της δομής των ζωντανών αντικειμένων χρησιμοποιώντας σύγχρονες φυσικές και χημικές μεθόδους. Αυτός είναι ένας ταχέως αναπτυσσόμενος τομέας της βιολογίας, σημαντικός τόσο από θεωρητική όσο και από πρακτική άποψη. Μπορούμε να πούμε με σιγουριά ότι μας περιμένουν νέες ανακαλύψεις στη φυσική και χημική βιολογία, που θα μας επιτρέψουν να λύσουμε πολλά προβλήματα που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα.

Η ανάπτυξη της βιολογίας ως επιστήμης.Η σύγχρονη βιολογία έχει τις ρίζες της στην αρχαιότητα και συνδέεται με την ανάπτυξη του πολιτισμού στις μεσογειακές χώρες. Γνωρίζουμε τα ονόματα πολλών εξαιρετικών επιστημόνων που έχουν συμβάλει στην ανάπτυξη της βιολογίας. Ας αναφέρουμε μόνο μερικά από αυτά.

Ιπποκράτης(460 - περ. 370 π.Χ.) έδωσε το πρώτο σχετικά Λεπτομερής περιγραφήδομή του ανθρώπου και των ζώων, επισήμανε τον ρόλο του περιβάλλοντος και της κληρονομικότητας στην εμφάνιση ασθενειών. Θεωρείται ο ιδρυτής της ιατρικής.

Αριστοτέλης(384–322 π.Χ.) διαιρεμένο ο κόσμοςσε τέσσερα βασίλεια: τον άψυχο κόσμο της γης, του νερού και του αέρα. φυτικός κόσμος? τον κόσμο των ζώων και τον κόσμο των ανθρώπων. Περιέγραψε πολλά ζώα, έβαλε τα θεμέλια για την ταξινόμηση. Οι τέσσερις βιολογικές πραγματείες που έγραψε περιείχαν σχεδόν όλες τις πληροφορίες για τα ζώα που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή. Τα πλεονεκτήματα του Αριστοτέλη είναι τόσο μεγάλα που θεωρείται ο ιδρυτής της ζωολογίας.

Θεόφραστος(372–287 π.Χ.) μελέτησε τα φυτά. Περιέγραψε περισσότερα από 500 είδη φυτών, έδωσε πληροφορίες για τη δομή και την αναπαραγωγή πολλών από αυτά, εισήγαγε πολλούς βοτανικούς όρους. Θεωρείται ο ιδρυτής της βοτανικής.

Γάιος Πλίνιος ο Πρεσβύτερος(23-79) συνέλεξε πληροφορίες για ζωντανούς οργανισμούς γνωστούς εκείνη την εποχή και έγραψε 37 τόμους της εγκυκλοπαίδειας «Φυσική Ιστορία». Σχεδόν μέχρι τον Μεσαίωνα, αυτή η εγκυκλοπαίδεια ήταν η κύρια πηγή γνώσης για τη φύση.

Κλαύδιος Γαληνόςστην επιστημονική του έρευνα χρησιμοποίησε ευρέως ανατομές θηλαστικών. Ήταν ο πρώτος που έκανε μια συγκριτική ανατομική περιγραφή ανθρώπου και πιθήκου. Σπούδασε κεντρικό και περιφερειακό νευρικό σύστημα. Οι ιστορικοί της επιστήμης τον θεωρούν τον τελευταίο μεγάλο βιολόγο της αρχαιότητας.

Κλαύδιος Γαληνός (περ. 130 - περ. 200)

Η θρησκεία ήταν η κυρίαρχη ιδεολογία στο Μεσαίωνα. Όπως και άλλες επιστήμες, η βιολογία κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου δεν είχε ακόμη εμφανιστεί ως ανεξάρτητο πεδίο και υπήρχε στο γενικό ρεύμα των θρησκευτικών και φιλοσοφικών απόψεων. Και παρόλο που η συσσώρευση γνώσεων για τους ζωντανούς οργανισμούς συνεχίστηκε, μπορεί κανείς να μιλήσει για τη βιολογία ως επιστήμη εκείνη την εποχή μόνο υπό όρους.

Η Αναγέννηση είναι μια μεταβατική περίοδος από τον πολιτισμό του Μεσαίωνα στον πολιτισμό της Νέας Εποχής. Οι θεμελιώδεις κοινωνικοοικονομικοί μετασχηματισμοί εκείνης της εποχής συνοδεύτηκαν από νέες ανακαλύψεις στην επιστήμη.

Ο πιο διάσημος επιστήμονας εκείνης της εποχής Λεονάρντο Ντα Βίντσι(1452-1519) συνέβαλε ορισμένη στην ανάπτυξη της βιολογίας.

Μελέτησε το πέταγμα των πτηνών, περιέγραψε πολλά φυτά, μεθόδους ένωσης οστών στις αρθρώσεις, τη δραστηριότητα της καρδιάς και την οπτική λειτουργία του ματιού και την ομοιότητα των οστών ανθρώπων και ζώων.

Στο δεύτερο μισό του XV αιώνα. οι φυσικές επιστήμες αρχίζουν να αναπτύσσονται ραγδαία. Αυτό διευκολύνθηκε από γεωγραφικές ανακαλύψεις, οι οποίες κατέστησαν δυνατή τη σημαντική επέκταση των πληροφοριών σχετικά με τα ζώα και τα φυτά. Η ταχεία συσσώρευση επιστημονικής γνώσης για τους ζωντανούς οργανισμούς οδήγησε στη διαίρεση της βιολογίας σε ξεχωριστές επιστήμες.

Στους XVI-XVII αιώνες. Η βοτανική και η ζωολογία άρχισαν να αναπτύσσονται γρήγορα.

Η εφεύρεση του μικροσκοπίου (αρχές 17ου αιώνα) κατέστησε δυνατή τη μελέτη της μικροσκοπικής δομής των φυτών και των ζώων. Ανακαλύφθηκαν μικροσκοπικά μικροί ζωντανοί οργανισμοί, βακτήρια και πρωτόζωα, αόρατα με γυμνό μάτι.

συνέβαλε πολύ στην ανάπτυξη της βιολογίας Carl Linnaeus,πρότεινε ένα σύστημα ταξινόμησης για ζώα και φυτά.

Καρλ Μαξίμοβιτς Μπάερ(1792-1876) στα έργα του διατύπωσε τις κύριες διατάξεις της θεωρίας των ομόλογων οργάνων και του νόμου της βλαστικής ομοιότητας, που έθεσαν τις επιστημονικές βάσεις της εμβρυολογίας.

Το εγχειρίδιο είναι αφιερωμένο σε γενικά ζητήματα της σύγχρονης βιολογίας. Παρέχει βασικές πληροφορίες για τη δομή της ζωντανής ύλης και γενικούς νόμουςτη λειτουργία του. Τα θέματα του εκπαιδευτικού μαθήματος περιγράφονται: η προέλευση, η εξέλιξη και η ποικιλομορφία της ζωής στη Γη. Δείχνονται η σχέση μεταξύ των οργανισμών και οι συνθήκες ύπαρξής τους, τα πρότυπα βιωσιμότητας των οικολογικών συστημάτων.

Για τους μαθητές Εκπαιδευτικά ιδρύματαδευτεροβάθμιας επαγγελματικής εκπαίδευσης.

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ
Πρόλογος 3
Εισαγωγή 4
Κεφάλαιο 1
1.1. Χημική οργάνωση του κυττάρου 8
1.1.1. Οργανικές και ανόργανες ουσίες που αποτελούν το κύτταρο 9
1.1.2. Λειτουργίες πρωτεϊνών και λιπιδίων στο κύτταρο 10
1.1.3. Τα νουκλεϊκά οξέα και ο ρόλος τους στο κύτταρο 13
1.2 Δομή και λειτουργίες του κυττάρου 16
1.2.1. Κυτόπλασμα και κυτταρική μεμβράνη 19
1.2.2. Κυτταρικά οργανίδια 21
1.2.3. Δομικά χαρακτηριστικά ενός φυτικού κυττάρου 25
1.24. μη κυτταρικές μορφές ζωής. Ιοί 27
1.3. Μεταβολισμός και μετατροπή ενέργειας στο κύτταρο 30
1.3.1. Πλαστική ανταλλαγή 30
1.32. Ανταλλαγή ενέργειας 35
1.3.3. Αυτοτροφικοί και ετερότροφοι οργανισμοί 36
1.3.4. Φωτοσύνθεση. Χημειοσύνθεση 36
1.4 Κυτταρική διαίρεση 39
1.4.1. Ο κύκλος ζωής ενός κυττάρου. Μιτωτικός κύκλος 40
1.4.2. Μίτωσις. Κυτοκίνηση 41
1.4.3. Κυτταρική θεωρία της δομής των οργανισμών 44
1.5. Αναπαραγωγή και ατομική ανάπτυξη των οργανισμών 44
1.5.1. Αφυλική και σεξουαλική αναπαραγωγή 44
1.5.2 Μείωση 46
1.5.3. Σχηματισμός και γονιμοποίηση σεξουαλικών κυττάρων 49
1.5.4. Ατομική ανάπτυξη του οργανισμού 52
1.5.5. Εμβρυικό στάδιο οντογένεσης 53
1.5.6. Μεταεμβρυϊκή ανάπτυξη 57
Κεφάλαιο 2. ΒΑΣΕΙΣ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ 59
2.1. Μοτίβα κληρονομικότητας 59
2.1.1. Νόμοι του Μέντελ 59
2.1.2. Θεωρία χρωμοσωμάτων T.Morgan και συνδεδεμένη κληρονομικότητα 67
2.1.3. Γενετική του σεξ. Κληρονομικότητα που συνδέεται με το φύλο 70
2.1.4. Αλληλεπίδραση γονιδίων 72
2.2. Μοτίβα μεταβλητότητας 75
2.2.1. Κληρονομική, ή γονοτυπική, μεταβλητότητα. 75
2.2.2. Τροποποίηση, ή μη κληρονομική, μεταβλητότητα. 79
2.2.3. Ανθρώπινη γενετική 81
2.2.4. Γενετική και ιατρική 85
2.2.5. Υλικές βάσεις κληρονομικότητας και μεταβλητότητας 87
2.2.6. Γενετική και εξελικτική θεωρία. Γενετική πληθυσμού 88
2.3. Βασικά στοιχεία αναπαραγωγής 92
2.3.1. Εξημέρωση - Πρώτο στάδιοεπιλογή 92
2.3.2. Κέντρα Διαφορετικότητας και Προέλευσης καλλιεργούμενα φυτά 95
2.3.3. Μέθοδοι σύγχρονης επιλογής 98
2.3.4. Αναπαραγωγή φυτών 102
2.3.5. Επιτεύγματα στην εκτροφή φυτών 104
2.3.6. Εκτροφή ζώων 106
2.3.7. Λογισμικό μικροβιακής αναπαραγωγής και βιοτεχνολογίας
Κεφάλαιο 3. ΕΞΕΛΙΚΤΙΚΟ ΔΟΓΜΑ 114
3.1. γενικά χαρακτηριστικάβιολογία στην προ-δαρβινική περίοδο 114
3.1.1. Εξελικτικές ιδέες στον αρχαίο κόσμο. 114
3.1.2. Η κατάσταση της φυσικής επιστήμης στον Μεσαίωνα και την Αναγέννηση 116
3.1.3. Πρόδρομοι του Δαρβινισμού 119
3.2. Το εξελικτικό δόγμα του Καρόλου Δαρβίνου 124
3.3. Microevolution 129
3.3.1. Προβολή έννοιας 129
3.3.2. Μηχανισμοί εξέλιξης. Το δόγμα της φυσικής επιλογής. 131
3.4. Φυσική επιλογή σε φυσικούς πληθυσμούς 136
3.4.1. Η εμφάνιση συσκευών 139
3.4.2. Είδος 144
3.5. Μακροεξέλιξη 149
3.5.1. Αποδεικτικά στοιχεία για το Evolution 150
3.5.2. Οι κύριες κατευθύνσεις της εξελικτικής διαδικασίας 160
3.5.3. Ανάπτυξη του οργανικού κόσμου 165
Κεφάλαιο 4. ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΚΑΙ ΑΡΧΙΚΑ ΣΤΑΔΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΣΤΗ ΓΗ
4.1. Η ποικιλομορφία του ζωντανού κόσμου 181
4.2. Προέλευση της ζωής στη Γη. 186
Κεφάλαιο 5. Η ΚΑΤΑΓΩΓΗ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ 193
5.1. Στοιχεία της σχέσης μεταξύ ανθρώπων και ζώων 193
5.2. Τα κύρια στάδια της ανθρώπινης εξέλιξης 197
5.3. Races of man 202
Κεφάλαιο 6. ΘΕΜΕΛΙΑ ΤΗΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ 205
6.1. Οικολογία - η επιστήμη της σχέσης των οργανισμών, των ειδών και των κοινοτήτων με το περιβάλλον 205
6.1.1. Αβιοτικοί παράγοντες 206
6.1.2. Βιοτικοί παράγοντες 209
6.2. Οικολογικά συστήματα 210
6.2.1. Αλλαγές στις βιογεωκαινώσεις 220
6.2.2. Ομοιόσταση του οικοσυστήματος 223
6.2.3. Αλληλεπιδράσεις στο οικοσύστημα. Η συμβίωση και οι μορφές της 226
Κεφάλαιο 7. ΒΙΟΣΦΑΙΡΑ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΣ 236
7.1. Διδασκαλίες του V.I.Vernadsky για τη βιόσφαιρα. 236
7.2. Noosphere 241
7.3. Αλληλεπίδραση φύσης και κοινωνίας. Ανθρωπογενείς επιπτώσεις σε φυσικές βιογεωκενώσεις 242
Κεφάλαιο 8. ΒΙΟΝΙΚΗ 247
Αναφορές 254

1. Θεωρία κυττάρων (CT) Υπόβαθρο της κυτταρικής θεωρίας

1) κύτταρο - η κύρια δομική μονάδα όλων των ζωντανών οργανισμών (τόσο τα ζώα όσο και τα φυτά).

2) εάν υπάρχει πυρήνας σε οποιονδήποτε σχηματισμό ορατός με μικροσκόπιο, τότε μπορεί να θεωρηθεί κύτταρο.

3) η διαδικασία σχηματισμού νέων κυττάρων καθορίζει την ανάπτυξη, την ανάπτυξη, τη διαφοροποίηση των φυτικών και ζωικών κυττάρων. Προσθήκες στην κυτταρική θεωρία έγιναν από τον Γερμανό επιστήμονα R. Virchow, ο οποίος το 1858 δημοσίευσε το έργο του «Κυτταρική Παθολογία». Απέδειξε ότι τα θυγατρικά κύτταρα σχηματίζονται με διαίρεση των μητρικών κυττάρων: κάθε κύτταρο από ένα κύτταρο. Στα τέλη του XIX αιώνα. μιτοχόνδρια, το σύμπλεγμα Golgi και πλαστίδια βρέθηκαν σε φυτικά κύτταρα. Τα χρωμοσώματα ανιχνεύθηκαν αφού τα διαιρούμενα κύτταρα χρωματίστηκαν με ειδικές βαφές. Σύγχρονες διατάξεις ΚΤ

Σημασία της κυτταρικής θεωρίας

Έγινε σαφές ότι το κύτταρο είναι το πιο σημαντικό συστατικό των ζωντανών οργανισμών, το κύριο μορφοφυσιολογικό συστατικό τους. Το κύτταρο είναι η βάση ενός πολυκύτταρου οργανισμού, η θέση των βιοχημικών και φυσιολογικών διεργασιών στο σώμα. Σε κυτταρικό επίπεδο, τελικά συμβαίνουν όλες οι βιολογικές διεργασίες. Η κυτταρική θεωρία κατέστησε δυνατή την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με την ομοιότητα της χημικής σύνθεσης όλων των κυττάρων, το γενικό σχέδιο της δομής τους, το οποίο επιβεβαιώνει τη φυλογενετική ενότητα ολόκληρου του ζωντανού κόσμου.

2. Ορισμός της ζωής στο παρόν στάδιο ανάπτυξης της επιστήμης

Είναι αρκετά δύσκολο να δοθεί ένας πλήρης και ξεκάθαρος ορισμός της έννοιας της ζωής, δεδομένης της τεράστιας ποικιλίας των εκδηλώσεών της.

Στους περισσότερους ορισμούς της έννοιας της ζωής, που δόθηκαν από πολλούς επιστήμονες και στοχαστές ανά τους αιώνες, ελήφθησαν υπόψη οι κορυφαίες ιδιότητες που διακρίνουν το ζωντανό από το άβιο. Για παράδειγμα, ο Αριστοτέλης είπε ότι η ζωή είναι «θρέψη, ανάπτυξη και εξαθλίωση» του σώματος. Ο A. L. Lavoisier όρισε τη ζωή ως «χημική λειτουργία». Ο G. R. Treviranus πίστευε ότι η ζωή είναι «μια σταθερή ομοιομορφία των διαδικασιών με μια διαφορά στις εξωτερικές επιρροές». Είναι σαφές ότι τέτοιοι ορισμοί δεν θα μπορούσαν να ικανοποιήσουν τους επιστήμονες, αφού δεν αντανακλούσαν (και δεν μπορούσαν να αντανακλούν) όλες τις ιδιότητες της ζωντανής ύλης. Επιπλέον, οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι οι ιδιότητες των ζωντανών δεν είναι εξαιρετικές και μοναδικές, όπως φαινόταν πριν, βρίσκονται χωριστά μεταξύ των μη ζωντανών αντικειμένων. Ο AI Oparin όρισε τη ζωή ως «μια ειδική, πολύ περίπλοκη μορφή της κίνησης της ύλης». Αυτός ο ορισμός αντανακλά την ποιοτική πρωτοτυπία της ζωής, η οποία δεν μπορεί να περιοριστεί σε απλούς χημικούς ή φυσικούς νόμους. Ωστόσο, ακόμη και σε αυτήν την περίπτωση, ο ορισμός είναι γενικής φύσεως και δεν αποκαλύπτει τη συγκεκριμένη ιδιαιτερότητα αυτής της κίνησης.

Ο Φ. Ένγκελς στη «Διαλεκτική της Φύσης» έγραψε: «Η ζωή είναι ένας τρόπος ύπαρξης πρωτεϊνικών σωμάτων, το ουσιαστικό σημείο του οποίου είναι η ανταλλαγή ύλης και ενέργειας με το περιβάλλον».

Για πρακτική εφαρμογή, είναι χρήσιμοι αυτοί οι ορισμοί, οι οποίοι περιέχουν τις βασικές ιδιότητες που είναι αναγκαστικά εγγενείς σε όλες τις ζωντανές μορφές. Εδώ είναι ένα από αυτά: η ζωή είναι ένα μακρομοριακό ανοιχτό σύστημα, το οποίο χαρακτηρίζεται από μια ιεραρχική οργάνωση, την ικανότητα αυτο-αναπαραγωγής, αυτοσυντήρησης και αυτορρύθμισης, μεταβολισμό, μια καλά ρυθμισμένη ροή ενέργειας. Σύμφωνα με αυτόν τον ορισμό, η ζωή είναι ένας πυρήνας τάξης που εξαπλώνεται σε ένα λιγότερο τακτοποιημένο σύμπαν.

Η ζωή υπάρχει με τη μορφή ανοιχτών συστημάτων. Αυτό σημαίνει ότι κάθε ζωντανή μορφή δεν κλείνεται μόνο στον εαυτό της, αλλά ανταλλάσσει συνεχώς ύλη, ενέργεια και πληροφορίες με το περιβάλλον.

3. Θεμελιώδεις ιδιότητες της ζωντανής ύλης

Αυτές οι ιδιότητες σε ένα σύμπλεγμα χαρακτηρίζουν κάθε ζωντανό σύστημα και ζωή γενικότερα:

1) αυτοενημέρωση. Συνδέεται με τη ροή της ύλης και της ενέργειας. Η βάση του μεταβολισμού είναι οι ισορροπημένες και σαφώς αλληλένδετες διαδικασίες αφομοίωσης (αναβολισμός, σύνθεση, σχηματισμός νέων ουσιών) και αφομοίωσης (καταβολισμός, αποσύνθεση). Ως αποτέλεσμα της αφομοίωσης, οι δομές του σώματος ενημερώνονται και σχηματίζονται νέα μέρη (κύτταρα, ιστοί, μέρη οργάνων). Η αφομοίωση καθορίζει τη διάσπαση των οργανικών ενώσεων, παρέχει στο κύτταρο πλαστική ύλη και ενέργεια. Για το σχηματισμό ενός νέου, απαιτείται συνεχής εισροή απαραίτητων ουσιών από το εξωτερικό και στη διαδικασία της δραστηριότητας της ζωής (και ειδικότερα της αφομοίωσης), σχηματίζονται προϊόντα που πρέπει να εισαχθούν στο εξωτερικό περιβάλλον.

2) αυτοαναπαραγωγή. Παρέχει συνέχεια μεταξύ διαδοχικών γενεών βιολογικών συστημάτων. Αυτή η ιδιότητα σχετίζεται με τις ροές πληροφοριών που είναι ενσωματωμένες στη δομή των νουκλεϊκών οξέων. Από αυτή την άποψη, οι ζωντανές δομές αναπαράγονται και ενημερώνονται συνεχώς, χωρίς να χάνουν την ομοιότητά τους με τις προηγούμενες γενιές (παρά τη συνεχή ανανέωση της ύλης). Τα νουκλεϊκά οξέα είναι ικανά να αποθηκεύουν, να μεταδίδουν και να αναπαράγουν κληρονομικές πληροφορίες, καθώς και να τις πραγματοποιούν μέσω της πρωτεϊνοσύνθεσης. Οι πληροφορίες που αποθηκεύονται στο DNA μεταφέρονται σε ένα μόριο πρωτεΐνης με τη βοήθεια μορίων RNA.

3) αυτορρύθμιση. Βασίζεται σε ένα σύνολο ροών ύλης, ενέργειας και πληροφοριών μέσω ενός ζωντανού οργανισμού.

4) ευερεθιστότητα. Συνδέεται με τη μεταφορά πληροφοριών από το εξωτερικό σε οποιοδήποτε βιολογικό σύστημα και αντανακλά την αντίδραση αυτού του συστήματος σε ένα εξωτερικό ερέθισμα. Χάρη στην ευερεθιστότητα, οι ζωντανοί οργανισμοί είναι σε θέση να αντιδρούν επιλεκτικά στις περιβαλλοντικές συνθήκες και να εξάγουν από αυτό μόνο ό,τι είναι απαραίτητο για την ύπαρξή τους. Η ευερεθιστότητα συνδέεται με την αυτορρύθμιση των ζωντανών συστημάτων σύμφωνα με την αρχή της ανάδρασης: τα απόβλητα μπορούν να έχουν ανασταλτική ή διεγερτική επίδραση σε εκείνα τα ένζυμα που βρίσκονταν στην αρχή μιας μακράς αλυσίδας χημικών αντιδράσεων.

5) διατήρηση της ομοιόστασης (από το Γρ. homoios - "παρόμοιο, πανομοιότυπο" και στάση - "ακινησία, κατάσταση") - η σχετική δυναμική σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος, οι φυσικοχημικές παράμετροι της ύπαρξης του συστήματος.

6) δομική οργάνωση - μια ορισμένη τάξη, αρμονία ενός ζωντανού συστήματος. Βρίσκεται στη μελέτη όχι μόνο μεμονωμένων ζωντανών οργανισμών, αλλά και των συσσωματωμάτων τους σε σχέση με το περιβάλλον - βιογεωκαινώσεις.

7) προσαρμογή - η ικανότητα ενός ζωντανού οργανισμού να προσαρμόζεται συνεχώς στις μεταβαλλόμενες συνθήκες ύπαρξης στο περιβάλλον. Βασίζεται στην ευερεθιστότητα και στις χαρακτηριστικές επαρκείς αποκρίσεις της.

8) αναπαραγωγή (αναπαραγωγή). Δεδομένου ότι η ζωή υπάρχει με τη μορφή χωριστών (διακριτών) ζωντανών συστημάτων (για παράδειγμα, κυττάρων) και η ύπαρξη κάθε τέτοιου συστήματος είναι αυστηρά περιορισμένη χρονικά, η διατήρηση της ζωής στη Γη συνδέεται με την αναπαραγωγή ζωντανών συστημάτων. Σε μοριακό επίπεδο, η αναπαραγωγή πραγματοποιείται λόγω της σύνθεσης μήτρας, σχηματίζονται νέα μόρια σύμφωνα με το πρόγραμμα που καθορίζεται στη δομή (μήτρα) των προϋπαρχόντων μορίων.

9) κληρονομικότητα. Παρέχει συνέχεια μεταξύ γενεών οργανισμών (με βάση τις ροές πληροφοριών).

Σχετίζεται στενά με την αυτοαναπαραγωγή της ζωής σε μοριακό, υποκυτταρικό και κυτταρικό επίπεδο. Λόγω της κληρονομικότητας, τα χαρακτηριστικά μεταδίδονται από γενιά σε γενιά που παρέχουν προσαρμογή στο περιβάλλον.

10) Η μεταβλητότητα είναι μια ιδιότητα αντίθετη από την κληρονομικότητα. Λόγω της μεταβλητότητας, ένα ζωντανό σύστημα αποκτά χαρακτηριστικά που προηγουμένως ήταν ασυνήθιστα για αυτό. Πρώτα απ 'όλα, η μεταβλητότητα συνδέεται με σφάλματα στην αναπαραγωγή: οι αλλαγές στη δομή των νουκλεϊκών οξέων οδηγούν στην εμφάνιση νέων κληρονομικών πληροφοριών. Εμφανίζονται νέα σημάδια και ιδιότητες. Εάν είναι χρήσιμα για έναν οργανισμό σε ένα δεδομένο βιότοπο, τότε συλλέγονται και καθορίζονται από τη φυσική επιλογή. Δημιουργούνται νέες μορφές και τύποι. Έτσι, η μεταβλητότητα δημιουργεί προϋποθέσεις για την ειδογένεση και την εξέλιξη.

11) ατομική ανάπτυξη (η διαδικασία της οντογένεσης) - η ενσάρκωση της αρχικής γενετικής πληροφορίας που είναι ενσωματωμένη στη δομή των μορίων DNA (δηλαδή στον γονότυπο) στις δομές εργασίας του σώματος. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, εκδηλώνεται μια τέτοια ιδιότητα όπως η ικανότητα ανάπτυξης, η οποία εκφράζεται σε αύξηση του σωματικού βάρους και μεγέθους. Αυτή η διαδικασία βασίζεται στην αναπαραγωγή μορίων, την αναπαραγωγή, την ανάπτυξη και τη διαφοροποίηση των κυττάρων και άλλων δομών, κ.λπ.

12) φυλογενετική ανάπτυξη (τα πρότυπα της καθιερώθηκαν από τον C. R. Darwin). Βασισμένο στην προοδευτική αναπαραγωγή, την κληρονομικότητα, τον αγώνα για ύπαρξη και την επιλογή. Ως αποτέλεσμα της εξέλιξης, εμφανίστηκε ένας τεράστιος αριθμός ειδών. Η προοδευτική εξέλιξη έχει περάσει από μια σειρά βημάτων. Αυτοί είναι προκυτταρικοί, μονοκύτταροι και πολυκύτταροι οργανισμοί μέχρι τον άνθρωπο.

Ταυτόχρονα, η ανθρώπινη οντογένεση επαναλαμβάνει τη φυλογένεση (δηλαδή, η ατομική ανάπτυξη περνά από τα ίδια στάδια με την εξελικτική διαδικασία).

13) διακριτικότητα (ασυνέχεια) και ταυτόχρονα ακεραιότητα. Η ζωή αντιπροσωπεύεται από μια συλλογή μεμονωμένων οργανισμών, ή ατόμων. Κάθε οργανισμός, με τη σειρά του, είναι επίσης διακριτός, αφού αποτελείται από ένα σύνολο οργάνων, ιστών και κυττάρων. Κάθε κύτταρο αποτελείται από οργανίδια, αλλά ταυτόχρονα είναι αυτόνομο. Οι κληρονομικές πληροφορίες πραγματοποιούνται από τα γονίδια, αλλά ούτε ένα γονίδιο από μόνο του δεν μπορεί να καθορίσει την ανάπτυξη ενός συγκεκριμένου χαρακτηριστικού.

4. Επίπεδα οργάνωσης ζωής

Η ζωντανή φύση είναι ένα ολιστικό, αλλά ετερογενές σύστημα, το οποίο χαρακτηρίζεται από μια ιεραρχική οργάνωση. Ένα ιεραρχικό σύστημα είναι ένα τέτοιο σύστημα στο οποίο τα μέρη (ή στοιχεία του συνόλου) είναι διατεταγμένα με σειρά από το υψηλότερο προς το χαμηλότερο. Η ιεραρχική αρχή της οργάνωσης καθιστά δυνατό να ξεχωρίσουμε ξεχωριστά επίπεδα στη ζωντανή φύση, κάτι που είναι πολύ βολικό όταν μελετάμε τη ζωή ως ένα περίπλοκο φυσικό φαινόμενο. Υπάρχουν τρία κύρια στάδια της ζωής: τα μικροσυστήματα, τα μεσοσυστήματα και τα μακροσυστήματα.

Ιεραρχικά επίπεδα:

1) μοριακό γενετικό επίπεδο. Η EE αντιπροσωπεύεται από το γονιδίωμα. Ένα γονίδιο είναι ένα τμήμα ενός μορίου DNA (και σε ορισμένους ιούς, ένα μόριο RNA) που είναι υπεύθυνο για το σχηματισμό οποιουδήποτε χαρακτηριστικού. Οι πληροφορίες που είναι ενσωματωμένες στα νουκλεϊκά οξέα πραγματοποιούνται μέσω της σύνθεσης μήτρας πρωτεϊνών.

3) κυτταρικό επίπεδο. Το EE είναι ένα κύτταρο, το οποίο είναι ένα στοιχειώδες βιολογικό σύστημα που λειτουργεί ανεξάρτητα. Μόνο σε αυτό το επίπεδο είναι δυνατή η πραγματοποίηση της γενετικής πληροφορίας και οι διαδικασίες της βιοσύνθεσης. Για τους μονοκύτταρους οργανισμούς, αυτό το επίπεδο συμπίπτει με το επίπεδο του οργανισμού. EE είναι οι αντιδράσεις του κυτταρικού μεταβολισμού, οι οποίες αποτελούν τη βάση των ροών ενέργειας, πληροφοριών και ύλης.

4) επίπεδο ιστού. Ένα σύνολο κυττάρων με τον ίδιο τύπο οργάνωσης αποτελεί έναν ιστό (EE). Το επίπεδο προέκυψε με την εμφάνιση πολυκύτταρων οργανισμών με περισσότερο ή λιγότερο διαφοροποιημένους ιστούς. Ο ιστός λειτουργεί ως σύνολο και έχει τις ιδιότητες ενός ζωντανού πράγματος.

5) επίπεδο οργάνου. Σχηματίζεται μαζί με λειτουργικά κύτταρα που ανήκουν σε διαφορετικούς ιστούς (EE). Μόνο τέσσερις κύριοι ιστοί αποτελούν μέρος των οργάνων των πολυκύτταρων οργανισμών, έξι κύριοι ιστοί αποτελούν τα όργανα των φυτών.

6) οργανικό (οντογενετικό) επίπεδο. Η ΕΕ είναι ένα άτομο στην ανάπτυξή της από τη στιγμή της γέννησης έως τον τερματισμό της ύπαρξής της ως ζωντανό σύστημα. Το EI είναι τακτικές αλλαγές στο σώμα κατά τη διαδικασία της ατομικής ανάπτυξης (οντογένεση). Στη διαδικασία της οντογένεσης, υπό ορισμένες περιβαλλοντικές συνθήκες, ενσωματώνονται οι κληρονομικές πληροφορίες βιολογικές δομές, δηλαδή, με βάση τον γονότυπο ενός ατόμου, σχηματίζεται ο φαινότυπος του.

7) επίπεδο πληθυσμού-ειδών. Η ΕΕ είναι ένας πληθυσμός, δηλαδή ένα σύνολο ατόμων (οργανισμών) του ίδιου είδους που κατοικούν στην ίδια περιοχή και διασταυρώνονται ελεύθερα. Ο πληθυσμός έχει μια γονιδιακή δεξαμενή, δηλαδή το σύνολο των γονοτύπων όλων των ατόμων. Ο αντίκτυπος στη γονιδιακή δεξαμενή στοιχειωδών εξελικτικών παραγόντων (μεταλλάξεις, διακυμάνσεις στον αριθμό των ατόμων, φυσική επιλογή) οδηγεί σε εξελικτικά σημαντικές αλλαγές (ER).

8) βιοκαινοτικό (οικοσυστημικό) επίπεδο. EE - βιοκένωση, δηλαδή μια ιστορικά εδραιωμένη σταθερή κοινότητα πληθυσμών ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ, που συνδέονται μεταξύ τους και με την περιβάλλουσα άψυχη φύση μέσω της ανταλλαγής ουσιών, ενέργειας και πληροφοριών (κύκλοι), που είναι η ΕΕ.

9) επίπεδο βιόσφαιρας (παγκόσμιο). EE - η βιόσφαιρα (η περιοχή κατανομής της ζωής στη Γη), δηλαδή, ένα ενιαίο πλανητικό σύμπλεγμα βιογεωκαινόζων, διαφορετικό στη σύνθεση των ειδών και στα χαρακτηριστικά του αβιοτικού (μη ζωντανού) μέρους. Οι βιογεωκαινώσεις καθορίζουν όλες τις διεργασίες που συμβαίνουν στη βιόσφαιρα.

10) νοσφαιρικό επίπεδο. Αυτή η νέα ιδέα διατυπώθηκε από τον Ακαδημαϊκό V. I. Vernadsky. Ίδρυσε το δόγμα της νοόσφαιρας ως σφαίρα του νου. το συστατικόβιόσφαιρα, η οποία αλλάζει λόγω της ανθρώπινης δραστηριότητας.

ΔΙΑΛΕΞΗ № 2. Χημική σύνθεση ζωντανών συστημάτων. Ο βιολογικός ρόλος των πρωτεϊνών, των πολυσακχαριτών, των λιπιδίων και του ATP

1. Επισκόπηση της χημικής δομής του κυττάρου

Όλα τα ζωντανά συστήματα περιέχουν χημικά στοιχεία σε διάφορες αναλογίες και χημικές ενώσεις κατασκευασμένες από αυτά, τόσο οργανικές όσο και ανόργανες.

Σύμφωνα με την ποσοτική περιεκτικότητα του κυττάρου, όλα τα χημικά στοιχεία χωρίζονται σε 3 ομάδες: μακρο-, μικρο- και υπερμικροστοιχεία.

Τα μακροθρεπτικά συστατικά αποτελούν έως και το 99% της κυτταρικής μάζας, εκ των οποίων έως και το 98% αντιστοιχεί σε 4 στοιχεία: οξυγόνο, άζωτο, υδρογόνο και άνθρακα. Σε μικρότερες ποσότητες, τα κύτταρα περιέχουν κάλιο, νάτριο, μαγνήσιο, ασβέστιο, θείο, φώσφορο και σίδηρο.

Τα ιχνοστοιχεία είναι κυρίως ιόντα μετάλλων (κοβάλτιο, χαλκός, ψευδάργυρος κ.λπ.) και αλογόνα (ιώδιο, βρώμιο κ.λπ.). Περιέχονται σε ποσότητες από 0,001% έως 0,000001%.

Υπερμικροστοιχεία. Η συγκέντρωσή τους είναι κάτω από 0,000001%. Αυτά περιλαμβάνουν χρυσό, υδράργυρο, σελήνιο κ.λπ.

Μια χημική ένωση είναι μια ουσία στην οποία τα άτομα ενός ή περισσότερων χημικών στοιχείων συνδέονται μεταξύ τους μέσω χημικών δεσμών. Οι χημικές ενώσεις είναι ανόργανες και οργανικές. Τα ανόργανα περιλαμβάνουν νερό και μεταλλικά άλατα. Οι οργανικές ενώσεις είναι ενώσεις του άνθρακα με άλλα στοιχεία.

Οι κύριες οργανικές ενώσεις του κυττάρου είναι οι πρωτεΐνες, τα λίπη, οι υδατάνθρακες και τα νουκλεϊκά οξέα.

2. Βιοπολυμερή Πρωτεΐνες

Πρόκειται για πολυμερή των οποίων τα μονομερή είναι αμινοξέα. Αποτελούνται κυρίως από άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και άζωτο. Ένα μόριο πρωτεΐνης μπορεί να έχει 4 επίπεδα δομικής οργάνωσης (πρωτοταγείς, δευτεροταγείς, τριτοταγείς και τεταρτοταγείς δομές).

Λειτουργίες πρωτεΐνης:

1) προστατευτικό (η ιντερφερόνη συντίθεται εντατικά στο σώμα κατά τη διάρκεια μιας ιογενούς λοίμωξης).

2) δομικό (το κολλαγόνο είναι μέρος των ιστών, συμμετέχει στο σχηματισμό ουλής).

3) κινητήρας (η μυοσίνη εμπλέκεται στη συστολή των μυών).

4) ανταλλακτικά (αλβουμίνες αυγών).

5) μεταφορά (η αιμοσφαιρίνη των ερυθροκυττάρων μεταφέρει θρεπτικά συστατικά και μεταβολικά προϊόντα).

6) υποδοχέας (οι πρωτεΐνες υποδοχέα παρέχουν αναγνώριση από το κύτταρο ουσιών και άλλων κυττάρων).

7) ρυθμιστικό (οι ρυθμιστικές πρωτεΐνες καθορίζουν τη δραστηριότητα των γονιδίων).

8) οι ορμονικές πρωτεΐνες εμπλέκονται στη χυμική ρύθμιση (η ινσουλίνη ρυθμίζει τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα).

9) οι ενζυμικές πρωτεΐνες καταλύουν όλες τις χημικές αντιδράσεις στο σώμα.

10) ενέργεια (η διάσπαση 1 g πρωτεΐνης απελευθερώνει 17 kJ ενέργειας).

Υδατάνθρακες

Αυτά είναι μονο- και πολυμερή, τα οποία περιλαμβάνουν άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο σε αναλογία 1: 2: 1.

Λειτουργίες των υδατανθράκων:

1) ενέργεια (με τη διάσπαση 1 g υδατανθράκων, απελευθερώνονται 17,6 kJ ενέργειας).

2) δομική (κυτταρίνη, η οποία είναι μέρος του κυτταρικού τοιχώματος στα φυτά).

3) αποθήκευση (παροχή θρεπτικών ουσιών με τη μορφή αμύλου στα φυτά και γλυκογόνου στα ζώα).

Τα λίπη (λιπίδια) μπορεί να είναι απλά ή σύνθετα. Τα απλά μόρια λιπιδίων αποτελούνται από την τριυδρική αλκοόλη γλυκερόλη και τρία υπολείμματα λιπαρών οξέων. Τα σύνθετα λιπίδια είναι ενώσεις απλών λιπιδίων με πρωτεΐνες και υδατάνθρακες.

Λειτουργίες λιπιδίων:

1) ενέργεια (με τη διάσπαση 1 g λιπιδίων, σχηματίζονται 38,9 kJ ενέργειας).

2) δομικά (φωσφολιπίδια των κυτταρικών μεμβρανών που σχηματίζουν μια λιπιδική διπλοστιβάδα).

3) αποθήκευση (παροχή θρεπτικών ουσιών στον υποδόριο ιστό και άλλα όργανα).

4) προστατευτικό (ο υποδόριος ιστός και ένα στρώμα λίπους γύρω από τα εσωτερικά όργανα τα προστατεύουν από μηχανικές βλάβες).

5) ρυθμιστικό (ορμόνες και βιταμίνες που περιέχουν λιπίδια ρυθμίζουν το μεταβολισμό).

6) θερμομονωτικό (ο υποδόριος ιστός διατηρεί τη θερμότητα). ATP

Το μόριο ATP (αδενοσινοτριφωσφορικό οξύ) αποτελείται από την αζωτούχα βάση της αδενίνης, το σάκχαρο πέντε άνθρακα της ριβόζης και τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος που αλληλοσυνδέονται με έναν μακροεργικό δεσμό. Το ATP παράγεται στα μιτοχόνδρια με φωσφορυλίωση. Κατά την υδρόλυση του απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Το ATP είναι το κύριο macroerg του κυττάρου - ένας συσσωρευτής ενέργειας με τη μορφή ενέργειας χημικών δεσμών υψηλής ενέργειας.

ΔΙΑΛΕΞΗ № 3. Νουκλεϊκά οξέα. Βιοσύνθεση πρωτεϊνών

Τα νουκλεϊκά οξέα είναι βιοπολυμερή που περιέχουν φώσφορο των οποίων τα μονομερή είναι νουκλεοτίδια. Οι αλυσίδες νουκλεϊκών οξέων περιλαμβάνουν από αρκετές δεκάδες έως εκατοντάδες εκατομμύρια νουκλεοτίδια.

Υπάρχουν 2 τύποι νουκλεϊκών οξέων - το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) και το ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA). Τα νουκλεοτίδια που αποτελούν το DNA περιέχουν έναν υδατάνθρακα, τη δεοξυ-ριβόζη, ενώ το RNA περιέχει ριβόζη.

1. DNA

Κατά κανόνα, το DNA είναι μια έλικα που αποτελείται από δύο συμπληρωματικές πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες στριμμένες προς τα δεξιά. Η σύνθεση των νουκλεοτιδίων DNA περιλαμβάνει: μια αζωτούχα βάση, δεοξυριβόζη και ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος. Οι αζωτούχες βάσεις χωρίζονται σε πουρίνη (αδενίνη και γουανίνη) και πυριμιδίνη (θυμίνη και κυτοσίνη). Δύο αλυσίδες νουκλεοτιδίων συνδέονται μεταξύ τους μέσω αζωτούχων βάσεων σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας: δύο δεσμοί υδρογόνου εμφανίζονται μεταξύ αδενίνης και θυμίνης και τρεις μεταξύ γουανίνης και κυτοσίνης.

Λειτουργίες DNA:

1) διασφαλίζει τη διατήρηση και τη μετάδοση της γενετικής πληροφορίας από κύτταρο σε κύτταρο και από οργανισμό σε οργανισμό, η οποία συνδέεται με την ικανότητά του να αναπαραχθεί·

2) ρύθμιση όλων των διεργασιών που συμβαίνουν στο κύτταρο, που παρέχεται από τη δυνατότητα μεταγραφής με επακόλουθη μετάφραση.

Η διαδικασία της αυτο-αναπαραγωγής (αυτόματη αναπαραγωγή) του DNA ονομάζεται αντιγραφή. Η αντιγραφή διασφαλίζει την αντιγραφή της γενετικής πληροφορίας και τη μετάδοσή της από γενιά σε γενιά, τη γενετική ταυτότητα των θυγατρικών κυττάρων που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της μίτωσης και τη σταθερότητα του αριθμού των χρωμοσωμάτων κατά τη διαίρεση των μιτωτικών κυττάρων.

Η αντιγραφή λαμβάνει χώρα κατά τη συνθετική περίοδο της μεσοφάσης της μίτωσης. Το ένζυμο ρεπλικάση κινείται μεταξύ των δύο κλώνων της έλικας του DNA και σπάει τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των αζωτούχων βάσεων. Στη συνέχεια, σε κάθε μία από τις αλυσίδες, χρησιμοποιώντας το ένζυμο πολυμεράση DNA, συμπληρώνονται τα νουκλεοτίδια των θυγατρικών αλυσίδων σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας. Ως αποτέλεσμα της αντιγραφής, σχηματίζονται δύο πανομοιότυπα μόρια DNA. Η ποσότητα του DNA σε ένα κύτταρο διπλασιάζεται. Αυτή η μέθοδος διπλασιασμού του DNA ονομάζεται ημι-συντηρητική, καθώς κάθε νέο μόριο DNA περιέχει μία «παλιά» και μία νεοσυντιθέμενη πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα.