Věda o molekulární genetické organizaci. Molekulární genetická úroveň - přednášky na konceptech moderní přírodní vědy

Existují takové úrovně hladiny živých látek - úrovně biologické organizace: molekulární, mobilní, tkáň, varhany, organizované, populační druh a ekosystém.

Molekulární úroveň organizace - Jedná se o úroveň fungování biologických makromolekul - biopolymery: nukleové kyseliny, proteiny, polysacharidy, lipidy, steroidy. Z této úrovně začínají nejdůležitějšími procesy života: metabolismus, transformace energie, přenos dědičné informace. Tato úroveň je studována: biochemie, molekulární genetika, molekulární biologie, genetika, biofyzika.

Buněčná úroveň - Jedná se o úroveň buněk (buňky bakterií, cyanobakterií, jednoborových zvířat a řas, jednopodčovinové houby, buňky vícekulovitých organismů). Buňka je konstrukční jednotkou živé, funkční jednotky, jednotky vývoje. Tato úroveň je studována cytologií, cytotoochemistry, cytogenetikou, mikrobiologií.

Organizace na úrovni tkanin - To je úroveň, na které se studuje struktura a fungování tkání. Tato úroveň histologie a histochemie je zkoumána.

Organizace organizace - Jedná se o úroveň organismů mnohostranných organismů. Naučte se tuto úroveň anatomie, fyziologie, embryologie.

Organizovatelná úroveň organizace - To je úroveň jednobchodních, koloniálních a mnohobuněných organismů. Specifičnost organizační úrovně je, že na této úrovni je dekódování a realizace genetických informací, tvorba vlastností, které jsou inherentrovou jednotlivci tohoto druhu. Tato úroveň je studována morfologií (anatomie a embryologie), fyziologie, genetika, paleontologie.

Populace - to je úroveň souhrnu jednotlivců - populace a druh. Tato úroveň je studována systematikou, taxonomií, ekologií, biogeografií, populace genetiky. Na této úrovni jsou studovány genetické a environmentální rysy populací, elementární evoluční faktory A jejich vliv na genový bazén (mikroevolution), problém zachování druhů.

Úroveň ekosystémy organizace - Jedná se o úroveň mikroekosystémů, mesoecosystems, makroekosystémy. Na této úrovni jsou studovány typy potravin, typy vztahů organismů a populací v ekosystému, populace, dynamika počtu obyvatelstva, hustota obyvatelstva, produktivita ekosystémů, sukcession. Tato úroveň studia ekologie.

Aloke také organizace úrovně biosféry Živá záležitost. Biosféra je obrovský ekosystém, který zabírá část geografického skořápka Země. Jedná se o mega ekosystém. V biosféře je cirkulace látek a chemických prvků, stejně jako konverze solární energie.

2. Základní vlastnosti živé záležitosti

Metabolismus (metabolismus)

Metabolismus (metabolismus) je souborem chemických transformací v živých systémech, které zajišťují jejich živobytí, růst, reprodukci, vývoj, sebezachovávání, neustálý kontakt s životním prostředím, schopnost se přizpůsobit tomu a jeho změnám. V procesu metabolismu je syntéza molekul obsažených v buňkách štěpení a syntéza; Vzdělávání, zničení a aktualizace buněčných konstrukcí a mezibuněčné látky. Metabolismus je založen na provázaných procesech asimilace (anabolismu) a disimulace (katabolismus). AsymimImilace - syntéza syntézy komplexních molekul od jednoduchých s energetickými výdaji skladovanými během disimulace (stejně jako akumulace energie, když jsou syntetizované látky uloženy). Diszizace - procesy štěpení (anaerobních nebo aerobních) komplexních organických sloučenin, což usnadňuje uvolňování energie nezbytné pro výkon životně důležité činnosti těla. Na rozdíl od orgánů neživých nožů je výměna s životním prostředím pro živé organismy podmínkou jejich existence. V tomto případě dochází k self-obnovování. Metabolické procesy vyskytující se uvnitř těla se spojí do metabolických kaskád a cyklů s chemickými reakcemi, které jsou přísně objednány v čase a prostoru. Dohodnutý průběh velkého počtu reakcí v malém objemu je dosaženo objednané distribuce jednotlivých metabolických jednotek v buňce (princip kompartmentu). Metabolické procesy jsou regulovány za použití biokatalyzátorů - speciálních proteinových enzymů. Každý enzym má specifičnost substrátu, aby katalyzoval transformaci pouze jednoho substrátu. Základem této specificity je zvláštním "rozpoznáním" substrátu enzymem. Enzymatická katalýza se liší odebiologicalem extrémně vysoká účinnostVýsledkem je, že rychlost odpovídající reakce se zvyšuje v 1010 až 1013 krát. Každá enzymová molekula je schopna provádět z několika tisíc na několik milionů operací za minutu, ne zničí v procesu účasti v reakcích. Dalším charakteristickým rozdílem enzymů odebiologických katalyzátorů je, že enzymy mohou reakci urychlit za normálních podmínek (atmosférický tlak, tělesná teplota atd.). Všechny živé organismy mohou být rozděleny do dvou skupin - autotrofních a heterotrofů, vyznačující se zdroji energie a nezbytných látek pro jejich živobytí. Autotrofické organismy syntetizující z anorganických látek Organické sloučeniny solární světelnou energií (fotosyntéza - zelené rostliny, řasy, některé bakterie) nebo energie získaná oxidací anorganického substrátu (chemosynthetics - šedá, ferrocacteria a některých dalších), autotrofní organismy jsou schopny syntetizovat všechny buněčné komponenty. Úloha fotosyntetických autotropů v přírodě je stanovena - být primárním producentem organické hmoty v biosféře, zajišťují existenci všech ostatních organismů a průběhu biogeochemických cyklů v cyklu látek na Zemi. Heterotrofy (všechna zvířata, houby, většina bakterií, některé odemknutí rostlin) - organismy, které potřebují jejich existenci připravených organické látkyaH, který vstupuje jako potraviny, slouží jako zdroj energie a nezbytný "stavební materiál". Charakteristickým rysem heterotrofů je přítomnost amfiboléma, tj. Proces tvorby malých organických molekul (monomerů) vytvořených při trávení potravin (způsob degradace komplexních substrátů). Takové molekuly - monomery se používají k sestavování vlastních komplexních organických sloučenin.

Self-reprodukce (reprodukce)

Schopnost reprodukovat (reprodukovat se podobnou reprodukci) odkazuje na jeden ze základních vlastností živých organismů. Reprodukce je nezbytná pro zajištění kontinuity existence druhů, protože Průměrná délka života samostatného organismu je omezená. Reprodukce s přebytkem kompenzuje ztrátu v důsledku přirozeného umírání jednotlivců, a tak podporuje zachování formuláře v řadě generací jednotlivců. V procesu evoluce živých organismů proběhlo vývoj metod reprodukce. Proto je nyní existující četné a rozmanité typy živých organismů, objevujeme jinou formu reprodukce. Mnoho typů organismů kombinuje několik způsobů chovu. Je nutné zdůraznit dva, zásadně odlišný typ chovu organismů - kelímek (primární a starobnější typ chovu) a sexuální. V procesu většiny z nejvíce reprodukce je nová část tvořena z jedné nebo skupiny buněk (v multikelulárním) mateřského organismu. Se všemi formami zbytečné reprodukce mají potomci genotyp (kombinace genů) identických matek. V důsledku toho se všechny potomci jednoho rodičovského organismu vykazují za geneticky homogenní a dceřiné společnosti mají stejnou sadu značek. S pohlavní reprodukcí se nová část vyvíjí z zygotů generovaných fúzí dvou specializovaných sexuálních buněk (proces hnojení) vyrobené dvěma rodičovskými organismy. Jádro v Zygote obsahuje hybridní sadu chromozomů, která je vytvořena v důsledku kombinace sad chromozomů spřádací jádra her. V Jádru Zigota, tedy nová kombinace dědičných vkladů (geny) zavedená stejně pro oba rodiče je vytvořena. Rozvoj dětského organismu Zygota bude mít novou kombinaci značek. Jinými slovy, během sexuální reprodukce, kombinativní formy dědičné variability organismů, které zajišťují přizpůsobení druhů na měnící se podmínky média a je základním faktorem v evoluci. To je významná výhoda sexuální reprodukce ve srovnání s kníženým. Schopnost živých organismů k self-reprodukci je založena na jedinečné vlastnosti nukleových kyselin k reprodukci a fenoménu syntézy matrice, která je základem molekul nukleové kyseliny a proteiny. Self-reprodukce na molekulární úrovni určuje jak implementaci metabolismu v buňkách a samotné reprodukci buněk. Buněčné dělení (reprodukce buněk) je základem individuálního vývoje mnohobuněných organismů a reprodukování všech organismů. Reprodukce organismů poskytuje self-reprodukci všech druhů obývajících Země, která na tahu způsobuje existenci biogeocenóz a biosféry.

Dědičnost a variabilita

Dědičnost poskytuje materiálovou kontinuitu (proud genetických informací) mezi generacemi organismů. Je úzce spjata s reprodukcí na molekulární, dílčí lahvičce a buněčné úrovni. Genetické informace, které určují rozmanitost dědičných rysů, jsou šifrovány v molekulární struktuře DNA (některé viry v RNA). Informace o struktuře syntetizovaných proteinů, enzymů a konstrukčních konstrukcí je kódovány v genech. Genetický kód je "záznam" systém informací o posloupnosti aminokyselin v syntetizovaných proteinech za použití nukleotidové sekvence v molekule DNA. Kombinace všech genů těla se nazývá genotyp a celek značek je fenotyp. Fenotyp závisí na genotypu i faktorech vnitřního a vnější prostředí které ovlivňují aktivitu genů a určují pravidelné procesy. Skladování a přenos dědičných informací se provádí ve všech organismech s využitím nukleových kyselin, genetický kód je jeden pro všechny živé bytosti na Zemi, tj. Je univerzální. Díky dědičnosti z generace na generaci jsou přenášeny značky, které poskytují fitness organismů na jejich stanoviště. Pokud se v reprodukci organismů projevila pouze kontinuita stávajících známek a vlastností, pak na pozadí měnících se podmínek vnějšího prostředí by existence organismů nebylo možné, protože nezbytná podmínka pro životy organismů je jejich způsobilost podmínky stanoviště. Objeví se variabilita v různých organismech patřících ke stejné věci. Variabilita může být realizována v jednotlivých organismech během jejich individuálního rozvoje nebo ve skupině organismů v řadě generací v reprodukci. Existují dva hlavní formy variability, které se liší v mechanismech výskytu, povahy změny značek a konečně jejich význam pro existenci živých organismů je genotypová (dědičná) a modifikace (nelégace). Genotypová variabilita je spojena se změnou genotypu a vede ke změně fenotypu. Genotypní variabilita může být založena na mutacích (mutační variabilita) nebo nových kombinacích genů vznikajících během hnojení během pohlavního reprodukce. V případě mutačního formuláře je změna spojena především s chybami v replikaci nukleových kyselin. Proto nové geny nesoucí nové genetické informace; Existují nové značky. A pokud jsou nově vznikající značky užitečné pro tělo ve specifických podmínkách, "vyzvednou" a jsou "pevně" přirozeným výběrem. Tak, dědičná (genotypová) variabilita je založena na adaptabilitě organismů na podmínky vnějšího prostředí, různé organismy, předpoklady jsou vytvořeny pro pozitivní vývoj. S neovlakovanou (modifikací) variabilitou existují změny v fenotypu v rámci působení vnějších faktorů prostředí a genotypů souvisejících se změnou. Modifikace (změny v signalizaci při variabilitě modifikace) se vyskytují v mezích reakční rychlosti pod kontrolou genotypu. Úpravy nejsou přenášeny na následující generace. Hodnota variability modifikace je, že zajišťuje přizpůsobivost těla faktorům vnějšího prostředí během svého života.

Individuální rozvoj organismů

Všechny živé organismy jsou zvláštní pro proces individuálního vývoje - ontogeneze. Tradičně, pod ontogenezí, proces individuálního rozvoje mnohobuněného organismu (vytvořený v důsledku sexuální reprodukce) z okamžiku tvorby zygotů k přirozené smrti jednotlivců je chápán. Vzhledem k rozdělení zygotů a následujících generací buněk je vytvořen mnohobuněčný organismus, sestávající z obrovského počtu různých typů buněk, různé tkáně a orgány. Vývoj těla je založen na "genetickém programu" (položeném v genech chromozomů Zygota) a provádí se ve specifických podmínkách prostředí, které významně ovlivňují proces provádění genetických informací během individuální existence jednotlivců. V raných fázích individuálního vývoje dochází k intenzivnímu růstu (zvýšení hmotnosti a velikostí), v důsledku reprodukce molekul, buněk a dalších struktur a diferenciace, tj. Vznik rozdílů ve struktuře a komplikaci funkcí. Ve všech fázích ontogeneze, základní regulační vlivy na vývoj těla různé vnější environmentální faktory (teplota, gravitace, tlak, složení potravin na obsah chemických prvků a vitamínů, různé fyzikální a chemické látky) mají významný regulační vliv. Studium úlohy těchto faktorů v procesu individuálního rozvoje zvířat a osoby má obrovský praktický význam, stále více zvyšuje antropogenní dopad na přírodu. V různých oblastech biologie, medicíny, veterinárních a jiných věd je výzkum široce prováděn na studiu procesů normálního a patologického vývoje organismů, objasňující vzorce ontogeneze.

Podrážděnost

Nesvětlitelný majetek organismů a všech žijících systémů je podrážděný - schopnost vnímat vnější nebo vnitřní stimuly (dopady) a dostatečně reagovat na ně. V organismech je podrážděnost doprovázena komplexem změn vyjádřených v nůžkách metabolismu, elektrický potenciál na buněčných membránách, fyzikálně-chemických parametrech v buňkách cytoplazmy, v motorových reakcích a vysoce organizovaných zvířatech jsou inherentní změny v jejich chování.

4. Centrální dogma. molekulární biologie - Zobecnit genetické informace pozorované v přírodě: Informace jsou přenášeny z nukleové kyseliny na náměstíAle ne v opačném směru. Pravidlo bylo formulováno Francis Cryk. v 1958 rok a uvedeny s daty akumulovanými do té doby 1970 rok. Přechod genetických informací DNA. na Rna a od RNA náměstí Je univerzální pro všechny buněčné organismy bez výjimky, je základem biosyntézy makromolekul. Replikace genomu odpovídá informačnímu přechodu DNA → DNA. V přírodě jsou také RNA přechody → RNA a RNA → DNA (například některé viry), stejně jako změna konformace Proteiny přenášené z molekuly na molekulu.

Univerzální metody přenosu biologických informací

V živých organismech existují tři typy heterogene, to znamená, že se skládá z různých polymerních monomerů - DNA, RNA a proteinu. Převod informací mezi nimi může být proveden 3 x 3 \u003d 9 metod. Centrální dogma sdílí tyto 9 typů přenosu informací do tří skupin:

Obecně - nalezené ve většině živých organismů;

Zvláštní - vyskytující se ve formě výjimky, viry a U. mobilní prvky genome. nebo v biologických podmínkách experiment;

Neznámé - není zjištěno.

Replikace DNA (DNA → DNA)

DNA je hlavním způsobem, jak převést informace mezi generacemi živých organismů, takže přesný zdvojení (replikace) DNA je velmi důležitá. Replikace se provádí proteinovým komplexem, který mutovat chromatin., pak dvojitá spirála. Po tom, polymerázové DNA a proteiny spojené s ním jsou postaveny na každém ze dvou řetězců identickou kopii.

Přepis (DNA → RNA)

Přepis - biologický proces, v důsledku čehož informace obsažené v sekci DNA se zkopírují do syntetizované molekuly informace RNA.. Přepis se provádí transkripční faktory a RNA polymeráza. V eukaryotická buňka Primární transkript (Pre-Inna) je často upravován. Tento proces se nazývá spiknutí.

Vysílání (RNA → Protein)

Zralá Irna je čtena ribosomami V procesu vysílání. V prokaryotický Buňky Transkripční a překladový proces není oddělen prostorově a tyto procesy jsou konjugované. V eukaryotika buněk místo transkripce buněčné jádro odděleny od umístění vysílání ( cytoplazma) jaderná membrána, tak irnk. transportován z jádra v cytoplazmě. Irna přečte ribozomem ve formě tří nukleotid "Slova". Komplexy iniciační faktory a prodloužení faktorů Dodat aminookylovaný doprava RNA. Do komplexu irnk-ribozomu.

5. Reverzní transkripce - Jedná se o proces tvorby dvoukolový DNA. Na jednoznačené matrici Rna. Tento proces se nazývá inverzní Přepis, protože přenos genetických informací se vyskytuje v "reverzní", ve vztahu k transkripci, směru.

Myšlenka reverzního transkripce byla první velmi nepopulární, protože odporovala centrální molekulární biologie dogmato předpokládalo, že DNA transkribovaný v RNA a pak přenos V proteinech. Nastane U. retrovirusnapř. Hiv. a v případě retrotransposonov..

Transdukce (z lat. transductio. - pohyb) - Proces transferu bakteriální DNA. z jedné buňky do druhé bakteriofága. Celková transdukce se používá v genetice bakterií pro mapování genomu a konstrukt kmene. Transdukce je schopna oba mírné fágy a virulentní, druhý, nicméně zničit bakterii obyvatelstvo, takže není žádná transdukce s jejich pomocí hodně Ani v přírodě nebo během výzkumu.

Molekula DNA Vector je molekula DNA, která působí jako nosič. Molekula dopravce by měla rozlišovat řadu funkcí:

Schopnost autonomní replikace v hostitelské buňce (častěji bakteriální nebo kvasinky)

Přítomnost selektivní značky

Dostupnost vhodných restrikčních míst

Bakteriální plazmidy jsou nejčastěji působící v roli vektorů.

Pro kterou má organizace jasnou hierarchii. Je to tato vlastnost a odrážejí tzv. Life Organizace života. V takovém systému jsou všechny díly jednoznačně umístěny, od nejnižšího řádu na nejvyšší.

Úrovně životní organizace jsou hierarchickým systémem s rozkazy COZENING, který zobrazuje nejen povahu biosystémů, ale také jejich postupné komplikace ve vztahu k sobě navzájem. Dosud je obvyklé přidělit osm hlavních úrovní.

Kromě toho jsou přiděleny následující organizace:

1. Microsystem je druh doperového stupně, který zahrnuje molekulární a subcelulární hladiny.

2. Mezosystém je následující, organisen krok. Patří mezi ně mobilní, tkaniny, varhany, systémové a organizované úrovně živé organizace.

Existují také makrosystémy, které představují sálání s míry dohledu.

Stojí také za zmínku, že každá úroveň má své vlastní vlastnosti, které budou diskutovány níže.

Úrovně organizace života potorkanismu

Je obvyklé přidělit dva hlavní kroky:

1. Molekulární úroveň živé organizace - je úroveň práce a organizace biologických makromolekul, včetně proteinů, nukleové kyseliny, lipidy a polysacharidy. Je zde nejdůležitější procesy životně důležité činnosti jakéhokoliv organismu začnou - buněčné dýchání, přeměna energie, stejně jako přenos genetických informací.

2. Úroveň sub-buněk - zde může zahrnovat organizaci buněčných organel, z nichž každá plní důležitou roli v existenci buňky.

Organizační úroveň živé organizace

Tato skupina zahrnuje tyto systémy, které zajišťují holistickou práci celého organismu. Je obvyklé přidělit následující:

1. Buněčná úroveň Organizace života. Není tajemství, že je to buňka, která je konstrukční jednotkou jakékoli této hladiny, je studována s použitím cytologických, cytochemických, cytogenetic a

2. Úroveň tkanin. Toto zaměření je na struktuře, zvláštnosti a fungování různých typů tkanin, z nichž ve skutečnosti se skládají z orgánů. Studie těchto struktur jsou zapojeny do histologie a histochemie.

3. Organická úroveň. Charakterizované novou úrovní organizace. Zde jsou některé tkáňové skupiny kombinovány, tvořící holistickou strukturu se specifickými funkcemi. Každé tělo je součástí živého organismu, ale nemůže samostatně existovat mimo ni. Tato úroveň je studována takovými vědami jako fyziologie, anatomie a některé embryologie.

Organizovatelná úroveňjedná se o jednobuněčné, tak vícekulečné organismy. Koneckonců, každý organismus je holistický systém, ve kterých jsou všechny důležité procesy pro životně důležitou aktivitu. Kromě toho jsou zohledněny procesy hnojení, vývoje a růstu, jakož i stárnutí samostatného organismu. Studie této úrovně se zabývá takovými vědami, jako je fyziologie, embryologie, genetika, anatomie, paleontologie.

Ingganizovatelné úrovně živé organizace

Neexistují žádné organismy a jejich strukturální části, ale určitá sada živých bytostí.

1. Úroveň zobrazení obyvatelstva. Hlavní jednotkou je obyvatelstvo - soubor organismů určitého druhu, který zintenzivňuje jasně omezené území. Všichni jednotlivci jsou schopni bez volného přechodu mezi sebou. Ve studii této úrovně, zúčastněných věd, jako je systematika, ekologie, populační genetika, biogeografie, taxonomie.

2. Úroveň ekosystému - je zohledněna udržitelná společenství různých populací, jehož existence je úzce spjata a závisí na tom klimatické podmínky a tak dále. Studium takové úrovně organizace

3. Úroveň biosféry - To je nejvyšší forma živé organizace, která je globálním komplexem biogeocenóz celé planety.

Evoluční teorie

Metodické pokyny do laboratorních tříd

pro studenty agronomické fakulty

Miasskoye.

Metodické pokyny pro provádění laboratorních tříd jsou určeny pro studenty agronomické fakulty studentů ve směru 35.03.04 "Agronomie", 35.03.07 "technologie výroby a zpracování zemědělských produktů" v prezenčním a korespondenčním formám Školení s cílem zvládnout disciplínu "Evolution Teorie".

Kompilátor:

Mateveev E. Yu. - CAND. Biol. Sciences (Agroecology Institute - pobočka FSBea v Juragu)

© South Ural State zemědělská univerzita, 2016

© Institut of Agroecology, 2016

Struktura a hodnocení zprávy o laboratorní lekci ..................4

Vlastnosti a úrovně organizace bydlení .................................. .5

Modelování Evoluce ................................................ ............ 24.

Evoluční pohledy vědců .............................................. ...... ..26.

Evoluční teorie J. B. Lamarka a CH. Darwin ............................ 79

Hlavní fáze vývoje organického světa ................... ................ 90

Vývoj organismů jako adaptikogeneze ....................................... 108

Genetické základy evoluce .............................................. .......1.118.

Faktory makroevoluce .............................................. ...............128.

Struktura a hodnocení zprávy laboratorní zprávy

Zpráva laboratorního lekce se používá k posouzení kvality vývoje studenta vzdělávacího programu na témata disciplíny. Zpráva je hodnocena odhadem "změněno", "ne připočítaný" (tabulka 1).

Tabulka 1 - Kritéria odhadu zprávy

1 téma laboratorních tříd

2 dokončené úkoly

3 odpovědi otázky řízení

Vlastnosti a úrovně živé hmoty

Úvod

Organický svět je jediný celek, protože představuje systém vzájemně provázaných dílů (ve kterých existence některých organismů závisí na ostatních) a zároveň diskrétní (sestává ze samostatných jednotek - organismů nebo jednotlivců). Každý živý organismus je také diskretován, protože se skládá z jednotlivých orgánů, tkání, buněk, ale ve stejnou dobu každou z orgánů, které mají určitou autonomii, působí jako součást celku. Každá buňka se skládá z organoidů, ale funguje jako celek. Dědičné informace jsou prováděny geny, ale žádný z genů mimo celou agregaci určuje vývoj vlastnosti a tak dále.

Různé úrovně organizace organického světa jsou spojeny s diskrétností, které mohou být stanoveny jako diskrétní stavy biologických systémů charakterizovaných vlastnostmi minlinlačitelnosti, propojení, specifických vzorů. Zároveň se každá nová úroveň charakterizuje speciální vlastnosti a vzory bývalé nízké úrovně, protože každý organismus, na jedné straně se skládá z prvků podřízených, a na druhé straně je prvkem, který je součástí makrobiologický systém. Na všech úrovních života se jeho atributy projevují jako diskrétnost a integrita, strukturální organizace, metabolismus, energii a informace. Existence života na všech úrovních je připravena a určena strukturou s nízkou úrovní. Povaha buněčné úrovně organizace je určena molekulárními a subcelulárními hladinami, organizované - buněčné, tkáně atd.

Strukturální úroveň organizace života jsou extrémně rozmanité, ale ze všech jejich rozmanitosti molekulární genetické, ontogenetické, populační druhy a biosféra.

Molekulární genetický životní úroveň

Pro normální životní cyklus vyžaduje jakýkoliv organismus určitý soubor základních chemických prvků. Tato sada obsahuje tři skupiny prvků: makroelementy, stopové prvky a ultramy-prvky.

Na makroelementy, které se nazývají organogenics, zahrnují čtyři prvky - uhlík, kyslík, dusík a vodík. Tyto prvky tvoří většinu organické hmoty buňky (95-99%).

Makroelementy zahrnují také draslík, sodík, vápník, hořčík, fosfor, síru, chlor a železo, jejichž množství v buňce se pohybuje od desetinů až po setin procenta (1,9%).

Micalegants se nazývají takové prvky, které jsou přítomny v živých tkáních ve velmi nízkých koncentracích (0,001% až 0,000001%). Tato skupina zahrnuje: mangan, železo, kobalt, měď, zinek, vanad, bor, hliník, křemík, molybden, jod (0,01%). Zejména v biologicky aktivních látkách - enzymy, vitamíny, hormony.

Ultramic-elementy - prvky, jejichž obsah v buňce nepřesáhne 0,000001%. Tato skupina dělá zlato, uran, radium atd.

Pro normální živobytí tak potřebuje živá buňka 24 přirozených chemických prvků, z nichž každá má svůj vlastní účel, bylo zjištěno 80 prvků v buňkách.

Hlavní organické látky buňky jsou sacharidy, lipidy, aminokyseliny, proteiny, nukleové kyseliny.

Sacharidy zahrnují sloučeniny uhlíku, které jsou rozděleny do tří skupin sacharidů. Sacharidy hrají důležitou roli v životě organismů: jsou součástí pojivové tkáně obratlovců, poskytují krevní koagulaci, obnovu poškozených tkání, tvoří stěny rostlin, bakterií, hub, atd.

Lipidy jsou různé skupiny vodotěsných sloučenin, většina lipidů je sofistikované estery alkoholu, glycerol a mastné kyseliny, tj. Tuky. Tuky slouží jako zdroj energie a vody pro buňku a tělo jako celek, navíc se účastní termoregulace těla, vytváří tepelně izolační tukovou vrstvu. Jiné typy lipidů ochranná funkce, vstupující do exteriéru kostry hmyzu, pokrývající peří a vlny.

Aminokyseliny se nazývají sloučeniny, které mají karboxylovou skupinu a aminoskupinu. Celkem se nachází v přírodě více než 170 aminokyselin. V buňkách provádějí funkci stavebního materiálu pro proteiny. V proteinech se však nachází pouze 20 aminokyselin. Většina aminokyselin se vyrábí rostlinami a mikroorganismy. Některá zvířata však nemají část enzymů potřebných pro syntézu aminokyseliny, takže by měly dostávat některé aminokyseliny s jídlem. Takové kyseliny jsou nepostradatelné. Pro osobu, osm kyselin je nepostradatelné a čtyři další náhrady pouze podmíněně. Nejdůležitější vlastnost aminokyselin je jejich schopnost reagovat úplnost k tvorbě polymerních řetězců - polypeptidů a proteinů.

Proteiny jsou hlavní stavební materiál pro buňku. Jedná se o složité biopolymery, jejichž prvky jsou monomerní řetězce sestávající z různých kombinací dvaceti aminokyselin. V živé buňce proteinů více než jiných organických sloučenin (až 50% suché hmotnosti).

Většina proteinů provádí funkci katalyzátorů (enzymy). Také proteiny hrají roli nosičů; Například hemoglobin transferů kyslíku z plic do tkání. Svalové kontrakce a intracelulární pohyby - výsledek interakce molekul proteinu, jejichž funkce je koordinovat pohyb. Existují proteiny - protilátky, jejichž funkce je ochrana těla z virů, bakterií atd. Aktivita nervový systém Záleží na proteinech, se kterými jsou informace z prostředí shromažďovány a uloženy. Proteiny, které se nazývají hormony, kontrolují růst buněk a jejich aktivitu.

Dnes je molekulární základ metabolismu v buňce docela dobře studované.

Existují tři hlavní typy metabolismu (metabolismus):

Katabolismus nebo rozptýlení - proces štěpení komplexních organických sloučenin, doprovázených uvolňováním chemické energie v přestávce chemických vazeb. Tato energie je inhibována ve fosforečnanových vazbách ATP (kyselina adenosinová kyselina trifosforečná).

Amfobolismus je proces tvorby během katabolismu malých molekul, které pak se podílí na konstrukci složitějších molekul.

Anabolismus nebo asimilace - rozsáhlý systém procesů biosyntézy komplexních molekul s výdajem energie ATP.

Existuje několik mechanismů pro variabilitu molekulární úroveň. Nejdůležitějším z nich je mechanismus mutace genů - bezprostřední transformace genů samotných v chromozomu pod vlivem vnější faktory. Faktory způsobující mutaci (mutagenam) jsou: záření, toxické chemické sloučeninystejně jako viry. S tímto mechanismem se postup pro umístění genů v chromozomu nemění.

Dalším mechanismem variability je rekombinace genů. Toto vytvoření nových kombinací genů umístěných ve specifickém chromozomu. Současně se geny samy nezmění, ale pohybují se z jednoho kusu chromozomu do druhého, nebo je výměna genů mezi oběma chromozomy. Takový proces probíhá při sexuální reprodukci z vyšších organismů. Zároveň neexistuje žádná změna v celkovém množství genetických informací, zůstává nezměněna. Tento mechanismus vysvětluje, proč jsou děti jen částečně podobné svým rodičům - zdědí známky z obou rodičovských organismů, které jsou kombinovány náhodně.

Další variabilita mechanismus byl objeven pouze v padesátých letech. To je neklasická rekombinace genů, při které existuje obecný nárůst objemu genetických informací v důsledku zahrnutí buněk nových genetických prvků v genu. Nejčastěji se tyto prvky zavádějí do buněčných virů. Dnes bylo nalezeno několik typů přenosných genů. Mezi nimi patří plasmidy, které jsou dvoukolové kroužkové DNA. Kvůli nim po dlouhém použití jakýchkoliv léků přichází návykové k těmto lékům a přestávají jednat. Patogenní bakterie, proti kterým je náš lék platný, jsou spojeny s plazmidy, které poskytují tyto bakterie na odpor léčiva, a bakterie přestanou všimnout.

Migrační genetické prvky mohou způsobit jak strukturní restrukturalizaci v chromozomech a genových mutacích. Možnost využití takových prvků osobami vedla k vzniku nové vědy - genetické inženýrství, jehož účelem je vytvořit nové formy organismů se specifickými vlastnostmi. Současně jsou konstruovány nová, non-přirozená kombinace genů s genetickými a biochemickými metodami. Pro to je DNA modifikována, což je kódováno pro výrobu proteinu s požadovanými vlastnostmi. Na tom jsou založeny všechny moderní biotechnologie.

Onhegenetická úroveň

Tato úroveň vznikla v důsledku tvorby živých organismů. Hlavní jednotkou života této úrovně je samostatná osoba a elementární jev - ontogeneze. Biologická část může být oba jednobuněčný, tak vícekulovitý organismus, ale v každém případě představuje holistický, self-reprodukční systém.

Ontogeneze je proces individuálního vývoje těla od narození prostřednictvím konzistentních morfologických, fyziologických a biochemických změn smrti, proces implementace dědičných informací. V současné době nebyla vytvořena jediná teorie ontogeneze, protože příčiny a faktory, které určují individuální rozvoj těla, nejsou stanoveny.

Buněčná úroveň. Dnes věda byla spolehlivě prokázána, že nejmenší nezávislá jednotka struktury, fungování a vývoje živého organismu je buňka, která je základním biologickým systémem schopným self-reprodukci, samo-reprodukci a vývoj, který je obdařen všechny známky živého organismu. Buněčné struktury podléhají strukturu jakéhokoliv živého organismu, bez ohledu na to, jak moc je jeho struktura. Věda studuje živou klecí se nazývá cytologie. Studuje strukturu buněk, jejich fungování jak základních živých systémů, zkoumá zařízení k podmínkám média atd. Také cytologie studuje vlastnosti specializovaných buněk, tvorbu jejich speciálních funkcí a vývoj specifických buněčných konstrukcí. Moderní cytologie tedy lze nazvat fyziologií buňky.

Otevření existence buněk a jejich výzkum nastal na konci XVII století, kdy byl vynalezen první mikroskop. Poprvé, buňka byla popsána anglickým vědcem Roberta Ducky v roce 1665, když považoval za kus dopravní zácpy. Vzhledem k tomu, že jeho mikroskop nebyl příliš dokonalý, to, co viděl, byl ve skutečnosti zdi mrtvých buněk. Trvalo téměř dvě stě let tak, aby biologové pochopili, že hlavní roli hrají stěny buňky, ale její vnitřní obsah. Mezi prekurzory teorie buněk by měly být také nazývány Antonia Van Levenguk (1632-1723), což dokázalo, že tkáně mnoha rostlinných organismů jsou postaveny z buněk.

T. Svanny a M. Shleden v roce 1838 byla vytvořena teorie buněk, která se stala největší událostí v biologii XIX století. To byla tato teorie, že rozhodující důkazy o jednotě všech volně žijících živočichů sloužil jako nadace pro rozvoj embryologie, histologie, fyziologie, teorie evoluce, stejně jako pochopení individuálního rozvoje organismů. Cytologie má silný impuls od vytvoření genetiky a molekulární biologie. Poté byly otevřeny nové buněčné složky - membrána, ribozomy, lysozomy atd.

Podle moderních reprezentací mohou buňky existovat jak nezávislé organismy (například nejjednodušší) a ve složení mnohobuničných organismů, kde jsou sexuální buňky, které slouží k chovu, a somatické buňky (tělesné buňky). Somatické buňky se liší ve struktuře a funkcích - existuje nervózní, kost, sval, sekreční buňky. Rozměry buněk se mohou lišit od 0,1 um (některých bakterií) na 155 mm (pštrosí vejce ve skořepině). V živém organismu existují miliardy různých buněk (do 1015), z nichž forma může být nejvíce bizarní (pavouk, hvězda, sněhová vločka atd.).

Všechny buňky se skládají ze tří hlavních částí: plazmová membrána ovládající přechod látky z prostředí do buňky a zpět; Cytoplazma s řadou konstrukcí a jádra buněk, který obsahuje genetické informace. Kromě toho všechna zvířata a některé rostlinné buňky obsahují centrioles - válcové struktury, které tvoří buněčná střediska. Zeleninové buňky mají také buněčnou stěnu (plastu) a plastistiky - specializované buněčné struktury, které často obsahují pigment, ze kterého závisí barva buňky.

Buňky rostou a množí se rozdělením na dvě dceřiné společnosti. Existují dva způsoby rozdělení buněk. Mitóza je taková rozdělení buněčného jádra, ve kterém jsou tvořeny dvě dceřiné jádra se sadou chromozomů, shodné s rodičovskou buňkou. V tomto případě jsou dceřiné buňky přenášeny kompletní sadu chromozomů, které nesou genetické informace. Po nesrovnalostech se dcera DNA převede na chromozomy, tvořící strukturu charakteristiku tohoto těla. Tento způsob reprodukce je charakteristická pro všechny buňky, s výjimkou genitálií.

Meiosis je rozdělení jádra buněk s tvorbou čtyř dceřiných jader, z nichž každá obsahuje polovinu chromozomů než počáteční jádro. Tento mechanismus buněčného dělení v přírodě se nachází pouze při přípravě na sexuální reprodukci, při tvorbě genitálních buněk (her). Při sloučení her v procesu hnojení se opět vypne diploidní sadu chromozomů. Tento způsob reprodukce je charakterizován pouze pro genitální buňky.

Multikolotní organismy se také vyvíjejí z jedné buňky - vejce, ale v procesu jeho dělení buněk jsou modifikovány, což vede k vzhledu mnoha různých buněk - svalů, nervózní, krve atd. Různé buňky syntetizují různé proteiny. V každé buňce mnohobuněčného organismu však existují kompletní genetické informace pro stavbu všech proteinů nezbytných pro toto tělo.

V závislosti na typu buňky jsou všechny organismy rozděleny do dvou skupin:

Procarriot - buňky prosté jader. Molekuly DNA nejsou obklopeny jadernou membránou a nejsou organizovány v chromozomech. Patří mezi ně bakterie.

Eukarotes - buňky obsahující jádra. Kromě toho mají mitochondria - organely, ve kterých probíhá proces oxidace. Eukariotes zahrnují nejjednodušší, houby, rostliny a zvířata, takže mohou být jednobuněčné a vícecelulární.

Studium živé klece, vědci věnovala pozornost existenci dvou hlavních typů jeho výživy, které umožnily všem organismům rozdělit na dva typy:

Auto-tekoucí organismy - nepotřebují organické potraviny a mohou žít v důsledku asimilace oxidu uhličitého (bakterií) nebo fotosyntézy (rostliny), tj. Oni sami produkují živiny, které potřebují;

Heterotrofní organismy jsou všechny organismy, které nemohou dělat bez biopotravin.

Vícekelární organismy. Všechny vícecelulární organismy jsou rozděleny do tří království: houby, rostliny a zvířata. Jejich životně důležitá činnost, stejně jako práce jednotlivých částí mnohobuněných organismů je studována fyziologií. Tato věda považuje mechanismy působení různých funkcí živého organismu, jejich spojení mezi sebou, regulací a přizpůsobení vnějšímu prostředí, původu a tvorbě procesu evoluce a individuálního vývoje jednotlivců. Ve skutečnosti se jedná o proces ontogeneze - rozvoj těla od narození k smrti, ve kterém dochází k růstu, pohyb jednotlivých struktur, diferenciace a komplikace těla. Tento proces je popsán na základě slavného biogenetického zákona formulovaného společností Ernst Gecku (1834-1919), autorem termínu "ontogeneze".

Biogenetický zákon tvrdí, že ontogeneze v krátké formě opakuje fylogenezi, tj. Samostatný subjekt ve svém individuálním vývoji ve zkrácené formě je všechny fáze vývoje jeho druhu. Tak, ontogeneze je realizací dědičných informací kódovaných v zárodečných buňkách, stejně jako kontrola soudržnosti všech systémů organismu během jeho práce a nástroje pro životní prostředí.

Všechny vícecelulární organismy se skládají z orgánů a tkání.

Tkaniny jsou skupina fyzikálně kombinovaných buněk a mezibunitelných látek podobných ve struktuře a funkci. Jejich studium je předmětem histologie. Tkaniny mohou být vytvořeny jak ze stejné, tak z různých specializovaných buněk. Například zvíře ze stejných buněk postavilo plochý epitel a z různých buněk - svalů, nervózní, pojivové tkáně.

Orgány jsou poměrně velké funkční části těla provádějící specifickou funkci sestávající z buněk různých typů a řízených obecným mechanismem těla. Orgány jsou zase součástí větších jednotek - systémy organismu. Mezi nimi se rozlišují nervová, trávicí, kardiovaskulární, dýchací a další systémy. Každý z těchto systémů zahrnuje stávající orgány a hierarchii řídicích mechanismů.

Ve skutečnosti může být živý organismus reprezentován jako komplex fyziologických systémů, které zajišťují jeho homeostázu a přizpůsobení. Je tvořen v důsledku interakce genotypu (kombinace genů jednoho organismu) s fenotypem (komplex vnějších příznaků těla vytvořeného během svého individuálního vývoje). Tělo je tedy stabilní systém vnitřních orgánů a tkání ve vnějším prostředí. Vzhledem k tomu, že obecná teorie ontogeneze ještě nebyla vytvořena, mnoho procesů vyskytujících se během vývoje těla ještě nedostalo jejich úplné vysvětlení.

IV. Biogenní metody přispívající ke zvýšení délky života

IV. Sanitační akce v případě ohrožení pacienta nebo lékařského života

PS. Tento vzorec se používá v případě, že míra inflace má stabilní hodnotu a doba měření inflace má pravidelnou frekvenci.

Oko a ducha "(" L "œil et l" Esprit ". Paříž, 1964) - Poslední práce Merlot-Ponti publikoval během života

9.1. StrukturabiologickýznalostBiologietak jakověda

V současné době je biologie nejdynamičtěji rozvíjející věda - věda života a volně žijících živočichů. Hlavní úkoly biologie je poskytnout vědeckou definici života, uvádějí základní rozdíl mezi bydlení z neživého života, zjistit specifika biologické formy existence hmoty. Rozvoj biologických znalostí vede k postupnému transformaci myšlenek o podstatě života, jednoty kosmie a biologický evoluce, interakce biologického a sociálního v člověku atd. Nová biologická data se mění o obraz světa, který byl po dlouhou dobu tvořen fyzikou. To lze říci, že Dnes Discovery v biologii určuje vývoj všech přírodních věd. Proto je moderní vědecký obraz světa nemožné bez biologických znalostí. Kromě toho biologie se stává základem, na kterém jsou vytvořeny nové ideologické principy, určující sebe-povědomí o osobě.

V moderní vědě biologieje definován jako soubor vědy živinnosti, různé stávající a stávající živé organismy, jejich struktura a funkce, původ, šíření a vývoje, spojení s sebou a neživažené povahy.

V souladu s tímto, biologie studuje jak obecné, tak soukromé zákony žijící ve všech jejích projevech (metabolismus, reprodukce, dědičnost, variabilita, přizpůsobivost atd.).

Moderní biologie je dynamická, mění se před poznáním. Aplalanche-jako hromadění nových experimentálních dat je někdy před jejich teoretickým interpretací a vysvětlením. Rychle roste v biologii

disciplinární zkouška na křižovatce s jinými přírodními vědami. Proto ve struktuře biologických poznatků je dnes více než 50 soukromých věd: botanika, zoologie, genetika, molekulární biologie, anatomie, morfologie, cytologie, biofyzika, biochemie, paleontologie, embryologie, ekologie atd. Tento členění vědeckých disciplín je způsobeno především složitostí hlavního předmětu biologického výzkumu - živé záležitosti.

Struktura biologie jako vědy lze z hlediska předmětů, vlastností, úrovně organizace bydlení, základních fází a biologických paradigmatu.

Podle předmětů studie je biologie rozdělena do virologie, bakteriologie, botanika, zoologie, antropologie.

Podle vlastností a projevů živobytí existuje následující klasifikace biologických disciplín: embryologie -věda studuje klíčné (embryonální) rozvoj organismů; fyziologie -věda o fungování organismů; morphologika -věda o struktuře živých organismů; molekulární biologie -věda o životním stylu společenství zeleninového a živočišného světa, jejich vztahy s životním prostředím; genetika -věda o dědičnosti a variabilitě.

Pokud jde o organizaci živých organismů, přidělit: anatomie- Věda o makroskopické struktuře zvířat a muže; histologie -věda o struktuře tkanin; cytologie -věda o struktuře živých buněk.

Ve svém vývoji, biologie absolvovala dlouhou a obtížnou cestu, která zahrnuje tři největší etapy, které se v podstatě liší v jejich hlavní myšlenku: 1) období systematiky, 2) periody evoluce a 3) období biologie mikromyr. Výrazné období nemají jasné časové limity mezi sebou, stejně jako nemají ostré přechody. Vzhledem k tomu, že biologie dosud nedosáhla úrovně teoretických zobecnění a nemá žádný vlastní vědecký obraz světa, existuje ve třech "hypostázách" - naturalistické, fyzikálně-chemicky a evoluční biologii. Každý z nich se objevil v příslušném období vývoje biologické vědy.

Dobasystematika. Naturalistickýbiologie

Stejně jako jakákoli přírodní věda, biologie začala vyvíjet jako deskriptivní (fenomenologická) věda o různých formách, druhů avztahy živého světa. Hlavním úkolem bylo studium povahy ve svém přirozeném stavu. Za tímto účelem byly popsány a systematizovány jevy volně žijících živočichů. To bylo v tomto období, že naturalistický

pohyb na životní život. Začátek vědeckého přístupu byl stále rostoucí celek praktických znalostí přijatých osobou v procesu jeho interakce s životním prostředím. Kromě hromadění znalostí bylo nutné systematizovat jak objekty, které byly předmětem praktických zájmů osoby. Myšlenka systematika vznikla ve starověku. První systematizátor vědy byl Aristoteles, který shromáždil skutečný materiál nahromaděný do jeho času a učinil první pokus o klasifikaci zvířat a rostlin založených na koncepci účelnosti.

Systematizace biologických znalostí věnoval řadu prací: "historie zvířat", "na částech zvířat", "na výskytu zvířat". V nich Aristoteles rozdělil království zvířat do dvou skupin: mít krev a bez krve. Mezi krví zdůraznil: čtyřnohý otvory, ptáky, čtyřnohé a přísné vejce a lanovky a ryby. Tedy, bez krve sdílené na: měkký (honit) měkký multi-up (raky), mnohostranné segické a skořápky (měkkýši a mořský ježek). Kromě toho Aristoteles přidělil řadu skupin přechodných mezi těmito dvěma. Člověk Aristoteles udělal místo na vrcholu krevních zvířat (antropocentrismus).

Díky dílu Aristotle, chaotické znalosti z volně žijících živočichů získal relativně nařízený charakter, a tato okolnost poskytuje důvod věřit, že tvorba biologie jako věda začala v těch vzdálených časech. Myšlenky Aristotle si užívaly nesporné autority až do nového času, teprve pak byly zkontrolovány.

Vzestup biologických věd došlo pouze v XVI století. A je spojena s epochem velkých geografických objeví, která obohacená věda s mnoha nových faktů shromážděných na nově otevřených zemích. Tyto skutečnosti požadovaly jejich systematizaci a klasifikaci, která byla navržena v dílech švédského vědce K. Linnei. Ve své práci byl "systém přírody" schopný vyvinout štíhlou hierarchii všech zvířat a rostlin.

V srdci Systematika Linnei ležícího pohledu, blízké druhy jsou kombinovány do porodu, podobná práce - v oddělení a oddělení - ve třídách. Kromě toho řádky zavedly přesnou terminologii popisovat rostliny a zvířata. Vlastní také zavedení binární (dvojité) nomenklatury: označení každého typu dvou termínů - jméno rodu a typ latiny. Linnes přesně určil vztah mezi různými systematickými skupinami - třídami, oddíly, porodem, typy a poddruhy, jasně zdůrazňují názvy taxony a ukazují jejich hierarchické coodes.

Kromě systematizace a klasifikace organického světa v Stůletiích XVIII-XIX. V oblasti tradiční biologie se stále objevila

Řada základních prací zvažovaných klasikou biologického myšlení. Jedná se o 44-nesmyslnou práci francouzského vědce J. Buffonu a jeho spoluautorů "přírodní historie", slavný "život zvířat" A. Brema a dílo E. Geckelu na morfologii organismů.

Naturalistická biologie neztratila svou hodnotu v našem dni. Studie flóry a fauny naší planety pokračuje, nové druhy jsou otevřeny a popsány. Navzdory tomu, že moderní biologie byla schopna analyzovat a klasifikovat obrovské množství zvířat a rostlinných organismů, nicméně nemohla dělat plný popis Celý přírodní svět. Předpokládá se, že pouze dvě třetiny stávajících druhů jsou stále popsány, tj. 1,2 milionu zvířat, 5000 tisíc rostlin, stovky tisíc hub, asi 3 tisíc bakterií atd. Ekologie se stává stále důležitější - věda, zkoumání vztahu mezi organismy mezi sebou a stanovištěm. Tato věda se objevila v rámci tradiční biologie, považuje přírodu jako celek a vyžaduje pečlivý, humánní vztah.

Dobamikroworld. Fyzikální- chemikáliebiologie

Se všemi výhodami naturalistické biologie s holistickým přístupem ke studiu přírody, biologie stále potřebovala pochopit mechanismy, jevy a procesy vyskytující se na různých úrovních života a živých organismů. Proto, tradiční vědci deskriptivních biologických vědců nuceni jít do studia anatomie a fyziologie rostlin a živočichů, procesů života organismů obecně a jejich jednotlivých orgánů, a pak pokračovat vzájemná povaha, studovat život v buňku a molekulární genetické úrovně.

Základy anatomických a fyziologických poznatků byly položeny ve starověku a jsou spojeny s prací Hippokratic, Herofila, Claudia Galen a jejich studentů. Pravý vývoj této oblasti biologie však začal jen v novém čase. Ve staletí XVI-XVII. Díky R. Guka, N. Grew, Ya. Gelmont, M. Malpigi, prováděný pomocí mikroskopu, byl vyvinut anatomií rostlin, byly otevřeny buněčné a tkáňové úrovně organizace rostlin. Experiment proniká do biologie - umělá hybridizace, která stanoví vzdálené předpoklady pro výskyt genetiky.

Je důležité poznamenat, že biologie v novém čase má všechny širší použití metod ostatních přírodní vědy - Pokročilejší fyzika a chemie. Takže ve vědě proniklo myšlenku, že všechny jevy života poslouchají zákony fyziky a chemie a mohou být vysvětleny s jejich pomocí. Biologie tak širší používají nápady

dukiaismus. Zpočátku to byl jen metodický přístup, ale z XIX století. Bylo možné hovořit o narození fyzikálně-chemické biologie, studoval život v molekulární a supermolekulární úrovni. Vědci XIX století, kteří používali metody fyziky a chemie ve studiu, hráli významnou roli ve schválení nového obrazu biologie. L. PRŮMAČE, I.M. Sechenov, I.p. Pavlov, I.I. MECHNIKOV a kol. Je také nutné pojmenovat zakladatele teorie M. She Sheiden a T. Svanna, zveřejněny v roce 1838, aby se začal učit živou buňku. Jejich teorie vedla k vzniku cytologie - vědy o živé buňce.

Další studium buněčné struktury způsobilo narození genetiky - vědy o dědičnosti a variabilitě. V XX století Zdálo se, že molekulární genetika, která přinesla biologii na novou úroveň analýzy života a ještě těsněji ji přivedla blíže fyzikou a chemii. Bylo možné pochopit genetickou roli nukleových kyselin, molekulární mechanismy genetické reprodukce a biosyntézy proteinu byly otevřeny, stejně jako molekulární genetické mechanismy variability, studoval metabolismus na molekulární úrovni. Zároveň zjišťování fyziky a chemie, neustálé zlepšování fyzikálních a chemických výzkumných metod a jejich aplikace v biologii vytvořila schopnost přistupovat ke studiu různých biologických problémů.

Z hlediska chemie jsou živé organismy otevřené systémy, neustále výměna látky a energie s životním prostředím. Současně spolu s potravinami dostávají obrovské množství organických a minerálních sloučenin, které se podílejí na biochemických reakcích těla, a pak ve formě rozkladných produktů jsou zobrazeny v životním prostředí. Stavební materiál pro živé buňky jsou makromolekuly - proteiny, tuky, sacharidy a nukleové kyseliny. Hormonální regulace vyskytující se v těle také představuje systém chemického reakce.

Kombinace biologie s chemikem dala začátek nové vědy - biochemie, která studuje strukturu a vlastnosti biomolekuly současně s jejich metabolismem v živým tkáním a orgánům. Jinými slovy, biochemie analyzuje změny v biomolekulách uvnitř živého organismu. Biochemisté se podařilo zjistit, jak je energie v buňce přenesena, dešifrovat metabolické mechanismy (metabolismus), aby se stanovil roli membrán, ribozomů a jiných intracelulárních konstrukcí. Bylo to biochemici, kteří se doručili strukturu a určili funkce proteinů a nukleových kyselin, čímž se pokládají základy molekulární genetiky. Doporučení biochemů dnes těší medicíny, lékárny, zemědělství.

Vzhledem k tomu, že moderní chemie je založena na fyzice, vědci se snaží vysvětlit biologické jevy a procesy založené na

fyzikální vzory. V důsledku toho, v roce 1950 se narodila nová věda v biologii a fyzice na křižovatce biochemie - biofyzika. Biofyzika, s ohledem na jakýkoli biologický fenomén, rozložení je poněkud výraznější, přístupný k pochopení zákonů a vyšetřovat jejich fyzikální vlastnosti. Bylo tak vysvětleno mechanismy svalové kontrakce, nervózní impuls, tajemství fotosyntézy a enzymatické katalýzy.

S pomocí biochemie a biofyziky byli vědci schopni kombinovat znalosti o struktuře a funkcích těla. Ale ani tyto vědci ani fyzikálně-chemické biologie jako celek mohou odpovědět na hlavní otázku biologie - otázka původu a podstaty života.

Evolučnídoba. Evolučníbiologie

Myšlenka rozvoje divoké zvěře pronikla do biologie pouze v XIX století, ačkoli předpoklady evoluční biologie byly vytvořeny ve starověku. Takže, v srdci systematiky živého, Aristoteles leží myšlenkou schodiště bytostí: umístil organismy z jednoduchého až složitému jednomu, zatímco on umístil na vrchol pyramidy živočišného světa. Z této myšlenky bylo nutné učinit pouze krok směrem k myšlence evoluce jako rozvoj světa zvířat přes neustálé komplikace.

Začátek evolučního období rozvoje biologie byl nalezen v dílech francouzského biologa J. B. Lamarka, který navrhl první evoluční teorie.Byla stanovena ve své knize "Filozofie zoologie", publikovaná v roce 1809, Lamarc nejprve promluvil s změnou organismů pod vlivem životního prostředí a převodem získaných značek k potomkům. Lamark ve své teorii se však spoléhal na řadu nesprávných počátečních ustanovení, z důvodu které nemohl vyřešit problém vztahu mezi vnitřními a vnějšími faktory evoluce.

Významný příspěvek k rozvoji biologie v této fázi teorie katastrofaautor, který se stal francouzským vědcem J. Kuvye. Vydal se z myšlenek, že přirozené síly působící nyní a dominují v minulosti, se od sebe efektivně liší. Proto v minulosti, globální přirozené kataklyzmy, přerušení klidného toku geologických a biologických procesů na Zemi, se proto mohly objevit periodicky. V důsledku těchto globálních katastrof, nejen vzhled Země, ale také jeho organický svět téměř zcela změnil. Důvody těchto katastrofních vědy nejsou schopny zřídit, ale lze konstatovat, že to byla katastrofa, která vedla k vzniku stále složitějších ekologických forem.

Originální revoluce v biologii se týká vzhledu v roce 1859 teorie evoluce C. Darwin,"Původ druhu přirozeným výběrem" popsaného v knize. Evoluční teorie Dar

vína jsou postavena na třech postulátech: variabilita, dědičnost a přirozený výběr. Variabilita, Darwinem, je schopnost organismů získat nové vlastnosti a označení a změnit je z různých důvodů. Je to variabilita, která je první a hlavní vazbou evoluce. Deredita je schopnost živých organismů převést své vlastnosti a známky na následné generace. Přírodní výběr je výsledkem boje o existenci a znamená přežití a úspěšnou reprodukci nejvíce přizpůsobených organismů. Podle působení přirozeného výběru skupiny jednotlivců z generace na generaci se akumulují různé adaptivní značky a v důsledku toho získají tak značné rozdíly, které se proměňují v nové typy. Ustanovení o dědičnosti a variabilitě, která byla také zahrnuta v této teorii, byly bohužel navrženy mnohem horší. To dalo důvody pro vážnou kritiku teorie Darwinian Evolution, která se otočila na konci XIX - raného XX století.

Moderní (syntetická) teorie evolucevypadalo to pouze do konce 20s. Xx století Byla syntéza genetiky a darwinismu. Od té doby se stalo možné hovořit o evoluční biologii jako platformy, na které se vyskytuje syntéza heterogenních biologických znalostí. Dnešní evoluční biologie je výsledkem kombinování dvou toků znalostí: evoluční výuka a znalosti získané jinými biologickými vědami o procesech a evolučních mechanismech. Během století XX. Obsah evoluční biologie se neustále rozšiřuje. Je doplněn údaji genetiky, molekulární biologie, cytologie, paleontologie. Mnoho vědců se domnívá, že je to evoluční biologie, která se bude moci stát základem teoretické biologie, což je hlavním účelem biologů XXI.

9.2. StrukturálníÚrovněorganizaceŽivot

Život je charakterizován dialektickou jednotou protikladů: Je současně null a diskrétní. Organický svět je jediný celek, protože představuje systém vzájemně provázaných částí (existence některých organismů závisí na ostatních) a zároveň diskretnící, protože se skládá z jednotlivých jednotek - organismů nebo jednotlivců. Každý živý organismus je rovněž diskrétní, jak se skládá z jednotlivých orgánů, tkání, buněk, ale ve stejnou dobu každou z orgánů, které mají určitou autonomii, působí jako součást celku. Každá buňka se skládá z organoidů, ale funguje jako celek. Dědičné informace jsou prováděny geny, ale

Žádný z genů mimo celou populaci neuvádí vývoj vlastnosti atd.

Různé úrovně organických organizací organických světových světových světů jsou spojeny s diskrétností života, které mohou být definovány jako diskrétní stavy biologických systémů charakterizovaných pahy, propojeností a specifickými vzory. Zároveň má každá nová úroveň speciální vlastnosti a vzorce bývalé nižší úrovně, protože jakékoliv tělo na jedné straně se skládá z prvků podřízených, a na druhé straně je prvkem, který je součástí makrobiologického Systém.

Na všech úrovních života se jeho atributy projevují jako diskrétnost a integrita, strukturální organizace, metabolismus, energii a informace. Existence života na vyšších úrovních organizace je připravena a určena strukturou s nízkou úrovní; Zejména povaha buněčné hladiny je určena molekulárním a subcelulárním, organizovaným - buněčným obsahem tkanin atd.

Strukturální úroveň živé organizace jsou extrémně rozmanité, ale zároveň hlavní, buněčné, ontogenetické, druhy populace, bioceneth, biogeocetická a biosféra jsou základní.

Molekulární- genetickýúroveň

Molekulární genetická úroveň bydlení je úroveň fungování biopolymerů (proteiny, nukleové kyseliny, polysacharidy) a další důležité organické sloučeniny, které jsou základem životně důležitých procesů organismů. Na této úrovni je základní konstrukční jednotka gen, a nosič dědičných informací ve všech živých organismech - molekula DNA. Realizace dědičných informací se provádí za účasti molekul RNA. Vzhledem k tomu, že skladování, změny a implementace dědičných informací jsou spojeny s molekulárními strukturami, tato úroveň se nazývá molekulární, ale genetická.

Nejdůležitějšími úkoly biologie na této úrovni jsou studiem mechanismů pro přenos genových informací, dědičnosti a variability, studium evolučních procesů, původu a podstaty života.

Všechny živé organismy v jejich kompozici jsou jednoduché anorganické molekuly: dusík, voda, oxid uhličitý. Z nich se během chemického vývoje objevily jednoduché organické sloučeniny, dále, stavební materiál pro větší molekuly. Tak se objevily makromolekuly - Gigantic

polymery, postavené z různých monomerů. Existují tři typy polymerů: polysacharidy, proteiny a nukleové kyseliny. Monomery pro ně slouží monosacharidy, aminokyselin a nukleotidy.

Proteinya nukleové kyseliny jsou "informační" molekuly, protože ve své struktuře hraje důležitou roli sekvencí monomerů, což může být velmi různorodý. Polysacharidy (škrob, glykogen, celulóza) hrají roli zdroje energie a stavebního materiálu pro syntézu větších molekul.

Proteiny jsou makromolekuly, které jsou velmi dlouhé řetězce z aminokyselin - organické (karboxylové) kyseliny obsahující jako pravidlo, jeden nebo dva aminoskupiny (-NH2).

V roztokech aminokyselin je možné vykazovat vlastnosti jak kyselin a bází. To z nich činí druh pufru na cestě nebezpečných fyzikálně-chemických změn. V živých buňkách a tkáních se vyskytují více než 170 aminokyselin, ale existují pouze 20 jejich proteinů. Je to sekvence aminokyselin spojených s každým dalším peptidovým vazbám1 tvoří primární strukturu proteinů. Belkov představuje více než 50% celkové suché hmotnosti buněk.

Většina proteinů provádí funkci katalyzátorů (enzymy). Ve své prostorové struktuře jsou aktivní střediska ve formě prohloubení určité formy. Molekuly spadají do takových center, jehož konverze je katalyzována tímto proteinem. Kromě toho hrají proteiny roli nosičů; Například hemoglobin transferů kyslíku z plic do tkání. Svalové kontrakce a intracelulární pohyby - výsledek interakce molekul proteinu, jejichž funkce je koordinovat pohyb. Funkce protilátkových protilátkových protilátek je ochrana těla z virů, bakterií atd. Aktivita nervového systému závisí na proteinech, se kterými se shromažďují a uloží informace z prostředí. Proteiny, nazývané hormony, kontrolují růst buněk a jejich činnost.

Nukleové kyseliny.Procesy životně důležité aktivity živých organismů určují interakci dvou typů makromolekul - proteinů a DNA. Genetické informace těla jsou skladovány v molekulách DNA, které slouží jako nosič dědičných informací pro příští generaci a určuje biosyntézu proteinů, které kontrolují téměř všechny biologické procesy. Proto NUK-

1 peptidová komunikace je chemická komunikace -CCO-NH-.

kyseliny lyinovic patří ke stejnému důležitému místu v těle, stejně jako proteiny.

Oba proteiny i nukleové kyseliny mají jednu velmi důležitou vlastnost - molekulární disymetrie (asymetrie) nebo molekulární chirality. Tato vlastnost života byla otevřena ve 40-50s. XIX století L. Pasteur během studia struktury krystalů látek biologického původu - soli hroznové kyseliny. Ve svých experimentech, Icmaster zjistil, že nejen krystaly, ale jejich vodné roztoky jsou schopny vychýlit polarizovaný paprsek světla, tj. jsou opticky aktivní. Později dostali jméno optické izomery.V řešení ne-biologického původu je tato nemovitost chybí, struktura jejich molekul je symetricky.

Dnes jsou potvrzeny myšlenky Pasturu, a to je považováno za prokázané, že molekulární chiralita (od řečtiny. Cheir - ruka) je inherentní v živé hmoty a je jeho nezcizitelným majetkem. Podstata neživého původu je symetricky v tom smyslu, že molekuly polarizaci světla vlevo a vpravo, to vždy stejně rovná. A v podstatě biologického původu je vždy odchylka od této rovnováhy. Proteiny jsou konstruovány z aminokyselin, polarizační světlo pouze vlevo (L-konfigurace). Nukleové kyseliny se skládají z cukrů, polarizační světlo pouze doprava (D-Configuration). Chiralita je tedy asymetrie molekul, jejich neslučitelnost se zrcadlem odrazem, jako je pravá a levá ruka, která dala moderní název Tato vlastnost. Je zajímavé poznamenat, že pokud se člověk najednou změnil do zrcadlového odrazu, pak by se jeho tělo bylo v pořádku, pokud by měl jíst zeleninový nebo zvířecí původ, který by mohl jednoduše nestrávit.

Nukleové kyseliny- Jedná se o komplexní organické sloučeniny, které jsou biopolymery obsahující fosforus (poly-nukleotidy).

Existují dva typy nukleových kyselin - deoxyribonuch-lein kyseliny (DNA) a ribonukleová kyselina (RNA). Jeho jméno nukleové kyseliny (od lat. Jádro - jádro) byly vzhledem k tomu, že poprvé byli přiděleni z jader leukocytů ve druhé polovině XIX století. Švýcarský biochemik F. MISHER. Později bylo zjištěno, že nukleové kyseliny mohou být umístěny nejen v jádru, ale také v cytoplazmě a jeho organoidech. Molekuly DNA spolu s proteiny Hyston tvoří látku chromosoma.

Uprostřed XX století Americký biochemik J. Watson a anglický biofyzik F. Creek odhalil strukturu molekuly DNA. X-ray difrakční studie ukázaly, že DNA se skládá ze dvou řetězců zkroucených do dvojité šroubovice. Úloha řetězů řetězců se hraje sakharo fosforečná skupina a základy purinů a pyrimidinů jsou podávány propojkami. Každý propojek je tvořen dvěma bázemi připojenými k dvou opačným řetězům, a pokud má jednu základnu jeden kruh, pak druhý je dva. Doplňkové dvojice jsou tedy tvořeny: AA-T a pan To znamená, že sekvence základů jednoho řetězce jednoznačně určuje základní sekvenci v jiném komplementárním řetězci molekuly.

Gen je část molekuly DNA nebo RNA (v některých virech). RNA obsahuje 4-6 tisíce individuálních nukleotidů, DNA - 10-25 tisíc. Pokud byste mohli vytáhnout DNA jedné lidské buňky v kontinuálním nitě, pak by jeho délka byla 91 cm.

Nicméně, narození molekulární genetiky došlo mírně dříve, kdy Američané J. Bidl a E. titum vytvořily přímé spojení mezi stavem genů (DNA) a syntézou enzymů (proteinů). Bylo to pak, že se objevilo slavné prohlášení: "Jeden gen je jeden protein." Později bylo zjištěno, že hlavní funkce genů je kódování syntézy proteinů. Poté vědci soustředili svou pozornost na otázku, jak byl genetický program zaznamenán a jak je implementován v buňce. K tomu bylo nutné zjistit, jak jen čtyři báze mohou kódovat pořadí celých dvaceti aminokyselin v molekulách proteinů. Hlavním příspěvkem k řešení tohoto problému byl učiněn slavným fyzikem teoretikem Gamov v polovině padesátých let.

Podle jeho předpokladu se používá kombinace tří DNA nukleotidů pro kódování jedné aminokyseliny. Tato elementární jednotka dědičnosti kódující jednu aminokyselinu byla pojmenována kodon.V roce 1961 byla hypotéza Gamova potvrzena výzkumem F. Cry. Tak byl rozluštil molekulární mechanismus čtení genetických informací z molekuly DNA v syntéze proteinů.

V živé buňce jsou organely - ribozomy, které "čtou" primární strukturu DNA a syntetizují protein v souladu s informacemi zaznamenanými v DNA. Každý nukleotid trojika je vložen podle jednoho z 20 možných aminokyselin. Je to tak, že primární struktura DNA určuje sekvenci aminokyselin syntetizovaného proteinu, upevňuje genetický kód těla (buňky).

Genetický kód všech živých věcí, ať už je to rostlina, zvíře nebo bakterie, totéž. Taková zvláštnost genetického kódu spolu s podobností aminokyselinové kompozice všech proteinů svědčí

na biochemické jednotě života, původ všech živých bytostí na Zemi z jednoho předka.

Mechanismus reprodukce DNA byl také rozluštil. Skládá se ze tří částí: replikace, přepisu a vysílání.

Replikace- Toto je zdvojnásobení molekul DNA. Rozsah replikace je jedinečná vlastnost DNA k self-copy, což umožňuje rozdělit buňku do dvou identických. Když se DNA replikuje, se skládá ze dvou zkroucených molekulárních řetězců, se točí. Jsou tvořeny dvě molekulární závity, z nichž každý slouží jako matrice pro syntézu nového závitu, komplementární k originálu. Poté je buňka rozdělena, a v každé buňce jeden DNA vlákno bude starý a druhý je nový. Porušení sekvence nukleotidů v obvodu DNA vede k dědičným změnám v těle - mutace.

Transkripce- Jedná se o převod DNA kódu tvorbou molekuly OD-nových informací RNA (a-RNA) na jednom z nití DNA. A-RNA je kopie části molekuly DNA sestávající z jedné nebo skupiny sousedních genů nesoucích informace o struktuře proteinů.

Vysílání -jedná se o syntézu proteinů založená na genetickém kódu a-RNA ve speciálních organoidních buňkách - ribozomy, kde dopravní RNA (T-RNA) dodává aminokyseliny.

Koncem padesátých lét. Ruské a francouzští vědci zároveň byla předložena hypotéza na skutečnost, že rozdíly ve frekvenci výskytu a postup pro umístění nukleotidů v DNA v různých organismech jsou specifické pro druhy. Tato hypotéza umožnila vývoj živobytí a povahy speciace na molekulární úrovni.

Na molekulární úrovni je několik mechanismů variability. Nejdůležitější z nich je již zmíněný mechanismus genové mutace - přímá transformacenovýnachází se v chromozomu, pod vlivem vnějších faktorů. Faktory způsobující mutaci (mutagenam) jsou záření, toxické chemické sloučeniny, stejně jako viry. V tomto případě se mechanismus variability, pořadí generování genů v chromozomu se nemění.

Mechanismus jiné variability - rekombinace genů.Toto vytvoření nových kombinací genů umístěných ve specifickém chromozomu. Zároveň se molekulární základna genu nemění sám, a jeho pohyb se vyskytuje z jedné části chromozomu na druhou nebo výměnu genů mezi oběma chromozomy je. Genov rekombinace probíhá při sexuálně reprodukci na nejvyšších organismech. Zároveň neexistuje žádná změna v celkovém množství genetických informací, zůstává nezměněna. Tento mechanismus vysvětluje, proč jsou děti pouze částečně podobné svým rodičům -

zdědí známky z obou rodičů organismů, které jsou kombinovány náhodně.

Mechanismus jiné variability - neklissic rekombinace G.listopad.- Byl otevřen pouze v padesátých letech. S neklasickou rekombinací genů se děje obecný nárůst množství genetických informací v důsledku zahrnutí nových genetických prvků v genovém genu. Nejčastěji se nové prvky zavádějí do virové klece. Dnes bylo nalezeno několik typů přenosných genů. Mezi nimi patří plasmidy, které jsou dvoukolové kroužkové DNA. Kvůli nim po dlouhém použití jakýchkoliv drog, návyk přichází, po kterém přestanou mít dopad na drogy. Patogenní bakterie, proti kterému je náš lék platný, jsou spojeny s plazmie, které dávají bakterie lék, a přestávají si všimnout.

Migrační genetické prvky mohou způsobit jak strukturní restrukturalizaci v chromozomech a genových mutacích. Možnost využití takových prvků osobami vedla k vzniku nové vědy - genetické inženýrství, jehož účelem je vytvořit nové formy organismů se specifickými vlastnostmi. Tak, s pomocí genetických a biochemických metod, nová non-přirozená kombinace genů jsou konstruovány. Pro to je DNA modifikována kódující produkci proteinu s požadovanými vlastnostmi. Tento mechanismus je základem všech moderních biotechnologií.

S pomocí rekombinantní DNA můžete syntetizovat různé geny a vstoupit do klonů (kolonie identických organismů) pro syntézu směrového proteinu. Takže v roce 1978 byl syntetizován inzulín - protein pro léčbu diabetes mellitus. Správný gen byl zaveden do plazmidu a zaveden do konvenční bakterie.

Genetika práce na tvorbě bezpečných vakcín z virových infekcí, protože tradiční vakcíny jsou oslabeným virem, který by měl způsobit produkci protilátky, takže jejich zavedení je spojeno s určitým rizikem. Genetická inženýrství umožňuje dostat DNA kódující povrchovou vrstvu viru. V tomto případě se vyrábí imunita, ale infekce těla je vyloučena.

V současné době je v genetické inženýrství zvažována otázka zvyšování délky života a možnosti nesmrtelnosti změnou lidského genetického programu. To je možné dosáhnout zvýšením ochranných enzymových funkcí buňky, chrání molekuly DNA z různých škod spojených s metabolickými poruchami a účinkem životního prostředí. Kromě toho se vědci podařilo otevřít pigment proti stárnutí a vytvořit speciální lék, který osvobodí buňky z něj. V experimentech s. \\ T

shami byl získán zvýšení délky života. Také vědci byli schopni zjistit, že telomery jsou sníženy v době rozdělení buněk - speciální chromozomální struktury umístěné na koncích buněčných chromozomů. Faktem je, že když DNA replikuje speciální látku - polymerázu - jde na spirálii DNA, odstranění kopie. Ale polymerázová DNA začíná od samého počátku, ale nechává pokaždé nepopulární špičku. Proto s každým následným kopírováním je DNA spirála zkrácena na úkor koncových oblastí, které neposkytují žádné informace nebo telomer. Jakmile jsou telomery vyčerpány, během následujících kopií začíná část DNA snížena, která nese genetické informace. Jedná se o proces stárnutí buněk. V roce 1997 byl proveden experiment ve Spojených státech a Kanadě. K tomu je použit nově otevřený buněčný enzym - telomeráza, která podporuje telomeregus. Takto získané buňky získaly schopnost nechat sdílení sdílení, zcela udržet své normální funkční vlastnosti a bez přeměny na rakovinné buňky.

Nedávno úspěchy genových inženýrů v oblasti klonování - přesná reprodukce živého předmětu v určitém množství kopií somatických buněk se staly široce známé. V tomto případě je dospělý jedinec geneticky nerozeznatelný od mateřského organismu.

Získání klonů v organismech, které plemeno prostřednictvím parthenogeneze bez předcházejících hnojení není něco zvláštního a dlouhodobě používáno genetikem. Nejvyšší organismy také znají případy přírodního klonování - narození jednorázových dvojčat. Ale umělé získávání klonů nejvyšších organismů souvisí s vážnými obtížemi. Nicméně, v únoru 1997, v laboratoři Jan Vilmut v Edinburghu, byl vyvinut způsob klonování savců a ovce byla zvednuta. K tomu má Scottish Blackorda plemeno vaječné buňky, dát je do umělého živinového média a jádra byly odstraněny z nich. Pak vzali mléčné žlázové buňky dospělou těhotnou chovu ovcí finského dorského dorsetu, nesoucí kompletní genetickou sadu. Po určité době byly tyto buňky sloučeny s jadernými vejce a aktivovány jejich vývoj pomocí elektrického výboje. Pak se rozvíjející se embryo po dobu šesti dnů rostl v umělém prostředí, po kterém byly embrya transplantovány v děloze matky matky, kde se vyvinuli před narozením. Ale z 236 experimentů byly úspěšné pouze jeden - ovce Rose Dolly.

Poté Wilmut prohlásil hlavní možnost klonování osoby, která způsobila nejvíce živější diskuse

nejen ve vědecké literatuře, ale i v parlamentech mnoha zemí, protože taková příležitost je spojena s velmi závažnými morálními, etickými a právními problémy. Není náhodou, že zákony zakazující lidské klonování již byly přijaty v některých zemích. Koneckonců, většina klonovaných embryí zemře. Kromě toho je pravděpodobnost narození šílenců velké. Takže klonovací zážitky nejsou jen nemorální, ale také jsou jen nebezpečné z hlediska zachování čistoty typu homo sapiens. Aby bylo riziko příliš velké, potvrzeno informacemi, které přišly počátkem roku 2002 a podávání zpráv o onemocnění jehněčího artritidy - onemocnění, která není charakteristická pro ovce, po které brzy muselo být zametáno.

Proto mnohem slibnější oblast výzkumu je studium genomu (souhrnně genů) osoby. V roce 1988, na iniciativě J. Watsonu, mezinárodní organizace "mužského genomu", který sjednocený mnoho vědců rozdílné země Svět a dát úkol dešifrování celého lidského genomu. Jedná se o velkolepou výzvu, protože počet genů v lidském těle se pohybuje od 50 do 100 tisíc a celý genom je více než 3 miliardy nukleotidových párů.

Předpokládá se, že první etapa tohoto programu spojeného s dekódováním posloupnosti umístění dvojic nukleotidů bude dokončena do konce roku 2005. Práce již byla provedena na vytvoření genů "Atlas", nastavit své karty . První taková karta byla vypracována v roce 1992 D. Koen a J. Dossa. V závěrečné verzi byla zastoupena v roce 1996. J. Weisenbach, který studoval chromozomu pod mikroskopem, s pomocí speciálních značek, byla poznamenána DNA různých sekcí. Poté tyto sekce klonoval, pěstil je na mikroorganismech a dostával DNA fragmenty - sekvence nukleotidů jednoho DNA řetězce, ze kterých byl chromozom konzistentní. Weisenbach identifikovala lokalizaci 223 genů a odhalil asi 30 mutací vedoucích k 200 onemocnění, včetně hypertenze, diabetu, hluchota, slepota, maligních nádorů.

Jedním z výsledků tohoto programu, i když není dokončena, je možnost identifikace genetických patologií v raných fázích těhotenství a vytváření genové terapie - metoda léčby dědičná onemocnění S pomocí genů. Před vedením postupu generování je zjištěno, že gen byl vadný, se získá normální gen a je zaveden do všech pacientských buněk. Je velmi důležité sledovat tak, že zadaný gen pracoval pod kontrolou buněčných mechanismů, jinak se získá rakovina buňka. Již jsou první pacienti vyléčeni tímto způsobem. Je pravda, že ještě není jasné, jak radikálně jsou vyléčeny a

bude v budoucnu vrátit. Také ještě nejsou jasné a vzdálené důsledky takové léčby.

Samozřejmě, použití biotechnologií a genetického inženýrství má jak pozitivní, tak negativní strany. To dokládá memorandum evropských mikrobiologických společností publikovaných v roce 1996. To je způsobeno tím, že široká veřejnost s podezřením a nepřátelstvím odkazuje na genové technologie. Strach způsobuje, že možnost vytvářet genetickou bombu schopnou zkreslení lidského genomu a vést k narození šílenců; Vznik neznámých nemocí a výroby biologických zbraní.

Konečně, v poslední době, problém rozšířené šíření trance potravin vytvořených zavedením genů blokujících virus nebo plísňových onemocnění byla široce diskutována. Transgenní rajčata a kukuřice již byly vytvořeny a prodávány. Chléb, sýr a pivo jsou dodávány na trh, vyrobené za použití transgenních mikrobů. Takové produkty jsou stabilní vůči škodlivým bakteriím, zlepšily kvality - chuť, nutriční hodnotu, pevnost atd. Takže v Číně se pěstují viry odolné proti tabákům, rajčata a paprika papriky. Existují transgenní rajčata odolná vůči bakteriální infekci, brambor a kukuřice, odolné vůči houbám. Ale stále neznámé vzdálené důsledky používání takových produktů, především mechanismus jejich vlivu na tělo a lidský genom.

Samozřejmě, za dvacet let používání biotechnologie se nic nestalo, co se lidé bojí. Všechny nové mikroorganismy vytvořené vědci jsou méně zvoleny než jejich zdrojové formy. Nikdy neexistoval škodlivý ani nebezpečný šíření rekombinantních organismů. Vědci však pečlivě sledují, že transgenní kmeny neobsahují geny, které po jejich převodu na jiné bakterie mohou poskytnout nebezpečný účinek. Existuje teoretický nebezpečí vytváření nových typů bakteriologických zbraní založených na genových technologiích. Vědci by proto měli vzít v úvahu tento riziko a podporovat rozvoj systému spolehlivé mezinárodní kontroly, schopné fixovat a pozastavit podobnou práci.

S ohledem na možné nebezpečí používání genové technologie, dokumenty upravující jejich žádost, pravidla pro bezpečnost laboratorního výzkumu a průmyslového rozvoje, jakož i pravidla pro zavedení geneticky modifikovaných organismů do životního prostředí.

Dnes je dnes věřil, že při dodržení příslušných opatřeních, výhody, které dělají genetické technologie, převažují nad rizikem možných negativních důsledků.

Buněčnýúroveň

Na buněčné úrovni organizace je hlavní konstrukční a funkční jednotka všech živých organismů buňka. Na buněčné úrovni, stejně jako na molekulární genetiku, je známý typ všech živých organismů. Všechny organismy pouze na buněčné úrovni jsou možná biosyntéza a realizace dědičných informací. Buněčná hladina v jednom buněčných organismech se shoduje s organismem. Historie života na naší planetě začala s touto úrovní organizace.

Dnes je věda přesně prokázána, že nejmenší nezávislá jednotka struktury, fungování a rozvoj živého organismu je buňka.

Buňkaje elementární biologický systém schopný samo-odkoupení, samo-reprodukci a vývoj, tj. obdařeni všemi známkami živého organismu.

Buněčné struktury jsou v srdci struktury jakéhokoliv živého organismu, bez ohledu na to, kolik a obtížná je vaše struktura. Věda studuje živou klecí se nazývá cytologie. Studuje strukturu buněk, jejich fungování jako elementární živé systémy, zkoumá funkce jednotlivých buněčných složek, proces reprodukce buněk, což je přizpůsobuje podmínkám média atd. Také cytologie studuje rysy specializovaných buněk, tvorba jejich speciálních funkcí a rozvoj specifických buněčných konstrukcí. Moderní cytologie tedy lze nazvat fyziologií buňky. Úspěchy moderní cytologie jsou neoddělitelně spojeny s úspěchy biochemie, biofyziky, molekulární biologie a genetiky.

Základem cytologie je tvrzení, že všechny živé organismy (zvířata, rostliny, bakterie) se skládají z buněk a produktů jejich živobytí. Nové buňky jsou tvořeny dělením buněk, které existovaly dříve. Všechny buňky jsou podobné chemickému složení a metabolismu. Činnost těla jako celku se skládá z aktivity a interakce jednotlivých buněk.

Otevření existence buněk došlo na konci Xvii C. Když byl mikroskop vynalezen. Poprvé byla buňka popsána anglickým vědcem R. tlustým v roce 1665, když považoval za kus dopravní zácpy. Vzhledem k tomu, že jeho mikroskop nebyl příliš dokonalý, to, co viděl, byl ve skutečnosti zdi mrtvých buněk. Trvalo téměř dvě stě let, než aby se zajistilo, že biologové chápou, že hlavní role není hraje zeď buňky, ale její vnitřní obsah. Mezi tvůrci teorie buněk by měly být také nazývány A. Levenguk, který ukázal, že tkaniny mnoha zelenin

organismy jsou postaveny z buněk. Popsal také erytrocyty, jednochodové organismy a bakterie. Pravda, Levenguk, stejně jako ostatní výzkumníci XVII století, viděl v kleci pouze skořápka uzavřela dutina.

Významný pokrok ve studiu buněk nastal na začátku XIX století, kdy se na ně začali dívat na jednotlivce s vlastnostmi života. V roce 1830. Buněčné jádro bylo otevřeno a popsáno, což přitahovalo upozornění učenci pro obsah buňky. Pak bylo možné vidět rozdělení rostlinných buněk. Na základě těchto studií byla vytvořena teorie buněk, která se stala největší událostí v biologii XIX století. Byla to teorie buněk, která dala rozhodující důkazy o jednotě všech volně žijících živočichů, sloužila jako základ pro rozvoj embryologie, histologie, fyziologie, teorie evoluce, stejně jako pochopení individuálního rozvoje organismů.

Cytologie získala silný impuls s vytvořením genetiky a molekulární biologie. Poté byly otevřeny nové komponenty nebo organely, buňky - membrána, ribozomy, lysozomy atd.

Podle moderních nápadů mohou buňky existovat jako nezávislé organismy (například nejjednodušší) a jako součást multicelulárních organismů, kde jsou sexuální buňky, které slouží k chovu, a somatické buňky (tělesné buňky). Somatické buňky se liší ve struktuře a funkcích - existuje nervózní, kost, sval, sekreční buňky. Rozměry buněk se mohou lišit od 0,1 um (některých bakterií) na 155 mm (pštrosí vejce ve skořepině). Životní organismus je tvořen miliardami různých buněk (do 1015), z nichž forma může být nejvíce bizarní (pavouk, hvězda, sněhová vločka atd.).

Bylo zjištěno, že navzdory velkém množství buněk a provedených funkcí jsou buňky všech živých organismů podobné chemickému složení: obsah vodíku, kyslíku, uhlíku a dusíku je v nich zvláště velký (tyto chemické prvky jsou více než 98% celého obsahu buňky); 2% představuje asi 50 dalších chemických prvků.

Buňky živých organismů obsahují anorganické látky - Voda (v průměru až 80%) a minerální soli, stejně jako organické sloučeniny: 90% suché hmotnosti buněk spadají na biopolymery - proteiny, nukleové kyseliny, sacharidy a lipidy. A konečně vědecky prokázal, že všechny buňky se skládají ze tří hlavních částí:

plazmová membrána ovládající přechod látek z prostředí v buňce a zpět;

cytoplazma s různými struktury;

buněčné jádro obsahující genetické informace.

Kromě toho všechna zvířata a některé rostlinné buňky obsahují centrioles - válcové struktury, které tvoří buněčná střediska. Zeleninové buňky mají také buněčnou stěnu (plastu) a plastistiky - specializované buněčné struktury, které často obsahují pigment, ze kterého závisí barva buňky.

Buněčná membránaskládá se ze dvou vrstev molekul listnatých látek, mezi nimiž se nacházejí proteiny. Membrána udržuje normální koncentraci solí uvnitř buňky. Při poškození buněk membrána umře.

Cytoplazmajedná se o vodní roztok s rozpuštěnými a váženými enzymy a jinými látkami. Orgely jsou umístěny v cytoplazmě - malé orgány úmyslné z obsahu cytoplazmy s vlastními membránami. Mezi nimi - mitochondrie- Basching formace s respiračními enzymy, ve které je uvolněna energie. Také v cytoplazmě se nachází ribozomysestávající z proteinu a RNA, s pomocí které se provádí biosyntéza proteinů v buňce. En-dopplex sítě- Jedná se o společný intracelulární cirkulační systém, jejichž kanály se provádí látkami a na kanálových membránách existují enzymy, které zajišťují životně důležitou aktivitu buňky. Hraje důležitou roli v kleci kleštěnecpřesné centrum,sestávající ze dvou centriolů. Z toho začne proces rozdělení buňky.

Nejdůležitější část všech buněk (kromě bakterií) je jádro,ve kterém chromozomech jsou dlouhé vláknité příběhy sestávající z DNA a proteinu připojeného k němu. Obchoduje se jádro a reprodukuje genetické informace a také reguluje metabolické procesy v buňce.

Buňky se vynásobí rozdělením původní buňky na dvě dceřiné společnosti. V tomto případě jsou dceřiné buňky přenášeny kompletní sadu chromozomů, které nesou genetické informace, takže před dělením počtu chromozomů se zdvojnásobí. Takové rozdělení buněk, které zajišťují stejné rozdělení genetického materiálu mezi dceřinými buňkami, se nazývá mitz.

Vícečit organismy se také vyvíjejí z jedné buňky - vejce. V procesu embryogeneze jsou však buňky modifikovány. To vede k vzniku mnoha různých buněk - sval, nervózní, krev atd. Různé buňky syntetizují různé proteiny. Každá buňka multicelulárního organismu však nese kompletní soubor genetických informací pro stavbu všech proteinů nezbytných pro tělo.

V závislosti na typu buněk jsou všechny organismy rozděleny do D V.

prokaryoti -buněk bez jádra. Molekuly DNA nejsou obklopeny jadernou membránou a nejsou organizovány v chromozomech. Procarriotes zahrnují bakterie;

eukaryota- buňky obsahující jádro. Kromě toho mají mitochondria - organely, ve kterých probíhá proces oxidace. Eukariotes zahrnují nejjednodušší, houby, rostliny a zvířata, takže mohou být jednobuněčné a vícecelulární.

Existují tedy významné rozdíly mezi prokaryotem a eukaryotes ve struktuře a provozu genetického zařízení, buněčných stěn a membránových systémů, syntézy proteinů atd. Předpokládá se, že první organismy, které se objevily na Zemi, byly prokaryotes. To bylo myšlenka být až do šedesátých let, kdy hloubková studie buňky vedla k otevření archeebaktericie, jejichž struktura je podobná jak prokaryotům, tak i eukaryotes. Otázka, jejíž jednosušší organismy jsou starší, o možnosti existence určité první sto, z nichž se objevily všechny tři evoluční linie, stále zůstávají otevřené.

Studium živé klece, vědci upozorní na existenci dvou hlavních typů jeho výživy, které umožnily veškerým organismům způsobu, jak způsobit způsob výživy rozdělit na D v formě:

avtotrofny.organismy - organismy, které nepotřebují biopotraviny a mohou provádět životně důležitou aktivitu v důsledku asimilace oxidu uhličitého (bakterií) nebo fotosyntézy (rostliny), tj. Avtotropie sami produkují živiny, které potřebují;

heterotrofníorganismy jsou všechny organismy, které nemohou dělat bez biopotravin.

Později takové důležité faktory jako schopnost organismů syntetizovat nezbytné látky (vitaminy, hormony atd.) A zajistit se energií, závislostí na ekologickém médiu atd. Tak, komplexní a diferencovaná povaha trofických vztahů označuje potřeba systémový přístup ke studiu života a na ontogenetické úrovni. Takže koncept funkčního systému PK byl formulován. Anokhin, v souladu s tím, který v jednobuněčných a vícekulárních organismech, různé složky systémů trvale fungují. V tomto případě jednotlivé složky přispívají a přispívají k dohodnutému fungování druhých, čímž zajišťuje jednotu a integritu při provádění procesů života celého organismu. Funkční systém se projevuje také ve skutečnosti, že procesy na nejnižších úrovních organizují funkční vztahy na nejvyšší úrovni organizace. Zvláště znatelně funkční systémy se projevuje v mnohobuněných organismech.

Ontogenetikaúroveň. Mnohobuňečnýorganismy

Hlavní jednotkou života na ontogenetické úrovni je samostatný jednotlivec a ontogeneze je elementární jev. Biologická část může být oba jednobuněčný, tak vícekulovitý organismus, ale v každém případě představuje holistický, self-reprodukční systém.

Ontogenezeproces individuálního vývoje těla od narození důsledným morfologickým, fyziologickým a biochemickým změnám smrti, proces implementace dědičných informací se nazývá.

Minimální životní systém, cihly života je buňka, jejichž studie se zabývá cytologickou činností. Fungování a vývoj vícekulárních živých organismů podléhá fyziologii. V současné době nebyla vytvořena jediná teorie ontogeneze, protože příčiny a faktory, které určují individuální rozvoj těla, nejsou stanoveny.

Všechny vícecelulární organismy jsou rozděleny do tří království: houby, rostliny a zvířata. Vitální činnost vícekulárních organismů, stejně jako fungování jejich jednotlivých částí je studována fyziologií. Tato věda považuje mechanismy pro provádění různých funkcí živého organismu, jejich propojení mezi sebou, regulací a přizpůsobením orgánu k vnějšímu prostředí, původu a tvorbě v procesu evoluce a individuálního vývoje jednotlivců. V podstatě se jedná o proces ontogeneze - rozvoj těla od narození k smrti. Současně nastane růst, pohyb jednotlivých struktur, diferenciace a obecné komplikace těla.

Proces ontogeneze je popsán na základě slavného biogenetického zákona formulovaného E. Geckelem, autorem termínu "ontogeneze". Biogenetický zákon tvrdí, že ontogeneze v krátké formě opakuje fylogenezi, tj. Samostatný organismus v jeho individuálním vývoji ve zkrácené formě je všechny fáze vývoje vlastního druhu. Tak, ontogeneze je realizací dědičných informací kódovaných v zárodečných buňkách, stejně jako kontrola soudržnosti všech systémů organismu během jeho práce a nástroje pro životní prostředí.

Všechny vícecelulární organismy se skládají z orgánů a tkání. Tkaniny jsou skupina fyzicky integrovaných buněk a mezibuněčných látek pro provádění určitých funkcí. Jejich studium

je to předmět histologie. Tkaniny mohou být vytvořeny jak ze stejné, tak z různých buněk. Například zvíře ze stejných buněk postavilo plochý epitel a od různých buněk - svalová, nervová a pojivová tkáň.

Orgány jsou relativně velké funkční jednotky, které kombinují různé tkaniny v určitých fyziologických komplexech. Vnitřní orgány jsou pouze u zvířat, chybí v rostlinách. Orgány jsou zase součástí větších jednotek - systémy organismu. Mezi nimi se rozlišují nervová, trávicí, kardiovaskulární, dýchací a další systémy.

Vlastně je živý organismus speciální vnitřní médium, které existuje ve vnějším prostředí. Je tvořen v důsledku interakce genotypu (kombinace genů jednoho organismu) s fenotypem (komplex vnějších příznaků těla vytvořeného během svého individuálního vývoje). Tělo je tedy stabilní systém vnitřních orgánů a tkání ve vnějším prostředí. Vzhledem k tomu, že obecná teorie ontogeneze ještě nebyla vytvořena, mnoho procesů vyskytujících se během vývoje těla nedostalo jejich úplné vysvětlení.

Populární- druhúroveň

Úroveň druhů obyvatelstva je nadhodnocená životní úroveň, jehož hlavní jednotka je populace.

Populace- Kombinace jednotlivců jednoho druhu, relativně izolovaní z jiných skupin stejného druhu, zabírající určité území, které se dlouhodobě reprodukuje a má společnou genetickou nadaci.

Na rozdíl od obyvatelstva pohledkombinace jednotlivců podobných struktuře a fyziologickými vlastnostmi, které mají celkový původ, který může volně křížit a dát plodné potomstvo. Formulář existuje pouze prostřednictvím populací, které jsou geneticky otevřené systémy. Biologie obyvatelstva se zabývá studiem populací.

Za podmínek skutečné povahy nejsou jednotlivci od sebe izolovány, a kombinovány do živých systémů vyšších hodnostních systémů. První takový systém je populace.

Termín "populace" byl představen jedním ze zakladatelů genetiky V. Johansenu, který nazval tak geneticky nehomotický soubor organismů jiných než homogenní celek - čistý čáru. Později tento termín získal více

Integrita populací, projevující se ve vzniku nových vlastností ve srovnání s ontogenetickou úrovní života, je zajištěna interakcí jednotlivců v populacích a je rekonstruována výměnou genetické informace v procesu sexuální reprodukce. Každá populace má kvantitativní hranice. Na jedné straně je to minimální číslo, které zajišťuje samo-reprodukci obyvatelstva, a druhý - maximum jednotlivců, které mohou krmit v oblasti (stanovišti) této populace. Populace jako celek je charakterizována parametry, jako jsou vlny života - periodické výkyvy v počtu, hustotě obyvatelstva, poměr věkových skupin a podlah, mortality atd.

Populace jsou geneticky otevřené systémy, protože izolace populací není absolutní a periodicky umožňuje výměnu genetických informací. Jsou to populace, které působí jako elementární jednotky evoluce, změny v jejich genovém fondu vedou k vzniku nových druhů.

Pro Úroveň obyvatelstva Životní organizace je charakterizována aktivní nebo pasivní mobilitou všech složek obyvatelstva. Zahrnuje neustálý pohyb jednotlivců - členy obyvatelstva. Je třeba poznamenat, že žádná populace není absolutně homogenní, vždy se skládá z intrapopulačních skupin. Mělo by být také pamatováno pro existenci populací různých poznávání - existují konstantní, relativně nezávislé geografické populace, a dočasné (sezónní) místní populace. Ve stejné době, vysoká čísla a stabilita jsou dosaženy pouze v těch populacích, které mají komplexní hierarchickou a prostorovou strukturu, tj. jsou nehomogenní, heterogenní, mají komplexní a dlouhé potravinové řetězce. Ztráta alespoň jednoho spojení z této struktury proto vede k zničení obyvatelstva nebo ztráty udržitelnosti.

Biocenotikaúroveň

Populace představující první žijící úroveň pod dohledem, která je základními jednotkami evoluce schopné nezávislé existence a transformace, jsou kombinovány v souhrnu následující úrovně přepínače - biocenózy.

Biocenóza- kombinace všech organismů obývaných oblastí média s homogenními životními podmínkami, jako je les, louka, bažina atd. Jinými slovy, biocenóza je kombinací populací žijících na určitém území.

Obvykle se biocenosy skládají z několika populací a jsou integrální složkou složitějšího systému - biogeocenózy.

Biogeoketikaúroveň

Biogeocenóza- komplexní dynamický systém, který je kombinací biotických a abiotických prvků souvisejících s výměnou látek, energie a informací, ve kterých může být provedeno oběh látek v přírodě.

To znamená, že biogeocenóza je stálý systém, který může existovat po dlouhou dobu. Rovnováha v životním systému je dynamicky, tj. Je to neustálý pohyb kolem určitého bodu stability. Pro stabilní fungování životního systému je nutné mít zpětné vazby mezi svými kontrolními a řízenými subsystémy. Tento způsob udržování dynamické rovnováhy se nazývá homeostáza.Porušení dynamické rovnováhy mezi různými prvky biogerocenózy způsobené hmotnostní reprodukcí jednoho druhu a snížením nebo zmizením druhých, což vede ke změně kvality životního prostředí, se nazývá environmentální katastrofa.

Termín "biogeocenóza" byl navržen v roce 1940 ruský botanik v.n. Sukachev, který tento termín identifikoval

kontroly homogenních přírodních jevů (atmosféra, skály, vodní zdroje, vegetace, zvířecí svět, půda) společné společné pozemní povrchMající určitý typ metabolismu a energie mezi nimi a okolními prvky představujícími protichůdné jednoty. Zastupující jednotu živobytí a nežive, biogeocenóza je v trvalý pohyb a vývoj, proto se časem mění.

Biogeocenóza je holistický samoregulační systém, ve kterém se rozlišuje několik typů subsystémů:

primární systémy - produkty(výroba) přímo zpracování neživotní hmoty (řasy, rostliny, mikroorganismy);

přívody prvního řádu- sekundární úroveň, na které se látka a energie získávají použitím výrobců (herbivores);

druhé pořadí Konverzuje(dravci atd.);

pojektory (saprophytes.a saprofágy),krmení mrtvých zvířat;

recuruje -jedná se o skupinu bakterií a houby, rozkládající se zbytky organických látek.

V důsledku živobytí saprofytů, saprofágů a obnovitelů v půdě jsou vráceny minerály, což zvyšuje jeho plodnost a zajišťuje sílu rostlin. Proto existuje velmi důležitá součást potravinových řetězců.

Prostřednictvím těchto úrovní v biogeocenóze dochází k oběhu látek - život se podílí na použití, zpracování a restaurování různých struktur. Cyklus energie však nenastane: z jedné úrovně na druhou, vyšší, trvá přibližně 10% energie přijaté pro předchozí úroveň. Reverzní proud nepřesahuje 0,5%. Jinými slovy, v biogeocenóze je jednosměrný průtok energie. Díky tomu je odemčený systém, který je neoddělitelně spojen se sousední biogecenózou. Toto spojení se projevuje v různých formách: plynné, kapalné, pevné, stejně jako ve formě migrace zvířat.

Samoregulace biogeokenosů teče úspěšnější než různé složky jeho prvků. Odolnost biogeocenóz závisí na různých komponentách. Fallout jedné nebo více složek může vést k nevratnému porušení rovnováhy biogeocenózy a smrti jeho jako holistický systém. Trochu, tropické biogeocenózy na základě obrovského počtu rostlin a zvířat obsažených v nich, mnohem stabilnějšími mírnými nebo arktickými biogeocenózami, chudší z hlediska druhové rozmanitosti. Ze stejného důvodu, jezero, které je

přírodní biogeocenóza s dostatečnou paletou živých organismů, mnohem odolnější vůči rybníku vytvořené osobou a nemůže existovat bez konstantní péče. Důvodem je skutečnost, že vysoce organizované organismy pro jejich existenci potřebují jednoduché organismy, s nimiž jsou vázány trofickou řetězci. Nadace jakékoli biogerokeratózy je tedy nejjednodušší a nižší organismy, většinou autotrofní mikroorganismy a rostliny. Přímo souvisí s abiotickými složkami biogeocenózy - atmosféra, voda, půdy, solární energie, s využitím toho, která organická hmota vytváří. Oni také představují životní prostředí pro heterotrofní organismy - zvířata, houby, viry, lidé. Tyto organismy jsou zase zapojeny do Životní cykly Rostliny - opylované, rozšířené ovoce a semena. Existuje tedy cirkulace látek v biogeocenóze, zásadní roli, ve které hru rostlin. Biogeocenóza proto nejčastěji se shodují s hranicemi rostlinných komunit.

Biogeocenózy - konstrukční prvky Další nadumanská úroveň života. Považují biosféru a určují všechny procesy, které se v něm vyskytují.

Biosféraúroveň

Úroveň biosféry je nejvyšší úroveň živé organizace, která pokrývá všechny jevy života na naší planetě.

Biosféra- To je živá hmota planety (celotralita všech živých organismů planety, včetně osoby) a životního prostředí, které je transformovaly.

Biotický metabolismus je faktor, který kombinuje všechny další úrovně života v jedné biosféře.

Na úrovni biosféry existuje cyklus látek a přeměnu energie spojené s životně důležitou aktivitou všech živých organismů žijících na Zemi. Biosféra je tedy jediným ekologickým systémem. Studium fungování tohoto systému, jeho struktura a funkce je nejdůležitějším úkolem biologie. Zabývají se studiem těchto problémů Ekologie, biocenologie a biogeochemie.

V systému moderního vědeckého světa, pojetí biosféry zabírá klíčové místo. Termín "biosféra" se objevil v roce 1875. On byl představen rakouským geologem a paleontologem E. Zyussem, aby se odkazoval na nezávislou sféru našeho plánu

jste v životě. Zyus dal definici biosféry jako celek organismů, omezený v prostoru a čase a obydlí na povrchu Země. Ale nedal hodnoty stanoviště těchto organismů.

Zyus však nebyl objevitelem, protože rozvoj učení o biosféře má poněkud dlouhou historii. Jedním z prvních otázek o vlivu živých organismů na geologické procesy zvažované J. B. Lamarc v knize "hydrogeologie" (1802). Zejména Lamarck řekl, že všechny látky umístěné na povrchu Země a generátory jeho Cora byly vytvořeny v důsledku činností živých organismů. Pak tam byla velká multi-objemová práce A. Humboldt "Cosmos" (první kniha byla zveřejněna v roce 1845), ve kterém mnoho faktů prokázalo interakci živých organismů s těmi zemními mušlemi, ve kterých pronikají. Proto Humboldt považoval za jednu skořápku Země, holistický systém atmosféry, hydrosféry a půdy s živými organismy žijícími v nich.

Ale geologická role biosféry, její závislost na planetárních faktorech Země, jeho struktura a funkce ještě nebylo řečeno. Vývoj učení na biosféře je neoddělitelně spojen se jménem vynikajícího ruského vědce V.I. Vernadsky. Jeho koncept byl postupně postupně, od prvního studentská práce "Na změnu půdy stepí s hlodavci" do "živé látky", "biosféry" a "biogeochemické eseje". Výsledky jeho odrazů byly shrnuty v dílech "Chemická budova biosféry Země" a "filozofické myšlenky přírodovědce", nad kterým pracoval v posledních desetiletích svého života. Bylo to Vernadský, že bylo možné prokázat spojení organického světa naší planety, vyčnívající ve formě jediného neoddělitelného celku, s geologickými procesy na Zemi, byl objeven a studoval biogeochemické funkce živé hmoty.

Klíčový koncept v pojetí Vernadského byl koncept Živá hmotapodle které vědec pochopil celkovou živou organismy naší planety, včetně osoby. Ve složení živé látky zahrnovala také část svého prostředí svého prostředí nezbytného pro udržení normálního života organismů; alokace a části ztracené organismy; Mrtvé organismy, stejně jako organické směsi mimo organismy. Nejdůležitějším rozlišením živého činidla z kostního materiálu Vernadského zvažovalo molekulární dysimmetrii živobytí, otevřená najednou v paseéru (molekulární chiralita podle moderní terminologie). Používání tohoto konceptu, Vernadsky dokázal dokázat, že nejen životní prostředí ovlivňuje živé organismy, ale život je schopen účinně tvořit

středa jeho stanoviště. Na úrovni samostatného organismu nebo biocenózy je vliv na životní prostředí na trase, je velmi obtížný. Zavedením nového konceptu však Vernadský šel kvalitativně novou úroveň života a živou biosféru.

Biosféra, podle Vernadského, je živá látka planety (celotalita všech živých organismů Země) a stanoviště konvertovalo na něj (kostní látka, abiotické prvky), která zahrnuje hydrosféru, spodní část atmosféry a horní část zemské kůry. To znamená, že to není biologická, geologická nebo geografická koncepce, ale základní koncepce biogeochemie - nová věda vytvořená Vernadským studovat geochemické procesy procházející v biosféře s účastí živých organismů. V nové vědě biosféry začal zavolat jeden z hlavních konstrukčních složek organizace naší planety a blízké země vesmír. Jedná se o sféru, ve které jsou bioenergie procesy a metabolismus prováděny z důvodu činností života.

Díky novému přístupu Vernadský prozradil život jako mocnou geologickou silou, což je efektivní tváření vzhledu Země. Živá věc se stala spojením, které kombinovaly historii chemických prvků s vývojem biosféry. Zavedení nového konceptu také umožnilo dodávat a vyřešit problematiku mechanismů geologické činnosti živé hmoty, zdroje energie.

Živá látka a kostní látka neustále interagují v biosféře Země - v kontinuálním cyklu chemických prvků a energie. Vernadský napsal o biogenním proudu atomů, což je způsobeno živou látkou a je vyjádřena v trvalých dýchacích procesech, výživě a reprodukci. Například cyklus dusíku je spojen s přeměnou atmosféry na dusičnany molekulárních dusičnanů. Dusičnany jsou absorbovány rostlinami a v jejich proteinech spadají na zvířata. Po smrti rostlin a živočichů se jejich těla ukáže být v půdě, kde se bakterie Shelon rozkládají organické, zůstávají na amoniaku, který se potom oxiduje v kyselině dusičné.

Na Zemi je kontinuální aktualizace biomasy (po dobu 7-8 let), zatímco abiotické prvky biosféry jsou zapojeny do cyklu. Například voda Světového oceánu prošla biogenním cyklem spojeným s fotosyntézou, nejméně 300 krát, bezplatná kyslíková atmosféra byla aktualizována nejméně 1 milionkrát.

Vernadsky také poznamenal, že biogenní migrace chemických prvků v biosféře má tendenci k jejich maximálním projevu a vývoj druhů vede k vzniku nových druhů, které zvyšují biogenní migraci atomů.

Vernadsky také poprvé poznamenal, že životní věk usiluje o maximální osídlení stanoviště, a množství živé záležitosti v biosféře zůstává stabilní po celou geologickou éru. Tato hodnota se nezměnila nejméně posledních 60 milionů let. Počet druhů se také nezměnil. Pokud je na nějakém místě Země sníží počet druhů, pak jinde - dodává. V současné době je zmizení obrovského počtu druhů rostlin a živočichů kvůli šíření člověka a jeho nepřiměřené činnosti transformovat přírodu. Populace Země roste kvůli smrti jiných druhů.

Vzhledem k biogenní migraci atomů, živá látka provádí své geochemické funkce. Moderní věda je klasifikuje v pěti kategoriích:

funkce koncentrace- Je vyjádřeno v akumulace určitých chemických prvků uvnitř i vně živých organismů kvůli jejich činnostem. Výsledkem byl vznik nerostných rezerv (vápenec, olej, plyn, uhlí atd.);

dopravní funkce- úzce související s koncentrační funkcí, protože živé organismy nesou chemické prvky potřebné, které jsou pak akumulovány v jejich stanovištích;

funkce energie -poskytuje energetické toky, které pronikají biosférou, což umožňuje provádět všechny biogeochemické funkce živé hmoty. Nejdůležitější role v tomto procesu hraje fotosyntetické rostliny transformující slunná energie V biogeochemické energii živé věci biosféry. Tato energie je vynaložena na všech velkých konverzích vzhledu naší planety;

destruktivní funkce -spojené s ničením a zpracováním ekologických pozůstatků, během kterých jsou látky akumulované organismy vráceny do přírodních cyklů, dochází k oběhu látek v přírodě;

funkce médií- projevuje se na konverzi životního prostředí pod akci živé záležitosti. Můžeme bezpečně argumentovat, že celý moderní vzhled Země je složení atmosféry, hydrosféry, horní vrstvy litosféry, většina z minerálů, klimatu - je výsledkem života. Tak, zelené rostliny poskytují zem s kyslíkem a akumulovaným energií, mikroorganismy se podílejí na mineralizaci organických látek, tvorbě řady útvarů skály a půdy.

Se všemi gradace úkolů, které vyřeší živou látku a biosféru Země, biosféra sama o sobě (ve srovnání s jiným geogramem) je velmi tenký film. To je dnes považováno za v atmosféře, mikrobiální život probíhá na výšku 20-22 km nad povrchem země, a přítomnost života v hlubokém oceánském depuse snižuje tuto hranici na 8-11 km pod hladinou moře. Hlubování života v zemské kůře je mnohem menší a mikroorganismy jsou detekovány pod hlubokým vrtáním a v nádržích vodách nejsou hlubší než 2-3 km. Vernadská biosféra zahrnovala:

Živá látka;

biogenní látka je látka vytvořená a zpracovaná živými organismy (kamenné uhlí, olej, plyn atd.);

kostní látka tvořená v procesech bez účasti živé hmoty;

látky vytvořené živými organismy a šikmé procesy a jejich dynamickou rovnováhu;

látky v procesu radioaktivního rozpadu;

rozptýlené atomy oddělené od Efekt Země pod vlivem kosmického záření;

látka kosmického původu, který zahrnuje jednotlivé atomy a molekuly pronikající do země z prostoru.

Samozřejmě, že život v biosféře je nerovnoměrný, existuje tzv. Zahušení a chválu života. Spodní vrstvy atmosféry (50 m od povrchu Země), osvětlených vrstev hydrosféry a horní vrstvy litosféry (půdy) jsou obydleny. Je třeba také poznamenat, že tropické oblasti jsou naplněny mnohem hustší než pouště nebo ledová pole Arktidy a antarktidy. Hlubší do kůry Země, v oceánu, stejně jako v atmosféře, množství živé hmoty se sníží. Tak, tento nejlepší film života pokrývá naprosto celou zemi, aniž by opustil jediné místo na naší planetě, ať byl kdekoli život. Zároveň neexistují žádné ostré hranice mezi biosférou a okolními mletými mušlemi.

Dlouho, Vernadské myšlenky mlčely a znovu se k nim vrátili pouze v polovině 70. let. V mnoha směrech se to stalo kvůli dílo ruského biologa G.A. Zavarzina, která prokázala, že mnohostranné trofické dluhopisy zůstávají hlavním faktorem tvorby a provozu biosféry. Byly instalovány alespoň 3,4-3,5 miliard lety a od té doby definují povahu a rozsah cyklu prvků ve skořepinách Země.

Na počátku osmdesátých let Anglický chemik J. Lavlock a amerického mikrobiologa L. Margulis navrhl velmi zajímavý koncept gay-půdy. Podle ní je biosféra

existuje jediný superorganismus s vyvinutou homeostázou, což je poměrně nezávislé na výkyvy vnějších faktorů. Pokud však samoregulační systém gay země spadá do stavu stresu, v blízkosti hranic samoregulace, i malý šok může tlačit na přechod na nový stát nebo dokonce kompletní zničení systému. V historii naší planety se takové globální katastrofy staly více než jednou. Nejznámější z nich je zmizení dinosaurů asi 60 milionů let. Teď Země opět zažívá hlubokou krizi, takže je tak důležité zvážit strategii pro další rozvoj lidské civilizace.

Literaturaprojástudie

Afanasyev V.G.Živý svět: Systémy, vývoj a management. M., 1986.

Barg O.A.Žít v jediném globálním procesu. Perm, 1993.

Borzenko v.G. Severstez A.v.Teoretická biologie: odraz na toto téma. M., 1980.

Vernadský v.i.Biosféra a noosphere // Livestracy a biosféra. M., 1994.

Vernadský v.i.Chemická struktura biosféry Země a jeho prostředí. M., 1987.

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

KEMP P., Arms K.Úvod do biologie. M., 1988.

Christine de Drev.Cestovat do světa živých buněk. M., 1987.

Yugai G.A.Obecná teorie života. M., 1985.