Scienza di un'organizzazione genetica molecolare. Livello genetico molecolare - Lezioni sui concetti della moderna scienza naturale
Esistono tali livelli di livelli di materia dal vivo - livelli di organizzazione biologica: molecolare, cellulare, tessuto, organo, organizzato, specie di popolazione ed ecosistema.
Livello molecolare di organizzazione - Questo è il livello di funzionamento delle macromolecole biologiche - biopolimeri: acidi nucleici, proteine, polisaccaridi, lipidi, steroidi. Da questo livello inizia i processi più importanti della vita: metabolismo, trasformazione energetica, trasmissione informazioni ereditarie. Questo livello è studiato: biochimica, genetica molecolare, biologia molecolare, genetica, biofisica.
Livello cellulare - Questo è il livello delle cellule (cellule di batteri, cianobatteri, animali a cellule singole e alghe, funghi a cellule singole, cellule di organismi multicellulari). La cella è un'unità strutturale di un'unità vivente, funzionale, un'unità di sviluppo. Questo livello è studiato da citologia, citoochimica, citogenetica, microbiologia.
Organizzazione del livello del tessuto - Questo è il livello su cui viene studiata la struttura e il funzionamento dei tessuti. Questo livello di istologia e istochimica è studiato.
Organizzazione organizzativa - Questo è il livello di organismi di organismi multicellulari. Impara questo livello di anatomia, fisiologia, embriologia.
Livello organizzabile dell'organizzazione - Questo è il livello di organismi monocellulari, coloniali e multicellulari. La specificità del livello organizzativo è che a questo livello vi è la decodifica e l'attuazione delle informazioni genetiche, la formazione di funzionalità inerenti agli individui di questa specie. Questo livello è studiato per morfologia (anatomia e embriologia), fisiologia, genetica, paleontologia.
Popolazione - Questo è il livello dell'aggregato di individui - popolazioni e specie. Questo livello è studiato da sistematica, tassonomia, ecologia, biogeografia, popolazioni genetiche. A questo livello sono studiati genetici e caratteristiche ambientali delle popolazioni, elementary. fattori evolutivi E la loro influenza sul pool genetico (microevoluzione), il problema della conservazione delle specie.
Livello ecosistemico dell'organizzazione - Questo è il livello dei microecosistemi, dei mesoecosistemi, dei macroecosistemi. A questo livello, i tipi di cibo sono studiati, tipi di relazioni di organismi e popolazioni nell'ecosistema, popolazioni, Dinamica dei numeri della popolazione, della densità della popolazione, della produttività dell'ecosistema, Sukcession. Questo livello studia ecologia.
Assegna anche organizzazione a livello di biosfera Vivo La biosfera è un ecosistema gigantesco che occupa parte del guscio geografico della terra. Questo è un ecosistema Mega. Nella biosfera c'è una circolazione di sostanze e elementi chimici, nonché la conversione dell'energia solare.
2. Proprietà fondamentali della materia dal vivo
Metabolismo (metabolismo)
Il metabolismo (metabolismo) è un insieme di trasformazioni chimiche nei sistemi viventi che garantiscono il loro sostentamento, la crescita, la riproduzione, lo sviluppo, l'autoconservazione, il contatto costante con l'ambiente, la capacità di adattarsi ad essa e dei suoi cambiamenti. Nel processo di metabolismo, la sintesi di molecole incluse nelle cellule è di cleavaggio e sintesi; Istruzione, distruzione e aggiornamento di strutture cellulari e una sostanza intercellulare. Il metabolismo si basa sui processi interrelati dell'assimilazione (anabolismo) e della dissimulazione (catabolismo). Assimolazione - La sintesi della sintesi di molecole complesse da semplice con spesa energetica conservata durante la dissimulazione (nonché l'accumulo di energia quando le sostanze sintetiche sono depositate). Dissimozione: i processi dei composti organici complessi di cleavage (aeroerobici o aerobici), che rende il rilascio dell'energia necessaria per l'esercizio dell'attività vitale del corpo. A differenza dei corpi di natura inanimata, lo scambio con l'ambiente per gli organismi viventi è la condizione della loro esistenza. In questo caso, si verifica auto-rinnovatura. I processi metabolici che si verificano all'interno del corpo sono combinati in cascate metaboliche e cicli con reazioni chimiche che sono rigorosamente ordinate nel tempo e nello spazio. Il corso concordato di un gran numero di reazioni in un piccolo volume è ottenuto dalla distribuzione ordinata delle singole unità metaboliche nella cellula (il principio di compartimentazione). I processi metabolici sono regolamentati utilizzando biocatalisti - speciali proteine-enzimi. Ogni enzima ha la specificità del substrato per catalizzare la trasformazione di un solo substrato. La base di questa specificità è un "riconoscimento" peculiare del substrato dall'enzima. La catalisi enzimatica differisce da nebiologica estremamente alta efficienzaDi conseguenza, la velocità della reazione corrispondente aumenta in 1010 - 1013 volte. Ogni molecola enzimatica è in grado di eseguire da diverse migliaia a diversi milioni di operazioni al minuto, non distruggendo nel processo di partecipazione alle reazioni. Un'altra caratteristica differenza di enzimi dei catalizzatori nebiologici è che gli enzimi possono accelerare la reazione in condizioni normali (pressione atmosferica, temperatura corporea, ecc.). Tutti gli organismi viventi possono essere suddivisi in due gruppi - autotrofili ed eterotrofi, caratterizzati da fonti di energia e sostanze necessarie per i loro mezzi di sostentamento. Organismi autotrofici che sintetizzano da sostanze inorganiche composti organici utilizzando energia luminosa solare (fotosintesi - piante verdi, alghe, alcuni batteri) o energia ottenuta mediante ossidazione di un substrato inorganico (chemosynthetics - grigio, ferrocacteria e altri), gli organismi autootrofici sono in grado di sintetizzare tutti Componenti cellulari. Il ruolo degli autotropro fotosintetici in natura è determinato, essendo il principale produttore di materia organica nella biosfera, garantiscono l'esistenza di tutti gli altri organismi e il corso di cicli biogeochimici nel ciclo di sostanze sulla Terra. Eterotrofi (tutti gli animali, i funghi, la maggior parte dei batteri, alcuni impianti di sblocco) - organismi bisognosi della loro esistenza in ready-fast sostanze organicheah, che, entrando come cibo, funge da fonte di energia e il necessario "materiale da costruzione". La caratteristica caratteristica degli eterotrophi è la presenza di anfibolema, cioè. Il processo di formazione di piccole molecole organiche (monomeri) generata durante il digestione del cibo (il processo di degradazione dei complessi substrati). Tali molecole - i monomeri sono usati per assemblare i propri composti organici complessi.
Auto-riproduzione (riproduzione)
La capacità di riprodursi (riprodursi simile, auto-riproduttiva) si riferisce a una delle proprietà fondamentali degli organismi viventi. La riproduzione è necessaria al fine di garantire la continuità dell'esistenza di specie, perché L'aspettativa di vita di un organismo separato è limitato. La riproduzione con un eccesso compensa la perdita dovuta alla morte naturale delle persone, e quindi supporta la conservazione della forma in un numero di generazioni di individui. Nel processo dell'evoluzione degli organismi viventi, ha avuto luogo l'evoluzione dei metodi di riproduzione. Pertanto, ora esistenti numerosi e diversi tipi di organismi viventi, scopriamo diverse forma di riproduzione. Molti tipi di organismi combinano diversi metodi di riproduzione. È necessario evidenziare due tipi fondamentalmente diversi di allevamento di organismi - il crogiolo (tipo primario e più antico di riproduzione) e sessuale. Nel processo di gran parte della maggior parte della riproduzione, la nuova parte è formata da uno o gruppo di cellule (nel multicellulare) dell'organismo materno. Con tutte le forme di riproduzione inutile, i discendenti hanno un genotipo (combinazione di geni) identici materna. Di conseguenza, tutta la progenie di un organismo genitore risulta essere geneticamente omogenee e le controllate hanno lo stesso set di segni. Con la riproduzione sessuale, la nuova parte si sviluppa dagli zigoti generati dalla fusione di due celle sessuali specializzate (il processo di fecondazione) prodotto da due organismi genitoriali. Il nucleo nello Zygote contiene un set ibrido di cromosomi, che è formato come risultato della combinazione di serie di cromosomi dei nuclei di filatura dei giochi. Nel kernel di Zigota, quindi, viene creata una nuova combinazione di depositi ereditari (geni) introdotti allo stesso modo a entrambi i genitori. Uno sviluppo dall'organismo figlio di Zygota avrà una nuova combinazione di segni. In altre parole, durante la riproduzione sessuale, una combinazione di forme combinatorie di variabilità ereditaria degli organismi, che garantisce l'adattamento delle specie alle mutevoli condizioni del mezzo ed è un fattore essenziale nell'evoluzione. Questo è il vantaggio significativo della riproduzione sessuale rispetto agli inutili. La capacità degli organismi viventi all'auto-riproduzione si basa sulla proprietà unica degli acidi nucleici alla riproduzione e sul fenomeno della sintesi della matrice sottostante la formazione di molecole e proteine \u200b\u200bdi acido nucleico. L'auto-riproduzione a livello molecolare determina sia l'attuazione del metabolismo nelle cellule e l'auto-riproduzione delle cellule stesse. Divisione cellulare (riproduzione cellulare) alla base dello sviluppo individuale di organismi multicellulari e riproducendo tutti gli organismi. La riproduzione degli organismi fornisce auto-riproduzione di tutte le specie che abitano la terra, che a sua volta provoca l'esistenza di biogeocenosi e della biosfera.
Ereditarietà e variabilità
L'ereditarietà fornisce continuità materiale (flusso di informazioni genetiche) tra generazioni di organismi. È strettamente correlato alla riproduzione su livelli molecolari, sub-bottiglie e cellulari. Le informazioni genetiche che determinano la diversità delle caratteristiche ereditarie sono crittografate nella struttura molecolare del DNA (alcuni virus in RNA). Le informazioni sulla struttura delle proteine \u200b\u200bsintetizzate, l'enzima e la strutturatura sono codificate nei geni. Il codice genetico è il sistema "record" di informazioni sulla sequenza di amminoacidi in proteine \u200b\u200bsintetizzate utilizzando una sequenza di nucleotidica nella molecola del DNA. La combinazione di tutti i geni del corpo è chiamata il genotipo, e la totalità dei segni è un fenotipo. Il fenotipo dipende sia dal genotipo che dai fattori dell interno e ambiente esterno che influenzano l'attività dei geni e determinano i processi regolari. La conservazione e il trasferimento delle informazioni ereditarie vengono eseguite in tutti gli organismi che utilizzano acidi nucleici, il codice genetico è uno per tutti gli esseri viventi sulla Terra, cioè. È universale. Grazie all'eredità da generazione a generazione, i segni sono trasmessi, fornendo fitness degli organismi al loro habitat. Se solo la continuità dei segni e delle proprietà esistenti si manifesti nella riproduzione degli organismi, sullo sfondo delle condizioni mutevoli dell'ambiente esterno, l'esistenza di organismi sarebbe impossibile, poiché la condizione necessaria per la vita degli organismi è la loro forma fisica le condizioni dell'habitat. La variabilità nella varietà di organismi appartenenti alla stessa cosa appare. La variabilità può essere implementata in singoli organismi durante il loro sviluppo individuale o all'interno del gruppo di organismi in una serie di generazioni in riproduzione. Esistono due forme principali di variabilità, differenti nei meccanismi del verificarsi, la natura del cambiamento dei segni e, infine, il loro significato per l'esistenza di organismi viventi è genotica (ereditaria) e modifica (non trattamento). La variabilità genotipica è associata a un cambiamento nel genotipo e porta a un cambiamento nel fenotipo. La variabilità genotipica può essere basata su mutazioni (variabilità mutazionale) o nuove combinazioni di geni derivanti durante la fecondazione durante la riproduzione sessuale. In caso di forma mutazionale, il cambiamento è associato, prima di tutto, con errori nella replica degli acidi nucleici. Pertanto, nuovi geni che trasportano nuove informazioni genetiche si verificano; Ci sono nuovi segni. E se i segni appena emergenti sono utili per il corpo in condizioni specifiche, "raccolgono" e sono "fissi" dalla selezione naturale. Pertanto, la variabilità ereditaria (genotipica) si basa sull'adattabilità degli organismi alle condizioni dell'ambiente esterno, la varietà di organismi, i prerequisiti sono creati per l'evoluzione positiva. Con una variabilità inedita (modifica), ci sono cambiamenti nel fenotipo sotto l'azione di fattori di ambiente esterno e genotipi non correlati a non cambiamento. Modifiche (variazioni dei segni a variabilità della modifica) si verificano entro i limiti del tasso di reazione sotto il controllo del genotipo. Le modifiche non vengono trasmesse alle seguenti generazioni. Il valore della variabilità della modifica è che garantisce l'adattabilità del corpo ai fattori dell'ambiente esterno durante la sua vita.
Sviluppo individuale di organismi
Tutti gli organismi viventi sono peculiari del processo di sviluppo individuale - ontogenesi. Tradizionalmente, sotto l'ontogenesi, il processo di sviluppo individuale di un organismo multicellulare (formato a causa della riproduzione sessuale) del momento della formazione di zigoti alla morte naturale è compresa. A causa della divisione degli zigoti e della successiva generazione delle cellule, si forma un organismo multicellulare, costituito da un numero enorme di diversi tipi di cellule, vari tessuti e organi. Lo sviluppo del corpo si basa sul "programma genetico" (gettato nei geni del cromosoma di Zygota) ed è effettuato in condizioni ambientali specifiche che influenzano in modo significativo il processo di attuazione delle informazioni genetiche durante l'esistenza individuale di individui. Nelle prime fasi dello sviluppo individuale, si verifica una crescita intensiva (aumento di massa e dimensioni), a causa della riproduzione di molecole, cellule e altre strutture e differenziazione, cioè. L'emergere di differenze nella struttura e la complicazione delle funzioni. In tutte le fasi dell'Ontogenesi, le influenze essenziali di regolazione sullo sviluppo del corpo vari fattori ambientali esterni (temperatura, gravità, pressione, composizione del cibo sul contenuto di elementi chimici e vitamine, una varietà di agenti fisici e chimici) hanno un regolamento significativo influenza. Lo studio del ruolo di questi fattori nel processo di sviluppo individuale di animali e una persona ha un'enorme importanza pratica, aumentando sempre più l'impatto antropogenico sulla natura. In vari campi di biologia, medicina, veterinaria e altre scienze, la ricerca è ampiamente condotta sullo studio dei processi di sviluppo normale e patologico degli organismi, chiarificando i modelli di ontogenesi.
Irritabilità
Una proprietà inalienabile di organismi e tutti i sistemi viventi è irritabile - la capacità di percepire stimoli esterni o interni (impatti) e rispondere adeguatamente a loro. Negli organismi, l'irritabilità è accompagnata da un complesso di cambiamenti espressi nelle cesoie del metabolismo, il potenziale elettrico sulle membrane cellulari, i parametri fisico-memici nelle cellule citoplasmi, nelle reazioni del motore e gli animali altamente organizzati sono inerenti a cambiamenti nel loro comportamento.4. Dogma centrale. biologia molecolare - Generalizzazione delle informazioni genetiche osservate in natura: le informazioni vengono trasmesse da acidi nucleici per piazzaMa non nella direzione opposta. La regola è stata formulata Francis Cryk. nel 1958 anno e elencato con i dati accumulati da quel momento 1970 anno. Transizione di informazioni genetiche da DNA. per Rna. e da RNA a piazza È universale per tutti gli organismi cellulari senza eccezione, alla base della biosintesi delle macromolecole. La replica del genoma corrisponde alla transizione informativa del DNA → DNA. In natura, ci sono anche transizioni RNA → RNA e RNA → DNA (ad esempio alcuni virus), oltre a cambiare conformazioni Proteine \u200b\u200btrasmesse dalla molecola alla molecola.
Metodi universali di trasmissione di informazioni biologiche
Negli organismi viventi ci sono tre tipi di eterogeneo, cioè costituite da diversi monomeri polimerici - DNA, RNA e proteine. Il trasferimento di informazioni tra loro può essere effettuato 3 metodi x 3 \u003d 9. Il Dogma centrale condivide questi 9 tipi di trasferimento di informazioni in tre gruppi:
Generale - trovato nella maggior parte degli organismi viventi;
Speciale - che si verifica sotto forma di eccezione, virus. e tu elementi mobili Genoma. o in condizioni biologiche sperimentare;
Unknowns - non rilevato.
Replica DNA (DNA → DNA)
Il DNA è il modo principale per trasferire le informazioni tra generazioni di organismi viventi, quindi il raddoppio esatto (replicazione) del DNA è molto importante. La replica è effettuata dal complesso proteico che muta cromatina, quindi doppia spirale. Dopodiché, la polimerasi DNA e le proteine \u200b\u200bassociate sono costruite su ciascuna delle due catene una copia identica.
Trascrizione (DNA → RNA)
Trascrizione - Processo biologico, come risultato della quale le informazioni contenute nella sezione del DNA vengono copiate in una molecola sintetizzata iNFORMAZIONI RNA.. La trascrizione viene eseguita fattori di trascrizione e RNA polimerasi.. NEL cellula eucariotica La trascrizione primaria (pre-inna) è spesso modificata. Questo processo è chiamato splicing.
Broadcast (RNA → proteina)
Maturo Irna è letto ribosomami. Nel processo di trasmissione. NEL procariotico Le cellule La trascrizione e il processo di traduzione non sono separati da spazialmente, e questi processi sono coniugati. NEL eucariotico Le cellule collocano la trascrizione kernel cellulare. separato dalla posizione della trasmissione ( citoplasma) membrana nucleare, così irnk. trasportato dal kernel. nel citoplasma. Irna è letto da un ribosoma nella forma di tre nucleotide "Parole." Complessi fattori di iniziazione e fattori di allungamento Consegnare amminoocitati trasporto RNA. Al complesso irnk-ribosome.
5. Trascrizione inversa - Questo è il processo di formazione a due catene DNA. Su una matrice a strambo Rna.. Questo processo è chiamato inverso La trascrizione, poiché il trasferimento di informazioni genetiche si verifica in "retromarcia", relativa alla trascrizione, direzione.
L'idea della trascrizione inversa è stata prima molto impopolare, dal contradditto biologia molecolare del dogma centraleQuesto ha assunto quel DNA trascritto in RNA e poi trasmissione Nelle proteine. Si verifica retrovirus., per esempio, HIV e nel caso di retrotorransposonov..
Trasmissione (a partire dal lat. trasduction. - movimento) - processo di trasferimento batterico DNA. da una cellula all'altra batteriofagio. La trasduzione totale è utilizzata nella genetica dei batteri per mappatura del genoma e costruire tensioni. La trasduzione è in grado di flages moderati e virulenti, quest'ultimo, tuttavia, distruggono la popolazione dei batteri, quindi non c'è una trasduzione con il loro aiuto tanto Né in natura o durante la ricerca.
La molecola di vettore del DNA è una molecola di DNA che funge da corriere. La molecola del corriere dovrebbe distinguere un numero di caratteristiche:
Capacità di replica autonoma nella cellula host (più spesso batterica o lievito)
La presenza di un indicatore selettivo
Disponibilità di comodi siti di restrizione
I plasmidi batterici stanno spesso agendo nel ruolo dei vettori.
Per il quale l'organizzazione ha una gerarchia chiara. È questa proprietà e riflette i cosiddetti livelli di organizzazione della vita. In un tale sistema, tutte le parti sono chiaramente localizzate, che vanno dall'ordine più basso al massimo.
I livelli di organizzazione della vita sono un sistema gerarchico con ordini di coagimento, che mostra non solo la natura dei biosistemi, ma anche le loro graduali complicazioni in relazione l'una con l'altra. Ad oggi, è consuetudine assegnare otto livelli principali.
Inoltre, vengono assegnate le seguenti organizzazioni:
1. Il microsystem è un tipo di fase di doperta, che include livelli molecolari e subcellulari.
2. Il Mesosystem è il seguente passaggio di Organisen. Questi includono livelli viventi cellulari, tessuti, organi, sistemici e organiseni.
Ci sono anche macrosistemi che rappresentano una totalità di supervisione dei livelli.
Vale anche la pena notare che ogni livello ha le sue caratteristiche che saranno discusse di seguito.
Livelli di organizzazione della vita di Potoorganism
È consuetudine assegnare due passaggi principali:
1. Il livello molecolare dell'organizzazione vivente - è il livello di lavoro e organizzazione di macromolecole biologiche, comprese le proteine, acidi nucleici, lipidi e polisaccaridi. È qui che i processi più importanti dell'attività vitale di qualsiasi organismo iniziano - respirazione cellulare, la conversione dell'energia, nonché il trasferimento di informazioni genetiche.
2. Livello secondario - qui può includere l'organizzazione di organelli cellulari, ognuno dei quali adempie un ruolo importante nell'esistenza di una cellula.
Livelli organizzativi di organizzazione vivente
Questo gruppo comprende quei sistemi che garantiscono il lavoro olistico dell'intero organismo. È consuetudine assegnare quanto segue:
1. Livello cellulare Organizzazione della vita. Non è un segreto che sia la cella che è un'unità strutturale di qualsiasi livello sia studiata utilizzando citologici, citochimici, citogenetici e
2. Livello del tessuto. Questo focus è sulla struttura, le peculiarità e il funzionamento di vari tipi di tessuti, di cui, infatti, sono costituiti da organi. Gli studi di queste strutture sono impegnati in istologia e istochimica.
3. Livello di organi. Caratterizzato da un nuovo livello di organizzazione. Qui, alcuni gruppi di tessuti sono combinati, formando una struttura olistica con funzioni specifiche. Ogni corpo fa parte di un organismo vivente, ma non può esistere in modo indipendente. Questo livello è studiato da tali scienze come fisiologia, anatomia e qualche embriologia.
Livello organizzabileÈ sia organismi unicellulari che multicellulari. Dopotutto, ogni organismo è un sistema olistico, all'interno del quale sono tutti processi importanti per l'attività vitale. Inoltre, vengono presi in considerazione i processi di fecondazione, sviluppo e crescita, nonché l'invecchiamento di un organismo separato. Lo studio di questo livello è impegnato in tali scienze come fisiologia, embriologia, genetica, anatomia, paleontologia.
Livelli pettoniabili di organizzazione vivente
Non ci sono organismi e le loro parti strutturali, ma un certo set di esseri viventi.
1. Livello di vista della popolazione. L'unità principale qui è la popolazione - una serie di organismi di una certa specie, che intensifica un territorio chiaramente limitato. Tutti gli individui sono in grado di incrociare l'un l'altro. Nello studio di questo livello, scienze partecipanti come sistematica, ecologia, genetica della popolazione, biogeografia, tassonomia.
2. Livello di ecosistema - La comunità sostenibile di diverse popolazioni è presa in considerazione, l'esistenza di cui è strettamente correlata l'una con l'altra e dipende da condizioni climatiche e così via. Principalmente studiando un tale livello di organizzazione
3. Livello della biosfera - Questa è la più alta forma di organizzazione vivente, che è un complesso globale di biogeocenosi dell'intero pianeta.
Teoria dell'evoluzione
Istruzioni metodiche alle classi di laboratorio
per gli studenti della facoltà agronomica
Miasskoye.
Le linee guida metodiche per l'attuazione delle lezioni di laboratorio sono destinate agli studenti della Facoltà agronomica degli studenti in direzione del 35.03.04 "Agronomia", 35.03.07 "Tecnologia di produzione e lavorazione dei prodotti agricoli" in forme a tempo pieno e corrispondenza di formazione per padroneggiare la disciplina "Teoria dell'evoluzione".
Compilatore:
Matveev E. Yu. - Cand. Biol. Scienze (Istituto di Agroecologia - Branch of Fsbea in Juragu)
© South Ural State università agricola, 2016
© Istituto di Agroecologia, 2016
Struttura e valutazione del rapporto sulla lezione di laboratorio .................. .4
Proprietà e livelli dell'organizzazione della materia vivente .................................. .5
Evoluzione di modellazione ................................................ ............ 24.
Viste evolutive degli scienziati .............................................. ...... ..26.
Teorie evolutive di J. B. Lamarka e Ch. Darwin ............................ 79
Le fasi principali dello sviluppo del mondo organico ................... ................ 90
Evoluzione degli organismi come adattaticogenesi ....................................... 108
Fondazioni genetiche dell'evoluzione .............................................. ...... ..1.118.
Fattori della macroevoluzione .............................................. .............. ..128.
Struttura e valutazione del rapporto del report di laboratorio
Il rapporto sulla lezione di laboratorio viene utilizzato per valutare la qualità dello sviluppo da parte dello studente del programma educativo sui soggetti della disciplina. Il rapporto è valutato dalla stima "modificata", "non accreditato" (tabella 1).
Tabella 1 - Criteri di stima del rapporto
1 L'argomento delle classi di laboratorio
2 attività completate
3 risposte su domande di controllo
Proprietà e livelli di materia vivente
introduzione
Il mondo organico è un intero intero, poiché costituisce un sistema di parti interrelate (in cui l'esistenza di alcuni organismi dipende da altri), e allo stesso tempo discreti (consiste di unità separate - organismi o individui). Ogni organismo vivente è anche discretato, in quanto consiste in singoli organi, tessuti, cellule, ma allo stesso tempo ciascuno degli organi, avendo una certa autonomia, agisce come parte del tutto. Ogni cella è costituita da organoidi, ma funziona nel suo complesso. Le informazioni ereditarie sono effettuate dai geni, ma nessuno dei geni oltre l'intera aggregazione determina lo sviluppo di un tratto e così via.
Diversi livelli di organizzazione del mondo organico sono associati a discretenze, che possono essere determinati come stati discreti di sistemi biologici caratterizzati dalle proprietà della coinvolgimento, dell'interconnessione, dei modelli specifici. Allo stesso tempo, ogni nuovo livello è caratterizzato da proprietà speciali e modelli del primo, di basso livello, poiché ogni organismo, da un lato, è composto da elementi subordinati, e dall'altro, è un elemento che fa parte un sistema macrobiologico. A tutti i livelli della vita, i suoi attributi si manifestano come discretezza e integrità, organizzazione strutturale, metabolismo, energia e informazione. L'esistenza della vita a tutti i livelli è preparata e determinata dalla struttura di basso livello. La natura del livello cellulare dell'organizzazione è determinata da livelli molecolari e subcellulari, organizzati - cellulare, tessuto, ecc.
I livelli strutturali dell'organizzazione della vita sono estremamente diversificati, ma da tutta la loro diversità la genetica molecolare, ontogenetica, specie di popolazione e biosfera.
Standard genetico molecolare di vita
Per un normale ciclo di vita, qualsiasi organismo richiede un determinato set di elementi chimici di base. Questo set include tre gruppi di elementi: macroelementi, elementi di traccia e elementi ultramic.
A macroelementi, che sono chiamati organogeni includono quattro elementi - carbonio, ossigeno, azoto e idrogeno. Questi elementi costituiscono la maggior parte della questione organica della cellula (95-99%).
I macroelementi includono anche potassio, sodio, calcio, magnesio, fosforo, zolfo, cloro e ferro, la cui quantità nella cella varia dal decimo ai centesimi della percentuale (1,9%).
I micraliganti sono chiamati tali elementi presenti nei tessuti viventi in concentrazioni molto basse (da 0,001% a 0,000001%). Questo gruppo comprende: manganese, ferro, cobalto, rame, zinco, vanadio, boro, alluminio, silicio, molibdeno, iodio (0,01%). Particolarmente incluso in sostanze biologicamente attive - enzimi, vitamine, ormoni.
Elementi ad ultramic-elementi, il cui contenuto nella cella non supera 0,000001%. Questo gruppo produce oro, uranio, radio, ecc.
Pertanto, per i normali mezzi di sostentamento, una cellula durata ha bisogno di 24 elementi chimici naturali, ciascuno dei quali ha il proprio scopo, 80 elementi sono stati rilevati nelle cellule.
Le principali sostanze organiche della cella sono carboidrati, lipidi, amminoacidi, proteine, acidi nucleici.
I carboidrati includono composti in carbonio diviso in tre gruppi di saccaridi. I carboidrati svolgono un ruolo importante nella vita degli organismi: sono il componente del tessuto connettivo dei vertebrati, fornisce la coagulazione del sangue, il restauro dei tessuti danneggiati, formano le pareti delle piante, dei batteri, dei funghi, ecc.
I lipidi sono una varietà di gruppi di composti idrorepellenti, la maggior parte dei lipidi è i sofisticati esteri alcolici, glicerolo e acidi grassi, cioè grassi. I grassi servono come fonte di energia e acqua per la cella e il corpo nel suo complesso, inoltre, partecipano alla termoregolazione del corpo, creando uno strato di grasso isolante termico. Altri tipi di lipidi si esibiscono funzione protettiva, entrando nello scheletro esterno degli insetti, che copre piume e lana.
Gli aminoacidi sono chiamati composti che hanno un gruppo carbossilico e un gruppo di ammino. In totale, più di 170 amminoacidi si trovano in natura. Nelle cellule, eseguono la funzione del materiale da costruzione per proteine. Tuttavia, solo 20 aminoacidi si trovano nelle proteine. La maggior parte degli aminoacidi sono prodotti da piante e microrganismi. Tuttavia, alcuni animali non hanno alcuna parte degli enzimi necessari per la sintesi di aminoacidi, quindi dovrebbero ricevere alcuni aminoacidi con il cibo. Tali acidi sono indispensabili. Per una persona, otto acidi sono indispensabili e altri quattro sostituzioni solo condizionatamente. La proprietà più importante degli amminoacidi è la loro capacità di reagire la completezza alla formazione di catene polimeriche - polipeptidi e proteine.
Le proteine \u200b\u200bsono il materiale da costruzione principale per la cella. Sono biopolimeri complessi i cui elementi sono catene monomeriche costituite da varie combinazioni di venti amminoacidi. Nella cellula vivente delle proteine \u200b\u200bpiù di altri composti organici (fino al 50% di massa secca).
La maggior parte delle proteine \u200b\u200besegue la funzione dei catalizzatori (enzimi). Anche le proteine \u200b\u200bgiocano il ruolo dei vettori; Ad esempio, l'emoglobina trasferisce l'ossigeno dai polmoni ai tessuti. Contrazioni muscolari e movimenti intracellulari - il risultato dell'interazione delle molecole proteiche, la cui funzione è di coordinare il movimento. Ci sono proteine \u200b\u200b- anticorpi, la cui funzione è la protezione del corpo da virus, batteri, ecc. Attività sistema nervoso Dipende dalle proteine \u200b\u200bcon le quali le informazioni dall'ambiente sono raccolte e memorizzate. Le proteine, che sono chiamate ormoni, controllano la crescita delle cellule e della loro attività.
Oggi la base molecolare del metabolismo nella cellula è abbastanza studiata.
Esistono tre tipi principali di metabolismo (metabolismo):
Catabolismo, o dissimiltrazione - il processo di careggio di complessi composti organici, accompagnati dal rilascio di energia chimica in una rottura di legami chimici. Questa energia è inibita nei legami fosfato di ATP (acido trifosforico adenosino).
L'anfobolismo è il processo di formazione durante il catabolismo delle piccole molecole, che prendono parte alla costruzione di molecole più complesse.
Anabolismo, o assimilazione - un ampio sistema di processi di biosintesi di molecole complesse con spesa energetica ATP.
Ci sono diversi meccanismi per la variabilità livello molecolare. Il più importante di loro è il meccanismo della mutazione genica - la trasformazione immediata dei geni stessi nel cromosoma sotto l'influenza di fattori esterni. I fattori che causano la mutazione (mutagenam) sono: radiazioni, tossiche composti chimicicosì come i virus. Con questo meccanismo, la procedura per la posizione dei geni nel cromosoma non cambia.
Un altro meccanismo di variabilità è la ricombinazione dei geni. Questa creazione di nuove combinazioni di geni situati in un cromosoma specifico. Allo stesso tempo, i geni stessi non cambiano, ma passano da un pezzo di cromosoma a un altro, o è lo scambio di geni tra i due cromosomi. Tale processo avviene durante la riproduzione sessuale da organismi superiori. Allo stesso tempo, non vi è alcun cambiamento nella quantità totale di informazioni genetiche, rimane invariata. Questo meccanismo spiega perché i bambini sono solo parzialmente simili ai loro genitori - ereditiscono i segni di entrambi gli organismi genitoriali combinati a caso.
Un altro meccanismo di variabilità è stato scoperto solo negli anni '50. Questa è la ricombinazione non classica dei geni, a cui vi è un aumento generale del volume delle informazioni genetiche dovuta all'inclusione delle cellule di nuovi elementi genetici nel gene. Molto spesso, questi elementi sono introdotti nei virus cellulare. Oggi sono stati trovati diversi tipi di geni trasmissivi. Tra questi ci sono plasmidi, che sono un DNA ad anello a due catene. A causa loro, dopo un lungo uso di qualsiasi droga, avvincente a questi medicinali arriva, e cessano di agire. I batteri patogeni contro i quali la nostra medicina è valida, sono associati a plasmidi, che conferiscono a questi batteri alla resistenza alla droga, e i batteri cessano di notarlo.
La migrazione degli elementi genetici può causare sia la ristrutturazione strutturale nei cromosomi che in mutazioni geni. La possibilità di utilizzare tali elementi da parte di una persona ha portato all'emergere di nuove scienze - ingegneria genetica, il cui scopo è quello di creare nuove forme di organismi con proprietà specificate. Allo stesso tempo, sono costruite nuove combinazioni non naturali di geni con metodi genetici e biochimici. Per questo, il DNA viene modificato, che è codificato per la produzione di proteine \u200b\u200bcon le proprietà desiderate. Tutte le moderne biotecnologie sono basate su questo.
Livello igregenetico
Questo livello è sorto a causa della formazione di organismi viventi. L'unità principale della vita di questo livello è una persona separata e fenomeno elementare - ontogenesi. Una parte biologica può essere sia unicellulare che un organismo multicellulare, ma in ogni caso, rappresenta un sistema olistico e auto-riproducente.
L'ontogenesi è il processo di sviluppo individuale del corpo dalla nascita attraverso coerenti cambiamenti morfologici, fisiologici e biochimici alla morte, il processo di attuazione delle informazioni ereditarie. Attualmente, una singola teoria dell'ontogenesi non è stata creata, poiché le cause e i fattori che determinano lo sviluppo individuale del corpo non sono stabiliti.
Livello cellulare. Oggi, la scienza è stata stabilita in modo affidabile che la più piccola unità indipendente della struttura, il funzionamento e lo sviluppo di un organismo vivente è una cellula, che è un sistema biologico elementare capace di auto-riproduzione, auto-riproduzione e sviluppo, cioè dotato di tutti i segni di un organismo vivente. Le strutture cellulari sono alla base della struttura di qualsiasi organismo vivente, non importa quanto sia difficile è la sua struttura. La scienza che studia la gabbia vivente è chiamata citologia. Studia la struttura delle cellule, il loro funzionamento dei sistemi di vita elementare, esplora il dispositivo alle condizioni del mezzo, ecc. Anche la citologia studia le caratteristiche delle cellule specializzate, la formazione delle loro funzioni speciali e lo sviluppo di specifiche strutture cellulari. Quindi, la citologia moderna può essere chiamata fisiologia della cella.
L'apertura dell'esistenza di cellule e la loro ricerca si è verificata alla fine del XVII secolo, quando è stato inventato il primo microscopio. Per la prima volta, la cellula è stata descritta dallo scienziato inglese Robert Ducky indietro nel 1665, quando considerava un pezzo di ingorgo. Dal momento che il suo microscopio non era molto perfetto, quello che vide era in realtà le pareti delle cellule morte. Ci sono voluti quasi duecento anni in modo che i biologi capiscano che il ruolo principale non è giocato non le pareti della cella, ma il suo contenuto interno. Tra i precursori della teoria delle cellule dovrebbe essere chiamato Antonia Van Levenguk (1632-1723), che ha dimostrato che i tessuti di molti organismi vegetali sono costruiti in celle.
T. Svanny e M. Shleden Nel 1838 fu creata una teoria delle cellule, che divenne il più grande evento nella biologia del XIX secolo. Era questa teoria che la prova decisiva dell'unità di tutta la fauna selvatica è servita come fondazione per lo sviluppo di embriologia, istologia, fisiologia, teoria dell'evoluzione, nonché una comprensione dello sviluppo individuale di organismi. La citologia ha un potente impulso dalla creazione della genetica e della biologia molecolare. Successivamente, sono stati aperti nuovi componenti cellulari - membrana, ribosomi, lisosomi, ecc.
Secondo le rappresentazioni moderne, le cellule possono esistere sia organismi indipendenti (ad esempio, il più semplice) e nella composizione degli organismi multicellulari, dove ci sono cellule sessuali che servono per allevare e cellule somatiche (cellule del corpo). Le cellule somatiche differiscono in struttura e funzioni - ci sono cellule nervose, ossee, muscolari, secretorie. Le dimensioni delle cellule possono variare da 0,1 μm (alcuni batteri) a 155 mm (uovo di struzzo nel guscio). In un organismo vivente ci sono miliardi di una varietà di cellule (fino a 1015), la cui forma può essere la più bizzarra (ragno, stella, fiocco di neve, ecc.).
Tutte le celle sono costituite da tre parti principali: membrana plasmatica che controlla la transizione di una sostanza dall'ambiente alla cella e all'indietro; Citoplasma con una varietà di struttura e kernel cellulare, che contiene informazioni genetiche. Inoltre, tutti gli animali e alcune cellule vegetali contengono centrioles - strutture cilindriche che formano centri cellulari. Le cellule vegetali hanno anche una parete cellulare (guscio) e plastistici - strutture cellulari specializzate che spesso contengono un pigmento da cui dipende il colore della cella.
Le cellule crescono e si moltiplicano dividendo in due filiali. Ci sono due modi per dividere le cellule. La mitosi è una tale divisione di un nucleo cellulare, in cui sono formati due core sussidiari con un set di cromosomi, identici al set di celle genitoriali. In questo caso, le cellule figlie sono trasmesse un insieme completo di cromosomi che trasportano informazioni genetiche. Dopo discrepanze, la figlia del DNA viene convertita in cromosomi, formando la caratteristica della struttura di questo corpo. Questo metodo di riproduzione è caratteristico di tutte le cellule, ad eccezione del genitale.
Meiosis è la divisione del kernel cellulare con la formazione di quattro nuclei sussidiari, ognuno dei quali contiene metà dei cromosomi rispetto al nucleo iniziale. Questo meccanismo di divisione cellulare in natura è trovato solo quando si prepara per la riproduzione sessuale, nella formazione di cellule genitale (giochi). Quando fusione di giochi nel processo di concimazione, risulta di nuovo un set di diploide di cromosomi. Questo metodo di riproduzione è caratterizzato solo per cellule genitale.
Gli organismi multicolori si stanno anche sviluppando da una cellula - uova, ma nel processo della sua divisione delle cellule vengono modificate, che porta alla comparsa di molte cellule diverse - muscoli, nervosi, sangue, ecc. Le cellule diverse sintetizzano diverse proteine. Tuttavia, in ogni cellula dell'organismo multicellulare vi sono complete informazioni genetiche per costruire tutte le proteine \u200b\u200bnecessarie per questo corpo.
A seconda del tipo di cella, tutti gli organismi sono suddivisi in due gruppi:
Procarniot - cellule prive di kernels. Le molecole del DNA non sono circondate da una membrana nucleare e non sono organizzate in cromosomi. Questi includono i batteri.
Eukarototes - cellule contenenti kernel. Inoltre, hanno mitocondri - organelli in cui è in corso il processo di ossidazione. Eukariotes includono i più semplici, i funghi, le piante e gli animali, quindi possono essere unicellulari e multicellulari.
Studiando una gabbia vivente, gli scienziati hanno prestato attenzione all'esistenza di due tipi principali della sua nutrizione, che ha permesso a tutti gli organismi di dividere in due tipi:
Organismi a flusso automatico - non hanno bisogno di cibo biologico e possono vivere a causa dell'assimilazione del biossido di carbonio (batteri) o fotosintesi (impianti), cioè loro stessi producono i nutrienti di cui hanno bisogno;
Gli organismi eterotifici sono tutti organismi che non possono fare senza cibo biologico.
Organismi multicellulari. Tutti gli organismi multicellulari sono divisi in tre regni: funghi, piante e animali. La loro attività vitale, così come il lavoro di singole parti degli organismi multicellulari è studiato per fisiologia. Questa scienza ritiene che i meccanismi di azione di varie funzioni di un organismo vivente, la loro connessione tra loro, regolamentazione e adattamento a un ambiente esterno, origine e formazione nel processo di evoluzione e sviluppo individuale di individui. Infatti, questo è il processo di ontogenesi - lo sviluppo del corpo dalla nascita alla morte, in cui si verifica la crescita, il movimento di singole strutture, differenziazione e complicazione del corpo. Questo processo è descritto sulla base della famosa legge biogenetica formulata da Ernst Geckel (1834-1919), all'autore del termine "ontogenesi".
La legge biogenetica afferma che l'ontogenesi in una breve forma ripete la filogenesi, cioè un organismo separato nel suo sviluppo individuale nella forma abbreviata è tutte le fasi di sviluppo della sua specie. Pertanto, l'ontogenesi è una realizzazione di informazioni ereditarie codificate in una cellula germinale, oltre a controllare la coerenza di tutti i sistemi di organismo durante il suo lavoro e lo strumento per l'ambiente.
Tutti gli organismi multicellulari sono costituiti da organi e tessuti.
I tessuti sono un gruppo di celle combinate fisicamente e sostanze intercellulari simili in struttura e funzione. Il loro studio è il soggetto dell'istologia. I tessuti possono essere formati sia dalla stessa che da diverse cellule specializzate. Ad esempio, un animale dalle stesse celle ha costruito un epitelio piatto, e da cellule diverse - muscolari, nervosi, tessuto connettivo.
Gli organi sono parti relativamente ampie del corpo che eseguono una funzione specifica costituita da celle di vari tipi e controllate dal meccanismo generale del corpo. A loro volta, gli organi fanno parte di unità più grandi - sistemi di organismi. Tra questi, i sistemi nervosi, digestivi, cardiovascolari, respiratori e altri sistemi si distinguono. Ciascuno di questi sistemi include organi esistenti e gerarchia dei meccanismi di controllo.
In realtà, un organismo vivente può essere rappresentato come complesso di sistemi fisiologici che garantiscono la sua omeostasi e adattamento. È formato come risultato dell'interazione del genotipo (la combinazione di geni di un organismo) con un fenotipo (un complesso di segni esterni del corpo formati durante il suo sviluppo individuale). Pertanto, il corpo è un sistema stabile di organi interni e tessuti esistenti nell'ambiente esterno. Tuttavia, poiché la teoria generale dell'antiogenesi non è stata ancora creata, molti processi che si verificano durante lo sviluppo del corpo non hanno ancora ricevuto la loro spiegazione completa.
9.1. StrutturabiologicoconoscenzaBiologiacomela scienza
Attualmente, la biologia è la scienza in via di sviluppo più dinamica - la scienza della vita e della fauna selvatica. I principali compiti della biologia sono di dare una definizione scientifica della vita, indicare la differenza fondamentale tra la vita dal non vivente, per scoprire le specifiche della forma biologica dell'esistenza della materia. Lo sviluppo della conoscenza biologica porta ad una graduale trasformazione di idee sull'essenza della vita, l'unità del cosmico e evoluzione biologica, interazione di biologica e sociale nell'uomo, ecc. I nuovi dati biologici sono cambiati dall'immagine del mondo, che per un lungo periodo è stata formata dalla fisica. Si può dire che oggi la scoperta della biologia determina lo sviluppo di tutte le scienze naturali. Ecco perché la moderna immagine scientifica del mondo è impossibile senza conoscenza biologica. Inoltre, la biologia diventa la base su cui si formano nuovi principi ideologici, determinando l'auto-consapevolezza di una persona.
In scienze moderne biologiaÈ definito come una serie di scienze vivaci, la varietà di organismi viventi esistenti ed esistenti, la loro struttura e funzioni, origine, diffusione e sviluppo, collegamenti con l'altro e la natura inanimata.
Conformemente a questo, studi biologici sia le leggi generali che quelle private di vivere in tutte le sue manifestazioni (metabolismo, riproduzione, ereditarietà, variabilità, adattabilità, ecc.).
La biologia moderna è dinamica, cambiando davanti alla conoscenza. L'accumulo simile a valanga di nuovi dati sperimentali è a volte in anticipo sulla loro interpretazione teorica e spiegazione. In rapida crescita nella biologia
esame disciplinare all'incrocio con altre scienze naturali. Pertanto, nella struttura della conoscenza biologica oggi ci sono più di 50 scienze private: botanica, zoologia, genetica, biologia molecolare, anatomia, morfologia, citologia, biofisica, biochimica, paleontologia, embriologia, ecologia, ecc. Questo collettore di discipline scientifiche è dovuto principalmente alla complessità dell'oggetto principale della ricerca biologica - materia vivente.
La struttura della biologia come scienza può essere considerata dal punto di vista degli oggetti, delle proprietà, dei livelli di organizzazione di vivide, fasi di base e paradigmi biologici.
Secondo gli oggetti dello studio, la biologia è divisa in virologia, batteriologia, botanica, zoologia, antropologia.
Secondo le proprietà e le manifestazioni della vita, c'è la seguente classificazione delle discipline biologiche: embriologia -scienza studiando lo sviluppo germinale (embrionale) degli organismi; fisiologia -scienza sul funzionamento degli organismi; morfologicascienza sulla struttura degli organismi viventi; biologia molecolare -scienza dello stile di vita delle comunità del mondo vegetale e animale, le loro relazioni con l'ambiente; genetica -scienza dell'eredità e della variabilità.
In termini dell'organizzazione di organismi viventi, allocare: anatomia- Scienza sulla struttura macroscopica degli animali e dell'uomo; istologia -scienza sulla struttura dei tessuti; cytologia -scienza sulla struttura delle cellule viventi.
Nel suo sviluppo, la biologia ha superato un percorso lungo e difficile, che comprende le tre fasi più grandi che fondamentalmente differiscono nella loro idea principale: 1) il periodo di sistematica, 2) il periodo di evoluzione e 3) il periodo di biologia del micromyr. I periodi marcati non hanno limiti di tempo chiari tra loro, oltre che non hanno transizioni taglienti. Inoltre, poiché la biologia non ha ancora raggiunto il livello delle generalizzazioni teoriche e non ha un quadro scientifico del mondo, esiste in tre "ipostasi" - Biologia naturalistica, fisico-memica ed evolutiva. Ognuno di loro è apparso nel pertinente periodo di sviluppo della scienza biologica.
Periodosistematici. Naturalisticobiologia
Come qualsiasi scienza naturale, la biologia ha iniziato a sviluppare come una scienza descrittiva (fenomenologica) di diverse forme, specie ele relazioni del mondo vivente. Il compito principale era quello di studiare la natura nel suo stato naturale. Per questo, i fenomeni della fauna selvatica sono stati descritti e sistematizzati. Era durante questo periodo che il naturalistico
la mossa verso l'apprendimento della vita. L'inizio dell'approccio scientifico è stata la continua totalità delle conoscenze pratiche ricevute dalla persona nel processo della sua interazione con l'ambiente. Oltre all'accumulo di conoscenze, è stato necessario sistemare sia gli oggetti che erano oggetto degli interessi pratici di una persona. L'idea di sistematica è nata nell'antichità. Il primo sistematizzatore della scienza era Aristotele, che ha raccolto il materiale reale accumulato al suo tempo e ha fatto il primo tentativo di classificare animali e piante in base al concetto di opportunità.
La sistematizzazione della conoscenza biologica ha dedicato una serie di opere: "Storia animale", "sulle parti degli animali", "sul verificarsi degli animali". In loro, Aristotele ha diviso il regno degli animali in due gruppi: avere sangue e privo di sangue. Tra il sangue, ha evidenziato: Viviors a quattro zampe, uccelli, uova a quattro zampe e rigorose e romanzi e pesci rivibili. Di conseguenza, privo di sangue condiviso su: morbido (inseguimento) multi-up a pelle morbida (gamberi), many-line segici e shell-lavandini (molluschi e sea Hedgehog.). Inoltre, Aristotele ha assegnato un numero di gruppi transitori tra questi due. L'uomo Aristotele ha preso un posto sulla cima degli animali del sangue (antropocentrismo).
Grazie alle opere di Aristotele, la conoscenza caotica della fauna selvatica ha acquisito un carattere relativamente ordinato, e questa circostanza dà ragione a credere che la formazione della biologia come scienza iniziò in quei tempi lontani. Le idee di Aristotele hanno goduto di un'autorità indiscutibile fino alla nuova volta, solo allora sono state ispezionate.
L'ascesa delle scienze biologiche si è verificata solo nel XVI secolo. ed è associato all'epoca delle grandi scoperte geografiche che arricchirono la scienza con molti nuovi fatti raccolti su terreni appena aperti. Questi fatti hanno chiesto la loro sistematizzazione e la loro classificazione, che è stata proposta nei lavori dello scienziato svedese K. Linnei. Nel suo lavoro, "System of Nature" è stato in grado di sviluppare una gerarchia sottile di tutti gli animali e le piante.
Nel cuore della sistematica di Linnei che giaceva la vista, le specie chiuse sono combinate nel parto, nel lavoro simile al lavoro - nei distaccamenti e distaccamenti - in classi. Inoltre, le linee hanno introdotto una terminologia accurata per descrivere piante e animali. Possiede anche l'introduzione di una nomenclatura binaria (doppia): la designazione di ciascun tipo di due termini - il nome del genere e il tipo di latino. Linnes ha determinato accuratamente la relazione tra diversi gruppi sistematici - classi, distaccamenti, nascite, tipi e sottospecie, evidenziando chiaramente i nomi del taxa e mostrando le loro coodie gerarchiche.
Oltre alla sistematizzazione e alla classificazione del mondo organico nei secoli XVIII-XIX. Nel campo della biologia tradizionale è apparso ancora
una serie di lavori fondamentali considerati dai classici del pensiero biologico. Questo è il 44-langoso lavoro dello scienziato francese J. Buffon e dei suoi coautori "Storia naturale", la famosa "vita degli animali" A. Brema e il lavoro di E. Geckel sulla morfologia degli organismi.
La biologia naturalistica non ha perso il suo valore nel nostro giorno. Lo studio della flora e della fauna del nostro pianeta continua, nuove specie sono aperte e descritte. Nonostante il fatto che la Biologia moderna sia stata in grado di analizzare e classificare un numero enorme di animali e organismi vegetali, tuttavia non poteva fare descrizione completa Tutto il mondo naturale. Si ritiene che solo due terzi delle specie esistenti siano ancora descritti, cioè. 1,2 milioni di animali, 5000 mila piante, centinaia di migliaia di funghi, circa 3 mila batteri, ecc. L'ecologia diventa sempre più importante - la scienza, esplorando la relazione tra gli organismi sia tra loro che con un habitat. Questa scienza è apparsa nel quadro della biologia tradizionale, considera la natura nel suo complesso e richiede una relazione attenta e umana.
Periodomicroworld.. Physico.- chimicobiologia
Con tutti i vantaggi della biologia naturalistica con il suo approccio olistico allo studio della natura, la biologia è ancora necessaria per comprendere i meccanismi, i fenomeni e i processi che si verificano a diversi livelli di vita e organismi viventi. Pertanto, i tradizionali scienziati di biologia descrittiva hanno costretto ad andare allo studio dell'anatomia e della fisiologia delle piante e degli animali, i processi della vita degli organismi in generale e dei loro organismi individuali, e poi continuano la natura incuriatoria, per studiare la vita a cellulare e Livelli genetici molecolari.
Le basi delle conoscenze anatomiche e fisiologiche sono state deposte nell'antichità e sono associate alle opere di Ippocratico, Herofila, Claudia Galen e i loro studenti. Tuttavia, il vero sviluppo di questo campo di biologia è iniziato solo in un nuovo momento. Nei secoli XVI-XVII. Grazie a R. Guka, N. crebbe, Ya. Gelmont, M. Malpigi, condotto utilizzando un microscopio, è stato sviluppato dall'anatomia delle piante, sono state aperte livelli cellulari e dei tessuti di organizzazione vegetale. Un esperimento penetra in biologia - ibridazione artificiale, che stabilisce prerequisiti remoti per il verificarsi della genetica.
È importante notare che la biologia in un nuovo tempo ha tutto il più ampio usa i metodi degli altri scienze naturali - Fisica e chimica più avanzata. Quindi nella scienza penetrava l'idea che tutti i fenomeni della vita obbediscono alle leggi della fisica e della chimica e possono essere spiegate con il loro aiuto. Quindi, Biologia Tutte le idee usa le idee
duchiismo. All'inizio, era solo un approccio metodologico, ma dal XIX secolo. Era possibile parlare della nascita di una biologia fisico-memica, ha studiato la vita a livelli molecolari e supemolecolari. Scienziati del XIX secolo, che hanno utilizzato i metodi di fisica e chimica nei loro studi, ha svolto un ruolo importante nell'approvazione della nuova immagine della biologia. L. Paster, I.M. Secuenov, I.P. Pavlov, I.I. Mechnikov et al. È inoltre necessario nominare i fondatori della teoria della teoria della cellula di M. Shleiden, e T. Svanna, pubblicato nel 1838 per iniziare a imparare una cellula vivente. La loro teoria ha portato all'emergere della citologia - la scienza di una cellula vivente.
Ulteriore studio della struttura cellulare ha causato la nascita della genetica - la scienza dell'eredità e della variabilità. Nel XX secolo È apparsa genetica molecolare, che ha portato la biologia a un nuovo livello di analisi della vita e ancora più strettamente avvicinato con la fisica e la chimica. Era possibile comprendere il ruolo genetico degli acidi nucleici, i meccanismi molecolari della riproduzione genetica e della biosintesi proteica sono stati aperti, oltre a meccanismi genetici molecolari di variabilità, ha studiato il metabolismo a livello molecolare. Allo stesso tempo, la scoperta della fisica e della chimica, il continuo miglioramento dei metodi di ricerca fisica e chimica e la loro applicazione in biologia ha creato la capacità di avvicinarsi allo studio di una varietà di problemi biologici.
Dal punto di vista della chimica, gli organismi viventi sono sistemi aperti, scambiare costantemente sostanza ed energia con l'ambiente. Allo stesso tempo, insieme al cibo, ricevono un enorme numero di composti organici e minerali, che sono coinvolti nelle reazioni biochimiche del corpo, e quindi sotto forma di prodotti di decadimento vengono visualizzati nell'ambiente. Materiale da costruzione per cellule viventi sono macromolecole - proteine, grassi, carboidrati e acidi nucleici. La regolamentazione ormonale che si verifica nel corpo rappresenta anche un sistema di reazione chimica.
La combinazione di biologia con la chimica ha dato l'inizio di una nuova scienza - biochimica, che studia la struttura e le proprietà delle biomolecole contemporaneamente con il loro metabolismo in tessuti e organi vivi. In altre parole, la biochimica analizza cambia in biomolecole all'interno di un organismo vivente. I biochimici sono riusciti a scoprire come vengono trasferite l'energia nella cella, decifrare i meccanismi metabolici (metabolismo), per stabilire il ruolo di membrane, ribosomi e altre strutture intracellulari. Erano i biochimisti che decremmero la struttura e determinavano le funzioni di proteine \u200b\u200be acidi nucleici, stendendo così le fondamenta della genetica molecolare. Le raccomandazioni dei biochimiche oggi gode di medicine, farmacia, agricoltura.
Poiché la chimica moderna è basata sulla fisica, gli scienziati cercano di spiegare fenomeni e processi biologici basati su
modelli fisici. Di conseguenza, nel 1950, una nuova scienza è nata in biologia e fisica all'incrocio della biochimica - Biofisica. Biofisica, considerando qualsiasi fenomeno biologico, lo smembrato è un po 'più elementare, accessibile a una comprensione degli atti e indaga sulle loro proprietà fisiche. Pertanto, i meccanismi della contrazione muscolare, l'impulso nervoso, i segreti della fotosintesi e della catalisi enzimatica sono stati spiegati.
Con l'aiuto della biochimica e della biofisica, gli scienziati sono stati in grado di combinare la conoscenza della struttura e delle funzioni del corpo. Ma né queste scienze né la biologia fisico-memica nel suo complesso possono rispondere alla questione principale della biologia - la questione dell'origine ed essenza della vita.
Evolutivoperiodo. Evolutivobiologia
L'idea dello sviluppo della biologia penetrata nella fauna selvatica solo nel XIX secolo, anche se i prerequisiti della biologia evolutiva sono stati formati nell'antichità. Quindi, nel cuore del sistematico dell'antive, Aristotele si trova l'idea della scala degli esseri: ha messo gli organismi da uno semplice a quello complesso, mentre metteva in cima alla piramide del mondo animale. Da questa idea era necessario fare solo un passo verso l'idea dell'evoluzione come lo sviluppo del mondo animale attraverso una costante complicazione.
L'inizio del periodo evolutivo di sviluppo della biologia è stato trovato nelle opere del biologo francese J. B. Lamarka, che proposti la prima teoria evolutiva.Fu esposta nel suo libro "La filosofia della Zoologia", pubblicata nel 1809, Lamarc ha parlato per la prima volta al cambiamento degli organismi sotto l'influenza dell'ambiente e il trasferimento di segni acquisiti ai discendenti. Tuttavia, la lamark nella sua teoria si è basata su una serie di disposizioni iniziali errate, a causa del quale non poteva risolvere la questione della relazione tra i fattori interni ed esterni dell'evoluzione.
Contributo significativo allo sviluppo della biologia in questa fase teoria della catastrofel'autore di cui è diventato lo scienziato francese J. Kuvye. Ha proceduto dalle idee che le forze naturali che agiscono ora e dominate in passato, differiscono in modo efficiente l'una dall'altra. Pertanto, in passato, cataclismi naturali globali, interrompendo il flusso calmo di processi geologici e biologici sulla Terra, potrebbero verificarsi periodicamente. Come risultato di queste catastrofi globali, non solo l'aspetto della terra, ma anche il suo mondo organico è quasi completamente cambiato. Le ragioni di queste catastrofe la scienza non sono in grado di stabilire, ma si può concludere che era il disastro che ha portato alla comparsa di forme organiche sempre più complesse.
Una vera rivoluzione nella biologia è legata all'aspetto nel 1859 teoria dell'evoluzione C. Darwin,l'origine delle specie di selezione naturale "descritte nel libro. Teoria evolutiva di Dar
i vini sono costruiti su tre postulati: variabilità, ereditarietà e selezione naturale. La variabilità, di Darwin, è la capacità degli organismi di acquisire nuove proprietà e segni e cambiarli per vari motivi. È la variabilità che è il primo e il collegamento principale dell'evoluzione. L'ereditarietà è la capacità degli organismi viventi per trasferire le loro proprietà e segni alle generazioni successive. La selezione naturale è il risultato della lotta per l'esistenza e mezzi la sopravvivenza e la riproduzione di successo degli organismi più adatti. Sotto l'azione di una selezione naturale di un gruppo di individui di generazione in generazione, si accumulano vari segni adattivi e di conseguenza, acquisiscono differenze così significative che si trasformano in nuovi tipi. Sfortunatamente, le disposizioni sull'eredità e la variabilità, che incluse anche in questa teoria sono state progettate molto peggio. Ciò ha dato terreno per critiche gravi della teoria dell'evoluzione darwiniana, che si è rivolta alla fine del XIX secolo XX.
Teoria moderna (sintetica) dell'evoluzioneÈ apparso solo entro la fine degli anni '20. XX secolo Era la sintesi della genetica e del darwinismo. Da quel momento, è diventato possibile parlare di biologia evolutiva come piattaforma su cui si verifica la sintesi della conoscenza biologica eterogenea. La biologia evolutiva di oggi è il risultato di combinare due flussi di conoscenza: insegnamento evolutivo e conoscenza ottenuta da altre scienze biologiche sui processi e sui meccanismi dell'evoluzione. Durante il XX secolo. Il contenuto della biologia evolutiva è costantemente espanso. È completato da dati di genetica, biologia molecolare, citologia, paleontologia. Molti scienziati ritengono che sia una biologia evolutiva che sarà in grado di diventare la fondazione della biologia teorica, che è lo scopo principale dei biologi XXI.
9.2. Strutturalelivellamentoorganizzazionivita
La vita è caratterizzata da un'unità dialettica degli opposti: è simultaneamente nullo e discreto. Il mondo organico è un intero unico, poiché costituisce un sistema di parti interrelate (l'esistenza di alcuni organismi dipende da altri), e allo stesso tempo discreti, poiché è costituito da singole unità - organismi o individui. Ogni organismo vivente, a sua volta, è anche discreto, in quanto consiste in singoli organi, tessuti, cellule, ma allo stesso tempo ciascuno degli organi, in possesso di una certa autonomia, agisce come parte del tutto. Ogni cella è costituita da organoidi, ma funziona nel suo complesso. Le informazioni ereditarie vengono effettuate dai geni, ma
nessuno dei geni al di fuori dell'intera popolazione determina lo sviluppo di un tratto, ecc.
Diversi livelli di organizzazioni del mondo organico sono associati a discretezza della vita, che possono essere definiti come stati discreti di sistemi biologici caratterizzati da cooperate, interconnessioni e modelli specifici. Allo stesso tempo, ogni nuovo livello ha le proprietà speciali e i modelli del primo, il livello inferiore, poiché qualsiasi corpo, da un lato, è costituito da elementi subordinati, e dall'altro, è un elemento che fa parte di un macrobiologico sistema.
A tutti i livelli della vita, i suoi attributi si manifestano come discretezza e integrità, organizzazione strutturale, metabolismo, energia e informazione. L'esistenza della vita a livelli più alti dell'organizzazione è preparata e determinata dalla struttura di basso livello; In particolare, la natura del livello cellulare è determinata da molecolari e subcellulari, organizzati - cellulari, livelli di tessuto, ecc.
I livelli strutturali dell'organizzazione vivente sono estremamente diversificati, ma allo stesso tempo la principale, cellulare, ontogenetica, popolazione-specie, biocene, biogeocetica e biosfera sono fondamentali.
Molecolare- geneticolivello
Lo standard genetico molecolare della vita è il livello di funzionamento dei biopolimeri (proteine, acidi nucleici, polisaccaridi) e altri importanti composti organici sottostanti i processi vitali degli organismi. A questo livello, l'unità strutturale elementare è il gene e il corriere delle informazioni ereditarie in tutti gli organismi viventi - molecola del DNA. L'attuazione delle informazioni ereditarie viene effettuata con la partecipazione delle molecole di RNA. A causa del fatto che lo stoccaggio, le modifiche e l'attuazione delle informazioni ereditarie sono collegati con strutture molecolari, questo livello è chiamato molecolare-ma-genetico.
I compiti più importanti della biologia a questo livello sono lo studio dei meccanismi per il trasferimento di informazioni geni, ereditarietà e variabilità, uno studio di processi evolutivi, origine ed essenza della vita.
Tutti gli organismi viventi nella loro composizione sono semplici molecole inorganiche: azoto, acqua, anidride carbonica. Di questi, durante l'evoluzione chimica, apparvero semplici composti organici, a sua volta, materiale da costruzione per molecole più grandi. Quindi apparvero le macromolecole - Gigantic
polimeri, costruiti da una varietà di monomeri. Ci sono tre tipi di polimeri: polisaccaridi, proteine \u200b\u200be acidi nucleici. Monomeri per loro, rispettivamente, servono monosaccaridi, amminoacidi e nucleotidi.
Proteinee gli acidi nucleici sono molecole "informative", poiché nella loro struttura un ruolo importante viene svolto dalla sequenza di monomeri, che può essere molto diversa. Polisaccaridi (amido, glicogeno, cellulosa) svolgono il ruolo di una fonte di energia e materiale da costruzione per la sintesi di molecole più grandi.
Le proteine \u200b\u200bsono macromolecole, che sono catene molto lunghe da aminoacidi - acidi organici (carbossilici) contenenti, come regola, uno o due gruppi ammino (-nh 2).
Nelle soluzioni amminoacidiche, è possibile mostrare proprietà di acidi e basi. Questo li rende una specie di tampone sul percorso di pericolosi cambiamenti fisico-chimici. Nelle cellule vivide e nei tessuti, si verificano oltre 170 amminoacidi, ma ci sono solo 20 delle loro proteine. È la sequenza di aminoacidi collegati a vicenda Legami di peptide1 forma la struttura primaria delle proteine. Belkov rappresenta oltre il 50% della massa totale secca delle cellule.
La maggior parte delle proteine \u200b\u200besegue la funzione dei catalizzatori (enzimi). Nella loro struttura spaziale ci sono centri attivi sotto forma di approfondimento di una certa forma. Le molecole cadono in tali centri, la cui conversione è catalizzata da questa proteina. Inoltre, le proteine \u200b\u200bgiocano il ruolo dei vettori; Ad esempio, l'emoglobina trasferisce l'ossigeno dai polmoni ai tessuti. Contrazioni muscolari e movimenti intracellulari - il risultato dell'interazione delle molecole proteiche, la cui funzione è di coordinare il movimento. La funzione di proteina anticorpale è la protezione del corpo da virus, batteri, ecc. L'attività del sistema nervoso dipende dalle proteine \u200b\u200bcon le quali le informazioni dell'ambiente sono raccolte e memorizzate. Proteine, chiamate ormoni, controllano la crescita delle cellule e la loro attività.
Acidi nucleici.I processi di vitale attività degli organismi viventi determinano l'interazione di due tipi di macromolecole - proteine \u200b\u200be DNA. Le informazioni genetiche del corpo sono memorizzate nelle molecole del DNA, che funge da vettore di informazioni ereditarie per la prossima generazione e determina la biosintesi delle proteine \u200b\u200bche controllano quasi tutti i processi biologici. Quindi, nucleo
1 comunicazione peptidica è comunicazioni chimiche -Co-nh-.
gli acidi di Lyinovic appartengono allo stesso importante punto del corpo, oltre a proteine.
Entrambe le proteine \u200b\u200be gli acidi nucleici hanno una proprietà molto importante - systymetry molecolare (asimmetria) o chiralità molecolare. Questa proprietà della vita era aperta nei 40-50. XIX secolo. L. Pasteur durante lo studio della struttura dei cristalli di sostanze di origine biologica - sali di acido d'uva. Nei suoi esperimenti, Paster ha scoperto che non solo i cristalli, ma le loro soluzioni acquose sono in grado di deviare il raggio polarizzato della luce, cioè. sono otticamente attivi. Più tardi hanno un nome isomeri ottici.In soluzioni di origine non biologica, questa proprietà è assente, la struttura delle loro molecole è simmetricamente.
Oggi le idee di Pasteur sono confermate, ed è considerata dimostrata che la chiralità molecolare (da Greco. Cheir - mano) è inerente a solo la materia vivente ed è la sua proprietà inalienabile. La sostanza di origine non vivente è simmetricamente nel senso che le molecole polarizzano la luce sinistra e destra, è sempre ugualmente uguale. E nella sostanza di origine biologica c'è sempre una deviazione da questo equilibrio. Le proteine \u200b\u200bsono costruite da aminoacidi, la luce polarizzante solo a sinistra (L-configuration). Gli acidi nucleici consistono in zuccheri, la luce polarizzante solo a destra (D-configuration). Quindi, la chiralità è l'asimmetria delle molecole, la loro incompatibilità con il suo riflesso specchio, come la mano destra e sinistra, che ha dato nome moderno Questa proprietà. È interessante notare che se una persona si fosse improvvisamente trasformata nella sua riflessione dello specchio, poi con il suo corpo tutto sarebbe bello finché avrebbe mangiato ortaggio o origine animale, che non poteva semplicemente digerire.
Acidi nucleici- Questi sono composti organici complessi, che sono biopolimeri contenenti fosforo (poli-nucleotidi).
Esistono due tipi di acidi nucleici - Deoxiribonuch-Lein acido (DNA) e acido ribonucleico (RNA). I suoi nomi di acidi nucleici (da Lat. Nucleo - kernel) erano dovuti al fatto che per la prima volta sono stati assegnati dai kernel dei leucociti nella seconda metà del XIX secolo. Biochimico svizzero F. Migliore. Più tardi fu scoperto che gli acidi nucleici possono essere localizzati non solo nel nucleo, ma anche nel citoplasma e dei suoi organoidi. Le molecole di DNA insieme alle proteine \u200b\u200bdi Hyston formano una sostanza del cromosoma.
Nel mezzo del XX secolo Biochimico americano J. Watson e Biofisico inglese F. Creek ha rivelato la struttura della molecola del DNA. Gli studi di diffrazione dei raggi X hanno dimostrato che il DNA è composto da due catene attorcigliate in una doppia elica. Il ruolo delle catene delle catene è giocato da gruppi fosfato di Sakharo, e le basi di purine e pirimidine sono servite da ponticelli. Ogni ponticello è formato da due basi attaccate alle due catene opposte, e se una base ha un anello, l'altra è due. Pertanto, si formano coppie complementari: AA-T e Mr. Ciò significa che la sequenza di basi di una catena determina in modo univoco la sequenza di base in un'altra catena complementare della molecola.
Il gene è una porzione della molecola del DNA o dell'RNA (in alcuni virus). L'RNA contiene 4-6 mila nucleotidi individuali, DNA - 10-25 migliaia. Se potessi estrarre il DNA di una cella umana in un filo continuo, la sua lunghezza sarebbe 91 cm.
Ciononostante, la nascita della genetica molecolare si è verificata leggermente in precedenza quando gli americani J. Bidl ed E. TITUM hanno stabilito una connessione diretta tra lo stato dei geni (DNA) e la sintesi degli enzimi (proteine). Fu allora che apparve la famosa dichiarazione: "Un gene è una proteina". In seguito è stato scoperto che la funzione principale dei geni è la codifica della sintesi proteica. Successivamente, gli scienziati hanno concentrato la loro attenzione sulla questione di come è stato registrato il programma genetico e come è implementato nella cella. Per fare ciò, è stato necessario capire come solo quattro basi possono codificare l'ordine di tutti i venti amminoacidi nelle molecole proteiche. Il contributo principale alla soluzione di questo problema è stato realizzato dal famoso teorico fisico Gamov a metà degli anni '50.
Secondo la sua assunzione, una combinazione di tre nucleotidi del DNA viene utilizzata per codificare un amminoacido. Questa unità elementare di ereditarietà che codifica un amminoacido è stato nominato codone.Nel 1961, l'ipotesi di Gamov è stata confermata dalla ricerca F. piangere. Così è stato decifrato dal meccanismo molecolare della lettura delle informazioni genetiche dalla molecola del DNA nella sintesi delle proteine.
Nella cella vivente ci sono organelle - ribosomi, che "leggi" la struttura del DNA primario e sintetizzano la proteina in conformità con le informazioni registrate nel DNA. Ogni nucleotide di Troika viene messo secondo uno dei 20 possibili aminoacidi. È così che la struttura del DNA primario determina la sequenza di aminoacidi di una proteina sintetizzata, fissa il codice genetico del corpo (cellule).
Codice genetico di tutte le cose viventi, sia che si tratti di una pianta, un animale o un batterio, lo stesso. Tale peculiarità del codice genetico, insieme alla somiglianza della composizione di amminoacidi di tutte le proteine, testimonia
sull'unità biochimica della vita, l'origine di tutti gli esseri viventi sulla Terra da un singolo antenato.
Anche il meccanismo di riproduzione del DNA è stato decifrato. Consiste di tre parti: replica, trascrizione e trasmissione.
Replicazione- Questo è il raddoppio delle molecole del DNA. L'ambito della replica è la proprietà unica del DNA all'auto-copia, il che consente di dividere la cella in due identici. Quando il DNA si replica, costituito da due catene molecolari contorte, sta girando. Si formano due fili molecolari, ciascuno dei quali funge da matrice per la sintesi di un nuovo filo, complementare all'originale. Successivamente, la cella è divisa, e in ogni cella una discarica del DNA sarà vecchio, e il secondo è nuovo. La violazione della sequenza di nucleotidi nel circuito del DNA porta a cambiamenti ereditari nel corpo - mutazioni.
Trascrizione- Questo è il trasferimento del codice del DNA da parte della formazione della molecola dell'OD-Nuova informazione RNA (e-RNA) su uno dei fili DNA. E-RNA è una copia della parte della molecola del DNA costituita da uno o un gruppo di geni adiacenti che portano informazioni sulla struttura delle proteine.
Trasmissione -È una sintesi proteica basata sul codice genetico e-RNA in celle organoidi speciali - ribosomi, dove il trasporto RNA (T-RNA) offre aminoacidi.
Alla fine degli anni '50. Gli scienziati russi e francesi allo stesso tempo un'ipotesi è stato presentato al fatto che le differenze nella frequenza del verificarsi e la procedura per la posizione dei nucleotidi nel DNA in diversi organismi sono specifiche per le specie. Questa ipotesi ha permesso l'evoluzione della vita e della natura della speciazione a livello molecolare.
Ci sono diversi meccanismi di variabilità a livello molecolare. Il più importante di loro è il già citato meccanismo della mutazione genica - trasformazione direttanuovosituato nel cromosoma, sotto l'influenza di fattori esterni. I fattori che causano la mutazione (mutagenam) sono radiazioni, composti chimici tossici, nonché virus. In questo caso, il meccanismo di variabilità, l'ordine della generazione di geni nel cromosoma non cambia.
Un altro meccanismo di variabilità - ricombinazione dei geni.Questa creazione di nuove combinazioni di geni situati in un cromosoma specifico. Allo stesso tempo, la base molecolare del gene non si cambia e il suo movimento si verifica da una sezione del cromosoma a un altro o lo scambio di geni tra i due cromosomi è. La ricombinazione genov ha luogo quando la riproduzione sessuale agli organismi più alti. Allo stesso tempo, non vi è alcun cambiamento nella quantità totale di informazioni genetiche, rimane invariata. Questo meccanismo spiega perché i bambini sono solo parzialmente simili ai loro genitori -
ereditano segni da entrambi gli organismi genitoriali combinati a caso.
Un altro meccanismo di variabilità - ricombinazione neklisse di G.novembre- è stato aperto solo negli anni '50. Con la ricombinazione non classica dei geni, un aumento generale della quantità di informazioni genetiche sta accadendo a causa dell'inclusione di nuovi elementi genetici nel gene genico. Più spesso, i nuovi elementi vengono introdotti in una gabbia di virus. Oggi sono stati trovati diversi tipi di geni trasmissivi. Tra questi ci sono plasmidi, che sono un DNA ad anello a due catene. A causa loro, dopo un lungo uso di qualsiasi droga, avviene avvincente, dopo di che cessano di avere un impatto sulla droga. I batteri patogeni contro i quali la nostra medicina è valida, sono associati a plasmie, che danno batteri alla medicina e cessano di notarlo.
La migrazione degli elementi genetici può causare sia la ristrutturazione strutturale nei cromosomi che in mutazioni geni. La possibilità di utilizzare tali elementi da parte di una persona ha portato all'emergere di nuove scienze - ingegneria genetica, il cui scopo è quello di creare nuove forme di organismi con proprietà specificate. Pertanto, con l'aiuto di metodi genetici e biochimici, è costruita una nuova combinazione non naturale di geni. Per questo, il DNA viene modificato la produzione di proteine \u200b\u200bcodifica con le proprietà desiderate. Questo meccanismo è alla base di tutte le moderne biotecnologie.
Con l'aiuto del DNA ricombinante, è possibile sintetizzare una varietà di geni e inserirli in cloni (colonie di organismi identici) per la sintesi proteica direzionale. Quindi, nel 1978, l'insulina è stata sintetizzata - proteine \u200b\u200bper il trattamento del diabete mellito. Il gene giusto è stato introdotto in plasmide e introdotto in un batterio convenzionale.
La genetica funziona sulla creazione di vaccini sicuri da infezioni virali, dal momento che i vaccini tradizionali sono un virus indebolito, che dovrebbe causare la produzione di anticorpi, quindi la loro introduzione è associata a un certo rischio. L'ingegneria genetica consente di ottenere un DNA che codifica lo strato superficiale del virus. In questo caso, è prodotta l'immunità, ma l'infezione del corpo è esclusa.
Oggi nell'ingegneria genetica, la questione di aumentare l'aspettativa di vita e la possibilità di immortalità cambiando il programma genetico umano è considerata. È possibile ottenere ciò aumentando le funzioni protettive enzimatiche della cellula, proteggendo le molecole del DNA da vari danni associati a entrambi i disturbi metabolici sia all'effetto dell'ambiente. Inoltre, gli scienziati sono riusciti ad aprire il pigmento anti-invecchiamento e creare un farmaco speciale che esenti celle da esso. In esperimenti con
shami è stato ottenuto un aumento della lunghezza della loro vita. Inoltre, gli scienziati sono stati in grado di stabilire che i telomeri sono ridotti al momento della divisione delle cellule - speciali strutture cromosomiche situate alle estremità dei cromosomi cellulari. Il fatto è che quando il DNA replica una sostanza speciale - polimerasi - va sulla spirale del DNA, rimuovendo la copia di esso. Ma la polimerasi DNA inizia a non partire dall'inizio, ma lascia ogni volta una punta impopolare. Pertanto, con ogni successiva copia, la spirale del DNA viene abbreviata a spese delle aree finali che non trasportano alcuna informazione o telomero. Non appena i telomeri sono esauriti, durante le copie successive, parte del DNA inizia a essere ridotta, che portando informazioni genetiche. Questo è il processo di celle di invecchiamento. Nel 1997, un esperimento è stato effettuato negli Stati Uniti e in Canada. Per fare ciò, un enzima cellulare appena aperto - telomerasi, che promuove Telomeregus è usato. Le cellule così ottenute hanno ottenuto la capacità di condividere peridendo eliminare completamente le sue normali proprietà funzionali e senza girare nelle cellule tumorali.
Recentemente, i successi degli ingegneri genici nel campo della clonazione - la riproduzione accurata di un oggetto vivo in una certa quantità di copie delle cellule somatiche è diventata ampiamente nota. In questo caso, l'individuo cresciuto è geneticamente indistinguibile dall'organismo genitore.
Ottenere cloni negli organismi che si riproducono attraverso la partenogenesi senza precedenti la fecondazione non è qualcosa di speciale e è stato a lungo utilizzato dai genetisti. I più alti organismi conoscono anche casi di clonazione naturale - la nascita di gemelli mono-quadrati. Ma l'acquisizione artificiale dei cloni dei più alti organismi è legata a gravi difficoltà. Ciononostante, nel febbraio 1997, nel laboratorio Jan Vilmut a Edimburgo, è stato sviluppato un metodo di clonazione dei mammiferi, e la pecora è stata sollevata. Per fare ciò, la razza scozzese Blackorda ha una cellula uovo, mettili in un mezzo di nutrienti artificiali e i kernel sono stati rimossi da loro. Poi hanno preso le cellule della ghiandola del latte da una razza di pecora incinta adulta razza dorset finlandese, portando un set genetico completo. Dopo un po 'di tempo, queste cellule sono state fuse con uova senza nucleari e attivano il loro sviluppo per mezzo di una scarica elettrica. Poi un embrione in via di sviluppo per sei giorni è cresciuto in un ambiente artificiale, dopo di che gli embrioni sono stati trapiantati nell'utero della madre della madre, dove si sono sviluppati prima della nascita. Ma da 236 esperimenti hanno avuto successo solo uno - la Sheep Rose Dolly.
Successivamente, Wilmut ha dichiarato la principale possibilità di clonare una persona che ha causato le discussioni più vivaci
non solo nella letteratura scientifica, ma anche nei parlamenti di molti paesi, poiché tale opportunità è associata a problemi morali, etici e legali molto gravi. Non è per caso che le leggi che vietano che la clonazione umana siano già state adottate in alcuni paesi. Dopotutto, la maggior parte degli embrioni clonati muore. Inoltre, la probabilità della nascita dei mostri è fantastica. Quindi le esperienze di clonazione non sono solo immorali, ma sono anche pericolose dal punto di vista della conservazione della purezza del tipo Homo Sapiens. A che il rischio è troppo grande, confermato dalle informazioni che arrivarono all'inizio del 2002 e riportano sulla malattia dell'Agnello dell'artrite - una malattia che non è caratteristica delle pecore, dopo di che presto doveva essere spazzata.
Pertanto, un'area molto più promettenti di ricerca è lo studio del genoma (aggregato dei geni) di una persona. Nel 1988, all'iniziativa di J. Watson, è stata creata l'Organizzazione Internazionale "Genoma dell'uomo", che ha unito molti scienziati di paesi diversi Il mondo e mettere il compito di decrittigliare l'intero genoma umano. Questa è una grande sfida, dal momento che il numero di geni nel corpo umano varia da 50 a 100 mila e l'intero genoma è più di 3 miliardi di coppie di nucleottà.
Si ritiene che la prima fase di questo programma associata alla decodifica della sequenza della posizione delle coppie di nucleotidi sarà completata entro la fine del 2005. Il lavoro è già stato effettuato sulla creazione di geni "Atlas", imposta le loro carte . La prima tacca carta è stata redatta nel 1992 D. Koen e J. Dossa. Nella versione finale, è stata rappresentata nel 1996. J. Weisenbach, che, studiando il cromosoma sotto il microscopio, con l'aiuto di marcatori speciali, è stato notato un DNA di varie sezioni. Poi clonava queste sezioni, coltivandole sui microrganismi e hanno ricevuto frammenti del DNA - la sequenza di nucleotidi di una catena del DNA da cui il cromosoma era coerente. Pertanto, Weisenbach ha identificato la localizzazione di 223 geni e rivelato circa 30 mutazioni che portano a 200 malattie, tra cui ipertensione, diabete, sordità, cecità, tumori maligni.
Uno dei risultati di questo programma, anche se non finito, è la possibilità di identificare le patologie genetiche nelle prime fasi della gravidanza e della creazione della terapia genica - il metodo di trattamento malattie ereditarie Con l'aiuto dei geni. Prima di condurre la procedura generata, viene scoperto quale genice era difettoso, il gene normale è ottenuto ed è introdotto in tutte le cellule del paziente. È molto importante rintracciare in modo che il gene inserito ha lavorato sotto il controllo dei meccanismi delle cellule, altrimenti verrà ottenuta la cellula tumorale. Già ci sono i primi pazienti curati in questo modo. Vero, non è ancora chiaro quanto siano radicalmente curati e
la malattia tornerà in futuro. Inoltre non ancora chiari e remote conseguenze di tale trattamento.
Naturalmente, l'uso della biotecnologia e dell'ingegneria genetica ha fianchi sia positivi che negativi. Ciò è evidenziato dal memorandum delle società microbiologiche europee pubblicate nel 1996. Ciò è dovuto al fatto che l'ampio pubblico con sospetto e ostilità si riferisce alle tecnologie geniche. La paura causa la possibilità di creare una bomba genetica in grado di distorcere il genoma umano e portare alla nascita dei mostri; L'emergere di malattie sconosciute e la produzione di armi biologiche.
Infine, di recente, il problema della diffusione diffusa di alimenti da transi creati introducendo i geni che bloccano i virus o le malattie fungarie è stato ampiamente discusso. Pomodori e mais transgenici sono già stati creati e venduti. Pane, formaggio e birra sono forniti al mercato, realizzati con microbi transgenici. Tali prodotti sono stabili relativi a batteri nocivi, hanno qualità migliorate - gusto, valore nutrizionale, fortezza, ecc. Quindi, in Cina, virus resistenti al tabacco, pomodori e peperoni dolci sono cresciuti. Ci sono pomodori transgenici resistenti alle infezioni batteriche, alle patate e al mais, resistenti ai funghi. Ma ancora sconosciute conseguenze remote di usare tali prodotti, prima di tutto, il meccanismo del loro impatto sul corpo e sul genoma umano.
Naturalmente, in vent'anni di utilizzo della biotecnologia, non è successo nulla di ciò che la gente paura. Tutti i nuovi microrganismi creati dagli scienziati sono meno traizzati dei loro moduli di origine. Mai non c'era una propagazione dannosa o pericolosa di organismi ricombinanti. Ciononostante, gli scienziati monitorano attentamente che i ceppi transgenici non contengono geni, che, dopo il trasferimento ad altri batteri, possono dare un effetto pericoloso. C'è il pericolo teorico di creare nuovi tipi di armi batteriologiche basate sulle tecnologie geniche. Pertanto, gli scienziati dovrebbero tenere conto di questo rischio e promuovere lo sviluppo di un sistema di controllo internazionale affidabile, in grado di fissare e sospendere un lavoro simile.
Tenendo conto del possibile pericolo di utilizzare la tecnologia genica, i documenti che disciplinano la loro applicazione, le norme per la sicurezza della ricerca sulla laboratorio e lo sviluppo industriale, nonché le regole per l'introduzione di organismi geneticamente modificati nell'ambiente.
Pertanto, oggi si ritiene che al rispetto delle precauzioni pertinenti, i benefici che effettuano tecnologie genetiche, superano il rischio di possibili conseguenze negative.
Cellularelivello
A livello cellulare dell'organizzazione, l'unità strutturale e funzionale principale di tutti gli organismi viventi è una cella. A livello cellulare, così come il genetico molecolare, è notato lo stesso tipo di tutti gli organismi viventi. Tutti gli organismi solo a livello cellulare sono possibili biosintesi e l'implementazione delle informazioni ereditarie. Il livello cellulare negli organismi singoli coincide con l'organismano. La storia della vita sul nostro pianeta è iniziata con questo livello dell'organizzazione.
Oggi, la scienza è stabilita con precisione che l'unità indipendente più piccola della struttura, il funzionamento e lo sviluppo di un organismo vivente è una cella.
Cellulaè un sistema biologico elementare capace di auto-redenzione, auto-riproduzione e sviluppo, cioè. dotato di tutti i segni di un organismo vivente.
Le strutture cellulari sono al centro della struttura di qualsiasi organismo vivente, non importa quanti e difficili sia la tua struttura. La scienza che studia la gabbia vivente è chiamata citologia. Studia la struttura delle cellule, il loro funzionamento come sistemi di vita elementare, esplora le funzioni dei singoli componenti cellulari, il processo di riproduzione cellulare, adattandoli alle condizioni del supporto, ecc. Anche la citologia studia le caratteristiche delle cellule specializzate, il formazione delle loro funzioni speciali e lo sviluppo di specifiche strutture cellulari. Quindi, la citologia moderna può essere chiamata fisiologia della cella. I successi della citologia moderna sono inestricabilmente legati ai risultati della biochimica, della biofisica, della biologia molecolare e della genetica.
La base della citologia è l'affermazione che tutti gli organismi viventi (animali, piante, batteri) sono costituiti da cellule e prodotti dei loro mezzi di sostentamento. Le nuove cellule sono formate dividendo le cellule esistenti in precedenza. Tutte le celle sono simili alla composizione chimica e al metabolismo. L'attività del corpo nel suo complesso è composta dall'attività e dall'interazione delle singole cellule.
L'apertura dell'esistenza delle cellule si è verificata alla fine XVII. c. Quando il microscopio è stato inventato. Per la prima volta la cellula è stata descritta dallo scienziato inglese R. spesso nel 1665, quando considerava un pezzo di ingorgo. Dal momento che il suo microscopio non era molto perfetto, quello che vide era in realtà le pareti delle cellule morte. Ci sono voluti quasi duecento anni per garantire che i biologi capiscano che il ruolo principale non viene giocato dal muro della cella, ma il suo contenuto interno. Tra i creatori della teoria delle cellule dovrebbe essere chiamato A. Levenguk, che ha dimostrato che i tessuti di molti vegetali
gli organismi sono costruiti in celle. Ha anche descritto eritrociti, organismi e batteri a single-cellulari. True, Levenguk, come altri ricercatori del XVII secolo, visto in una gabbia solo il guscio ha concluso la cavità.
I progressi significativi nello studio delle cellule si sono verificati all'inizio del XIX secolo, quando hanno iniziato a guardarli sugli individui con proprietà della vita. Negli anni 1830. Il nucleo cellulare è stato aperto e descritto, che ha attirato l'attenzione degli studiosi per il contenuto della cella. Poi è stato possibile vedere la divisione delle cellule vegetali. Sulla base di questi studi, è stata creata una teoria delle cellule, che è diventata il più grande evento nella biologia del XIX secolo. È stata la teoria delle cellule che ha dato una prova decisiva dell'unità di tutta la fauna selvatica, servita come fondamento per lo sviluppo di embriologia, istologia, fisiologia, teoria dell'evoluzione, nonché una comprensione dello sviluppo individuale di organismi.
La citologia ha ricevuto un potente impulso con la creazione di genetica e biologia molecolare. Dopodiché, nuovi componenti, o organelli, cellule - membrana, ribosomi, lisosomi, ecc. Sono stati aperti.
Secondo le idee moderne, le cellule possono esistere come organismi indipendenti (ad esempio, il più semplice) e come parte degli organismi multicellulari, dove ci sono celle sessuali che servono per allevare e cellule somatiche (cellule del corpo). Le cellule somatiche differiscono in struttura e funzioni - ci sono cellule nervose, ossee, muscolari, secretorie. Le dimensioni delle cellule possono variare da 0,1 μm (alcuni batteri) a 155 mm (uovo di struzzo nel guscio). Un organismo vivente è formato da miliardi di varie cellule (fino a 1015), la cui forma può essere la più bizzarra (ragno, stella, fiocco di neve, ecc.).
È stato stabilito che, nonostante la grande varietà di cellule e le funzioni eseguite, le cellule di tutti gli organismi viventi sono simili alla composizione chimica: il contenuto di idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto è particolarmente grande in essi (questi elementi chimici sono più di 98% dell'intero contenuto della cella); 2% Account per circa 50 altri elementi chimici.
Le cellule degli organismi viventi contengono sostanze inorganiche - Acqua (in media fino all'80%) e sali minerali, nonché composti organici: il 90% della massa secca della cella caduta sui biopolimeri - proteine, acidi nucleici, carboidrati e lipidi. E infine, ha dimostrato scientificamente che tutte le cellule consistono in tre parti principali:
membrana plasmatica che controlla la transizione delle sostanze dall'ambiente nella cella e posteriore;
citoplasma con una varietà di struttura;
il kernel cellulare contenente informazioni genetiche.
Inoltre, tutti gli animali e alcune cellule vegetali contengono centrioles - strutture cilindriche che formano centri cellulari. Le cellule vegetali hanno anche una parete cellulare (guscio) e plastistici - strutture cellulari specializzate che spesso contengono un pigmento da cui dipende il colore della cella.
Membrana cellulareconsiste di due strati di molecole di sostanze frondose, tra cui si trovano le proteine. La membrana mantiene una normale concentrazione di sali all'interno della cella. Quando danneggiato, la membrana cellulare muore.
CitoplasmaÈ una soluzione all'acqua-salina con enzimi sciolti e ponderati e altre sostanze. Orgellas si trovano nel citoplasma - piccoli organi deliberati dal contenuto del citoplasma con le loro membrane. Tra loro - mitocondri- Formazioni di pannelli con enzimi respiratori, in cui viene rilasciato energia. Anche nel citoplasma si trovano ribosomicomposto da proteine \u200b\u200be RNA, con l'aiuto della quale la biosintesi proteica nella cella viene eseguita. En-dopplex Network.- Questo è un comune sistema di circolazione intracellulare, attraverso i quali vengono effettuati per mezzo di sostanze e sulle membrane del canale ci sono enzimi che garantiscono l'attività vitale della cella. Un ruolo importante nella gabbia sta giocando cle.centro accurato,composto da due centrili. Da ciò inizia il processo di dividere la cella.
La parte più importante di tutte le cellule (eccetto i batteri) è nucleo,in cui i cromosomi sono lunghi racconti filamenti costituiti da DNA e proteine \u200b\u200battaccati ad esso. Il kernel memorizza e riproduce informazioni genetiche e regola anche i processi metabolici nella cella.
Le cellule vengono moltiplicate dividendo la cella originale in due filiali. In questo caso, le cellule figlie sono trasmesse un insieme completo di cromosomi che trasportano informazioni genetiche, quindi prima di dividere il numero di cromosomi è raddoppiato. Tale divisione delle cellule che garantisce la stessa distribuzione del materiale genetico tra le cellule figlie è chiamata mitz.
Anche gli organismi multicoli si sviluppano da una cellula - uova. Tuttavia, nel processo di embriogenesi, le cellule vengono modificate. Questo porta all'emergere di molte cellule diverse - muscoli, nervosi, sangue, ecc. Le diverse cellule sintetizzano diverse proteine. Tuttavia, ogni cellula dell'organismo multicellulare svolge un insieme completo di informazioni genetiche per costruire tutte le proteine \u200b\u200bnecessarie per il corpo.
A seconda del tipo di cellule, tutti gli organismi sono suddivisi in D V.
prokyoti -celle prive di kernels. Le molecole del DNA non sono circondate da una membrana nucleare e non sono organizzate in cromosomi. Procarniotes includono batteri;
eukaryota.- cellule contenenti kernels. Inoltre, hanno mitocondri - organelli in cui è in corso il processo di ossidazione. Eukariotes includono i più semplici, i funghi, le piante e gli animali, quindi possono essere unicellulari e multicellulari.
Pertanto, ci sono differenze significative tra ProkyOTM e Eucarioti nella struttura e nel funzionamento dell'apparato genetico, delle pareti cellulari e dei sistemi di membrana, sintesi proteica, ecc. Si presume che i primi organismi appassionati sulla Terra fossero procarioti. Si pensava che sia all'altezza degli anni '60, quando lo studio approfondito della cellula ha portato all'apertura degli archaebatteri, la cui struttura è simile ai predomanie e agli eucarioti. La questione dei quali organismi unicellellienti sono più antichi, sulla possibilità dell'esistenza di un certo primo cento, dal quale apparve tutte e tre le linee evolutive, rimangono ancora aperte.
Studiando una gabbia vivente, gli scienziati hanno attirato l'attenzione sull'esistenza di due tipi principali della sua nutrizione, che ha permesso a tutti gli organismi per il metodo di nutrizione di dividere su D V del modulo:
avtotrophny.gli organismi - organismi che non hanno bisogno di cibo biologico e possono effettuare attività vitale a causa dell'assimilazione del biossido di carbonio (batteri) o fotosintesi (piante), cioè. L'avtotropia stessa produce sostanze nutritive di cui hanno bisogno;
eterotroficogli organismi sono tutti organismi che non possono fare senza cibo biologico.
Più tardi, tali fattori importanti come la capacità degli organismi di sintetizzare le sostanze necessarie (vitamine, ormoni, ecc.) E assicurarsi di energia, dipendenza dal mezzo ambientale, ecc. Pertanto, la natura complessa e differenziata delle relazioni trofiche indica il bisogno approccio di sistema allo studio della vita e sul livello ontogenetico. Quindi il concetto di un sistema funzionale di PK è stato formulato. Anokhin, in conformità con il quale in organismi unicellulari e multicellulari, i vari componenti dei sistemi sono in modo coerente funzionante. In questo caso, i singoli componenti contribuiscono e contribuiscono al funzionamento concordato degli altri, garantendo in tal modo l'unità e l'integrità nell'attuazione dei processi della vita dell'intero organismo. Il sistema funzionale si manifesta anche nel fatto che i processi ai livelli più bassi sono organizzati da relazioni funzionali ai massimi livelli dell'organizzazione. Systemics particolarmente notevolmente funzionale si manifesta in organismi multicellulari.
Ontogeneticolivello. Multicellulareorganismi
L'unità principale della vita sul livello ontogenetico è un individuo separato e l'ontogenesi è il fenomeno elementare. Una parte biologica può essere sia unicellulare che un organismo multicellulare, ma in ogni caso, rappresenta un sistema olistico e auto-riproducente.
Ontogenesiil processo di sviluppo individuale del corpo dalla nascita attraverso coerenti cambiamenti morfologici, fisiologici e biochimici a morte, viene chiamato il processo di attuazione delle informazioni ereditarie.
Il sistema di vita minimo, un mattone di vita è una cellula, il cui studio è impegnato in citologia. Il funzionamento e lo sviluppo di organismi viventi multicellulari sono soggetti a fisiologia. Attualmente, una singola teoria dell'ontogenesi non è stata creata, poiché le cause e i fattori che determinano lo sviluppo individuale del corpo non sono stabiliti.
Tutti gli organismi multicellulari sono divisi in tre regni: funghi, piante e animali. L'attività vitale degli organismi multicellulari, nonché il funzionamento delle loro parti individuali è studiato per fisiologia. Questa scienza ritiene che i meccanismi per l'attuazione di varie funzioni da parte di un organismo vivente, la loro connessione tra loro, la regolamentazione e l'adattamento del corpo a un ambiente esterno, origine e formazione nel processo di evoluzione e sviluppo individuale di individui. In sostanza, questo è il processo di ontogenesi - lo sviluppo del corpo dalla nascita alla morte. Allo stesso tempo, si verifica la crescita, il movimento delle singole strutture, differenziazione e la complicazione generale del corpo.
Il processo di ontogenesi è descritto sulla base della famosa legge biogenetica formulata da E. Geckel, all'autore del termine "ontogenesi". La legge biogenetica afferma che l'ontogenesi in una breve forma ripete la filogenesi, cioè. Un organismo separato nel suo sviluppo individuale nella forma abbreviata è tutte le fasi di sviluppo delle proprie specie. Pertanto, l'ontogenesi è una realizzazione di informazioni ereditarie codificate in una cellula germinale, oltre a controllare la coerenza di tutti i sistemi di organismo durante il suo lavoro e lo strumento per l'ambiente.
Tutti gli organismi multicellulari sono costituiti da organi e tessuti. I tessuti sono un gruppo di celle integrate fisicamente integrate e sostanze intercellulari per l'esecuzione di determinate funzioni. Il loro studio
È il soggetto dell'istologia. I tessuti possono essere formati sia dalla stessa che dalle cellule diverse. Ad esempio, un animale dalle stesse celle ha costruito un epitelio piatto, e da cellule diverse - muscolo, tessuto nervoso e connettivo.
Gli organi sono unità funzionali relativamente grandi che combinano vari tessuti in alcuni complessi fisiologici. Gli organi interni sono solo negli animali, sono assenti nelle piante. A loro volta, gli organi fanno parte di unità più grandi - sistemi di organismi. Tra questi, i sistemi nervosi, digestivi, cardiovascolari, respiratori e altri sistemi si distinguono.
In realtà, un organismo vivente è uno speciale mezzo interiore che esiste nell'ambiente esterno. È formato come risultato dell'interazione del genotipo (la combinazione di geni di un organismo) con un fenotipo (un complesso di segni esterni del corpo formati durante il suo sviluppo individuale). Pertanto, il corpo è un sistema stabile di organi interni e tessuti esistenti nell'ambiente esterno. Tuttavia, poiché la teoria generale dell'Ontogenesi non è stata ancora creata, molti processi che si verificano durante lo sviluppo del corpo non hanno ricevuto la loro spiegazione completa.
Popolare- specielivello
Il livello della popolazione-specie è uno standard di vita sopravvalutato, l'unità principale di cui è la popolazione.
Popolazione- Una combinazione di individui di una specie, relativamente isolati da altri gruppi della stessa specie, occupando un determinato territorio che si riproduce a lungo e in possesso di una fondazione genetica comune.
In contrasto con la popolazione visualizzauna combinazione di individui simili alla struttura e alle proprietà fisiologiche che hanno l'origine generale che possono attraversare liberamente e dare una prole prolifica prole. La forma esiste solo attraverso le popolazioni, che sono sistemi geneticamente aperti. La biologia della popolazione è impegnata nello studio delle popolazioni.
Sotto le condizioni della natura reale, gli individui non sono isolati l'uno dall'altro e combinati in sistemi vivaci più alti. Il primo sistema di questo tipo è la popolazione.
Il termine "popolazione" è stato introdotto da uno dei fondatori della genetica V. Johansen, che ha chiamato un insieme geneticamente disomogeneo di organismi diversi da una totalità omogenea - una linea pulita. Più tardi, questo termine ha acquisito di più
L'integrità delle popolazioni, manifestata nell'emergenza di nuove proprietà rispetto allo standard di vita ontogenetico, è assicurata dall'interazione di individui in popolazioni e viene ricostruito attraverso lo scambio informazioni genetiche nel processo di riproduzione sessuale. Ogni popolazione ha limiti quantitativi. Da un lato, è il numero minimo che garantisce l'auto-riproduzione della popolazione e l'altra - il massimo di individui che possono nutrirsi nell'area (habitat) di questa popolazione. La popolazione nel suo complesso è caratterizzata da parametri come ondate di vita - fluttuazioni periodiche nel numero, densità di popolazione, il rapporto tra gruppi di età e pavimenti, mortalità, ecc.
Le popolazioni sono sistemi geneticamente aperti, poiché l'isolamento delle popolazioni non è assoluto e periodicamente consente di scambiare informazioni genetiche. Sono le popolazioni che agiscono come unità elementari di evoluzione, i cambiamenti nel loro pool gene portano all'emergere di nuove specie.
Per livello della popolazione L'organizzazione della vita è caratterizzata dalla mobilità attiva o passiva di tutti i componenti della popolazione. Comprende il movimento costante delle persone - membri della popolazione. Va notato che nessuna popolazione è assolutamente omogenea, consiste sempre in gruppi intrapoopulabili. Va anche ricordato per l'esistenza di popolazioni di ranghi diversi - ci sono popolazioni geografiche costante, relativamente indipendenti e popolazioni temporanee (stagionali) locali. Allo stesso tempo, i numeri elevati e la stabilità sono raggiunti solo in tali popolazioni che hanno una complessa struttura gerarchica e spaziale, cioè. sono disomogenei, eterogenei, hanno catene alimentari complesse e lunghe. Pertanto, la perdita di almeno un collegamento di questa struttura porta alla distruzione della popolazione o della perdita della sostenibilità.
Biocenoticolivello
La popolazione che rappresenta il primo livello di vita supervisionato, che è le unità elementari dell'evoluzione in grado di esistenza indipendente e trasformazione, sono combinate nell'aggregato del seguente livello di sovrasocializzazione - biocenosi.
Biocenosi- Una combinazione di tutti gli organismi che abitano nell'area di media con condizioni di vita omogenee, come la foresta, il prato, la palude, ecc. In altre parole, la biocenosi è una combinazione di popolazioni che vivono in un determinato territorio.
Di solito i biocenosi consistono in diverse popolazioni e sono una componente integrale di un sistema più complesso - biogeocenosi.
Biogeoceticolivello
Biogeocenosi- Un complesso sistema dinamico, che è una combinazione di elementi biotici e abiotici relativi allo scambio di sostanze, energia e informazione, entro il quale è possibile effettuare una circolazione delle sostanze della natura.
Ciò significa che la biogeocenosi è un sistema costante che può esistere per molto tempo. L'equilibrio nel sistema vivente è dinamicamente, cioè È un movimento costante attorno a un certo punto di stabilità. Per il funzionamento stabile del sistema vivente, è necessario avere collegamenti invertiti tra i suoi sottosistemi di controllo e controllati. Questo metodo per mantenere l'equilibrio dinamico è chiamato omeostasi.La violazione dell'equilibrio dinamico tra diversi elementi di biogeroocenosi causata dalla riproduzione di massa di una specie e una riduzione o scomparsa degli altri, che portano a un cambiamento di qualità ambientale, è chiamato catastrofe ambientale.
Il termine "biogeocenosi" è stato proposto nel 1940 da russo Botanik V.n. Sukachev, che ha identificato questo termine
i controlli di fenomeni naturali omogenei (atmosfera, rocce, risorse idriche, vegetazione, mondo animale, suolo) comune in una certa misura superficie del terrenoAvere un certo tipo di metabolismo ed energia tra loro e gli elementi circostanti che rappresentano un'unità contrastante. Rappresentando l'unità dei viventi e non viventi, la biogeocenosi è in movimento permanente e lo sviluppo, quindi cambia nel tempo.
La biogeocenosi è un sistema autoregolante olistico in cui si distinguono diversi tipi di sottosistemi:
sistemi primari - prodotti(producendo) direttamente la lavorazione della materia non vivente (alghe, piante, microrganismi);
cONSEFS DI PRIMO ORDINE- il livello secondario, su cui la sostanza e l'energia sono ottenute utilizzando i produttori (erbivori);
conversioni del secondo ordine(predatori, ecc.);
padoter (saprofitie saprofagi),nutrirsi su animali morti;
si fa esplodere -questo è un gruppo di batteri e funghi, decomponendo i resti di materia organica.
Come risultato dei mezzi di sostentamento di saprofiti, saprofagi e reintegri nel terreno, vengono restituiti minerali, il che aumenta la sua fertilità e garantisce il potere delle piante. Pertanto, ci sono una parte molto importante delle catene alimentari.
Attraverso questi livelli in biogeocenosi, c'è una circolazione delle sostanze - la vita è coinvolta nell'uso, nell'elaborazione e nel ripristino di varie strutture. Ma il ciclo di energia non si verifica: da un livello a un altro, più alto, va circa il 10% dell'energia ricevuta per il livello precedente. Il flusso inverso non supera lo 0,5%. In altre parole, c'è un flusso di energia unidirezionale nella biogeocenosi. Questo lo rende un sistema sbloccato inestricabilmente collegato con la biogenosi vicina. Questa connessione si manifesta in diverse forme: gassoso, liquido, solido, così come sotto forma di migrazione animale.
L'autoregolamentazione dei biogeocenosi fluisce il più successo di una varietà di componenti dei suoi elementi. La resistenza dei biogeocenosi dipende dalla varietà di componenti. Il fallout di uno o più componenti può portare a una violazione irreversibile dell'equilibrio della biogeocenosi e della morte di esso come un sistema olistico. Così, i biogeocenosi tropicali in virtù dell'enorme numero di piante e animali inclusi in loro, molti più stabili biogeocenosi moderati o artico i biogeocenosi, più poveri in termini di diversità delle specie. Per la stessa ragione, il lago, che è
biogeocenosi naturale con sufficiente varietà di organismi viventi, molto più resistenti a uno stagno creato da una persona e non può esistere senza cure costante. Ciò è dovuto al fatto che organismi altamente organizzati per la loro esistenza hanno bisogno di semplici organismi con i quali sono vincolati da catene trofiche. Pertanto, la fondazione di qualsiasi biogeroceratosi è gli organismi più semplici e inferiori, per lo più microrganismi e impianti autootrofici. Sono direttamente correlati alle componenti abiotici della biogeocenosi - l'atmosfera, l'acqua, il suolo, l'energia solare, utilizzando il quale la materia organica crea. Costituiscono anche un ambiente di vita per gli organismi eterotrofici - animali, funghi, virus, umani. Questi organismi, a loro volta, sono coinvolti in cicli vitali Piante - impollinate, spread frutta e semi. Quindi c'è una circolazione di sostanze nella biogeocenosi, un ruolo fondamentale in cui le piante giocano. Pertanto, i confini della biogeocenosi coincidono i confini più spesso con i confini delle comunità vegetali.
Biogeocenosi - elementi strutturali Il prossimo livello overshuman della vita. Costituiscono la biosfera e determinano tutti i processi che si verificano in esso.
Biosferalivello
Il livello della biosfera è il più alto livello di organizzazione vivente, che copre tutti i fenomeni della vita sul nostro pianeta.
Biosfera- Questa è la questione vivente del pianeta (la totalità di tutti gli organismi viventi del pianeta, compresa una persona) e l'ambiente trasformato da loro.
Il metabolismo biotico è un fattore che combina tutti gli altri livelli di vita in una biosfera.
A livello della biosfera, c'è un ciclo di sostanze e la conversione dell'energia associata all'attività vitale di tutti gli organismi viventi che vivono sulla terra. Pertanto, la biosfera è un singolo sistema ecologico. Lo studio del funzionamento di questo sistema, la sua struttura e le sue funzioni è il compito più importante della biologia. Impegnati nello studio di questi problemi ecologia, biocenologia e biogeochimica.
Nel sistema della moderna vista mondiale scientifica, il concetto della biosfera occupa un posto chiave. Il termine "biosfera" stesso è apparso nel 1875. È stato introdotto dal geologo austriaco e dal paleontologo E. Zyuss per riferirsi alla sfera indipendente del nostro piano
sei nella vita. Zyus ha dato la definizione della biosfera come una totalità di organismi, limitato nello spazio e del tempo e della dimora sulla superficie della terra. Ma non ha dato i valori dell'habitat di questi organismi.
Ciononostante, Zyus non era lo scopritore, poiché lo sviluppo degli insegnamenti sulla biosfera ha una storia piuttosto lunga. Una delle prime domande sull'influenza degli organismi viventi sui processi geologici considerati J. B. Lamarc nel libro "Idrogeologia" (1802). In particolare, Lamarck ha detto che tutte le sostanze situate sulla superficie della terra e i generatori della sua corazza furono formati a causa delle attività degli organismi viventi. Poi c'è stato un grande lavoro multi-volume di A. Humboldt "Cosmos" (il primo libro è stato pubblicato nel 1845), in cui molti fatti hanno dimostrato l'interazione degli organismi viventi con quei conchiglie di terra in cui penetrano. Pertanto, humboldt considerato come un singolo guscio della terra, un sistema olistico dell'atmosfera, un'idosfera e una terra con organismi viventi che vivono in loro.
Ma il ruolo geologico della biosfera, la sua dipendenza dai fattori planetari della terra, la sua struttura e le sue funzioni non è ancora stato detto. Lo sviluppo di insegnamenti sulla biosfera è inestricabilmente collegato con il nome di un eccezionale scienziato russo V.I. Vernadsky. Il suo concetto era gradualmente gradualmente, dal primo lavoro dello studente "Sul cambiamento delle steppe del terreno con i roditori" alla "sostanza vivente", "biosfera" e "saggi biogeochimici". I risultati delle sue riflessioni sono stati riassunti nelle opere "Costruzione chimica della Biosfera terrestre" e "Pensieri filosofici del naturalista", su cui ha lavorato negli ultimi decenni della sua vita. Era Vernadsky che era possibile dimostrare la connessione del mondo organico del nostro pianeta, sporgendo sotto forma di un singolo inseparabile intero, con processi geologici sulla terra, è stato scoperto e ha studiato le funzioni biogeochimiche di una materia vivente.
Il concetto chiave nel concetto di Vernadsky era il concetto materia viventesotto il quale lo scienziato ha capito la totalità di tutti gli organismi viventi del nostro pianeta, compresa una persona. Nella composizione della sostanza vivente, includeva anche parte del suo ambiente del suo ambiente necessario per mantenere la vita normale degli organismi; Allocazioni e parti perse da organismi; Organismi morti, così come miscele organiche al di fuori degli organismi. La distinzione più importante dell'agente vivente dal materiale osseo Vernadsky considerava la disimmetria molecolare dei viventi, aperta in una volta dal pastore (chiralità molecolare secondo la terminologia moderna). Usando questo concetto, Vernadsky è riuscito a dimostrare che non solo l'ambiente colpisce gli organismi viventi, ma la vita è in grado di formare efficacemente
mercoledì del suo habitat. Infatti, a livello di un organismo separato o di biocenosi, l'influenza della vita sull'ambiente a tracciare è molto difficile. Ma introducendo un nuovo concetto, Vernadsky ha proseguito un livello qualitativamente nuovo di analisi della vita e una vivace biosfera.
La biosfera, secondo Vernadsky, è una questione vivo del pianeta (la totalità di tutti gli organismi viventi della terra) e l'habitat convertito ad esso (sostanza ossea, elementi abititici), che include l'idroseria, la parte inferiore dell'atmosfera e la parte superiore della crosta terrestre. Pertanto, questo non è un concetto biologico, geologico o geografico, ma il concetto fondamentale della biogeochimica - una nuova scienza creata da Vernadsky per studiare processi geochimici che passano nella biosfera con la partecipazione di organismi viventi. Nella nuova scienza della Biosfera iniziò a chiamare uno dei principali componenti strutturali dell'organizzazione del nostro pianeta e della vicina terrestre spazio. Questa è una sfera in cui i processi bioenergiali e il metabolismo sono effettuati a causa delle attività della vita.
Grazie al nuovo approccio, Vernadsky ha esplorato la vita come una potente forza geologica, un'aspetto di formazione efficace della Terra. La cosa vivente è diventata il link che ha combinato la storia degli elementi chimici con l'evoluzione della biosfera. L'introduzione di un nuovo concetto ha anche permesso di fornire e risolvere la questione dei meccanismi per l'attività geologica di una materia vivente, fonti energetiche per questo.
La sostanza vivente e la sostanza ossea interagiscono costantemente nella biosfera terrestre - nel ciclo continuo di elementi chimici ed energia. Vernadsky ha scritto sulla corrente biogenica degli atomi, che è causata da una sostanza vivente ed è espressa in processi respiratori permanenti, nutrizione e riproduzione. Ad esempio, un ciclo di azoto è associato alla conversione di un'atmosfera ai nitrati nitrati molecolari. I nitrati vengono assorbiti dalle piante e nelle loro proteine \u200b\u200bcadono agli animali. Dopo la morte di piante e animali, i loro corpi si rivelano nel terreno, dove i batteri di Sheron decompongono organici rimane all'ammoniaca, che viene quindi ossidato in acido nitrico.
Sulla terra c'è un continuo aggiornamento di biomassa (per 7-8 anni), mentre gli elementi abititici della biosfera sono coinvolti nel ciclo. Ad esempio, l'acqua dell'Oceano Mondiale ha attraversato un ciclo biogenico associato alla fotosintesi, almeno 300 volte, l'atmosfera gratuita di ossigeno è stata aggiornata almeno 1 milione di volte.
Vernadsky ha anche osservato che la migrazione biogena degli elementi chimici nella biosfera tende alla loro massima manifestazione, e l'evoluzione delle specie porta all'emergere di nuove specie che aumentano la migrazione biogena degli atomi.
Vernadsky ha anche notato che l'età vivente è lottando per il regolamento massimo dell'habitat, e la quantità di materia vivente nella biosfera rimane stabile per tutta l'era geologica. Questo valore non è cambiato almeno gli ultimi 60 milioni di anni. Anche il numero di specie è rimasto invariato. Se in qualche luogo della Terra il numero di specie è ridotto, quindi altro: aggiunge. Al giorno d'oggi, la scomparsa di un enorme numero di specie e animali vegetali è dovuta alla diffusione dell'uomo e alle sue attività irragionevoli per trasformare la natura. La popolazione della terra sta crescendo a causa della morte di altre specie.
A causa della migrazione biogenica degli atomi, la sostanza vivente esegue le sue funzioni geochimiche. La scienza moderna li classifica in cinque categorie:
funzione di concentrazione- È espresso nell'accumulo di alcuni elementi chimici sia all'interno che all'esterno degli organismi viventi a causa delle loro attività. Il risultato è stato l'emergere di riserve minerali (calcare, petrolio, gas, carbone, ecc.);
funzione di trasporto- strettamente correlato alla funzione di concentrazione, poiché gli organismi viventi portano gli elementi chimici necessari da loro, che vengono poi accumulati nei loro habitat;
funzione di energia -fornisce flussi di energia che permea la biosfera, il che consente di effettuare tutte le funzioni biogeochimiche di una materia vivente. Il ruolo più importante in questo processo è giocato da una trasformazione delle piante fotosintetiche energia soleggiata Nell'energia biogeochimica della materia vivente della biosfera. Questa energia è spesa per tutte le grandi conversioni dell'aspetto del nostro pianeta;
funzione distruttiva -associato alla distruzione e alla lavorazione dei resti organici, durante i quali le sostanze accumulate dagli organismi sono restituite a cicli naturali, c'è una circolazione delle sostanze in natura;
funzione dei media- si manifesta in conversione dell'ambiente sotto l'azione di un vivo. Possiamo tranquillamente discutere che l'intera apparenza moderna della Terra è la composizione dell'atmosfera, l'idrosfera, lo strato superiore della litosfera, la maggior parte dei minerali, il clima - sono il risultato della vita. Pertanto, le piante verdi offrono terreno con ossigeno e accumulano energia, i microrganismi sono coinvolti nella mineralizzazione delle sostanze organiche, della formazione di un numero di formazione rock e del suolo.
Con tutta la gradazione dei compiti che risolvono la sostanza vivente e la biosfera della terra, la biosfera stessa (rispetto ad altri Geogrammi) è un film molto sottile. È considerato oggi che nell'atmosfera, la vita microbica si svolge per circa l'altezza di 20-22 km sopra la superficie del terreno, e la presenza della vita in profondo oceanico devia abbassa questo confine a 8-11 km sotto il livello del mare. L'approfondimento della vita nella corteccia della Terra è molto più piccola, e i microrganismi vengono rilevati sotto la perforazione profonda e nelle acque del serbatoio non sono più profondi di 2-3 km. La Biosfera Vernadsky inclusa:
sostanza dal vivo;
la sostanza biogenica è una sostanza creata ed elaborata da organismi vivi (carbone in pietra, petrolio, gas, ecc.);
sostanza ossea formata nei processi senza la partecipazione di una materia vivente;
sostanze create da organismi vivi e processi obliqui e il loro equilibrio dinamico;
sostanze nel processo di decadimento radioattivo;
atomi sparsi separati dall'effetto della Terra sotto l'influenza della radiazione cosmica;
una sostanza di origine cosmica, che include singoli atomi e molecole che penetrano a terra dallo spazio.
Naturalmente, la vita nella biosfera è irregolare, ci sono cosiddetti ispessimento e lodi della vita. Gli strati inferiori dell'atmosfera (50 m dalla superficie terrestre), gli strati illuminati dell'idosfera e gli strati superiori della litosfera (suolo) sono abitati. Va anche notato che le aree tropicali sono popolate molto più più densanti dei dessert o dei campi del ghiaccio dell'Artico e dell'Antartico. Più profondo nella corteccia terrestre, nell'oceano, così come sopra nell'atmosfera, la quantità di materia vivente è ridotta. Quindi, questo migliore film della vita copre assolutamente l'intera terra, senza lasciare un singolo posto sul nostro pianeta, ovunque fosse la vita. Allo stesso tempo, non ci sono limiti taglienti tra la biosfera e i conchiglie circostanti.
Per molto tempo, le idee di Vernadsky erano silenziose, e di nuovo sono tornate a loro solo a metà degli anni '70. In molti modi, questo è successo a causa delle opere del biologo russo G.A. Zavarzina, che ha dimostrato che i legami trofici multilaterali rimangono il fattore principale nella formazione e nel funzionamento della biosfera. Sono stati installati almeno 3,4-3,5 miliardi di anni fa e da allora definiscono la natura e la portata del ciclo di elementi nei conchiglie della terra.
Nei primi anni '80 Il farmacista inglese di J. Lavlock e il microbiologo americano L. Margulis propose un concetto molto interessante di terra gay. Secondo, la biosfera è
c'è un singolo superorganismo con omeostasi sviluppata, rendendola relativamente indipendente dalle fluttuazioni di fattori esterni. Ma se il sistema autoregolante di terra gay cade in uno stato di stress, vicino ai confini dell'autoregolamentazione, anche un piccolo shock può spingerlo alla transizione verso un nuovo stato o anche la completa distruzione del sistema. Nella storia del nostro pianeta, tali catastrofi globali sono avvenute più di una volta. Il più famoso di loro è la scomparsa dei dinosauri circa 60 milioni di anni fa. Ora la Terra sta ancora sperimentando una crisi profonda, quindi è così importante considerare la strategia per l'ulteriore sviluppo della civiltà umana.
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