Sisteme chimice ale nivelului biologic de organizare a prezentării materiei. Prezentare: Trăsături calitative ale materiei vii Niveluri de organizare a viețuitoarelor. Niveluri structurale de organizare a vieții

Slide 3

Slide 4

ETAPE DE DEZVOLTARE A BIOLOGIEI

• perioada de sistematică – biologie naturalistă;
• perioada evolutivă – biologie fizică și chimică;
• Perioada de biologie a microlumii este biologia evolutivă.

Slide 5

Biologie naturalistă

Aristotel:

El a împărțit regnul animal în două grupe: cei cu sânge și cei fără sânge.

Omul este deasupra animalelor de sânge (antropocentrism).

K. Linnaeus:

• a dezvoltat o ierarhie armonioasă a tuturor animalelor și plantelor (specie - gen - ordine - clasă),
• a introdus terminologie precisă pentru a descrie plante și animale.

Slide 6

Biologie fizico-chimică

Înțelegerea mecanismelor fenomenelor și proceselor care au loc la diferite niveluri ale vieții și al organismelor vii.

Au apărut noi teorii:

• teoria celulei,
• citologie,
• genetica,
• biochimie,
• biofizică.

Slide 7

Biologie evoluționistă

• Întrebarea originii și esenței vieții.
• J. B. Lamarck a propus prima teorie evoluționistă în 1809.
• J. Cuvier – teoria catastrofelor.
• Teoria evoluției a lui Charles Darwin în 1859
• Teoria modernă (sintetică) a evoluției (reprezintă o sinteză a geneticii și darwinismului).

Slide 8

Teoria evoluției lui Darwin

• variabilitate
• ereditate
• selecție naturală

Slide 9

Niveluri structurale de organizare a vieții

• Nivel celular
• Nivel populație-specie
• Nivel biocenotic
• Nivel biogeocenotic
• Nivelul biosferei

Slide 10

Nivel genetic molecular

• Nivelul de funcționare al biopolimerilor (proteine, acizi nucleici, polizaharide), etc., care stau la baza proceselor de viață ale organismelor.
• Unitate structurală elementară - genă
• Purtătorul de informații ereditare este molecula de ADN.

Slide 11

Obiectiv: studiul mecanismelor de transmitere a informației genetice, ereditatea și variabilitatea, studiul proceselor evolutive, originea și esența vieții.

Slide 12

• Macromoleculele sunt molecule uriașe de polimer construite din mulți monomeri.
• Polimeri: polizaharide, proteine ​​și acizi nucleici.
• Monomerii pentru ei sunt monozaharidele, aminoacizii și nucleotidele.

Slide 13

• Polizaharidele (amidon, glicogen, celuloză) sunt surse de energie și material de construcție pentru sinteza moleculelor mai mari.
• Proteinele și acizii nucleici sunt molecule „informaționale”.

Slide 14

Veverițe

• Macromolecule care sunt lanțuri foarte lungi de aminoacizi.
• Majoritatea proteinelor îndeplinesc funcția de catalizatori (enzime).
• Proteinele joacă rolul de purtători.

Slide 15

Acizi nucleici

• Compuși organici complecși care sunt biopolimeri care conțin fosfor (polinucleotide).
• Tipuri: acid dezoxiribonucleic (ADN) și acid ribonucleic (ARN).
• Informația genetică a unui organism este stocată în moleculele de ADN.
• Au proprietatea de disimetrie moleculară (asimetrie) sau chiralitate moleculară - sunt active optic.

Slide 16

• ADN-ul este format din două catene răsucite într-o dublă helix.
• ARN conține 4-6 mii de nucleotide individuale, ADN - 10-25 mii.
• O genă este o secțiune a unei molecule de ADN sau ARN.

Slide 17

Nivel celular

• La acest nivel, delimitarea spațială și ordonarea proceselor de viață are loc datorită împărțirii funcțiilor între structuri specifice.
• Unitatea structurală și funcțională de bază a tuturor organismelor vii este celula.
• Istoria vieții pe planeta noastră a început de la acest nivel de organizare.

Slide 18

O celulă este un grăunte natural de viață, la fel cum un atom este un grăunte natural de materie neorganizată. Teilhard de Chardin

Slide 19

• Celula elementară sistem biologic, capabil de auto-reînnoire, auto-reproducere și dezvoltare.
• Știința care studiază celulele vii se numește citologie.
• Celula a fost descrisă pentru prima dată de R. Hooke în 1665.

Slide 20

• Toate organismele vii constau din celule și produsele lor metabolice.
• Celulele noi se formează prin divizarea celulelor preexistente.
• Toate celulele sunt similare ca compoziție chimică și metabolism.
• Activitatea organismului în ansamblu constă în activitatea și interacțiunea celulelor individuale.

Slide 21

În anii 1830. Nucleul celular a fost descoperit și descris.

Toate celulele constau din:

• membrana plasmatică, care controlează tranziția substanțelor din mediu în celulă și înapoi;
• citoplasmă cu o structură diversă;
• nucleul celular, care conține informații genetice.

Slide 22

Structura unei celule animale

Slide 23

• Celulele pot exista ca organisme independente sau ca parte a organismelor multicelulare.
• Un organism viu este format din miliarde de celule diferite (până în 1015).
• Celulele tuturor organismelor vii sunt similare ca compoziție chimică.

Slide 24

În funcție de tipul de celulă, toate organismele sunt împărțite în două grupuri:

1) procariote - celulele lipsite de nucleu, cum ar fi bacteriile;

2) eucariote - celule care conțin nuclee, de exemplu protozoare, ciuperci, plante și animale.

Slide 25

Nivel ontogenetic (organism).

• Un organism este un sistem viu integral unicelular sau multicelular capabil de existență independentă.
• Ontogeneza este procesul de dezvoltare individuală a unui organism de la naștere până la moarte, procesul de realizare a informațiilor ereditare.

Slide 26

• Fiziologia este știința funcționării și dezvoltării organismelor vii multicelulare.
• Procesul de ontogeneză este descris pe baza legii biogenetice formulată de E. Haeckel.

Slide 27

Un organism este un sistem stabil de organe și țesuturi interne existente în mediul extern.

Slide 28

Nivel populație-specie

• Începe cu studiul relației și interacțiunii dintre seturi de indivizi din aceeași specie care au un singur grup de gene și ocupă un singur teritoriu.
• Unitatea de bază este populația.

Slide 29

Nivelul populației se extinde dincolo de organismul individual și de aceea se numește nivel de organizare supraorganism.

Slide 30

• O populație este o colecție de indivizi din aceeași specie care ocupă un anumit teritoriu, reproducându-se pe o perioadă lungă de timp și având un bazin genetic comun.
• O specie este o colecție de indivizi care sunt similare ca structură și proprietăți fiziologice, au o origine comună și se pot încrucișa liber și produc descendenți fertili.

Biogeocenoza, sau sistem ecologic (ecosistem) este un ansamblu de elemente biotice și abiotice interconectate prin schimbul de materie, energie și informații, în cadrul cărora poate avea loc circulația substanțelor în natură.

Slide 35

Biogeocenoza este un sistem integral de autoreglare format din:

• producători (producători) care prelucrează direct materii nevii (alge, plante, microorganisme);
• consumatorii de ordinul întâi - materia și energia se obțin prin utilizarea producătorilor (erbivorele);
• consumatori de ordinul doi (prădători etc.);
• scavengers (saprofite și saprofage), hrănindu-se cu animale moarte;
• descompozitorii sunt un grup de bacterii și ciuperci care descompun resturile de materie organică.

Slide 36

Nivelul biosferei

• Cel mai inalt nivel organizarea vieții, acoperind toate fenomenele vieții de pe planeta noastră.
• Biosfera este materia vie a planetei (totalitatea tuturor organismelor vii de pe planetă, inclusiv oamenii) și a mediului transformat de aceasta.

Slide 37

• Biosfera este un singur sistem ecologic.
• Studierea funcționării acestui sistem, a structurii și a funcțiilor sale este cea mai importantă sarcină a biologiei.
• Ecologia, biocenologia și biogeochimia studiază aceste probleme.

Slide 38

Fiecare nivel de organizare a materiei vii are propriile sale caracteristici specifice, prin urmare, în orice cercetare biologică, un anumit nivel conduce.

Vizualizați toate diapozitivele

Cuprins Microscop Nume care au jucat un rol în studiul celulelor Principii de bază ale teoriei celulare Structuri celulare: Organele celulare: Membrana celulară Citoplasmă Nucleu Ribozomi Complexul Golgi ER Lizozomi MitocondriiMitocondrii Plastide Centru celular Organele de mișcare

Microscop Anton Van Leeuwenhoek Anton Van Leeuwenhoek a creat primul microscop din lume, care a făcut posibilă examinarea microstructurii unei celule. Odată cu îmbunătățirea microscopului, oamenii de știință au descoperit din ce în ce mai multe părți necunoscute ale celulei, procese vitale care puteau fi observate într-un microscop cu lumină. Orez. 1: Microscopul Leeuwenhoek Microscopul electric, inventat în secolul al XX-lea, și modelul său îmbunătățit fac posibilă observarea structurii microscopice a structurilor celulare. Cu scanarea volumetrică, puteți vedea structura celulei și organelele sale așa cum sunt în mediul lor natural, într-un organism viu. Orez. 2: Microscop electric

Nume care au jucat un rol în studiul celulelor Anton van Leeuwenhoek Anton van Leeuwenhoek a fost primul care a examinat organisme unicelulare la microscop. Robert Hooke Robert Hooke a propus termenul „celulă”. T. Schwann T. Schwann şi M. Schleiden - au formulat teoria celulară la mijlocul secolului al XIX-lea.M. teoria celulară Schleiden R. Brown R. Brown – în începutul XIX secolul am văzut o formațiune densă în interiorul celulelor frunzelor, pe care am numit-o nucleu. R. Virchow R. Virchow - a demonstrat că celulele sunt capabile să se divizeze și a propus o completare la teoria celulară.

Prevederi de bază ale teoriei celulare 1. Toate ființele vii, de la unicelulare până la cele mari de plante și animale, sunt formate din celule. 2. Toate celulele sunt similare ca structură, compoziție chimică și funcții vitale. 3. Celulele sunt specializate, iar în organismele pluricelulare, în compoziție și funcții și sunt capabile de viață independentă. 4.Celulele sunt făcute din celule. Celula stă la baza descompunerii celulei mamă în două celule fiice.

Structuri celulare Membrana celulară Pereții majorității organitelor sunt formați dintr-o membrană celulară. Structura membranei celulare: Are trei straturi. Grosimea - 8 nanometri. 2 straturi formează lipide, care conțin proteine. Proteinele membranare formează adesea canale membranare prin care sunt transportați ionii de potasiu, calciu și sodiu. Molecule mari de proteine, grăsimi și carbohidrați intră în celulă folosind fagocitoză și pinocitoză. Fagocitoza este intrarea particulelor solide înconjurate de o membrană celulară în citoplasma celulei. Pinocitoza este intrarea picăturilor de lichid înconjurate de o membrană celulară în citoplasma celulei. Fluxul de substanțe prin membrană are loc selectiv; în plus, limitează celula, o separă de altele, de mediu, îi dă formă și o protejează de deteriorare. Orez. 4: A – proces de fagocitoză; B – procesul de pinocitoză Fig. 3: Structura membranei celulare

Structuri celulare Citoplasmă. Miez. Citoplasma este conținutul semi-lichid al celulei, care conține toate organelele celulei. Compoziția include diverse substanțe organice și anorganice, apă și săruri. Nucleu: Un corp rotund, dens, întunecat în celulele plantelor, ciupercilor și animalelor. Înconjurat de membrană nucleară. Stratul exterior al membranei este aspru, stratul interior este neted. Grosimea - 30 nanometri. Are pori. În interiorul miezului se află suc nuclear. Conține fire de cromatină. Cromatina - ADN + PROTEINĂ. În timpul diviziunii, ADN-ul este înfășurat în jurul unei proteine, ca o bobină. Așa se formează cromozomii. La om, celulele somatice ale corpului au 46 de cromozomi. Acesta este un set diploid (complet, dublu) de cromozomi. Celulele germinale au 23 de cromozomi (haploid, jumătate). Setul de cromozomi specific speciei dintr-o celulă se numește cariotip. Organismele ale căror celule nu au nucleu se numesc procariote. Eucariotele sunt organisme ale căror celule conțin un nucleu. Orez. 6: Set de cromozomi masculini Fig. 5: Structura de bază

Organele celulare Ribozomi Organelele sunt de formă sferică, cu un diametru de nanometri. Conțin ADN și proteine. Ribozomii se formează în nucleolii nucleului și apoi intră în citoplasmă, unde încep să-și îndeplinească funcția - sinteza proteinelor. În citoplasmă, ribozomii sunt localizați cel mai adesea pe reticulul endoplasmatic aspru. Mai rar, ele sunt suspendate liber în citoplasma celulei. Orez. 7: Structura ribozomului unei celule eucariote

Organele celulare Complexul Golgi Acestea sunt cavități ai căror pereți sunt formați dintr-un strat de membrană, care sunt situate în stive în apropierea nucleului. În interior se află substanțe sintetizate care se acumulează în celulă. Veziculele sunt eliberate din complexul Golgi și se formează în lizozomi. Orez. 8: Diagrama structurală și micrografia aparatului Golgi

Organelele celulei ER EPS sunt reticulul endoplasmatic. Este o rețea de tubuli ai căror pereți sunt formați dintr-o membrană celulară. Grosimea tubilor este de 50 de nanometri. EPS vine în două tipuri: neted și granular (aspre). Cel neted îndeplinește o funcție de transport, în timp ce cel aspru (ribozomi la suprafața sa) sintetizează proteine. Orez. 9: Micrografie electronică a unei secțiuni de EPS granular

Organele celulare Lizozomi Un lizozom este o veziculă mică, de doar 0,5 - 1,0 microni în diametru, care conține un set mare de enzime care pot distruge substanțele alimentare. Un lizozom poate conține 30-50 de enzime diferite. Lizozomii sunt înconjurați de o membrană care poate rezista la acțiunea acestor enzime. Lizozomii se formează în Complexul Golgi. Orez. 10: diagramă a digestiei unei celule a unei particule de hrană folosind un lizozom

Organele celulare Mitocondriile Structura mitocondriilor: Corpuri rotunde, ovale, în formă de baston. Lungime -10 micrometri, diametru -1 micrometru. Pereții sunt formați din două membrane. Cel exterior este neted, cel interior are proeminențe - cristae. Partea internă este umplută cu o substanță care conține un număr mare de enzime, ADN, ARN. Această substanță se numește matrice. Funcții: Mitocondriile produc molecule de ATP. Sinteza lor are loc pe cresta. Majoritatea mitocondriilor se găsesc în celulele musculare. Orez. 11: Structura mitocondriilor

Organele celulare Plastide Există trei tipuri de plastide: leucoplaste - incolore, cloroplaste - verzi (clorofilă), cromoplaste - roșii, galbene, portocalii. Plastidele se găsesc numai în celulele vegetale. Cloroplastele au forma unui bob de soia. Pereții sunt formați din două membrane. Stratul exterior este neted, stratul interior are proeminențe și pliuri care formează stive de bule numite grana. Grana conține clorofilă, deoarece funcția principală a cloroplastelor este fotosinteza, în urma căreia carbohidrații și ATP se formează din dioxid de carbon și apă. În interiorul cloroplastelor există molecule de ADN, ARN, ribozomi și enzime. De asemenea, pot împărți (înmulți). Orez. 12: Structura cloroplastului

Organele celulare Centrul celular În apropierea nucleului plantelor și animalelor inferioare există doi centioli, acesta este centrul celular. Acestea sunt două corpuri cilindrice situate perpendicular unul pe celălalt. Pereții lor sunt formați din 9 tripleți de microtubuli. Microtubulii formează citoscheletul celular de-a lungul căruia se mișcă organele. În timpul diviziunii, centrul celulei formează filamente ale fusului, în timp ce se dublează, 2 centrioli merg la un pol și 2 la celălalt. Orez. 13: A – diagrama structurală și B – micrografie electronică a centriolului

Organele celulare Organele de mișcare Organelele de mișcare sunt cilii și flageli. Cilii sunt mai scurti - sunt mai mulți, iar flagelii sunt mai lungi - sunt mai puțini. Sunt formate dintr-o membrană și conțin microtubuli în interiorul lor. Unele organele de mișcare au corpuri bazale care le ancorează în citoplasmă. Mișcarea se realizează datorită alunecării tuburilor unul peste celălalt. În tractul respirator uman, epiteliul ciliat are cili care elimină praful, microorganismele și mucusul. Protozoarele au flageli și cili. Orez. 14: Organisme unicelulare capabile de mișcare

Anton van Leeuwenhoek S-a născut la 24 octombrie 1632 în orașul Delft din Olanda. Rudele lui erau burghezi respectați și se ocupau cu țeserea de coșuri și fabricarea berii. Tatăl lui Leeuwenhoek a murit devreme, iar mama lui l-a trimis pe băiat la școală, visând să-l facă oficial. Dar la vârsta de 15 ani, Anthony a părăsit școala și a plecat la Amsterdam, unde a început să studieze comerțul într-un magazin de pânze, lucrând acolo ca contabil și casier. La 21 de ani, Leeuwenhoek s-a întors la Delft, s-a căsătorit și și-a deschis propriul comerț cu textile. Se stie foarte putine despre viata lui in urmatorii 20 de ani, cu exceptia faptului ca a avut mai multi copii, dintre care majoritatea au murit, si ca, ramanand vaduv, s-a casatorit a doua oara.Se stie si ca a primit functia de paza de camera de judecată din localul primăriei, care, potrivit idei moderne, corespunde unei combinații între un îngrijitor, un curățător și un stoker, rostogolit într-unul singur. Leeuwenhoek avea propriul său hobby. Întorcându-se acasă de la serviciu, s-a închis în biroul său, unde nici măcar soției sale nu avea voie în acel moment și a examinat cu entuziasm o varietate de obiecte sub lupe. Din păcate, acești ochelari nu au fost măriți prea mult. Apoi Leeuwenhoek a încercat să-și facă propriul microscop folosind sticlă șlefuită, ceea ce a reușit să facă.

Robert Hooke (ing. Robert Hooke; Robert Hook, 18 iulie 1635, Isle of Wight 3 martie 1703, Londra) naturalist, encicloped englez. Tatăl lui Hooke, un pastor, l-a pregătit inițial pentru activitatea spirituală, dar din cauza sănătății precare a băiatului și a abilității sale demonstrate de a practica mecanica, l-a repartizat să studieze ceasornicaria. Ulterior, însă, tânărul Hooke a devenit interesat de studiile științifice și, ca urmare, a fost trimis la Westminster School, unde a studiat cu succes latină, greacă veche și ebraică, dar a fost interesat în special de matematică și a demonstrat o mare abilitate pentru invenții în fizică și mecanici. Abilitatea sa de a studia fizica și chimia a fost recunoscută și apreciată de oamenii de știință de la Universitatea Oxford, unde a început să studieze în 1653; A devenit mai întâi asistent al chimistului Willis, iar apoi al celebrului Boyle. În timpul vieții sale de 68 de ani, Robert Hooke, în ciuda sănătății sale precare, a fost neobosit în studiile sale și a făcut multe descoperiri științifice, invenții și îmbunătățiri. În 1663, Societatea Regală din Londra, recunoscând utilitatea și importanța descoperirilor sale, l-a făcut membru; a fost numit ulterior profesor de geometrie la Gresham College.

Descoperirile lui Robert Hooke Descoperirile lui Hooke includ: descoperirea proporționalității dintre întinderea elastică, compresia și încovoierea și tensiunile care le produc, o anumită formulare inițială a legii gravitației universale (prioritatea lui Hooke a fost contestată de Newton, dar, aparent, nu în termeni de formularea originală), descoperirea culorilor plăci subțiri, constanța temperaturii de topire a gheții și fierberea apei, ideea propagării sub formă de val a luminii și ideea gravitației, o celulă vie (folosind microscopul pe care l-a îmbunătățit; Hooke însuși deține termenul „celulă” - celulă engleză) și multe altele. În primul rând, trebuie spus despre arcul spiral pentru reglarea mișcării ceasului; această invenție a fost făcută de el în perioada 1656 până în 1666 a inventat nivelul cu burlă, în 1665 a prezentat societății regale un mic cadran în care alidadea era deplasată cu ajutorul unui șurub micrometru, astfel încât să fie posibil să se numere minute. și secunde; în continuare, când s-a găsit convenabil să înlocuiască dioptriile instrumentelor astronomice cu țevi, el a propus plasarea unei plase de fir în ocular. În plus, a inventat telegraful optic, termometrul de minime și pluviometrul de înregistrare; a făcut observații pentru a determina efectul rotației pământului asupra căderii corpurilor și a studiat multe Fig. 3: Microscopul lui Hooke cu întrebări fizice, de exemplu, despre efectele pilozității, coeziunii, despre suspendarea aerului, despre gravitație specifică gheață, a inventat un hidrometru special pentru a determina gradul de prospețime al apei râului (water-poise). În 1666, Hooke a prezentat Societății Regale un model de roți dințate elicoidale pe care le-a inventat, pe care l-a descris mai târziu în Lectiones Cutlerianae (1674).

T. Schwann Theodor Schwann () s-a născut la 7 decembrie 1810 la Neuss pe Rin, lângă Düsseldorf, a urmat gimnaziul iezuit din Köln, a studiat medicina din 1829 la Bonn, Warzburg și Berlin. Și-a luat doctoratul în 1834 și a descoperit pepsina în 1836. Monografia lui Schwann „Studii microscopice despre asemănarea structurii și creșterii animalelor și plantelor” (1839) i-a adus faima mondială. Din 1839 a fost profesor de anatomie la Leuven, Belgia, iar din 1848 la Lüttich. Schwann era necăsătorit și era un catolic devotat. A murit la Köln la 11 ianuarie 1882. Disertația sa despre necesitatea aerului atmosferic pentru dezvoltarea puiului (1834) a introdus rolul aerului în procesele de dezvoltare ale organismelor. Nevoia de oxigen pentru fermentare și putrefacție a fost demonstrată și în experimentele lui Gay-Lussac. Observațiile lui Schwann au reînviat interesul pentru teoria generației spontane și au reînviat ideea că, prin încălzire, aerul își pierde vitalitatea, care este necesară pentru generarea ființelor vii. Schwann a încercat să demonstreze că aerul încălzit nu interferează cu procesul de viață. El a arătat că broasca respiră normal în aer cald. Cu toate acestea, dacă aerul încălzit este trecut printr-o suspensie de drojdie la care s-a adăugat zahăr, fermentația nu are loc, în timp ce drojdia neîncălzită se dezvoltă rapid. Schwann a ajuns la celebrele sale experimente privind fermentarea vinului pe baza unor considerații teoretice și filozofice. El a confirmat ideea că fermentarea vinului este cauzată de organisme vii - drojdia. Cele mai cunoscute lucrări ale lui Schwann sunt în domeniul histologiei, precum și lucrările consacrate teoriei celulare. Familiarizându-se cu lucrările lui M. Schleiden, Schwann a trecut în revistă tot materialul histologic disponibil la acel moment și a găsit un principiu pentru compararea celulelor vegetale și a structurilor microscopice elementare ale animalelor. Luând nucleul ca element caracteristic al structurii celulare, Schwann a reușit să demonstreze structura comună a celulelor vegetale și animale. În 1839, a fost publicată lucrarea clasică a lui Schwann „Studii microscopice asupra corespondenței în structura și creșterea animalelor și a plantelor”.

M. Schleiden Schleiden Matthias Jacob (, Hamburg - , Frankfurt pe Main), botanist german. A studiat dreptul la Heidelberg, botanica și medicina la universitățile din Göttingen, Berlin și Jena. Profesor de botanică la Universitatea din Jena (1839–62), din 1863 - profesor de antropologie la Universitatea din Dorpat (Tartu). Fluxul principal cercetare științifică– citologia si fiziologia plantelor. În 1837 Schleiden a propus noua teorie formarea celulelor vegetale, bazată pe ideea rolului decisiv al nucleului celular în acest proces. Omul de știință a crezut asta celulă nouă parcă ar fi suflat din nucleu și apoi acoperit cu un perete celular. Cercetările lui Schleiden au contribuit la crearea teoriei celulare a lui T. Schwann. Sunt cunoscute lucrările lui Schleiden privind dezvoltarea și diferențierea structurilor celulare ale plantelor superioare. În 1842 a descoperit pentru prima dată nucleoli în nucleu. Printre cele mai faimoase lucrări ale omului de știință se numără „Fundamentals of Botany” (Grundz ge der Botanik, 1842–1843)

R. Brown Robert Brown (n. 21 decembrie 1773, Montrose - 10 iunie 1856) a fost un botanist englez remarcabil. Născut pe 21 decembrie în Montorosa în Scoția, a studiat la Aberdeen și Edinburgh și în 1795. a intrat în regimentul miliției scoțiane, cu care se afla în Irlanda, ca insigne și asistent chirurg. Studiază din greu Stiintele Naturii i-a câștigat prietenia cu Sir Joseph Bank, la recomandarea căruia a fost numit botanist într-o expediție trimisă în 1801, sub comanda căpitanului Flinder, pentru a explora coasta Australiei. Împreună cu artistul Ferdinand Bauer, a vizitat părți din Australia, apoi Tasmania și Insulele Strâmtorii Bass. În 1805, Brown s-a întors în Anglia, aducând cu el aproximativ 4.000 de specii de plante australiene; a petrecut câțiva ani să dezvolte acest material bogat, din care nimeni nu-l adusese vreodată ţări îndepărtate. Făcut de Sir Bank bibliotecarul scumpei sale colecții de lucrări de istorie naturală, Brown a publicat: „Prodromus florae Novae Hollandiae” (Londra, 1810), pe care Oken a tipărit în „Isis”, și Nees von Esenbeck (Nürnberg, 1827) a publicat cu adăugiri. . Această lucrare exemplară a dat o nouă direcție geografiei plantelor (fitogeografie). De asemenea, a compus secțiuni de botanică în rapoartele lui Ross, Parry și Clapperton, călători în țările polare, l-a ajutat pe chirurgul Richardson, care a adunat o mulțime de lucruri interesante în timpul călătoriei sale cu Franklin; a descris treptat herbariile culese de: Gorsfield in Java in the years. Oudney și Clapperton în Africa Centrală, Christian Smith, însoțitorul lui Tuquay în timpul unei expediții de-a lungul Congo-ului. Sistemul natural îi datorează mult: s-a străduit pentru cea mai mare simplitate posibilă atât în ​​clasificare, cât și în terminologie, a evitat orice inovații inutile; a făcut multe pentru a corecta definițiile vechilor și a întemeia familii noi. A lucrat și în domeniul fiziologiei plantelor: a studiat dezvoltarea anterei și mișcarea corpurilor plasmatice în ea.

R. Virchow () (germană: Rudolf Ludwig Karl Virchow) al doilea om de știință și politică german jumătate a secolului al XIX-lea secole, fondator al teoriei celulare în biologie și medicină; era cunoscut și ca arheolog. S-a născut la 13 octombrie 1821 în orașul Schiefelbein din provincia prusacă Pomerania. După ce a terminat un curs la Institutul Medical Friedrich-Wilhelm din Berlin în 1843, V. a devenit mai întâi asistent, iar apoi a devenit procuror la spitalul Berlin Charité. În 1847 a primit dreptul de a preda și, împreună cu Benno Reinhard (1852), a fondat revista „Archiv für patol. Anatomie u. Fiziologie u. pentru clinică. Medicină”, în uz în prezent faimos la nivel mondial sub denumirea de Arhiva Virchow. La începutul anului 1848, Virchow a fost trimis în Silezia Superioară pentru a studia epidemia de tifos foamete care a predominat acolo. Raportul său despre această călătorie, publicat în Arhive și de mare interes științific, este în același timp colorat de idei politice în spiritul anului 1848. Această împrejurare, precum și participarea sa generală la mișcările de reformă din acea vreme, au făcut ca guvernul prusac să-l displace și l-au determinat să accepte catedra obișnuită de anatomie patologică oferită la Universitatea din Würzburg, care i-a glorificat rapid numele. În 1856 s-a întors la Berlin ca profesor de anatomie patologică, patologie generală și terapie și director al institutului de patologie nou înființat, unde a rămas până la sfârșitul vieții. Oamenii de știință medicali ruși datorează mult lui Virchow și institutului său.

Școala Gimnazială MBOU Yasnogorsk

Biologie

10 Clasa A

Manual

Subiect:

Ţintă:

Sarcini:

Echipament:

În timpul orelor:

Slide 1

1.

Conversație pe probleme (diapozitivul nr. 2)

1. Ce este noosfera?

2. Învățarea de materiale noi

Planul lecției:

3. Elemente structurale.

4.Procese de bază.

5. Caracteristici ale organizației.

3. Consolidarea

Profesorul rezumă:

Întrebări

D/z. alin.13. întrebări.

Pregătiți mesajele:

4. mediul de viață al organismelor

5. Factori de mediu

6. Factori abiotici

7. Factori biotici

8. Factori antropogeni

Școala Gimnazială MBOU Yasnogorsk

Beketova Nurzia Falyakhetdinovna

Biologie

10 Clasa A

Program de nivel de bază pentru instituțiile de învățământ general

Manual Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Loshilina T.E., Izhevsky P.V. Biologie generală

Subiect: Caracteristicile nivelului biosferei de organizare a materiei vii și rolul acesteia în asigurarea vieții pe Pământ.

Ţintă: rezuma informații despre ecosistemul global al Pământului - biosfera, caracteristicile nivelului biosferei de organizare a materiei vii și rolul acesteia în asigurarea vieții pe Pământ;

Sarcini:

1. Testează capacitatea de a aplica cunoștințele dobândite despre nivelul biosferei unei organizații pentru a fundamenta situații, a exprima și a fundamenta științific punctul de vedere al cuiva;

2. Continuarea dezvoltării abilităților educaționale generale (evidențiați principalul, stabiliți relații cauză-efect, lucrați cu diagrame, stabiliți corectitudinea judecăților făcute și succesiunea obiectelor și fenomenelor);

3. Să formeze un interes cognitiv pentru subiect, să dezvolte comunicarea și capacitatea de a lucra în grup;

4. Evaluați în mod obiectiv nivelul de cunoștințe și abilități ale școlarilor în secțiunea studiată „Nivelul biosferei de organizare a vieții”

Echipament: tabel „Biosfera și limitele ei”, prezentare.

În timpul orelor:

Slide 1

1. Generalizarea și sistematizarea cunoștințelor

Conversație pe probleme (diapozitivul nr. 2)

1. Ce este noosfera?

2. Cine este fondatorul noosferei?

3. Din ce moment (dupa parerea ta) a inceput omul sa influenteze (negativ) biosfera?

4. Ce se întâmplă dacă depășiți limita superioară a capacității biosferei?

5. dați exemple de impactul societății asupra naturii, care vine prin canale pozitive părere. Ce crezi despre?

2. Învățarea de materiale noi

Planul lecției:

1. Caracteristici ale nivelului biosferei.

2. Caracteristicile nivelului biosferei.

3. Elemente structurale.

4.Procese de bază.

5. Caracteristici ale organizației.

6. Semnificația nivelului biosferei.

3. Consolidarea

Profesorul rezumă:

Nivelul de viață al biosferei este caracterizat de calități speciale, grad de complexitate și modele de organizare; include organismele vii și lucrurile pe care le formează. comunități naturale, plicuri geografice și activități antropice. La nivelul biosferei au loc procese globale foarte importante care asigură posibilitatea existenței vieții pe Pământ: formarea oxigenului, absorbția și transformarea energiei solare, menținerea unei compoziții constante a gazelor, implementarea ciclurilor biochimice și a fluxului de energie. , dezvoltarea diversității biologice a speciilor și ecosistemelor. Diversitatea formelor de viață de pe Pământ asigură stabilitatea biosferei, integritatea și unitatea acesteia. Strategia principală a vieții la nivelul biosferei este păstrarea diversității formelor de materie vie și a infinitatei vieții, asigurând stabilitatea dinamică a biosferei.

4. Rezumarea și monitorizarea cunoștințelor

Scolarii sunt invitati sa isi testeze cunostintele si aptitudinile in aceasta sectiune.

Întrebări
1. Știți că nivelul biosferei de organizare a viețuitoarelor este cel mai înalt și cel mai complex. Enumerați nivelurile subiacente ale organizării vieții incluse în nivelul biosferei, în ordinea complexității lor.
2. Numiți semnele care ne permit să caracterizăm biosfera ca nivel structural de organizare a vieții.
3. Care sunt principalele componente care formează structura biosferei?
4. Numiți principalele procese caracteristice biosferei.
5. De ce activitățile economice și etnoculturale ale oamenilor aparțin principalelor procese din biosferă?
6. Ce fenomene organizează stabilitatea biosferei, adică controlează procesele din ea?
7. Cunoașterea a ceea ce, pe lângă structură, procese și organizare, este necesară pentru o înțelegere completă a structurii biosferei?
8. Formulați o concluzie generală despre semnificația nivelului biosferei de organizare a vieții pe Pământ.

D/z. alin.13. întrebări.

Pregătiți mesajele:

1. omul ca factor al biosferei.

2. Baza științifică pentru conservarea biosferei

3.Provocări ale dezvoltării durabile

4. mediul de viață al organismelor

5. Factori de mediu

6. Factori abiotici

7. Factori biotici

8. Factori antropogeni

Program de nivel de bază pentru instituțiile de învățământ general

Manual Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Loshilina T.E., Izhevsky P.V. Biologie generală

Subiect: Caracteristicile nivelului biosferei de organizare a materiei vii și rolul acesteia în asigurarea vieții pe Pământ.

Ţintă: rezuma informații despre ecosistemul global al Pământului - biosfera, caracteristicile nivelului biosferei de organizare a materiei vii și rolul acesteia în asigurarea vieții pe Pământ;

Sarcini:

1. Testează capacitatea de a aplica cunoștințele dobândite despre nivelul biosferei unei organizații pentru a fundamenta situații, a exprima și a fundamenta științific punctul de vedere al cuiva;

2. Continuarea dezvoltării abilităților educaționale generale (evidențiați principalul, stabiliți relații cauză-efect, lucrați cu diagrame, stabiliți corectitudinea judecăților făcute și succesiunea obiectelor și fenomenelor);

3. Să formeze un interes cognitiv pentru subiect, să dezvolte comunicarea și capacitatea de a lucra în grup;

4. Evaluați în mod obiectiv nivelul de cunoștințe și abilități ale școlarilor în secțiunea studiată „Nivelul biosferei de organizare a vieții”

Echipament: tabel „Biosfera și limitele ei”, prezentare.

gi1 la Ȯ argin-left:36.0pt;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:-18.0pt; line-height:normal;mso-list:l0 level1 lfo1">

Evaluați în mod obiectiv nivelul de cunoștințe și abilități ale școlarilor în secțiunea studiată „Nivelul biosferei de organizare a vieții”

Echipament: tabel „Biosfera și limitele ei”, prezentare.

În timpul orelor:

Slide 1

1. Generalizarea și sistematizarea cunoștințelor

Conversație pe probleme (diapozitivul nr. 2)

1. Ce este noosfera?

2. Cine este fondatorul noosferei?

3. Din ce moment (dupa parerea ta) a inceput omul sa influenteze (negativ) biosfera?

4. Ce se întâmplă dacă depășiți limita superioară a capacității biosferei?

5. Dați exemple de impactul societății asupra naturii, care are loc prin canale de feedback pozitiv. Ce crezi despre?

2. Învățarea de materiale noi

Planul lecției:

1. Caracteristici ale nivelului biosferei.

2. Caracteristicile nivelului biosferei.

3. Elemente structurale.

4.Procese de bază.

5. Caracteristici ale organizației.

6. Semnificația nivelului biosferei.

3. Consolidarea

Profesorul rezumă:

Standardul de viață al biosferei se caracterizează prin calități deosebite, grad de complexitate și modele de organizare; include organismele vii și comunitățile naturale pe care le formează, mediile geografice și activitățile antropice. La nivelul biosferei au loc procese globale foarte importante care asigură posibilitatea existenței vieții pe Pământ: formarea oxigenului, absorbția și transformarea energiei solare, menținerea unei compoziții constante a gazelor, implementarea ciclurilor biochimice și a fluxului de energie. , dezvoltarea diversității biologice a speciilor și ecosistemelor. Diversitatea formelor de viață de pe Pământ asigură stabilitatea biosferei, integritatea și unitatea acesteia. Strategia principală a vieții la nivelul biosferei este păstrarea diversității formelor de materie vie și a infinitatei vieții, asigurând stabilitatea dinamică a biosferei.

4. Rezumarea și monitorizarea cunoștințelor

Scolarii sunt invitati sa isi testeze cunostintele si aptitudinile in aceasta sectiune.

Întrebări
1. Știți că nivelul biosferei de organizare a viețuitoarelor este cel mai înalt și cel mai complex. Enumerați nivelurile subiacente ale organizării vieții incluse în nivelul biosferei, în ordinea complexității lor.
2. Numiți semnele care ne permit să caracterizăm biosfera ca nivel structural de organizare a vieții.
3. Care sunt principalele componente care formează structura biosferei?
4. Numiți principalele procese caracteristice biosferei.
5. De ce activitățile economice și etnoculturale ale oamenilor aparțin principalelor procese din biosferă?
6. Ce fenomene organizează stabilitatea biosferei, adică controlează procesele din ea?
7. Cunoașterea a ceea ce, pe lângă structură, procese și organizare, este necesară pentru o înțelegere completă a structurii biosferei?
8. Formulați o concluzie generală despre semnificația nivelului biosferei de organizare a vieții pe Pământ.

D/z. alin.13. întrebări.

Pregătiți mesajele:

1. omul ca factor al biosferei.

2. Baza științifică pentru conservarea biosferei

3.Provocări ale dezvoltării durabile

4. mediul de viață al organismelor

5. Factori de mediu

6. Factori abiotici

7. Factori biotici

8. Factori antropogeni

Agenția Federală pentru Sănătate și Afaceri Sociale

Test de biologie

Caracteristici calitative materie vie. Niveluri de organizare a viețuitoarelor.

Compoziția chimică a celulei (proteine, structura și funcțiile lor)

Completat de un student

Anul I grupa 195

departamentul de corespondență

Facultatea de Farmacie

Chelyabinsk 2009

Caracteristicile calitative ale materiei vii. Niveluri de organizare a viețuitoarelor

Orice sistem viu, oricât de complex este organizat, este format din macromolecule biologice: acizi nucleici, proteine, polizaharide, precum și alte substanțe organice importante. De la acest nivel încep diverse procese vitale ale organismului: metabolismul și conversia energetică, transmiterea informațiilor ereditare etc.

Celulele organismelor multicelulare formează țesuturi - sisteme de celule similare ca structură și funcție și substanțe intercelulare asociate acestora. Țesuturile sunt integrate în unități funcționale mai mari numite organe. Organele interne sunt caracteristice animalelor; aici fac parte din sistemele de organe (respirator, nervos etc.). De exemplu, sistemul digestiv: cavitatea bucală, faringe, esofag, stomac, duoden, intestin subțire, colon, anus. O astfel de specializare, pe de o parte, îmbunătățește funcționarea corpului în ansamblu și, pe de altă parte, necesită un grad crescut de coordonare și integrare a diferitelor țesuturi și organe.

Celula este o unitate structurală și funcțională, precum și o unitate de dezvoltare a tuturor organismelor vii care trăiesc pe Pământ. La nivel celular, transferul de informații și transformarea substanțelor și energiei sunt cuplate.

Unitatea elementară a nivelului organismului este individul, care este considerat în dezvoltare - din momentul originii până la sfârșitul existenței - ca un sistem viu. Apar sisteme de organe specializate pentru a îndeplini diverse funcții.

Un set de organisme din aceeași specie, unite printr-un habitat comun, în care se creează o populație - un sistem supraorganism. În acest sistem se realizează transformări evolutive elementare.

Biogeocenoza - o colecție de organisme tipuri diferiteși complexitatea variabilă a organizației cu factori de mediu. În procesul dezvoltării istorice comune a organismelor din diferite grupuri sistematice, se formează comunități dinamice, stabile.

Biosfera este totalitatea tuturor biogeocenozelor, un sistem care acoperă toate fenomenele vieții de pe planeta noastră. La acest nivel are loc circulația substanțelor și transformarea energiei asociate cu activitatea vitală a tuturor organismelor vii.

Tabelul 1. Niveluri de organizare a materiei vii

Molecular

Nivelul inițial de organizare a viețuitoarelor. Obiectul cercetării îl constituie molecule de acizi nucleici, proteine, carbohidrați, lipide și alte molecule biologice, i.e. molecule găsite în celulă. Orice sistem viu, oricât de complex este organizat, este format din macromolecule biologice: acizi nucleici, proteine, polizaharide, precum și alte substanțe organice importante. De la acest nivel încep diverse procese vitale ale organismului: metabolismul și conversia energetică, transmiterea informațiilor ereditare etc.

Celular

Studiul celulelor care acționează ca organisme independente (bacterii, protozoare și alte organisme) și al celulelor care alcătuiesc organisme multicelulare.

Țesătură

Celulele care au o origine comună și îndeplinesc funcții similare formează țesuturi. Există mai multe tipuri de țesuturi animale și vegetale cu proprietăți diferite.

Organ

În organisme, începând cu celenterate, se formează organe (sisteme de organe), adesea din țesuturi de diferite tipuri.

Organic

Acest nivel este reprezentat de organisme unicelulare și pluricelulare.

Populație-specie

Organismele aceleiași specii care trăiesc împreună în anumite zone constituie o populație. Acum, pe Pământ există aproximativ 500 de mii de specii de plante și aproximativ 1,5 milioane de specii de animale.

Biogeocenotic

Este reprezentată de o colecție de organisme de diferite specii, care depind unele de altele într-o măsură sau alta.

Biosferă

Cea mai înaltă formă de organizare a viețuitoarelor. Include toate biogeocenozele asociate cu metabolismul general și conversia energiei.

Fiecare dintre aceste niveluri este destul de specific, are propriile modele, propriile sale metode de cercetare. Este chiar posibil să se evidențieze științe care își desfășoară cercetările la un anumit nivel de organizare a viețuitoarelor. De exemplu, la nivel molecular, viețuitoarele sunt studiate de științe precum biologia moleculară, chimia bioorganică, termodinamica biologică, genetica moleculară etc. Deși nivelurile de organizare a viețuitoarelor se disting, ele sunt strâns interconectate și curg unele de altele, ceea ce vorbește despre integritatea naturii vii.

Membrana celulara. Aparatul de suprafață al celulei, părțile sale principale, scopul lor

O celulă vie este o particulă fundamentală a structurii materiei vii. Este cel mai simplu sistem care are întreaga gamă de proprietăți ale viețuitoarelor, inclusiv capacitatea de a transfera informații genetice. Teoria celulară a fost creată de oamenii de știință germani Theodor Schwann și Matthias Schleiden. Poziția sa principală este afirmația că toate organismele vegetale și animale constau din celule care sunt similare ca structură. Cercetările din domeniul citologiei au arătat că toate celulele realizează metabolismul, sunt capabile de autoreglare și pot transmite informații ereditare. Ciclul de viață al oricărei celule se încheie fie prin diviziunea și continuarea vieții într-o formă reînnoită, fie prin moarte. În același timp, s-a dovedit că celulele sunt foarte diverse; ele pot exista ca organisme unicelulare sau ca parte a celor multicelulare. Durata de viață a celulelor nu poate depăși câteva zile sau poate coincide cu durata de viață a organismului. Dimensiunile celulelor variază foarte mult: de la 0,001 la 10 cm Celulele formează țesuturi, mai multe tipuri de țesuturi - organe, grupuri de organe asociate cu rezolvarea unor probleme comune se numesc sisteme corporale. Celulele au o structură complexă. Este separată de mediul exterior printr-o înveliș, care, fiind liberă și liberă, asigură interacțiunea celulei cu lumea exterioară, schimbul de materie, energie și informații cu aceasta. Metabolismul celular servește ca bază pentru o altă dintre cele mai importante proprietăți ale acestora - menținerea stabilității și stabilității condițiilor mediului intern al celulei. Această proprietate a celulelor, inerentă întregului sistem viu, se numește homeostază. Homeostazia, adică constanța compoziției celulei, este menținută de metabolism, adică de metabolism. Metabolismul este un proces complex, în mai multe etape, care include livrarea materiilor prime în celulă, producerea de energie și proteine ​​din acestea și eliminarea substanțelor produse din celulă în mediu. produse sanatoase, energie și deșeuri.

Membrana celulară este membrana celulară care îndeplinește următoarele funcții:

separarea conținutului celular și a mediului extern;

reglarea metabolismului dintre celulă și mediu;

locul unor reacții biochimice (inclusiv fotosinteza, fosforilarea oxidativă);

asocierea celulelor în țesuturi.

Membranele sunt împărțite în plasmatice (membrane celulare) și externe. Cea mai importantă proprietate a membranei plasmatice este semi-permeabilitatea, adică capacitatea de a lăsa să treacă numai anumite substanțe. Glucoza, aminoacizii, acizii grași și ionii difuzează încet prin ea, iar membranele în sine pot regla activ procesul de difuzie.

Conform datelor moderne, membranele plasmatice sunt structuri lipoproteice. Lipidele formează spontan un strat dublu, iar proteinele membranei „plutesc” în el. Membranele conțin câteva mii de proteine ​​diferite: structurale, transportoare, enzime și altele. Se presupune că există pori între moleculele proteice prin care pot trece substanțele hidrofile (stratul dublu lipidic împiedică pătrunderea lor directă în celulă). Unele molecule de pe suprafața membranei au grupări glicozil atașate de ele, care sunt implicate în procesul de recunoaștere a celulelor în timpul formării țesuturilor.

Tipuri diferite membranele diferă prin grosimea lor (de obicei variază de la 5 la 10 nm). Consistența stratului dublu lipidic seamănă cu uleiul de măsline. În funcție de condițiile externe (colesterolul este regulatorul), structura stratului dublu se poate modifica astfel încât să devină mai lichid (activitatea membranei depinde de aceasta).

O problemă importantă este transportul de substanțe prin membranele plasmatice. Este necesar pentru livrarea nutrienților în celulă, eliminarea deșeurilor toxice și crearea de gradienți pentru a menține activitatea nervoasă și musculară. Există următoarele mecanisme pentru transportul substanțelor prin membrană:

difuzie (gazele, moleculele solubile în grăsimi pătrund direct prin membrana plasmatică); cu difuzie facilitată, o substanță solubilă în apă trece prin membrană printr-un canal special creat de o moleculă specifică;

osmoza (difuzia apei prin membrane semipermeabile);

transport activ (transferul de molecule dintr-o zonă de concentrație mai mică într-o zonă de concentrație mai mare, de exemplu, prin proteine ​​de transport speciale, necesită energie ATP);

în timpul endocitozei, membrana formează invaginări, care sunt apoi transformate în vezicule sau vacuole. Există fagocitoză - absorbția particulelor solide (de exemplu, de către leucocite din sânge) - și pinocitoză - absorbția lichidelor;

exocitoza este procesul invers al endocitozei; Resturile nedigerate de particule solide și secrețiile lichide sunt îndepărtate din celule.

Structurile supramembranare pot fi situate deasupra membranei plasmatice a celulei. Structura lor este o caracteristică de clasificare umedă. La animale acesta este glicocalixul (complexul proteină-carbohidrați), la plante, ciuperci și bacterii este peretele celular. Peretele celular al plantelor include celuloză, ciuperci - chitină, bacterii - complexul proteină-polizaharid mureină.

Baza aparatului de suprafață celulară (SAC) este membrana celulară exterioară sau plasmalema. Pe lângă membrana plasmatică, PAA are un complex supramembranar, iar la eucariote există și un complex submembranar.

Principalele componente biochimice ale plasmalemei (din greacă plasmă - formație și lemă - coajă, crustă) sunt lipidele și proteinele. Raportul lor cantitativ la majoritatea eucariotelor este de 1: 1, iar la procariote predomină proteinele în plasmalemă. O cantitate mică de carbohidrați se găsește în membrana celulară exterioară și se pot găsi compuși asemănătoare grăsimilor (la mamifere - colesterol, vitamine liposolubile).

Complexul supramembranar al aparatului de suprafață celulară este caracterizat de o varietate de structuri. La procariote, complexul supramembranar în cele mai multe cazuri este reprezentat de un perete celular de grosime variabilă, a cărui bază este complexul glicoprotein mureină (în arhebacterii - pseudomureină). Într-un număr de eubacterii, partea exterioară a complexului supramembranar constă dintr-o altă membrană cu un conținut ridicat de lipopolizaharide. La eucariote, componenta universală a complexului supramembranar este carbohidrații - componente ale glicolipidelor și glicoproteinelor plasmalemei. Datorită acestui fapt, a fost numit inițial glicocalix (din grecescul glycos - dulce, carbohidrat și lat. callum - piele groasă, coajă). Pe lângă carbohidrați, glicocalixul include proteine ​​periferice deasupra stratului bilipid. Variante mai complexe ale complexului supramembranar se găsesc la plante (perete celular din celuloză), ciuperci și artropode (acoperire externă din chitină).

Complexul submembranar (din latinescul sub - sub) este caracteristic doar celulelor eucariote. Constă dintr-o varietate de structuri asemănătoare proteinelor: fibrile subțiri (din latinescul fibrilla - fibră, fir), microfibrile (din grecescul micros - mic), fibrile scheletice (din greacă scheleton - uscate) și microtubuli. Ele sunt conectate între ele prin proteine ​​și formează aparatul musculo-scheletic al celulei. Complexul submembranar interacționează cu proteinele plasmalemei, care, la rândul lor, sunt asociate cu complexul supramembranar. Ca rezultat, PAK este un sistem integral structural. Acest lucru îi permite să îndeplinească funcții importante pentru celulă: izolație, transport, catalitic, semnalizare receptor și contact.

Compoziția chimică a celulei (proteine, structura și funcțiile lor)

Procesele chimice care au loc într-o celulă sunt una dintre principalele condiții pentru viața, dezvoltarea și funcționarea acesteia.

PAGE_BREAK--

Toate celulele organismelor vegetale și animale, precum și microorganismele, sunt similare ca compoziție chimică, ceea ce indică unitatea lumii organice.

Dintre cele 109 elemente ale tabelului periodic al lui Mendeleev, o majoritate semnificativă au fost găsite în celule. Unele elemente sunt conținute în celule în cantități relativ mari, altele în cantități mici (Tabelul 2).

Tabelul 2. Cuprins elemente chimice intr-o cusca

Elemente

Cantitate (in%)

Elemente

Cantitate (in%)

Oxigen

Pe primul loc printre substanțele celulei se află apa. Reprezintă aproape 80% din masa celulară. Apa este cea mai importantă componentă a celulei, nu doar cantitativ. Joacă un rol semnificativ și divers în viața celulei.

Apa determină proprietăți fizice celule - volumul său, elasticitatea. Apa are o mare importanță în formarea structurii moleculelor de substanțe organice, în special în structura proteinelor, care este necesară pentru îndeplinirea funcțiilor acestora. Importanța apei ca solvent este mare: multe substanțe intră în celulă din mediul extern într-o soluție apoasă, iar într-o soluție apoasă, produsele reziduale sunt îndepărtate din celulă. În cele din urmă, apa este un participant direct în multe reacții chimice (descompunerea proteinelor, carbohidraților, grăsimilor etc.).

Rolul biologic apa este determinată de particularitățile structurii sale moleculare, de polaritatea moleculelor sale.

Pe lângă apă, substanțele anorganice ale celulei includ și săruri. Pentru procesele vitale, cei mai importanți cationi incluși în săruri sunt K+, Na+, Ca2+, Mg2+, iar anionii cei mai importanți sunt HPO4-, H2PO4-, Cl-, HCO3-.

Concentrația de cationi și anioni în celulă și în habitatul acesteia, de regulă, este puternic diferită. În timp ce celula este în viață, raportul dintre ioni din interiorul și din exteriorul celulei este menținut ferm. După moartea celulei, conținutul de ioni din celulă și din mediu se egalizează rapid. Ionii continuti in celula au mare importanță pentru funcționarea normală a celulei, precum și pentru a menține o reacție constantă în interiorul celulei. În ciuda faptului că acizii și alcalii se formează continuu în procesul vieții, reacția normală a celulei este ușor alcalină, aproape neutră.

Substanțele anorganice sunt conținute în celulă nu numai în stare dizolvată, ci și în stare solidă. În special, rezistența și duritatea țesutului osos este asigurată de fosfatul de calciu, iar cojile de moluște de carbonatul de calciu.

Substanțele organice formează aproximativ 20 - 30% din compoziția celulară.

Biopolimerii includ carbohidrați și proteine. Carbohidrații conțin atomi de carbon, oxigen și hidrogen. Există carbohidrați simpli și complecși. Simplu - monozaharide. Complex - polimeri ai căror monomeri sunt monozaharide (oligozaharide și polizaharide). Pe măsură ce numărul de unități monomerice crește, solubilitatea polizaharidelor scade și gustul dulce dispare.

Monozaharidele sunt solide, incolore substanțe cristaline, care sunt foarte solubile în apă și foarte slab (sau deloc) solubile în solvenți organici. Monozaharidele includ trioze, tetroze, pentoze și hexoze. Dintre oligozaharide, cele mai frecvente sunt dizaharidele (maltoză, lactoză, zaharoză). Polizaharidele se găsesc cel mai adesea în natură (celuloză, amidon, chitină, glicogen). Monomerii lor sunt molecule de glucoză. Se dizolvă parțial în apă, umflându-se pentru a forma soluții coloidale.

Lipidele sunt grăsimi insolubile în apă și substanțe asemănătoare grăsimilor constând din glicerol și acizi grași cu greutate moleculară mare. Grăsimile sunt esteri ai alcoolului trihidric glicerol și acizilor grași superiori. Grăsimile animale se găsesc în lapte, carne și țesutul subcutanat. În plante - în semințe și fructe. Pe lângă grăsimi, celulele conțin și derivații lor - steroizi (colesterol, hormoni și vitamine liposolubile A, D, K, E, F).

Lipidele sunt:

elemente structurale ale membranelor celulare și organelelor celulare;

material energetic (1g grăsime, atunci când este oxidat, eliberează 39 kJ de energie);

substanțe de rezervă;

a executa functie de protectie(la animalele marine și polare);

afectează funcționarea sistemului nervos;

o sursă de apă pentru organism (1 kg, când este oxidat, dă 1,1 kg de apă).

Acizi nucleici. Denumirea „acizi nucleici” provine din cuvântul latin „nucleu”, adică. nucleu: au fost descoperite pentru prima dată în nucleele celulare. Semnificația biologică a acizilor nucleici este foarte mare. Ele joacă un rol central în stocarea și transmiterea proprietăților ereditare ale celulei, motiv pentru care sunt adesea numite substanțe ale eredității. Acizii nucleici asigură sinteza proteinelor în celulă, exact la fel ca în celula mamă și transmiterea informațiilor ereditare. Există două tipuri de acizi nucleici - acid dezoxiribonucleic (ADN) și acid ribonucleic (ARN).

Molecula de ADN este formată din două catene răsucite elicoidal. ADN-ul este un polimer ai cărui monomeri sunt nucleotide. Nucleotidele sunt compuși formați dintr-o moleculă de acid fosforic, carbohidratul dezoxiriboză și o bază azotată. ADN-ul are patru tipuri de baze azotate: adenina (A), guanina (G), citozina (C), timina (T). Fiecare catenă de ADN este o polinucleotidă formată din câteva zeci de mii de nucleotide. Dublarea ADN - reduplicarea - asigură transferul de informații ereditare de la celula mamă la celulele fiice.

ARN-ul este un polimer asemănător ca structură cu o catenă de ADN, dar de dimensiuni mai mici. Monomerii ARN sunt nucleotide formate din acid fosforic, carbohidrat riboză și o bază azotată. În loc de timină, ARN-ul conține uracil. Se cunosc trei tipuri de ARN: ARN mesager (i-ARN) - transmite informatii despre structura unei proteine ​​dintr-o molecula de ADN; transport (t-ARN) - transportă aminoacizii la locul sintezei proteinelor; ribozomal (r-ARN) - găsit în ribozomi, implicat în menținerea structurii ribozomului.

Un rol foarte important în bioenergetica celulei îl joacă nucleotida adenil, de care sunt atașate două resturi de acid fosforic. Această substanță se numește acid adenozin trifosforic (ATP). ATP este un acumulator de energie biologică universal: energia luminoasă a soarelui și energia conținută în alimentele consumate este stocată în molecule de ATP. ATP este o structură instabilă; atunci când ATP se transformă în ADP (adenozin difosfat), se eliberează 40 kJ de energie. ATP este produs în mitocondriile celulelor animale și în timpul fotosintezei în cloroplastele vegetale. Energia ATP este utilizată pentru a efectua lucrări chimice (sinteza proteinelor, grăsimilor, carbohidraților, acizilor nucleici), mecanice (mișcării, muncă musculară), transformării în energie electrică sau ușoară (descărcări de razele electrice, anghile, strălucirea insectelor).

Proteinele sunt polimeri neperiodici ai căror monomeri sunt aminoacizi. Toate proteinele conțin atomi de carbon, hidrogen, oxigen și azot. Multe proteine ​​conțin și atomi de sulf. Există proteine ​​care conțin și atomi de metal - fier, zinc, cupru. Prezența grupărilor acide și bazice determină reactivitatea ridicată a aminoacizilor. Din grupa amino a unui aminoacid și carboxilul altuia se eliberează o moleculă de apă, iar electronii eliberați formează o legătură peptidică: CO-NN (a fost descoperit în 1888 de profesorul A.Ya. Danilevsky), motiv pentru care proteinele se numesc polipeptide. Moleculele de proteine ​​sunt macromolecule. Sunt mulți aminoacizi cunoscuți. Dar doar 20 de aminoacizi sunt cunoscuți ca monomeri ai oricăror proteine ​​naturale - animale, vegetale, microbiene, virale. Au fost numiți „magie”. Faptul că proteinele tuturor organismelor sunt construite din aceiași aminoacizi este o altă dovadă a unității lumii vii de pe Pământ.

Există 4 niveluri de organizare în structura moleculelor de proteine:

1. Structura primară - un lanț polipeptidic de aminoacizi legați într-o anumită secvență prin legături peptidice covalente.

2. Structura secundară - un lanț polipeptidic sub formă de spirală. Numeroase legături de hidrogen apar între legăturile peptidice ale spirelor adiacente și alți atomi, oferind o structură puternică.

3. Structura tertiara - o configuratie specifica fiecarei proteine ​​- un globul. Este ținut de legături hidrofobe cu rezistență scăzută sau de forțe de coeziune între radicalii nepolari, care se găsesc în mulți aminoacizi. Există, de asemenea, legături covalente S-S care apar între radicalii distanțați la distanță ai aminoacidului cisteină care conține sulf.

4. Structura cuaternară apare atunci când mai multe macromolecule se combină pentru a forma agregate. Astfel, hemoglobina din sângele uman este un agregat de patru macromolecule.

Încălcarea structurii naturale a unei proteine ​​se numește denaturare. Apare sub influența temperaturii ridicate, a substanțelor chimice, a energiei radiante și a altor factori.

Rolul proteinelor în viața celulelor și organismelor:

construcție (structurală) - proteine ​​- materialul de construcție al corpului (cochilii, membrane, organite, țesuturi, organe);

funcția catalitică - enzime care accelerează reacțiile de sute de milioane de ori;

funcția musculo-scheletică - proteine ​​care alcătuiesc oasele și tendoanele scheletice; mișcarea flagelaților, ciliați, contracția musculară;

funcția de transport - hemoglobina din sânge;

protectoare - anticorpii din sânge neutralizează substanțele străine;

funcția energetică - când proteina este descompusă, 1 g eliberează 17,6 kJ de energie;

reglatoare și hormonale - proteinele fac parte din mulți hormoni și participă la reglarea proceselor de viață ale organismului;

receptor - proteinele realizează procesul de recunoaștere selectivă a substanțelor individuale și atașarea lor la molecule.

Metabolismul în celulă. Fotosinteză. Chemosinteza

O condiție prealabilă pentru existența oricărui organism este un flux constant de nutrienți și eliberarea constantă a produselor finite ale reacțiilor chimice care au loc în celule. Nutrienții sunt folosiți de organisme ca sursă de atomi de elemente chimice (în primul rând atomi de carbon), din care toate structurile sunt construite sau reînnoite. Pe lângă nutrienți, organismul primește și apă, oxigen și săruri minerale.

Substanțele organice care intră în celule (sau sintetizate în timpul fotosintezei) sunt descompuse în blocuri de construcție - monomeri și trimise la toate celulele corpului. Unele dintre moleculele acestor substanțe sunt cheltuite pentru sinteza unor substanțe organice specifice inerente unui organism dat. Celulele sintetizează proteine, lipide, carbohidrați, acizi nucleici și alte substanțe care îndeplinesc diverse funcții (constructive, catalitice, reglatoare, protectoare etc.).

O altă parte cu greutate moleculară mică compusi organici, intrând în celule, merge la formarea de ATP, ale cărui molecule conțin energie destinată direct efectuării muncii. Energia este necesară sintezei tuturor substanțelor specifice organismului, menținându-și organizarea înalt ordonată, transportul activ al substanțelor în interiorul celulelor, de la o celulă la alta, de la o parte a corpului la alta, pentru transmiterea impulsurilor nervoase, mișcarea organismelor, menținând o temperatură constantă a corpului (la păsări și mamifere) și în alte scopuri.

În timpul transformării substanțelor în celule, se formează produse finale ale metabolismului care pot fi toxice pentru organism și sunt îndepărtate din acesta (de exemplu, amoniacul). Astfel, toate organismele vii consumă în mod constant anumite substanțe din mediu, le transformă și eliberează produse finite în mediu.

Continuare
--PAGE_BREAK--

Setul de reacții chimice care au loc în organism se numește metabolism sau metabolism. În funcție de direcția generală a proceselor, se disting catabolismul și anabolismul.

Catabolismul (disimilarea) este un set de reacții care duc la formarea de compuși simpli din compuși mai complecși. Reacțiile catabolice includ, de exemplu, reacții de hidroliză a polimerilor la monomeri și descompunerea acestora din urmă în dioxid de carbon, apă, amoniac, de exemplu. reacții de metabolism energetic, în timpul cărora are loc oxidarea substanțelor organice și sinteza ATP.

Anabolismul (asimilarea) este un ansamblu de reacții pentru sinteza unor substanțe organice complexe din altele mai simple. Aceasta include, de exemplu, fixarea azotului și biosinteza proteinelor, sinteza carbohidraților din dioxid de carbon și apă în timpul fotosintezei, sinteza de polizaharide, lipide, nucleotide, ADN, ARN și alte substanțe.

Sinteza substanțelor în celulele organismelor vii este adesea denumită metabolism plastic, iar descompunerea substanțelor și oxidarea lor, însoțită de sinteza ATP, ca metabolism energetic. Ambele tipuri de metabolism formează baza activității vitale a oricărei celule și, prin urmare, a oricărui organism și sunt strâns legate între ele. Pe de o parte, toate reacțiile de schimb plastic necesită consum de energie. Pe de altă parte, pentru a desfășura reacții de metabolism energetic, este necesară sinteza constantă a enzimelor, deoarece speranța de viață a acestora este scurtă. În plus, substanțele utilizate pentru respirație se formează în timpul metabolismului plastic (de exemplu, în timpul procesului de fotosinteză).

Fotosinteza este procesul de formare a materiei organice din dioxid de carbon și apă în lumină, cu participarea pigmenților fotosintetici (clorofilă în plante, bacterioclorofilă și bacteriorhodopsină în bacterii). În fiziologia modernă a plantelor, fotosinteza este mai des înțeleasă ca o funcție fotoautotrofă - un set de procese de absorbție, transformare și utilizare a energiei cuantelor luminoase în diferite reacții endergonice, inclusiv conversia dioxidului de carbon în substanțe organice.

Fotosinteza este principala sursă de energie biologică; autotrofele fotosintetice o folosesc pentru a sintetiza substanțe organice din cele anorganice; heterotrofele există în detrimentul energiei stocate de autotrofe sub formă de legături chimice, eliberând-o în procesele de respirație și fermentație. Energia obținută de umanitate prin arderea combustibililor fosili (cărbune, petrol, gaz natural, turba), este stocata si in timpul fotosintezei.

Fotosinteza este principala intrare de carbon anorganic în ciclul biologic. Tot oxigenul liber din atmosferă este de origine biogenă și este un produs secundar al fotosintezei. Formarea unei atmosfere oxidante (catastrofa oxigenului) a schimbat complet starea suprafața pământului, a făcut posibilă apariția respirației, iar mai târziu, după formarea stratului de ozon, a permis vieții să ajungă pe uscat.

Chemosinteza este o metodă de nutriție autotrofă în care sursa de energie pentru sinteza substanțelor organice din CO2 o reprezintă reacțiile de oxidare ale compușilor anorganici. Acest tip de producere de energie este folosit doar de bacterii. Fenomenul de chimiosinteză a fost descoperit în 1887 de omul de știință rus S.N. Vinogradsky.

De remarcat faptul că energia eliberată în reacțiile de oxidare ale compușilor anorganici nu poate fi utilizată direct în procesele de asimilare. În primul rând, această energie este convertită în energia legăturilor macroenergetice ale ATP și abia apoi este cheltuită pentru sinteza compușilor organici.

Organisme chemolitoautotrofe:

Bacteriile de fier (Geobacter, Gallionella) oxidează fierul divalent în fier feric.

Bacteriile cu sulf (Desulfuromonas, Desulfobacter, Beggiatoa) oxidează hidrogenul sulfurat în sulf molecular sau în săruri de acid sulfuric.

Bacteriile nitrificante (Nitrobacteraceae, Nitrosomonas, Nitrosococcus) oxideaza amoniacul, format in timpul degradarii materiei organice, la acizi nitrisi si azotici, care, interactionand cu mineralele din sol, formeaza nitriti si nitrati.

Bacteriile tionice (Thiobacillus, Acidithiobacillus) sunt capabile să oxideze tiosulfați, sulfiți, sulfiți și sulf molecular la acid sulfuric (adesea cu o scădere semnificativă a pH-ului soluției), procesul de oxidare diferă de cel al bacteriilor cu sulf (în special, în că bacteriile tionice nu depun sulf intracelular). Unii reprezentanți ai bacteriilor tionice sunt acidofili extremi (capabili să supraviețuiască și să se reproducă atunci când pH-ul soluției scade la 2), capabili să reziste la concentrații mari de metale grele și să oxideze fierul metalic și feros (Acidithiobacillus ferrooxidans) și să elimine metalele grele din minereuri. .

Bacteriile cu hidrogen (Hydrogenophilus) sunt capabile să oxideze hidrogenul molecular și sunt termofile moderate (cresc la o temperatură de 50 °C)

Organismele chemosintetice (de exemplu, bacteriile cu sulf) pot trăi în oceane la adâncimi mari, în locuri în care hidrogenul sulfurat iese în apă din fracturile scoarței terestre. Desigur, cuantele luminoase nu pot pătrunde în apă la o adâncime de aproximativ 3-4 kilometri (la această adâncime se află majoritatea zonelor de rift oceanic). Astfel, chimiosinteticele sunt singurele organisme de pe pământ care nu depind de energia luminii solare.

Pe de altă parte, amoniacul, care este folosit de bacteriile nitrificatoare, este eliberat în sol atunci când materia vegetală sau animală putrezește. În acest caz, activitatea vitală a chimiosinteticelor depinde indirect de lumina soarelui, deoarece amoniacul se formează în timpul descompunerii compușilor organici obținuți din energia solară.

Rolul chimiosinteticelor pentru toate ființele vii este foarte mare, deoarece acestea reprezintă o verigă indispensabilă în ciclul natural al celor mai importante elemente: sulf, azot, fier etc. Chemosinteticele sunt, de asemenea, importante ca consumatori naturali ai unor substanțe toxice precum amoniacul și sulfat de hidrogen. Bacteriile nitrificatoare sunt de mare importanță, îmbogățesc solul cu nitriți și nitrați - în principal, sub formă de nitrați, plantele absorb azotul. Unele chimisintetice (în special, bacteriile cu sulf) sunt utilizate pentru tratarea apelor uzate.

Potrivit estimărilor moderne, biomasa „biosferei subterane”, care este situată, în special, sub fundul mării și include arheobacterii anaerobe chimio-sintetice oxidante de metan, poate depăși biomasa restului biosferei.

Meioză. Caracteristicile primei și a doua diviziuni ale meiozei. Semnificație biologică. Diferența dintre meioză și mitoză

Înțelegerea faptului că celulele germinale sunt haploide și, prin urmare, trebuie formate folosind un mecanism special de diviziune celulară a venit ca urmare a observațiilor, care, de asemenea, aproape pentru prima dată au sugerat că cromozomii conțin informații genetice. În 1883, s-a descoperit că nucleele ovulului și spermatozoizilor unui anumit tip de vierme conțin doar doi cromozomi, în timp ce ovulul fecundat are deja patru. Teoria cromozomială a eredității ar putea explica astfel paradoxul de lungă durată conform căruia rolurile tatălui și ale mamei în determinarea caracteristicilor descendenților par adesea să fie aceleași, în ciuda diferenței uriașe dintre dimensiunile ovulului și spermatozoizilor.

O altă implicație importantă a acestei descoperiri a fost că celulele sexuale trebuie formate ca rezultat al diviziunii nucleare tip special, în care întregul set de cromozomi este împărțit exact în jumătate. Acest tip de diviziune se numește meioză (un cuvânt de origine greacă care înseamnă „reducere”. Numele unui alt tip de diviziune celulară, mitoză, provine din cuvântul grecesc care înseamnă „fir”; această alegere a numelui se bazează pe firul asemănător aspectul cromozomilor pe măsură ce se condensează în timpul diviziunii nucleare - acest proces are loc atât în ​​timpul mitozei, cât și în timpul meiozei) Comportamentul cromozomilor în timpul meiozei, când numărul lor este redus, s-a dovedit a fi mai complex decât se credea anterior. De aceea cele mai importante caracteristici diviziunea meiotică a fost stabilită abia la începutul anilor 30 ca urmare a unui număr mare de studii amănunțite care combinau citologia și genetica.

La prima diviziune meiotică, fiecare celulă fiică moștenește două copii ale unuia dintre cei doi omologi și, prin urmare, conține o cantitate diploidă de ADN.

Formarea nucleilor de gameți haploizi are loc ca urmare a celei de-a doua diviziuni a meiozei, în care cromozomii se aliniază la ecuatorul noului fus și, fără replicare ulterioară a ADN-ului, cromatidele surori sunt separate unele de altele, ca în mitoza normală, formând celule cu un set de ADN haploid.

Astfel, meioza constă din două diviziuni celulare în urma unei singure fază de duplicare a cromozomilor, astfel încât fiecare celulă care intră în meioză are ca rezultat patru celule haploide.

Uneori, procesul de meioză decurge anormal, iar omologii nu se pot separa unul de celălalt - acest fenomen se numește nondisjuncție cromozomală. Unele dintre celulele haploide formate în acest caz primesc un număr insuficient de cromozomi, în timp ce altele își dobândesc copiile suplimentare. Din astfel de gameți se formează embrioni defecte, dintre care majoritatea mor.

În profaza primei diviziuni a meiozei, în timpul conjugării (sinapsiei) și separării cromozomilor, în ei apar modificări morfologice complexe. În conformitate cu aceste schimbări, profaza este împărțită în cinci etape succesive:

leptoten;

zigoten;

pachytena;

diplotenă;

diakineză.

Cel mai uimitor fenomen este inițierea apropiere strânsă cromozomii din zigoten, când o structură specializată numită complex sinaptonemal începe să se formeze între perechile de cromatide surori din fiecare bivalent. Momentul conjugării complete a cromozomilor este considerat începutul pachitenului, care durează de obicei câteva zile; după separarea cromozomilor, începe etapa diplotenă, când chiasma devine vizibilă pentru prima dată.

După sfârșitul lungii profeze I, două diviziuni nucleare fără o perioadă de separare a sintezei ADN-ului duc procesul de meioză la sfârșit. Aceste etape ocupă de obicei nu mai mult de 10% din timpul total necesar pentru meioză și au aceleași denumiri ca etapele corespunzătoare ale mitozei. Restul primei diviziuni a meiozei este împărțit în metafaza I, anafaza I și telofaza I. Până la sfârșitul primei diviziuni, setul de cromozomi este redus, trecând de la tetraploid la diploid, la fel ca în mitoză, și se formează două celule. dintr-o celulă. Diferența decisivă este că în timpul primei diviziuni a meiozei, fiecare celulă primește două cromatide surori conectate la centromer, iar în timpul mitozei intră două cromatide separate.

În plus, după o scurtă interfază II, în care cromozomii nu se dublează, apare rapid a doua diviziune - profaza II, anafaza II și telofaza II. Ca urmare, din fiecare celulă diploidă care a intrat în meioză se formează patru nuclei haploizi.

Meioza constă din două diviziuni celulare succesive, prima dintre care durează aproape la fel de mult ca întreaga meioză și este mult mai complexă decât a doua.

După terminarea primei diviziuni meiotice, membranele se formează din nou în cele două celule fiice și începe o scurtă interfază. În acest moment, cromozomii sunt oarecum despiralizați, dar în curând se condensează din nou și începe profaza II. Deoarece nu are loc sinteza ADN-ului în această perioadă, se pare că în unele organisme cromozomii trec direct de la o diviziune la alta. Profaza II în toate organismele este scurtă: învelișul nuclear este distrus când se formează un nou fus, după care urmează, în succesiune rapidă, metafaza II, anafaza II și telofaza II. Ca și în mitoză, filamentele de kinetocor se formează în cromatidele surori, extinzându-se de la centromer în direcții opuse. La placa de metafaza, cele două cromatide surori sunt ținute împreună până la anafaza, când se separă din cauza separării bruște a kinetocorilor lor. Astfel, a doua diviziune a meiozei este similară cu mitoza normală, singura diferență semnificativă este că există o copie a fiecărui cromozom, și nu două, ca în mitoză.

Meioza se termină cu formarea de plicuri nucleare în jurul celor patru nuclei haploizi formați în telofaza II.

În general, meioza produce patru celule haploide dintr-o celulă diploidă. În timpul meiozei gametice, gameții sunt formați din celulele haploide rezultate. Acest tip de meioză este caracteristic animalelor. Meioza gametică este strâns legată de gametogeneză și fertilizare. În timpul meiozei zigotice și a sporilor, celulele haploide rezultate dau naștere la spori sau zoospori. Aceste tipuri de meioză sunt caracteristice eucariotelor inferioare, ciupercilor și plantelor. Meioza sporilor este strâns legată de sporogeneză. Astfel, meioza este baza citologică a reproducerii sexuale și asexuate (spori).

Semnificația biologică a meiozei este menținerea unui număr constant de cromozomi în prezența procesului sexual. În plus, ca urmare a încrucișării, are loc recombinarea - apariția unor noi combinații de înclinații ereditare în cromozomi. Meioza oferă, de asemenea, variabilitate combinativă - apariția de noi combinații de înclinații ereditare în timpul fertilizării ulterioare.

Cursul meiozei este controlat de genotipul organismului, sub controlul hormonilor sexuali (la animale), al fitohormonilor (la plante) și al multor alți factori (de exemplu, temperatura).

Sunt posibile următoarele tipuri de influențe ale unor organisme asupra altora:

pozitiv - un organism beneficiază în detrimentul altuia;

negativ - organismul este vătămat din cauza a altceva;

neutru - celălalt nu afectează în niciun fel organismul.

Astfel, următoarele opțiuni pentru relațiile dintre două organisme sunt posibile în funcție de tipul de influență pe care îl au unul asupra celuilalt:

Mutualism - în condiții naturale, populațiile nu pot exista unele fără altele (exemplu: simbioza unei ciuperci și alge într-un lichen).

Proto-cooperare - relația este opțională (exemplu: relația dintre un crab și o anemonă, anemona protejează crabul și îl folosește ca mijloc de transport).

Comensalism - o populație beneficiază de pe urma relației, în timp ce cealaltă nu primește nici beneficii, nici rău.

Conviețuire - un organism folosește un altul (sau locuința sa) ca loc de reședință fără a provoca prejudicii acestuia din urmă.

Încărcare liberă - un organism se hrănește cu resturile de hrană ale altuia.

Neutralitate - ambele populații nu se influențează reciproc în niciun fel.

Amensalism, antibioză - o populație o afectează negativ pe alta, dar nu experimentează ea însăși o influență negativă.

Predarea este un fenomen în care un organism se hrănește cu organele și țesuturile altuia, fără o relație simbiotică.

Competiția - ambele populații se influențează negativ reciproc.

Natura cunoaște numeroase exemple de relații simbiotice de care beneficiază ambii parteneri. De exemplu, simbioza dintre plantele leguminoase și bacteriile din sol Rhizobium este extrem de importantă pentru ciclul azotului în natură. Aceste bacterii - numite și bacterii fixatoare de azot - se stabilesc pe rădăcinile plantelor și au capacitatea de a „fixa” azotul, adică de a rupe legăturile puternice dintre atomii de azot liber atmosferic, făcând posibilă încorporarea azotului în compuși accesibili plantei, cum ar fi amoniacul. În acest caz, beneficiul reciproc este evident: rădăcinile sunt un habitat pentru bacterii, iar bacteriile furnizează plantei nutrienții necesari.

Există, de asemenea, numeroase exemple de simbioză care este benefică pentru o specie și nu aduce niciun beneficiu sau rău altei specii. De exemplu, intestinul uman este locuit de multe tipuri de bacterii, a căror prezență este inofensivă pentru oameni. În mod similar, plantele numite bromeliade (care includ ananasul, de exemplu) trăiesc pe ramurile copacilor, dar își iau nutrienții din aer. Aceste plante folosesc copacul pentru sprijin, fără a-l priva de nutrienți.

Viermi plati. Morfologie, sistematică, reprezentanți principali. Cicluri de dezvoltare. Căile de infectare. Prevenirea

Viermii plati sunt un grup de organisme, care în majoritatea clasificărilor moderne au rang de phylum, unind un număr mare de nevertebrate primitive asemănătoare viermilor care nu au o cavitate corporală. ÎN formă modernă grupul este clar parafiletic, dar starea actuală a cercetării nu face posibilă dezvoltarea unui sistem satisfăcător strict filogenetic și, prin urmare, zoologii continuă să folosească în mod tradițional acest nume.

Cei mai cunoscuți reprezentanți ai viermilor plati sunt planaria (Turbellaria: Tricladida), fluke hepatic și pisică (trematode), tenia bovină, tenia de porc, tenia lată, echinococcus (teniia).

Intrebare despre poziție sistematică Așa-numitele turbellariene intestinale (Acoela) sunt în prezent în dezbatere, deoarece în 2003 s-a propus să le distingă într-un phylum independent.

Corpul este bilateral simetric, cu capul și capetele caudale clar definite, oarecum turtit în direcția dorsoventrală, la reprezentanții mari este puternic turtit. Cavitatea corpului nu este dezvoltată (cu excepția anumitor faze ale ciclului de viață al viermilor teniei și trematodelor). Gazele sunt schimbate pe întreaga suprafață a corpului; organele respiratorii și vasele de sânge sunt absente.

Partea exterioară a corpului este acoperită cu epiteliu cu un singur strat. La viermii ciliați sau turbellari, epiteliul este format din celule purtătoare de cili. Flukes, monogene, cestode și tenie le lipsește epiteliul ciliat pentru cea mai mare parte a vieții lor (deși celulele ciliate pot fi găsite în forme larvare); tegumentul lor este reprezentat de așa-numitul tegument, care în unele grupuri poartă microvilozități sau cârlige chitinoase. Viermii plati care au un tegument sunt clasificați ca Neodermata.

Sub epiteliu există un sac muscular, format din mai multe straturi de celule musculare care nu sunt diferențiate în mușchi individuali (o anumită diferențiere se observă numai în zona faringelui și a organelor genitale). Celulele stratului muscular exterior sunt orientate transversal, în timp ce celulele stratului interior sunt orientate de-a lungul axei anterioare-posterior a corpului. Stratul exterior se numește strat muscular circular, iar stratul interior se numește strat muscular longitudinal.

În toate grupele, cu excepția cestodelor și a viermilor, există un faringe care duce la intestin sau, ca la așa-numitele turbellariene intestinale, la parenchimul digestiv. Intestinul este închis orbește și comunică cu mediul doar prin deschiderea gurii. S-a observat că mai multe turbellariene mari au pori anali (uneori mai mulți), dar aceasta este mai degrabă excepția decât regula. În formele mici intestinul este drept, în cele mari (planari, flukes) poate fi foarte ramificat. Faringele este situat pe suprafața abdominală, adesea în mijloc sau mai aproape de capătul posterior al corpului, în unele grupuri este deplasat înainte. În formă de cestod și teniile nu au intestin.

Sistemul nervos este de tip așa-numitul ortogonal. Majoritatea au șase trunchiuri longitudinale (două fiecare pe părțile dorsale și ventrale ale corpului și două pe laterale), conectate prin comisuri transversale. Alături de ortogon, există un plex nervos mai mult sau mai puțin dens situat în straturile periferice ale parenchimului. Unii dintre cei mai arhaici reprezentanți ai viermilor ciliați au doar un plex neural.

Un număr de forme au dezvoltat ocelli simpli, sensibili la lumină, incapabili de vederea obiectului, precum și organe de echilibru (stagociste), celule tactile (sensilla) și organe chimice de simț.

Osmoreglarea se realizează cu ajutorul protonefridiei - canale ramificate care se conectează în unul sau două canale excretoare. Eliberarea de produse metabolice toxice are loc fie cu lichidul excretat prin protonefridie, fie prin acumulare în celule de parenchimat specializate (atrocite), care joacă rolul de „muguri de stocare”.

Marea majoritate a reprezentanților sunt hermafrodiți, cu excepția stropilor de sânge (schistosoame) - sunt dioici. Ouăle Fluke sunt de culoare galben deschis până la maro închis și au un capac pe unul dintre poli. În timpul examinării, ouăle sunt găsite în conținutul duodenal, fecale, urină și spută.

Prima gazdă intermediară de flukes sunt diverse moluște, a doua gazdă este peștii și amfibienii. Gazdele definitive sunt diverse vertebrate.

Ciclul de viață (folosind exemplul polymouth) este extrem de simplu: o larvă iese din ou, părăsind peștele, care după o scurtă perioadă de timp se atașează din nou de pește și se transformă într-un vierme adult. Flukes au un ciclu de dezvoltare mai complex, schimbând 2-3 gazde.

Genotip. Genomul. Fenotip. Factorii care determină dezvoltarea fenotipului. Dominanță și recesivitate. Interacțiunea genelor în determinarea trăsăturilor: dominanță, manifestare intermediară, codominanță

Genotipul este un set de gene ale unui organism dat, care, spre deosebire de conceptele de genom și fond de gene, caracterizează un individ, nu o specie (o altă diferență între un genotip și un genom este includerea în conceptul de „genom” a -secvențe de codificare care nu sunt incluse în conceptul de „genotip”). Împreună cu factorii de mediu, determină fenotipul organismului.

De obicei, se vorbește despre un genotip în contextul unei gene specifice; la indivizii poliploizi, acesta denotă o combinație de alele unei anumite gene. Majoritatea genelor apar în fenotipul unui organism, dar fenotipul și genotipul diferă în următoarele aspecte:

1. După sursa de informare (genotipul se determină prin studierea ADN-ului unui individ, fenotipul se înregistrează prin observarea aspectului organismului).

2. Genotipul nu corespunde întotdeauna aceluiași fenotip. Unele gene apar în fenotip doar în anumite condiții. Pe de altă parte, unele fenotipuri, cum ar fi culoarea blanii animalelor, sunt rezultatul interacțiunii mai multor gene.

Genom - totalitatea tuturor genelor unui organism; setul complet de cromozomi.

Se știe că ADN-ul, care este purtătorul de informații genetice în majoritatea organismelor și, prin urmare, formează baza genomului, include nu numai gene în sensul modern al cuvântului. Majoritatea ADN-ului celulelor eucariote este reprezentată de secvențe de nucleotide necodante („redundante”) care nu conțin informații despre proteine ​​și ARN.

În consecință, genomul unui organism este înțeles ca ADN-ul total al setului haploid de cromozomi și fiecare dintre elementele genetice extracromozomiale conținute într-o celulă individuală a liniei germinale a unui organism multicelular. Dimensiunile genomurilor organismelor diferitelor specii diferă semnificativ unele de altele și adesea nu există o corelație între nivelul de complexitate evolutivă a unei specii biologice și dimensiunea genomului acesteia.

Fenotipul este un set de caracteristici inerente unui individ într-un anumit stadiu de dezvoltare. Fenotipul se formează pe baza genotipului, mediat de o serie de factori de mediu. La organismele diploide, genele dominante apar în fenotip.

Fenotipul este un set de caracteristici externe și interne ale unui organism dobândite ca urmare a ontogenezei (dezvoltarea individuală)

În ciuda definiției sale aparent stricte, conceptul de fenotip are unele incertitudini. În primul rând, majoritatea moleculelor și structurilor codificate de materialul genetic nu sunt vizibile în aspectul extern al organismului, deși fac parte din fenotip. De exemplu, grupele de sânge uman. Prin urmare, definiția extinsă a fenotipului ar trebui să includă caracteristici care pot fi detectate prin proceduri tehnice, medicale sau de diagnostic. O extensie suplimentară, mai radicală, ar putea include comportamentul învățat sau chiar influența organismului asupra mediului și a altor organisme.

Fenotipul poate fi definit ca „realizarea” informațiilor genetice către factorii de mediu. Într-o primă aproximare, putem vorbi despre două caracteristici ale fenotipului: a) numărul de direcţii de îndepărtare caracterizează numărul de factori de mediu la care este sensibil fenotipul - dimensiunea fenotipului; b) „distanţa” de îndepărtare caracterizează gradul de sensibilitate a fenotipului la un factor de mediu dat. Împreună, aceste caracteristici determină bogăția și dezvoltarea fenotipului. Cu cât fenotipul este mai multidimensional și cu atât este mai sensibil, cu atât fenotipul este mai departe de genotip, cu atât este mai bogat. Dacă comparăm un virus, o bacterie, un ascaris, o broască și un om, atunci bogăția fenotipului din această serie crește.

Unele caracteristici ale fenotipului sunt direct determinate de genotip, cum ar fi culoarea ochilor. Alții sunt foarte dependenți de interacțiunea organismului cu mediul său - de exemplu, gemenii identici pot diferi ca înălțime, greutate și alte caracteristici fizice de bază, în ciuda faptului că poartă aceleași gene.

Varianta fenotipică (determinată de variația genotipică) este o condiție prealabilă de bază pentru selecția naturală și evoluție. Organismul în ansamblu lasă (sau nu lasă) urmași, astfel încât selecția naturală influențează structura genetică a populației în mod indirect prin contribuțiile fenotipurilor. Fără fenotipuri diferite nu există evoluție. În același timp, alelele recesive nu se reflectă întotdeauna în caracteristicile fenotipului, ci sunt păstrate și pot fi transmise descendenților.

Factorii de care depind diversitatea fenotipică, programul genetic (genotip), condițiile de mediu și frecvența modificărilor aleatorii (mutații) sunt rezumați în următoarea relație:

genotip + mediu extern + modificări aleatorii → fenotip.

Capacitatea unui genotip de a forma diferite fenotipuri în ontogeneză, în funcție de condițiile de mediu, se numește normă de reacție. Ea caracterizează ponderea participării mediului în implementarea caracteristicii. Cu cât norma de reacție este mai largă, cu atât influența mediului este mai mare și influența genotipului în ontogeneză este mai mică. De obicei, cu cât condițiile de habitat ale unei specii sunt mai diverse, cu atât norma de reacție a acesteia este mai largă.

Continuare
--PAGE_BREAK--

Dominanța (dominanța) este o formă de relație între alelele unei gene, în care una dintre ele (dominantă) suprimă (maschează) manifestarea celeilalte (recesivă) și determină astfel manifestarea trăsăturii atât la homozigoții dominanti, cât și la heterozigoți. .

Cu dominanță completă, fenotipul unui heterozigot nu diferă de fenotipul unui homozigot dominant. Aparent, în formă pură dominația completă este extrem de rară sau nu apare deloc.

Cu dominanță incompletă, heterozigoții au un fenotip intermediar între fenotipurile unui homozigot dominant și recesiv. De exemplu, la trecerea liniilor pure mucusulși multe alte specii de plante cu flori cu flori violet și albe, indivizii din prima generație au flori roz. La nivel molecular cel mai mult explicație simplă dominanța incompletă poate fi doar o scădere de două ori a activității unei enzime sau a unei alte proteine ​​(dacă alela dominantă produce o proteină funcțională, iar alela recesivă produce una defectuoasă). Pot exista și alte mecanisme de dominanță incompletă.

În caz de dominanță incompletă, aceeași împărțire după genotip și fenotip va fi în raport 1: 2: 1.

Cu codominanța, spre deosebire de dominanța incompletă, la heterozigoți apar simultan (mixte) caracteristicile de care este responsabilă fiecare dintre alele. Un exemplu tipic de codominanță este moștenirea grupelor de sânge ABO la oameni. Toți descendenții persoanelor cu genotipurile AA (al doilea grup) și BB (al treilea grup) vor avea genotipul AB (al patrulea grup). Fenotipul lor nu este intermediar între fenotipurile părinților lor, deoarece ambii aglutinogeni (A și B) sunt prezenți pe suprafața eritrocitelor. Când apare codominanța, este imposibil să numim una dintre alele dominantă și cealaltă recesivă; aceste concepte își pierd sensul: ambele alele influențează în mod egal fenotipul. La nivelul ARN-ului și produselor proteice ai genelor, aparent, marea majoritate a cazurilor de interacțiuni alelice ale genelor sunt codominanțe, deoarece fiecare dintre cele două alele la heterozigoți codifică de obicei un ARN și/sau un produs proteic și ambele proteine ​​sau ARN sunt prezente în organism.

Factorii de mediu, interacțiunea lor

Un factor de mediu este o condiție a mediului care afectează organismul. Mediul cuprinde toate corpurile și fenomenele cu care organismul se află în relații directe sau indirecte.

Același factor de mediu are o semnificație diferită în viața organismelor co-vii. De exemplu, regimul de sare al solului joacă un rol primordial în nutriția minerală a plantelor, dar este indiferent față de majoritatea animalelor terestre. Intensitatea iluminării și compoziția spectrală a luminii sunt extrem de importante în viața plantelor fototrofe, iar în viața organismelor heterotrofe (ciuperci și animale acvatice), lumina nu are un efect vizibil asupra activității lor de viață.

Factorii de mediu afectează organismele în moduri diferite. Ele pot acționa ca iritanti care provoacă modificări adaptive ale funcțiilor fiziologice; ca limitatori care fac imposibilă existența anumitor organisme în condiții date; ca modificatori care determină modificări morfologice şi anatomice ale organismelor.

Se obișnuiește să se facă distincția între factorii de mediu biotici, antropici și abiotici.

Factorii biotici sunt întregul set de factori de mediu asociați cu activitățile organismelor vii. Acestea includ factori fitogeni (plante), zoogeni (animale), microbiogeni (microorganisme).

Factorii antropogeni sunt toți mulți factori asociați cu activitățile umane. Acestea includ fizice (utilizarea energiei nucleare, călătoriile cu trenuri și avioane, influența zgomotului și vibrațiilor etc.), chimice (utilizarea îngrășămintelor minerale și a pesticidelor, poluarea învelișurilor pământului cu deșeuri industriale și de transport; fumatul, consumul de alcool și droguri, utilizarea excesivă a medicamentelor).mijloace), biologici (alimente; organisme pentru care o persoană poate fi habitat sau sursă de nutriție), factori sociali (legați de relațiile dintre oameni și viața în societate).

Factorii abiotici sunt toți mulți factori asociați cu procesele în natura neînsuflețită. Acestea includ climatice (temperatură, umiditate, presiune), edafogenice (compoziție mecanică, permeabilitatea aerului, densitatea solului), orografice (relief, altitudine deasupra nivelului mării), chimice (compoziția gazoasă a aerului, compoziția sării apei, concentrație, aciditate), fizice (zgomot, câmpuri magnetice, conductivitate termică, radioactivitate, radiații cosmice).

Cu acțiune independentă factori de mediu este suficient să se opereze cu conceptul de „factor limitator” pentru a determina impactul comun al unui complex de factori de mediu asupra organismul dat. Cu toate acestea, în condiții reale, factorii de mediu își pot spori sau slăbi reciproc efectele.

Luarea în considerare a interacțiunii factorilor de mediu este o problemă științifică importantă. Se pot distinge trei tipuri principale de interacțiune a factorilor:

aditiv - interacțiunea factorilor este o simplă sumă algebrică a efectelor fiecărui factor atunci când acționează independent;

sinergetic - acțiunea comună a factorilor sporește efectul (adică efectul când aceștia acționează împreună este mai mare decât suma simplă a efectelor fiecărui factor atunci când acționează independent);

antagonist - acțiunea comună a factorilor slăbește efectul (adică efectul acțiunii lor comune este mai mic decât suma simplă a efectelor fiecărui factor).

Lista literaturii folosite

Gilbert S. Biologia dezvoltării. - M., 1993.

Green N., Stout W., Taylor D. Biologie. - M., 1993.

Nebel B. Ştiinţa de mediu inconjurator. - M., 1993.

Carroll R. Paleontologia şi evoluţia vertebratelor. - M., 1993.

Leninger A. Biochimie. - M., 1974.

Slyusarev A.A. Biologie cu genetică generală. - M., 1979.

Watson D. Biologia moleculară a genei. - M., 1978.

Cebyshev N.V., Supryaga A.M. Protozoare. - M., 1992.

Cebyshev N.V., Kuznetsov S.V. Biologie celulara. - M., 1992.

Yarygin V.N. Biologie. - M., 1997.