Слайд 3
Слайд 4
Підготовка до бою.
У ході зимового наступу Червоної армії і наступного контрнаступу вермахту на Східній Україні в центрі радянсько-німецького фронту утворився виступ шириною до 200 км., звернений у західний бік («Курська Дуга»). якої сторони готувалися до літньої кампанії.
Слайд 5
Слайд 6
Плани та сили сторін.
Слайд 7
Після поразки німецько-фашистських військ у Сталінградській битві німецько-фашистське командування, плануючи літню кампанію 1943 року, вирішило провести великий наступ на радянсько-німецькому фронті з метою повернути втрачену стратегічну ініціативу. Планувалося завдати ударів, що сходяться, з районів міст Орел(з півночі) і Білгород (з півдня). Ударні групи мали з'єднатися у районі Курська,оточивши війська Червоної армії. Операція мала назву «Цитадель». Німці зосередили До 50 дивізій (16 танкових і моторизованих) 2 танкові бригади Близько 900 тис. осіб.
Слайд 8
Радянське командування прийняло рішення провести оборонну битву, виснажити війська ворога і завдати їм поразки. З цією метою з обох боків курського виступу було створено глибоко ешелоновану оборону. Було створено близько 8 оборонних рубежів. Війська Центрального та Воронезького фронтів налічували: Більше 1 млн 300 тис. осіб До 20 тис. гармат та мінометів Близько 3600 танків Близько 2950 літаків
Слайд 9
Курська оборонна операція.
Німецький наступ почався 5 липня 1943 р. Але оскільки радянському командуванню був відомий час початку операції, за 30-40 хвилин було проведено артилерійську та авіаційну контрпідготовку. Німці ще спали, проте радянська контрпідготовка їх розбудила. З запізненням, але наступ все ж таки почався. Противник прагнув прорватися до Курська з півночі та півдня та оточити війська Воронезького та Центрального фронтів. Натрапивши на заздалегідь підготовлену оборону, німецькі танкові дивізії зазнали суттєвих втрат, але прорвати її не змогли.
Слайд 10
Німецький наступ закінчився 12 липня танковою битвою в районі села Прохорівки – найбільшою у Другій світовій війні зустрічною танковою битвою. З обох сторін у ньому брало участь 1200 танків. Прохоровське поле увійшло літопис військової історії Росії поруч із Куликовим і Бородинським полями.
Слайд 11
Орловська та Білгород-Харківська операція.
Після провалу наступу на Курськ німці перейшли до оборони, але утримати позиції не змогли. Контрнаступ радянських військ завершився повною перемогою. З другого краю етапі битви радянські війська розгромили основні угруповання противника. 5 серпня було звільнено Білгород та Орел. На честь цієї перемоги в Москві було зроблено перший за роки Великої Вітчизняної війни артилерійський салют. 23 серпня було звільнено Харків – найважливіший політичний, економічний та стратегічний центр півдня країни. Звільненням Харкова завершилася Курська битва.
Федеральне агентство з охорони здоров'я та соціального
Контрольна робота з біології
Якісні особливості живої матерії. рівні організації живого.
Хімічний склад клітини (білки, їх структура та функції)
Виконала студентка
1 курсу 195 групи
заочного відділення
фармацевтичного факультету
Челябінськ 2009
Якісні особливості живої матерії. Рівні організації живого
Будь-яка жива система, хоч би як складно вона була організована, складається з біологічних макромолекул: нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів, а також інших важливих органічних речовин. З цього рівня починаються різноманітні процеси життєдіяльності організму: обмін речовин та перетворення енергії, передача спадкової інформації та ін.
Клітини багатоклітинних організмів утворюють тканини - системи подібних за будовою та функцій клітин та пов'язаних з ними міжклітинних речовин. Тканини інтегруються у більші функціональні одиниці, звані органами. Внутрішні органи притаманні тварин; тут вони входять до складу систем органів (дихальної, нервової та ін). Наприклад, система органів травлення: порожнина рота, ковтка, стравохід, шлунок, дванадцятипала кишка, тонка кишка, товста кишка, задній отвір. Така спеціалізація, з одного боку, покращує роботу організму загалом, з другого - вимагає підвищення ступеня координації та інтеграції різних тканин і органів.
Клітина - структурна і функціональна одиниця, і навіть одиниця розвитку всіх живих організмів, які живуть Землі. На клітинному рівні сполучаються передача інформації та перетворення речовин та енергії.
Елементарною одиницею організмового рівня служить особина, яка у розвитку - від моменту зародження до припинення існування - як жива система. Виникають системи органів, спеціалізованих до виконання різних функций.
Сукупність організмів однієї й тієї ж виду, об'єднана загальним місцем проживання, у якій створюється населення - надорганізмна система. У цій системі здійснюються елементарні еволюційні перетворення.
Біогеоценоз - сукупність організмів різних видів та різної складності організації з факторами середовища їх проживання. У процесі спільного історичного розвитку організмів різних систематичних груп утворюються динамічні, стійкі спільноти.
Біосфера - сукупність всіх біогеоценозів, система, що охоплює всі явища життя на планеті. На цьому рівні відбувається кругообіг речовин та перетворення енергії, пов'язані з життєдіяльністю всіх живих організмів.
Таблиця 1. Рівні організації живої матерії
Молекулярний
Початковий рівень організації живого. Предмет дослідження - молекули нуклеїнових кислот, білків, вуглеводів, ліпідів та інших біологічних молекул, тобто. молекул, що у клітині. Будь-яка жива система, хоч би як складно вона була організована, складається з біологічних макромолекул: нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів, а також інших важливих органічних речовин. З цього рівня починаються різноманітні процеси життєдіяльності організму: обмін речовин та перетворення енергії, передача спадкової інформації та ін.
Клітинний
Вивчення клітин, які у ролі самостійних організмів (бактерії, найпростіші та інших організми) і клітин, складових багатоклітинні організми.
Тканинний
Клітини, що мають загальне походження та виконують подібні функції, утворюють тканини. Виділяють кілька типів тварин і рослинних тканин, що мають різні властивості.
Органний
В організмів, починаючи з кишковопорожнинних, формуються органи (системи органів), часто з тканин різних типів.
Організмовий
Цей рівень представлений одноклітинними та багатоклітинними організмами.
Популяційно-видовий
Організми однієї й тієї ж виду, спільно що у певних ареалах, становлять популяцію. Нині Землі налічують близько 500 тис. видів рослин та близько 1,5 млн. видів тварин.
Біогеоценотичний
Представлений сукупністю організмів різних видів, що в тій чи іншій мірі залежать один від одного.
Біосферний
Вища форма організації живого. Включає всі біогеоценози, пов'язані загальним обміном речовин та перетворенням енергії.
Кожен із цих рівнів досить специфічний, має свої закономірності, свої методи дослідження. Навіть можна назвати науки, які ведуть свої дослідження певному рівні організації живого. Наприклад, на молекулярному рівні живе вивчають такі науки, як молекулярна біологія, біоорганічна хімія, біологічна термодинаміка, молекулярна генетика тощо. Хоча рівні організації живого і виділяються, але вони тісно пов'язані між собою і випливають один з одного, що говорить про цілісність живої природи.
Клітинна мембрана. Поверхневий апарат клітини, її основні частини, їх призначення
Жива клітина є фундаментальною частиною структури живої речовини. Вона є найпростішою системою, що володіє всім комплексом властивостей живого, зокрема здатністю переносити генетичну інформацію. Клітинна теорія була створена німецькими вченими Теодором Шванном та Матіасом Шлейденом. Її основне положення полягає у твердженні, що всі рослинні та тваринні організми складаються з клітин, подібних за своєю будовою. Дослідження в галузі цитології показали, що всі клітини здійснюють обмін речовин, здатні до саморегуляції та можуть передавати спадкову інформацію. Життєвий цикл будь-якої клітини завершується або розподілом і продовженням життя в оновленому вигляді, або смертю. Разом з тим, з'ясувалося, що клітини дуже різноманітні, вони можуть існувати як одноклітинні організми або у складі багатоклітинних. Термін життя клітин може перевищувати кількох днів, а може збігатися з терміном життя організму. Розміри клітин сильно коливаються: від 0,001 до 10 см. Клітини утворюють тканини, кілька типів тканин – органи, групи органів, пов'язані з вирішенням будь-яких загальних завдань, називаються системами організму. Клітини мають складну структуру. Вона відокремлюється від зовнішнього середовища оболонкою, яка, будучи нещільною та рихлою, забезпечує взаємодію клітини із зовнішнім світом, обмін із нею речовиною, енергією та інформацією. Метаболізм клітин служить основою для іншого їхнього найважливішого властивості - збереження стабільності, стійкості умов внутрішнього середовища клітини. Цю властивість клітин, властиву усій живій системі, називають гомеостазом. Гомеостаз, тобто сталість складу клітин, підтримується метаболізмом, тобто обміном речовин. Обмін речовин - складний, багатоступінчастий процес, що включає доставку в клітину вихідних речовин, отримання з них енергії та білків, виведення з клітини в довкілля вироблених корисних продуктів, енергії та відходів.
Клітинна мембрана - це оболонка клітини, яка виконує такі функції:
поділ вмісту клітини та зовнішнього середовища;
регуляція обміну речовин між клітиною та середовищем;
місце протікання деяких біохімічних реакцій (у тому числі фотосинтезу, окисного фосфорилювання);
поєднання клітин у тканини.
Оболонки поділяються на плазматичні (клітинні мембрани) та зовнішні. Найважливіша властивість плазматичної мембрани – напівпроникність, тобто здатність пропускати лише певні речовини. Через неї повільно дифундують глюкоза, амінокислоти, жирні кислоти та іони, причому самі мембрани можуть активно регулювати процес дифузії.
За сучасними даними, плазматичні мембрани – це ліпопротеїнові структури. Ліпіди спонтанно утворюють бислой, а мембранні білки «плавають» у ньому. У мембранах є кілька тисяч різних білків: структурні, переносники, ферменти та інші. Припускають, що між білковими молекулами є пори, крізь які можуть проходити гідрофільні речовини (безпосереднє їх проникнення в клітину заважає ліпідний бішар). До деяких молекул на поверхні мембрани приєднані глікозильні групи, які беруть участь у процесі розпізнавання клітин при утворенні тканин.
Різні типи мембран відрізняються своєю товщиною (зазвичай вона становить від 5 до 10 нм). За консистенцією ліпідний бисло нагадує оливкову олію. Залежно від зовнішніх умов (регулятором є холестерол) структура бислоя може змінюватися так, що він стає рідкішим (від цього залежить активність мембран).
Важливою проблемою є транспортування речовин через плазматичні мембрани. Він необхідний доставки поживних речовин у клітину, виведення токсичних відходів, створення градієнтів підтримки нервової і м'язової активності. Існують такі механізми транспортування речовин через мембрану:
дифузія (гази, жиророзчинні молекули проникають прямо через плазматичну мембрану); при полегшеній дифузії розчинна у воді речовина проходить через мембрану по особливому каналу, що створюється якоюсь специфічною молекулою;
осмос (дифузія води через напівнепроникні мембрани);
активний транспорт (перенесення молекул з області з меншою концентрацією в область з більшою, наприклад, за допомогою спеціальних транспортних білків, потребує витрати енергії АТФ);
при ендоцитозі мембрана утворює вп'ячування, які потім трансформуються у бульбашки або вакуолі. Розрізняють фагоцитоз – поглинання твердих частинок (наприклад, лейкоцитами крові) – та піноцитоз – поглинання рідин;
екзоцитоз – процес, зворотний ендоцитозу; з клітин виводяться неперетравлені залишки твердих частинок і рідкий секрет.
Над плазматичною мембраною клітини можуть розташовуватися надмембранні структури. Їхня будова є вологою класифікаційною ознакою. У тварин це глікокалікс (білково-вуглеводний комплекс), у рослин, грибів та бактерій – клітинна стінка. До складу клітинної стінки рослин входить целюлоза, грибів – хітин, бактерій – білково-полісахаридний комплекс муреїн.
Основу поверхневого апарату клітин (ПАК) становить зовнішня клітинна мембрана, або плазмалема. Крім плазмалеми в ПАК є надмембранний комплекс, а у еукаріотів - і субмембранний комплекс.
Основними біохімічними компонентами плазмалеми (від грец. плазма – освіта та лема – оболонка, кірка) є ліпіди та білки. Їх кількісне співвідношення у більшості еукаріотів становить 1: 1, а у прокаріотів у плазмалемі переважають білки. У зовнішній клітинній мембрані виявляється невелика кількість вуглеводів і можуть зустрічатися жироподібні сполуки (у ссавців – холестерол, жиророзчинні вітаміни).
Надмембранний комплекс поверхневого апарату клітин характеризується різноманіттям будови. У прокаріотів надмембранний комплекс найчастіше представлений клітинною стінкою різної товщини, основу якої складає складний глікопротеїн муреїн (у архебактерій - псевдомуреїн). У цілого ряду еубактерій зовнішня частина надмембранного комплексу складається з ще однієї мембрани з великим вмістом ліпополісахаридів. У еукаріотів універсальним компонентом надмембранного комплексу є вуглеводи - компоненти гліколіпідів і глікопротеїнів плазмалеми. Завдяки цьому його вихідно називали глікокаліксом (від грец. глікос - солодкий, вуглевод і лат. калум - товста шкіра, оболонка). Крім вуглеводів, до складу глікоколіксу відносять периферичні білки над біліпідним шаром. Найбільш складні варіанти надмембранного комплексу зустрічаються у рослин (клітинна стінка з целюлози), грибів та членистоногих (зовнішній покрив з хітину).
Субмембранний (від лат. суб-під) комплекс характерний лише для еукаріотів. Він складається з різноманітних білкових ниткоподібних структур: тонких фібрил (від лат. фібрила - волоконце, ниточка), мікрофібрил (від грец. мікрос - малий), скелетних (від грец. скелетон - висушене) фібрил і мікротрубочок. Вони пов'язані один з одним білками і формують опорно-скорочувальний апарат клітини. Субмембранний комплекс взаємодіє з білками плазмалеми, які, своєю чергою, пов'язані з надмембранним комплексом. В результаті ПАК є структурно цілісною системою. Це дозволяє йому виконувати важливі для клітини функції: ізолюючу, транспортну, каталітичну, рецепторно-сигнальну та контактну.
Хімічний склад клітини (білки, їх структура та функції)
Хімічні процеси, які у клітині, - одне з основних умов її життя, розвитку, функціонування.
PAGE_BREAK--
Всі клітини рослинних і тваринних організмів, а також мікроорганізмів подібні до хімічного складу, що свідчить про єдність органічного світу.
Зі 109 елементів періодичної системи Менделєєва в клітинах виявлено значну їх більшість. Одні елементи містяться в клітинах відносно великої кількості, інші - в малому (таблиця 2).
Таблиця 2. Зміст хімічних елементів у клітині
Елементи
Кількість (у%)
Елементи
Кількість (у%)
Кисень
На першому місці серед речовин клітини стоїть вода. Вона становить майже 80 % маси клітини. Вода - найважливіший компонент клітини як за кількістю. Їй належить істотна і різноманітна роль життя клітини.
Вода визначає фізичні властивості клітини – її об'єм, пружність. Велике значення води в освіті структури молекул органічних речовин, зокрема структури білків, необхідної для виконання їх функцій. Велике значення води як розчинника: багато речовин надходять у клітину із зовнішнього середовища у водному розчині і водному розчині відпрацьовані продукти виводяться з клітини. Зрештою, вода є безпосереднім учасником багатьох хімічних реакцій (розщеплення білків, вуглеводів, жирів та ін.).
Біологічна роль води визначається особливістю її молекулярної структури, полярністю її молекул.
До неорганічних речовин клітини, крім води, належать також солі. Для процесів життєдіяльності з солей катіонів, що входять до складу, найбільш важливі K+, Na+, Ca2+, Mg2+, з аніонів - HPO4-, H2PO4-, Cl-, HCO3-.
Концентрація катіонів і аніонів у клітині та середовищі її проживання, зазвичай, різко різна. Поки клітина жива, співвідношення іонів усередині та поза клітиною стійко підтримується. Після смерті клітини вміст іонів у клітині та середовищі швидко вирівнюється. Іони, що містяться в клітині, мають велике значення для нормального функціонування клітини, а також для підтримки всередині клітини постійної реакції. Незважаючи на те, що в процесі життєдіяльності безперервно утворюються кислоти та луги, в нормі реакція клітини слаболужна, майже нейтральна.
Неорганічні речовини містяться у клітині у розчиненому, а й у твердому стані. Зокрема, міцність та твердість кісткової тканини забезпечуються фосфатом кальцію, а раковин молюсків – карбонатом кальцію.
Органічні речовини утворюють близько 20 – 30% складу клітини.
До біополімерів відносяться вуглеводи та білки. До складу вуглеводів входять атоми вуглецю, кисню, водню. Розрізняють прості та складні вуглеводи. Прості – моносахариди. Складні - полімери, мономерами яких є моносахариди (олігосахариди та полісахариди). Зі збільшенням числа мономерних ланок розчинність полісахаридів зменшується, солодкий смак зникає.
Моносахариди – це тверді безбарвні кристалічні речовини, які добре розчиняються у воді та дуже погано (або зовсім не) розчиняються в органічних розчинниках. Серед моносахаридів розрізняють тріози, тетрози, пентози та гексози. Серед олігосахаридів найпоширенішими є дисахариди (мальтоза, лактоза, сахароза). Полісахариди найчастіше зустрічаються у природі (целюлоза, крохмаль, хітин, глікоген). Їхніми мономерами є молекули глюкози. У воді розчиняються частково, набухаючи утворюють колоїдні розчини.
Ліпіди - нерозчинні у воді жири та жироподібні речовини, що складаються з гліцерину та високомолекулярних жирних кислот. Жири – складні ефіри триатомного спирту гліцерину та вищих жирних кислот. Тварини жири містяться у молоці, м'ясі, підшкірній клітковині. У рослин – у насінні, плодах. Крім жирів у клітинах присутні і їх похідні – стероїди (холестерин, гормони та жиророзчинні вітаміни А, D, К, Е, F).
Ліпіди є:
структурними елементами мембран клітин та клітинних органел;
енергетичним матеріалом (1г жиру, окислюючись, виділяє 39 кДж енергії);
запасними речовинами;
виконують захисну функцію (у морських та полярних тварин);
впливають на функціонування нервової системи;
джерело води для організму (1 кг, окислюючись, дає 1,1 кг води).
Нуклеїнові кислоти. Назва "нуклеїнові кислоти" походить від латинського слова "нуклеус", тобто. ядро: вони вперше були виявлені у клітинних ядрах. Біологічне значення нуклеїнових кислот дуже велике. Вони відіграють центральну роль зберіганні та передачі спадкових властивостей клітини, тому їх часто називають речовинами спадковості. Нуклеїнові кислоти забезпечують у клітині синтез білків, точно таких, як у материнській клітині та передачу спадкової інформації. Існує два види нуклеїнових кислот – дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) та рибонуклеїнова кислота (РНК).
Молекула ДНК і двох спірально закручених ланцюгів. ДНК – полімер, мономерами якого є нуклеотиди. Нуклеотиди – сполуки, що складаються з молекули фосфорної кислоти, вуглеводу дезоксирибози та азотистої основи. ДНК має чотири типи азотистих основ: аденін (А), гуанін (Г), цитозин (Ц), тимін (Т). Кожен ланцюг ДНК - полінуклеотид, що складається з кількох десятків тисяч нуклеотидів. Подвоєння ДНК – редуплікація – забезпечує передачу спадкової інформації від материнської клітини до дочірніх.
РНК - полімер, за структурою подібний до одного ланцюжка ДНК, але менших розмірів. Мономери РНК – нуклеотиди, що складаються з фосфорної кислоти, вуглеводу рибози та азотистої основи. Замість тиміну в РНК присутній урацил. Відомі три види РНК: інформаційна (і-РНК) – передає інформацію про структуру білка з молекули ДНК; транспортна (т-РНК) – транспортує амінокислоти до місця синтезу білка; рибосомна (р-РНК) - міститься в рибосомах, бере участь у підтримці структури рибосоми.
Дуже важливу роль у біоенергетиці клітини грає аденіловий нуклеотид, до якого приєднано два залишки фосфорної кислоти. Таку речовину називають аденозинтрифосфорною кислотою (АТФ). АТФ - універсальний біологічний акумулятор енергії: світлова енергія сонця та енергія, укладена у споживаній їжі, запасається в молекулах АТФ. АТФ – нестійка структура, при переході АТФ до АДФ (аденозиндифосфат) виділяється 40 кДж енергії. АТФ утворюється в мітохондріях клітин тварин та при фотосинтезі у хлоропластах рослин. Енергія АТФ використовується для здійснення хімічної (синтез білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот), механічної (рух, робота м'язів) робіт, трансформації в електричну або світлову (розряди електричних схилів, вугрів, свічення комах) енергії.
Білки – неперіодичні полімери, мономерами яких є амінокислоти. До складу всіх білків входять атоми вуглецю, водню, кисню, азоту. Багато білків, крім того, входять атоми сірки. Є білки, до складу яких входять також атоми металів – заліза, цинку, міді. Наявність кислотної та основної груп обумовлює високу реактивність амінокислот. З аміногрупи однієї амінокислоти і карбоксилу інший виділяється молекула води, а електрони, що звільнилися, утворюють пептидний зв'язок: CO-NN (її відкрив у 1888 році професор А.Я. Данилевський), тому білки називають поліпептидами. Молекули білків - макромолекули. Відомо багато амінокислот. Але як мономери будь-яких природних білків - тварин, рослинних, мікробних, вірусних - відомо лише 20 амінокислот. Вони отримали назву "чарівних". Той факт, що білки всіх організмів побудовані з тих самих амінокислот - ще один доказ єдності живого світу на Землі.
У будові молекул білків розрізняють 4 рівня організації:
1. Первинна структура - поліпептидний ланцюг з амінокислот, пов'язаних у певній послідовності ковалентними пептидними зв'язками.
2. Вторинна структура – поліпептидний ланцюг у вигляді спіралі. Між пептидними зв'язками сусідніх витків та іншими атомами виникають численні водневі зв'язки, що забезпечують міцну структуру.
3. Третинна структура - специфічна кожному за білка конфігурація - глобула. Утримується маломіцними гідрофобними зв'язками чи силами зчеплення між неполярними радикалами, що зустрічаються у багатьох амінокислот. Є також ковалентні S-S-зв'язки, що виникають між віддаленими один від одного радикалами сірковмісної амінокислоти цистеїну.
4. Четвертична структура виникає при поєднанні кількох макромолекул, що утворюють агрегати. Так, гемоглобін крові людини представляє агрегат із чотирьох макромолекул.
Порушення природної структури білка називають денатурацією. Вона виникає під впливом високої температури, хімічних речовин, променистої енергії та інших факторів.
Роль білка в житті клітин та організмів:
будівельна (структурна) – білки – будівельний матеріал організму (оболонки, мембрани, органоїди, тканини, органи);
каталітична функція - ферменти, що прискорюють реакції у сотні мільйонів разів;
опорно-рухова функція – білки, що входять до складу кісток скелета, сухожиль; рух джгутикових, інфузорій, скорочення м'язів;
транспортна функція – гемоглобін крові;
захисна – антитіла крові знешкоджують чужорідні речовини;
енергетична функція – при розщепленні білків 1 г звільняє 17,6 кДж енергії;
регуляторна та гормональна - білки входять до складу багатьох гормонів та беруть участь у регуляції життєвих процесів організму;
рецепторна - білки здійснюють процес вибіркового впізнавання окремих речовин та їх приєднання до молекул.
Обмін речовин у клітині. Фотосинтез. Хемосинтез
Обов'язковою умовою існування будь-якого організму є постійний приплив поживних речовин та постійне виділення кінцевих продуктів хімічних реакцій, що відбуваються у клітинах. Поживні речовини застосовуються організмами як джерело атомів хімічних елементів (передусім атомів вуглецю), у тому числі будуються чи оновлюються все структури. До організму, крім поживних речовин, надходять також вода, кисень, мінеральні солі.
Органічні речовини, що надійшли в клітини (або синтезовані в ході фотосинтезу) розщеплюються на будівельні блоки - мономери і направляються у всі клітини організму. Частина молекул цих речовин витрачається синтез специфічних органічних речовин, властивих даному організму. У клітинах синтезуються білки, ліпіди, вуглеводи, нуклеїнові кислоти та інші речовини, що виконують різні функції (будівельну, каталітичну, регуляторну, захисну тощо).
Інша частина низькомолекулярних органічних сполук, що надійшли в клітини, йде на утворення АТФ, в молекулах якої укладено енергію, призначену безпосередньо для виконання роботи. Енергія необхідна для синтезу всіх специфічних речовин організму, підтримки його високоупорядкованої організації, активного транспорту речовин усередині клітин, з одних клітин до інших, з однієї частини організму до іншої, передачі нервових імпульсів, пересування організмів, підтримки постійної температури тіла (у птахів і ссавців ) та інших цілей.
У ході перетворення речовин у клітинах утворюються кінцеві продукти обміну, які можуть бути токсичними для організму та виводяться з нього (наприклад, аміак). Таким чином, всі живі організми постійно споживають із довкілля певні речовини, перетворюють їх і виділяють у середу кінцеві продукти.
Продовження
--PAGE_BREAK--
Сукупність хімічних реакцій, які у організмі, називається обміном речовин чи метаболізмом. Залежно від загальної спрямованості процесів виділяють катаболізм та анаболізм.
Катаболізм (дисиміляція) - сукупність реакцій, що призводять до утворення простих сполук більш складних. До катаболічних відносять, наприклад, реакції гідролізу полімерів до мономерів та розщеплення останніх до вуглекислого газу, води, аміаку, тобто. реакції енергетичного обміну, у ході якого відбувається окислення органічних речовин та синтез АТФ.
Анаболізм (асиміляція) - сукупність реакцій синтезу складних органічних речовин із найпростіших. Сюди можна віднести, наприклад, фіксацію азоту та біосинтез білка, синтез вуглеводів з вуглекислого газу та води в ході фотосинтезу, синтез полісахаридів, ліпідів, нуклеотидів, ДНК, РНК та інших речовин.
Синтез речовин у клітинах живих організмів часто позначають поняттям пластичний обмін, а розщеплення речовин та його окислення, що супроводжується синтезом АТФ, - енергетичним обміном. Обидва види обміну становлять основу життєдіяльності будь-якої клітини, а отже, і будь-якого організму тісно пов'язані між собою. З одного боку, всі реакції пластичного обміну потребують витрати енергії. З іншого боку, реалізації реакцій енергетичного обміну необхідний постійний синтез ферментів, оскільки тривалість їх життя невелика. Крім того, речовини, що використовуються для дихання, утворюються під час пластичного обміну (наприклад, у процесі фотосинтезу).
Фотосинтез - процес утворення органічної речовини з вуглекислого газу та води на світлі за участю фотосинтетичних пігментів (хлорофіл у рослин, бактеріохлорофіл і бактеріородопсин у бактерій). У сучасній фізіології рослин під фотосинтезом найчастіше розуміється фотоавтотрофна функція - сукупність процесів поглинання, перетворення та використання енергії квантів світла у різних ендергонічних реакціях, у тому числі перетворення вуглекислого газу на органічні речовини.
Фотосинтез є основним джерелом біологічної енергії, фотосинтезують автотрофи використовують її для синтезу органічних речовин з неорганічних, гетеротрофи існують рахунок енергії, запасеної автотрофами як хімічних зв'язків, вивільняючи їх у процесах дихання і бродіння. Енергія, що отримується людством при спалюванні викопного палива (вугілля, нафту, природний газ, торф), також є запасеною в процесі фотосинтезу.
Фотосинтез є основним входом неорганічного вуглецю в біологічний цикл. Весь вільний кисень атмосфери – біогенного походження та є побічним продуктом фотосинтезу. Формування окисної атмосфери (киснева катастрофа) повністю змінило стан земної поверхні, уможливило появу дихання, а надалі, після утворення озонового шару, дозволило життя вийти на сушу.
Хемосинтез - спосіб автотрофного харчування, у якому джерелом енергії синтезу органічних речовин з CO2 служать реакції окислення неорганічних сполук. Подібний варіант отримання енергії використовується лише бактеріями. Явище хемосинтезу було відкрито 1887 року російським ученим С.Н. Виноградським.
Необхідно відзначити, що енергія, що виділяється в реакціях окислення неогранічних сполук, не може бути безпосередньо використана в процесах асиміляції. Спочатку ця енергія перетворюється на енергію макроенергетичних зв'язків АТФ і потім витрачається на синтез органічних сполук.
Хемолітоавтотрофні організми:
Залізобактерії (Geobacter, Gallionella) окислюють двовалентне залізо до тривалентного.
Сіркобактерії (Desulfuromonas, Desulfobacter, Beggiatoa) окислюють сірководень до молекулярної сірки або солей сірчаної кислоти.
Нітрифікуючі бактерії (Nitrobacteraceae, Nitrosomonas, Nitrosococcus) окислюють аміак, що утворюється в процесі гниття органічних речовин, до азотистої та азотної кислот, які, взаємодіючи з ґрунтовими мінералами, утворюють нітрити та нітрати.
Тіонові бактерії (Thiobacillus, Acidithiobacillus) здатні окислювати тіосульфати, сульфіти, сульфіди та молекулярну сірку до сірчаної кислоти (часто з істотним зниженням pH розчину), процес окислення відрізняється від такого у серобактерій (зокрема тим, що тіонові бактерії не відкладають). Деякі представники тіонових бактерій є екстремальними ацидофілами (здатні виживати і розмножуватися при зниженні рН розчину аж до 2), здатні витримувати високі концентрації важких металів і окислювати металеве і двовалентне залізо (Acidithiobacillus ferrooxidans) і вилуговувати тяжкі.
Водневі бактерії (Hydrogenophilus) здатні окислювати молекулярний водень, є помірними термофілами (зростають за температури 50 °C)
Хемосинтезуючі організми (наприклад, серобактерії) можуть жити в океанах на величезній глибині, в тих місцях, де з розломів земної кори у воду виходить сірководень. Звичайно ж, кванти світла не можуть проникнути у воду на глибину близько 3-4 кілометрів (на такій глибині є більшість рифтових зон океану). Таким чином, хемосинтетики - єдині організми землі, які залежать від енергії сонячного світла.
З іншого боку, аміак, який використовується бактеріями, що нітрифікують, виділяється в грунт при гниття залишків рослин або тварин. І тут життєдіяльність хемосинтетиків опосередковано залежить від сонячного світла, оскільки аміак утворюється при розпаді органічних сполук, отриманих з допомогою енергії Сонця.
Роль хемосинтетиків всім живих істот дуже велика, оскільки є обов'язковою ланкою природного круговороту найважливіших елементів: сірки, азоту, заліза та інших. Хемосинтетики важливі також як природних споживачів таких отруйних речовин, як аміак і сірководень. Величезне значення мають бактерії, що нітрифікують, які збагачують грунт нітритами і нітратами - в основному саме у формі нітратів рослини засвоюють азот. Деякі хемосинтетики (зокрема серобактерії) використовуються для очищення стічних вод.
За сучасними оцінками, біомаса «підземної біосфери», яка знаходиться, зокрема, під морським дном і включає хемосинтезуючу анаеробну метаноокислювальну архебактерію, може перевищувати біомасу решти біосфери.
Мейоз. Особливості першого та другого поділу мейозу. Біологічне значення. Відмінність мейозу від мітозу
Розуміння того факту, що статеві клітини гаплоїдні і тому мають формуватися за допомогою особливого механізму клітинного поділу, прийшло в результаті спостережень, які до того ж чи не вперше навели на думку, що хромосоми містять генетичну інформацію. У 1883 р. було виявлено, що ядра яйця та спермія певного виду черв'яків містять лише по дві хромосоми, тоді як у заплідненому яйці їх уже чотири. Хромосомна теорія спадковості могла, таким чином, пояснити давній парадокс, який полягає в тому, що роль батька та матері у визначенні ознак потомства часто здається однаковою, незважаючи на величезну різницю у розмірах яйцеклітини та сперматозоїда.
Ще один важливий сенс цього відкриття полягав у тому, що статеві клітини повинні формуватися в результаті ядерного поділу особливого типу, при якому весь набір хромосом поділяється точно навпіл. Поділ такого типу носить назву мейоз (слово грецького походження, що означає «зменшення». Назва іншого виду поділу клітин - мітоз - походить від грецького слова, що означає «нитку», в основі такого вибору назви лежить ниткоподібний вид хромосом при їх конденсації під час поділу ядра - даний процес відбувається і при мітозі, і при мейозі) Поведінка хромосом під час мейозу, коли відбувається редукція їх числа, виявилося складнішим, ніж передбачали раніше. Тому найважливіші особливості мейотичного поділу вдалося встановити лише на початку 1930-х у результаті величезної кількості ретельних досліджень, які об'єднали цитологію і генетику.
При першому розподілі мейозу кожна дочірня клітина успадковує дві копії одного з двох гомологів і тому містить диплоїдну кількість ДНК.
Утворення гаплоїдних ядер гамет відбувається в результаті другого поділу мейозу, при якому хромосоми вишиковуються на екваторі нового веретена і без подальшої реплікації ДНК сестринські хроматиди відокремлюються один від одного, як при звичайному мітозі, утворюючи клітини з гаплоїдним набором ДНК.
Таким чином, мейоз складається з двох клітинних поділів, що йдуть за єдиною фазою подвоєння хромосом, так що з кожної клітини, що вступає в мейоз, виходять у результаті чотири гаплоїдні клітини.
Іноді процес мейозу протікає аномально, і гомологи що неспроможні відокремитися друг від друга - це явище називається нерозбіжність хромосом. Деякі з гаплоїдних клітин, що утворюються в цьому випадку, отримує недостатню кількість хромосом, у той час як інші набувають їх зайві копії. З таких гамет формуються неповноцінні ембріони, більшість яких гине.
У профазі першого поділу мейозу під час кон'югації (синапсису) та поділу хромосом у них відбуваються найскладніші морфологічні зміни. Відповідно до цих змін профаза ділиться на п'ять послідовних стадій:
лептотену;
зиготену;
пахітену;
диплотену;
діакінез.
Найдивовижнішим явищем є ініціація тісного зближення хромосом у зиготені, коли між парами сестринських хроматид у кожному біваленті починає формуватися спеціалізована структура, звана синаптонемальним комплексом. Момент повної кон'югації хромосом вважають початком пахітени, яка зазвичай триває кілька днів, після поділу хромосом настає стадія диплотени, коли вперше стають видні хіазми.
Після закінчення тривалої профази I два ядерних поділу без поділяючого їх періоду синтезу ДНК доводять процес мейозу до кінця. Ці стадії зазвичай займають трохи більше 10% всього часу, який буде необхідний мейозу, і вони мають самі назви, як і відповідні стадії мітозу. У частині першого поділу мейозу, що залишилася, розрізняють метафазу I, анафазу I і телофазу I. До кінця першого поділу хромосомний набір редукується, перетворюючись з тетраплоїдного в диплоїдний, зовсім як при мітозі, і з однієї клітини утворюються дві. Вирішальна відмінність полягає в тому, що при першому розподілі мейозу в кожну клітину потрапляють дві сестринські хроматиди, з'єднані в області центроміри, а при мітозі - дві хроматиди, що розділилися.
Далі, після короткочасної інтерфази II, у якій хромосоми не подвоюються, швидко відбувається друге поділ - профаза II, анафаза II та телофаза II. В результаті з кожної диплоїдної клітини, що вступила в мейоз, утворюються чотири гаплоїдні ядра.
Мейоз складається з двох послідовних клітинних поділів, перше з яких триває майже стільки ж, скільки весь мейоз, і набагато складніше за друге.
Після закінчення першого поділу мейозу у двох дочірніх клітин знову утворюються оболонки та починається коротка інтерфаза. У цей час хромосоми деспіралізуються, проте незабаром вони знову конденсуються і починається профаза II. Оскільки у період синтезу ДНК немає, створюється враження, що з деяких організмів хромосоми переходять безпосередньо від однієї поділу до іншого. Профаза II у всіх організмів коротка: ядерна оболонка руйнується, коли формується нове веретено, після чого швидко змінюючи один одного, слідують метафаза II, анафаза II і телофаза II. Так само як і за мітозу, у сестринських хроматид утворюються кінетохірні нитки, що відходять від центроміру в протилежних напрямках. У метафазній платівці дві сестринські хроматиди утримуються разом до анафази, коли вони поділяються завдяки раптовому розбіжності їх кінетохорів. Таким чином, друге розподіл мейозу подібно до звичайного мітозу, єдина істотна відмінність полягає в тому, що тут є по одній копії кожної хромосоми, а не по дві, як у мітозі.
Мейоз закінчується формуванням ядерних оболонок навколо чотирьох гаплоїдних ядер, що утворилися у телофазі II.
У загальному випадку в результаті мейозу з однієї диплоїдної клітини утворюється чотири гаплоїдні клітини. При гаметному мейозі з гаплоїдних клітин, що утворилися, утворюються гамети. Цей тип мейозу уражає тварин. Гаметний мейоз тісно пов'язаний із гаметогенезом та заплідненням. При зиготному і споровому мейозі гаплоїдні клітини, що утворилися, дають початок суперечкам або зооспорам. Ці типи мейозу характерні для нижчих еукаріотів, грибів і рослин. Споровий мейоз тісно пов'язаний із спорогенезом. Таким чином, мейоз – це цитологічна основа статевого та безстатевого (спорового) розмноження.
Біологічне значення мейозу полягає у підтримці сталості числа хромосом за наявності статевого процесу. Крім того, внаслідок кросинговера відбувається рекомбінація – поява нових поєднань спадкових задатків у хромосомах. Мейоз забезпечує також комбінативну мінливість – поява нових поєднань спадкових задатків при подальшому заплідненні.
Хід мейозу знаходиться під контролем генотипу організму, під контролем статевих гормонів (у тварин), фітогормонів (у рослин) та безлічі інших факторів (наприклад, температури).
Можливі такі види впливів одних організмів інші:
позитивне - один організм отримує користь рахунок іншого;
негативне – організму завдається шкода через інше;
нейтральне – інший ніяк не впливає на організм.
Таким чином, можливі наступні варіанти відносин між двома організмами за типом впливу їх один на одного:
Мутуалізм - у природних умовах популяції що неспроможні існувати друг без друга (приклад: симбіоз гриба і водорості в лишайнику).
Протокооперація - відносини необов'язкові (приклад: взаємини краба та актинії, актинія захищає краба і використовує його як засіб пересування).
Комменсалізм - одна населення отримує користь від взаємовідносини, а інша не отримує ні користі ні шкоди.
Проживання - один організм використовує іншого (або його житло) як місце проживання, не завдаючи останньому шкоди.
Нахлібництво - один організм харчується залишками їжі іншого.
Нейтралізм - обидві популяції не впливають одна на одну.
Аменсалізм, антибіоз - одна популяція негативно впливає іншу, але сама відчуває негативного впливу.
Хижацтво - явище, у якому один організм харчується органами і тканинами іншого, у своїй немає симбіотичних відносин.
Конкуренція - обидві популяції негативно впливають друг на друга.
Природі відомі численні приклади симбіотичних відносин, яких виграють обидва партнера. Наприклад, для кругообігу азоту в природі надзвичайно важливий симбіоз між бобовими рослинами та ґрунтовими бактеріями Rhizobium. Ці бактерії - їх ще називають азотфіксуючими - поселяються на коренях рослин і мають здатність "фіксувати" азот, тобто розщеплювати міцні зв'язки між атомами атмосферного вільного азоту, забезпечуючи можливість включення азоту в доступні для рослини сполуки, наприклад аміак. В даному випадку взаємна вигода очевидна: коріння є місцем проживання бактерій, а бактерії забезпечують рослину необхідними поживними речовинами.
Існують також численні приклади симбіозу, вигідного для одного виду і не приносить іншому виду ні користі, ні шкоди. Наприклад, кишечник людини населяє безліч видів бактерій, присутність яких нешкідлива для людини. Аналогічно, рослини, звані бромеліадами (до яких відноситься, наприклад, ананас), мешкають на гілках дерев, але одержують поживні речовини з повітря. Ці рослини використовують дерево для опори, не позбавляючи його поживних речовин.
Плоскі черви. Морфологія, систематика, головні представники. Цикли розвитку. Шляхи зараження. Профілактика
Плоскі черв'яки - група організмів, що у більшості сучасних класифікацій має ранг типу, що поєднує велику кількість примітивних червоподібних безхребетних, що не мають порожнини тіла. У сучасному вигляді група явно парафілетична, проте поточний стан досліджень не дає можливості розробити задовільну філогенетичну систему, у зв'язку з чим зоологи за традицією продовжують використовувати цю назву.
Найбільш відомі представники плоских черв'яків - планарії (Turbellaria: Tricladida), печінковий сисун і котяча двоустка (трематоди), бичачий ціп'як, свинячий солітер, широкий стрічок, ехінокок (стрічкові черв'яки).
Питання про систематичне становище про безкишкових турбеллярий (Acoela) нині дискутується, оскільки у 2003 року було запропоновано виділити в самостійний тип.
Тіло білатерально-симетричне, з чітко вираженими головним і хвостовим кінцями, дещо сплощене в дорсовентральному напрямку, у великих представників сильно сплощене. Порожнина тіла не розвинена (за винятком деяких фаз життєвого циклу стрічкових хробаків та сисунів). Обмін газами здійснюється через всю поверхню тіла; органи дихання та кровоносні судини відсутні.
Зовні тіло вкрите одношаровим епітелієм. У війних черв'яків, або турбеллярій, епітелій складається з клітин, що несуть вії. Сосальники, моногенеї, цестодоподібні та стрічкові черв'яки протягом більшої частини життя позбавлені війкового епітелію (хоча війкові клітини можуть зустрічатися у личинкових форм); їх покриви представлені так званим тегументом, який у ряді груп несе мікроворсинки або хітинові гачки. Плоських хробаків, які мають тегумент, відносять до групи Neodermata.
Під епітелієм розташовується м'язовий мішок, що складається з декількох шарів м'язових клітин, які не диференційовані на окремі м'язи (певна диференціація спостерігається тільки в районі глотки та статевих органів). Клітини зовнішнього м'язового шару орієнтовані впоперек, внутрішнього – вздовж передньо-задньої осі тіла. Зовнішній шар називається шаром кільцевої мускулатури, а внутрішній – шаром поздовжньої мускулатури.
У всіх групах, крім цестодоподібних і стрічкових черв'яків, є ковтка, яка веде до кишки або, як у так званих безкишкових турбеллярій, травну паренхіму. Кишка сліпо замкнута і повідомляється з навколишнім середовищем лише через ротовий отвір. У кількох великих турбеллярій зазначено наявність анальних пір (іноді кількох), проте це, скоріш, виняток, ніж правило. У дрібних форм кишечник прямий, у великих (планарії, сисуни) може сильно розгалужуватися. Глотка розташовується на черевній поверхні, нерідко посередині або ближче до заднього кінця тіла, в деяких групах зміщена вперед. У цестодоподібних та стрічкових хробаків кишка відсутня.
Нервова система з так званого ортогонального типу. У більшості є шість поздовжніх стволів (по два на спинній і черевній стороні тіла і два по боках), з'єднаних між собою поперечними комісурами. Поряд з ортогоном існує більш менш густий нервовий плексус, розташований в периферичних шарах паренхіми. Деякі найбільш архаїчні представники війкових хробаків мають лише нервовий плексус.
У ряду форм розвинені прості світлочутливі очі, нездатні до предметного зору, а також органи рівноваги (стагоцисти), дотичні клітини (сенсіли) та органи хімічного почуття.
Осморегуляція здійснюється за допомогою протонефридіїв - розгалужених каналів, що з'єднуються в один або два канали виділення. Виділення отруйних продуктів обміну відбувається або з рідиною, що виводиться через протонефридії, або шляхом накопичення в спеціалізованих клітинах паренхіми (атроцитах), що відіграють роль нирок накопичення.
Переважна більшість представників є гермафродитами, крім кровоносних сисунів (шистосоми) - вони роздільностатеві. Яйця сисун від світло-жовтого до темно-коричневого кольору, на одному з полюсів є кришечка. При дослідженні яйця виявляються у дуоденальному вмісті, калі, сечі, мокротинні.
Першим проміжним господарем у сисунів є різні молюски, другим господарем служать риби, земноводні. Остаточним господарем є різні хребетні.
Життєвий цикл (на прикладі багатоусток) гранично простий: з яйця, залишивши рибу, виходить личинка, яка через невеликий відрізок часу знову присмоктується до риби і перетворюється на дорослого хробака. Двоустки мають складніший цикл розвитку, змінюючи 2-3 господарів.
генотип. Геном. Фенотип. Чинники, що визначають розвиток фенотипу. Домінантність та рецесивність. Взаємодія генів у детермінації ознак: домінування, проміжний прояв, кодомінування
Генотип - сукупність генів даного організму, який, на відміну від понять геному і генофонду, характеризує особину, а не вид (ще відмінністю генотипу від генома є включення в поняття «геном» послідовностей, що не кодують, не входять в поняття «генотип»). Разом із чинниками довкілля визначає фенотип організму.
Зазвичай про генотип говорять у контексті певного гена, у поліплоїдних особин він позначає комбінацію алелів даного гена. Більшість генів проявляються у фенотипі організму, але фенотип та генотип різні за такими показниками:
1. За джерелом інформації (генотип визначається щодо ДНК особини, фенотип реєструється при спостереженні зовнішнього вигляду організму).
2. Генотип який завжди відповідає одному й тому фенотипу. Деякі гени проявляються у фенотипі лише за певних умов. З іншого боку, деякі фенотипи, наприклад, забарвлення вовни тварин є результатом взаємодії кількох генів.
Геном - сукупність всіх генів організму; його повний хромосомний набір.
Відомо, що ДНК, яка є носієм генетичної інформації у більшості організмів і, отже, становить основу геному, включає не тільки гени в сучасному сенсі цього слова. Більшість ДНК еукаріотичних клітин представлена некодирующими («надлишковими») послідовностями нуклеотидів, які містять інформацію про білках і РНК.
Отже, під геномом організму розуміють сумарну ДНК гаплоїдного набору хромосом та кожного з позахромосомних генетичних елементів, що міститься в окремій клітині зародкової лінії багатоклітинного організму. Розміри геномів організмів різних видів значно відрізняються один від одного, і при цьому часто не спостерігається кореляція між рівнем еволюційної складності біологічного виду та розміром його геному.
Фенотип - сукупність характеристик, властивих індивіду на певній стадії розвитку. Фенотип формується з урахуванням генотипу, опосередкованого рядом зовнішньосередовищних чинників. У диплоїдних організмів у фенотипі виявляються домінантні гени.
Фенотип - сукупність зовнішніх та внутрішніх ознак організму, набутих у результаті онтогенезу (індивідуальний розвиток)
Незважаючи на суворе визначення, концепція фенотипу має деякі невизначеності. По-перше, більшість молекул і структур, які кодуються генетичним матеріалом, не помітні у зовнішньому вигляді організму, хоча є частиною фенотипу. Наприклад, групи крові людини. Тому розширене визначення фенотипу має містити характеристики, які можуть бути виявлені технічними, медичними чи діагностичними процедурами. Подальше, більш радикальне розширення може включати набуту поведінку чи навіть вплив організму на довкілля та інші організми.
Фенотип можна визначити як «винесення» генетичної інформації назустріч факторам середовища. У першому наближенні можна говорити про дві характеристики фенотипу: а) число напрямків виносу характеризує кількість факторів середовища, до яких чутливий фенотип, - мірність фенотипу; б) «дальність» виносу характеризує ступінь чутливості фенотипу до цього чинника середовища. У сукупності ці характеристики визначають багатство та розвиненість фенотипу. Чим багатомірніший фенотип і чим він чутливіший, чим далі фенотип від генотипу, тим він багатший. Якщо порівняти вірус, бактерію, аскариду, жабу та людину, то багатство фенотипу в цьому ряді зростає.
Деякі характеристики фенотипу безпосередньо визначаються генотипом, наприклад, колір очей. Інші сильно залежать від взаємодії організму з навколишнім середовищем - наприклад однояйцеві близнюки можуть відрізнятися за зростанням, вагою та іншими основними фізичними характеристиками, незважаючи на те, що несуть одні й ті ж гени.
Фенотипова дисперсія (яка визначається генотиповою дисперсією) є основною передумовою для природного відбору та еволюції. Організм як ціле залишає (чи залишає) потомство, тому природний відбір впливає генетичну структуру популяції опосередковано через вклади фенотипів. Без різноманітних фенотипів немає еволюції. При цьому рецесивні алелі не завжди відображаються в ознаках фенотипу, але зберігаються і можуть бути передані потомству.
Фактори, від яких залежить фенотипова різноманітність, генетична програма (генотип), умови середовища та частота випадкових змін (мутації), узагальнені в наступній залежності:
генотип + зовнішнє середовище + довільні зміни → фенотип.
Здатність генотипу формувати в онтогенезі, залежно та умовами середовища, різні фенотипи називають нормою реакції. Вона характеризує частку участі середовища у реалізації ознаки. Чим ширша норма реакції, тим більший вплив середовища та тим менший вплив генотипу в онтогенезі. Зазвичай чим різноманітні умови проживання виду, тим ширша в нього норма реакції.
Продовження
--PAGE_BREAK--
Домінантність (домінування) - форма взаємовідносин між алелями одного гена, при якій один з них (домінантний) пригнічує (маскує) прояв іншого (рецесивного) і, таким чином, визначає прояв ознаки як у домінантних гомозигот, так і у гетерозигот.
При повному домінуванні фенотип гетерозиготи не відрізняється від фенотипу домінантної гомозиготи. Мабуть, у чистому вигляді повне домінування зустрічається вкрай рідко чи зовсім не зустрічається.
При неповному домінуванні гетерозиготи мають фенотип, проміжний між фенотипами домінантної та рецесивної гомозиготи. Наприклад, при схрещуванні чистих ліній левового зіва та багатьох інших видів квіткових рослин з пурпуровими та білими квітками особини першого покоління мають рожеві квітки. На молекулярному рівні найпростішим поясненням неповного домінування може бути якраз дворазове зниження активності ферменту чи іншого білка (якщо домінінатний аллель дає функціональний білок, а рецесивний – дефектний). Можуть існувати інші механізми неповного домінування.
При неповному домінуванні однакове розщеплення генотипу і фенотипу буде у співвідношенні 1: 2:1.
При кодомінуванні, на відміну неповного домінування, у гетерозигот ознаки, які відповідає кожен з алелей, виявляються одночасно (змішано). Типовий приклад кодомінування – успадкування груп крові системи АВО у людини. Все потомство людей з генотипами АА (друга група) та ВР (третя група) матиме генотип АВ (четверта група). Їх фенотип не є проміжним між фенотипами батьків, оскільки на поверхні еритроцитів присутні обидва аглютиногени (А та В). При кодомінуванні назвати один з алелів домінантним, а інший - рецесивним не можна, ці поняття втрачають сенс: обидва алелі однаково впливають на фенотип. На рівні РНК і білкових продуктів генів, мабуть, переважна більшість випадків алельних взаємодій генів - це кодомінування, адже кожен із двох алелей у гетерозигот зазвичай кодує РНК та/або білковий продукт, і обидва білки або РНК присутні в організмі.
Екологічні фактори, їх взаємодія
Екологічний фактор - умова довкілля, що впливає на організм. Середовище включає всі тіла і явища, з якими організм знаходиться в прямих або непрямих відносинах.
Один і той же фактор середовища має різне значення в житті організмів, що спільно живуть. Наприклад, сольовий режим ґрунту відіграє першорядну роль при мінеральному харчуванні рослин, але байдужий для більшості наземних тварин. Інтенсивність освітлення та спектральний склад світла винятково важливі у житті фототрофних рослин, а в житті гетеротрофних організмів (грибів та водних тварин) світло не надає помітного впливу на їхню життєдіяльність.
Екологічні чинники діють організми по-різному. Вони можуть виступати як подразники, що спричиняють пристосувальні зміни фізіологічних функцій; як обмежувачі, що зумовлюють неможливість існування тих чи інших організмів у цих умовах; як модифікатори, що визначають морфологічні та анатомічні зміни організмів.
Прийнято виділяти біотичні, антропогенні та абіотичні екологічні фактори.
Біотичні фактори - вся безліч факторів середовища, пов'язаних з діяльністю живих організмів. До них відносяться фітогенні (рослини), зоогенні (тварини), мікробіогенні (мікроорганізми) фактори.
Антропогенні фактори - все безліч факторів, пов'язаних із діяльністю людини. До них відносяться фізичні (використання атомної енергії, переміщення в поїздах та літаках, вплив шуму та вібрації та ін.), хімічні (використання мінеральних добрив та отрутохімікатів, забруднення оболонок землі відходами промисловості та транспорту; куріння, вживання алкоголю та наркотиків, надмірне використання лікарських засобів засобів), біологічні (продукти харчування; організми, для яких людина може бути місцем існування або джерелом харчування), соціальні (пов'язані з відносинами людей і життям у суспільстві) фактори.
Абіотичні фактори - вся безліч факторів, пов'язаних з процесами в неживій природі. До них відносяться кліматичні (температурний режим, вологість, тиск), едафогенні (механічний склад, повітропроникність, щільність ґрунту), орографічні (рельєф, висота над рівнем моря), хімічні (газовий склад повітря, сольовий склад води, концентрація, кислотність), фізичні (Шум, магнітні поля, теплопровідність, радіоактивність, космічне випромінювання).
За незалежної дії екологічних факторів достатньо оперувати поняттям «лімітуючий фактор», щоб визначити спільний вплив комплексу екологічних факторів на цей організм. Однак у реальних умовах екологічні чинники можуть посилювати чи послаблювати дію одне одного.
Облік взаємодії екологічних чинників – важлива наукова проблема. Можна виділити три основні види взаємодії факторів:
адитивне - взаємодія факторів є простою алгебраїчну суму ефектів кожного з факторів при незалежній дії;
синергетична - спільна дія факторів посилює ефект (тобто ефект при їх спільній дії більша за просту суму ефектів кожного фактора при незалежній дії);
антогоністична - спільна дія факторів послаблює ефект (тобто ефект при їх спільній дії менша за просту суму ефектів кожного фактора).
Список використаної літератури
Гільберт С. Біологія розвитку. - М., 1993.
Грін Н., Стаут У., Тейлор Д. Біологія. - М., 1993.
Небіл Б. Наука про довкілля. - М., 1993.
Керрол Р. Палеонтологія та еволюція хребетних. - М., 1993.
Ленінджер А. Біохімія. - М., 1974.
Слюсарєв А.А. Біологія із загальною генетикою. - М., 1979.
Уотсон Д. Молекулярна біологія гена. – М., 1978.
Чебишев Н.В., Супряга А.М. Найпростіші. - М., 1992.
Чебишев Н.В., Кузнєцов С.В. Біологія клітин. - М., 1992.
Яригін В.М. Біологія - М., 1997.
Натуралістична біологія Аристотель: -Розділив царство тварин на дві групи: мають кров і позбавлених крові. - людина на вершині кров'яних тварин (антропоцентризм). К. Лінней: -розробив струнку ієрархію всіх тварин і рослин (вид - рід - загін - клас), -запровадив точну термінологію для опису рослин і тварин.
Еволюційна біологія Питання про походження та сутність життя. Ж. Б. Ламарк запропонував першу еволюційну теорію 1809 р. Ж. Кюв'є – теорію катастроф. Ч. Дарвін еволюційна теорія в 1859 р. еволюційна теорія в 1859 р Сучасна (синтетична) теорія еволюції (представляє синтез генетики та дарвінізму).
Молекулярно-генетичний рівень Рівень функціонування біополімерів (білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів) та ін, що лежать в основі процесів життєдіяльності організмів. Елементарна структурна одиниця – ген Носій спадкової інформації – молекула ДНК.
Нуклеїнові кислоти Складні органічні сполуки, що являють собою біополімери, що містять фосфор (полінуклеотиди). Типи: дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) та рибонуклеїнова кислота (РНК). Генетична інформація організму зберігається у молекулах ДНК. Мають властивість молекулярної дисиметрії (асиметрії), або молекулярної хіральності - є оптично активними.
ДНК складається з двох ланцюгів, закручених у подвійну спіраль. РНК містить 4-6 тисяч окремих нуклеотидів, ДНК – тисяч. Ген – це ділянка молекули ДНК чи РНК.
Клітинний рівень На цьому рівні відбувається просторове розмежування та впорядкування процесів життєдіяльності завдяки розподілу функцій між специфічними структурами. Основною структурною та функціональною одиницею всіх живих організмів є клітина. Історія життя на планеті починалася з цього рівня організації.
Усі живі організми складаються з клітин та продуктів їхньої життєдіяльності. Нові клітини утворюються шляхом поділу клітин, що існували раніше. Усі клітини подібні за хімічним складом та обміном речовин. Активність організму як цілого складається з активності та взаємодії окремих клітин.
У 1830-ті роки. було відкрито та описано клітинне ядро. Усі клітини складаються з: 1)плазматичної мембрани, що контролює перехід речовин з навколишнього середовища в клітину та назад; 2) цитоплазми з різноманітною структурою; 3) клітинного ядра, в якому міститься генетична інформація.
Онтогенетичний (організмовий) рівень Організм – це цілісна одноклітинна чи багатоклітинна жива система, здатна до самостійного існування. Онтогенез – процес індивідуального розвитку організму від народження смерті, процес реалізації спадкової інформації.
Населення – сукупність особин одного виду, які займають певну територію, що відтворює себе протягом багато часу і має загальним генетичним фондом. Вид - сукупність особин, подібних за будовою та фізіологічними властивостями, що мають загальне походження, можуть вільно схрещуватися і давати плідне потомство.
Біогеоценотичний рівень Біогеоценоз, або екологічна система (екосистема) – сукупність біотичних та абіотичних елементів, пов'язаних між собою обміном речовини, енергії та інформації, в рамках якої може здійснюватися кругообіг речовин у природі.
Біогеоценоз - це цілісна система, що саморегулюється, що складається з: 1)продуценти (виробляють), що безпосередньо переробляють неживу матерію (водорості, рослини, мікроорганізми); 2) консументи першого порядку - речовина та енергія виходять за рахунок використання продуцентів (травоїдні тварини); 3) консументи другого порядку (хижаки тощо); 4) падальщики (сапрофіти та сапрофаги), які харчуються мертвими тваринами; 5) редуценти - це група бактерій і грибів, що розкладають залишки органічної матерії.
«Біосфера та цивілізація» - Абіотичні фактори. Основні поняття екології. Екологічний чинник. Травоїдні тварини. Американський вчений. Книжка В.І. Вернадського "Біосфера". Діяльність людини. Парниковий ефект. Екологічна ніша. Лімітують фактори. Нижня межа біосфери. Надлишок води. Едуард Зюсс. Автотрофи. Антропогенний фактор. Споживання води. Зростання населення. Положення виду у просторі. Компенсаційні характеристики.
«Поняття біосфери» - реакції людини на зміни в біосфері. Малярія. Еволюція біосфери. Жива речовина у біосфері. Плівки життя в океані. Portrait of Jean-Baptiste Lamarck. Саргасові водорості. Як уявляють ноосферу філософи. Розкладання органіки та неорганіки. Приклад невдалого втручання людини. Ноосфери. Живі організми. Особливий хімічний склад. Кругообіг азоту. склад біосфери. Рифти. Анаеробні бактерії.
"Біосфера як глобальна екосистема" - Біосфера як глобальна біосистема та екосистема. Нежива природа. Середовища життя організмів Землі. Людина як мешканець біосфери. Оболонка Землі. Біологічний кругообіг. Екологічні чинники. Живі організми. Людина. Біосфера як світова біосистема. Особливості біосферного рівня живої матерії.
«Біосфера – жива оболонка Землі» – Нежива природа. Зовнішність древніх жителів нашої планети. Живі організми. Гірські породи. Рослинний покрив. Тепло. Біосфера. Земля. Зелені рослини. Істоти.
«Склад та структура біосфери» - Кордони біосфери. Еволюційний стан. Вернадський. Обмежує фактор. Гідросфери. Земна оболонка. Жива речовина. Літосфери. Озоновий шар. Ноосфери. Структура біосфери. Біосфера. атмосфера.
«Вивчення біосфери» - Бактерії, суперечки та пилок рослин. Взаємодія. Зародження життя Землі. Який приблизно вік планети Земля. Життєздатність. Всі організми об'єднують у 4 царства живої природи. Різноманітність організмів. 40тис. років тому з'явилася сучасна людина. Скільки є всього видів грибів. Кордони біосфери. Перевір себе. Що постачає біосфера в гідросферу. Гра "Біосфера". Різноманітність організмів Землі.
Слайд 2
- Біологія – наука про життя та живу природу.
- Основні завдання – дати наукове визначення життя, зазначити принципову відмінність живого від неживого, з'ясувати специфіку біологічної форми існування матерії.
- Основний об'єкт біологічних досліджень жива матерія.
Слайд 3
Слайд 4
ЕТАПИ РОЗВИТКУ БІОЛОГІЇ
- період систематики – натуралістична біологія;
- еволюційний період – фізико-хімічна біологія;
- період біології мікросвіту -еволюційна біологія.
Слайд 5
Натуралістична біологія
Аристотель:
Розділив царство тварин на дві групи: які мають кров і позбавлені крові.
Людина на вершині кров'яних тварин (антропоцентризм).
К. Лінней:
- розробив струнку ієрархію всіх тварин і рослин (вид – рід – загін – клас),
- ввів точну термінологію для опису рослин та тварин.
Слайд 6
Фізико-хімічна біологія
Розуміння механізмів явищ і процесів, що відбуваються на різних рівнях життя та живих організмів.
З'явилися нові теорії:
- клітинна теорія,
- цитологія,
- генетика,
- біохімія,
- біофізика.
Слайд 7
Еволюційна біологія
- Питання про походження та сутність життя.
- Ж. Б. Ламарк запропонував першу еволюційну теорію у 1809 р.
- Ж. Кюв'є – теорію катастроф.
- Ч. Дарвін еволюційна теорія 1859 р.
- Сучасна (синтетична) теорія еволюції (представляє синтез генетики та дарвінізму).
Слайд 8
Еволюційна теорія Дарвіна
- мінливість
- спадковість
- природний відбір
Слайд 9
Структурні рівні організації життя
- Клітинний рівень
- Популяційно-видовий рівень
- Біоценотичний рівень
- Біогеоценотичний рівень
- Біосферний рівень
Слайд 10
Молекулярно-генетичний рівень
- Рівень функціонування біополімерів (білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів) та ін, що лежать в основі процесів життєдіяльності організмів.
- Елементарна структурна одиниця – ген
- Носій спадкової інформації – молекула ДНК.
Слайд 11
Завдання: вивчення механізмів передачі генної інформації, спадковості та мінливості, дослідження еволюційних процесів, походження та сутності життя.
Слайд 12
- Макромолекули – гігантські молекули-полімери, побудовані з багатьох мономерів.
- Полімери: полісахариди, білки та нуклеїнові кислоти.
- Мономери для них – моносахариди, амінокислоти та нуклеотиди.
Слайд 13
- Полісахариди (крохмаль, глікоген, целюлоза) – джерела енергії та будівельного матеріалу для синтезу більших молекул.
- Білкії нуклеїнові кислоти – «інформаційні» молекули.
Слайд 14
Білки
- Макромолекули, що є дуже довгими ланцюгами з амінокислот.
- Більшість білків виконують функцію каталізаторів (ферментів).
- Білки грають роль переносників.
Слайд 15
Нуклеїнові кислоти
- Складні органічні сполуки, що являють собою біополімери, що містять фосфор (полінуклеотиди).
- Типи: дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) та рибонуклеїнова кислота (РНК).
- Генетична інформація організму зберігається у молекулах ДНК.
- Мають властивість молекулярної дисиметрії (асиметрії), або молекулярної хіральності - є оптично активними.
Слайд 16
- ДНК складається з двох ланцюгів, закручених у подвійну спіраль.
- РНК містить 4-6 тисяч окремих нуклеотидів, ДНК – 10-25 тисяч.
- Ген – це ділянка молекули ДНК чи РНК.
Слайд 17
Клітинний рівень
- На цьому рівні відбувається просторове розмежування та впорядкування процесів життєдіяльності завдяки поділу функцій між специфічними структурами.
- Основною структурною та функціональною одиницею всіх живих організмів є клітина.
- Історія життя на планеті починалася з цього рівня організації.
Слайд 18
Клітина – природна крупинка життя, як атом – природна крупинка неорганізованої матерії. Тейяр де Шарден
Слайд 19
- Кліткаелементарна біологічна система, здатна до самооновлення, самовідтворення та розвитку.
- Наука, що вивчає живу клітину, називається цитологією.
- Вперше клітина була описана Р. Гуком у 1665 році.
Слайд 20
- Усі живі організми складаються з клітин та продуктів їхньої життєдіяльності.
- Нові клітини утворюються шляхом поділу клітин, що існували раніше.
- Усі клітини подібні за хімічним складом та обміном речовин.
- Активність організму як цілого складається з активності та взаємодії окремих клітин.
Слайд 21
У 1830-ті роки. було відкрито та описано клітинне ядро.
Усі клітини складаються з:
- плазматичної мембрани, яка контролює перехід речовин з навколишнього середовища в клітину і назад;
- цитоплазми із різноманітною структурою;
- клітинного ядра, у якому міститься генетична інформація.
Слайд 22
Будова тваринної клітини
Слайд 23
- Клітини можуть існувати як самостійні організми, і у складі багатоклітинних організмів.
- Живий організм утворений мільярдами різноманітних клітин (до 1015 року).
- Клітини всіх живих організмів подібні до хімічного складу.
Слайд 24
Залежно від типу клітин всі організми поділяються на дві групи:
1) прокаріоти – клітини, позбавлені ядра, н-р бактерії;
2) еукаріоти - клітини, що містять ядра, н-р найпростіші, гриби, рослини та тварини.
Слайд 25
Онтогенетичний (організмний) рівень
- Організм – це цілісна одноклітинна чи багатоклітинна жива система, здатна до самостійного існування.
- Онтогенез – процес індивідуального розвитку організму від народження смерті, процес реалізації спадкової інформації.
Слайд 26
- Фізіологія - наука про функціонування та розвиток багатоклітинних живих організмів.
- Процес онтогенези описується з урахуванням біогенетичного закону, сформульованого Еге. Геккелем.
Слайд 27
Організм – це стабільна система внутрішніх органів прокуратури та тканин, що у зовнішньому середовищі.
Слайд 28
Популяційно-видовий рівень
- Починається з вивчення взаємозв'язку та взаємодії між сукупностями особин одного виду, які мають єдиний генофонд та займають єдину територію.
- Основною одиницею є населення.
Слайд 29
Популяційний рівень виходить за межі окремого організму, і тому його називають надорганізмовим рівнем організації.
Слайд 30
- Населення – сукупність особин одного виду, які займають певну територію, що відтворює себе протягом багато часу і має загальним генетичним фондом.
- Вид - сукупність особин, подібних за будовою та фізіологічними властивостями, що мають загальне походження, можуть вільно схрещуватися і давати плідне потомство.
Біогеоценоз, або екологічна система (екосистема) - сукупність біотичних та абіотичних елементів, пов'язаних між собою обміном речовини, енергії та інформації, в рамках якої може здійснюватися кругообіг речовин у природі.
Слайд 35
Біогеоценоз – це цілісна система, що саморегулюється, що складається з:
- продуценти (що виробляють), що безпосередньо переробляють неживу матерію (водорості, рослини, мікроорганізми);
- консументи першого порядку – речовина та енергія виходять за рахунок використання продуцентів (травоїдні тварини);
- консументи другого порядку (хижаки тощо);
- падальники (сапрофіти та сапрофаги), що харчуються мертвими тваринами;
- Редуценти - це група бактерій та грибів, що розкладають залишки органічної матерії.
Слайд 36
Біосферний рівень
- Найвищий рівень організації життя, що охоплює всі явища життя на планеті.
- Біосфера – це жива речовина планети (сукупність всіх живих організмів планети, включаючи людину) та перетворене ним довкілля.
Слайд 37
- Біосфера є єдиною екологічною системою.
- Вивчення функціонування цієї системи, її будови та функцій – найважливіше завдання біології.
- Займаються вивченням цих проблем екологія, біоценологія та біогеохімія
Слайд 38
На кожному рівні організації живої матерії існують свої специфічні особливості, тому в будь-яких біологічних дослідженнях певний рівень є провідним.
Переглянути всі слайди