Niveluri structurale de organizare a prezentării materiei vii. Caracteristicile nivelului biosferic al materiei vii. Structura unei celule animale

Niveluri de organizare a materiei vii Niveluri de organizare a materiei vii. Autor: Roman Lysenko, elev în clasa a 10-a, liceu 31 Novocherkassk Profesor de biologie: Bashtannik N.E anul universitar

Nivelul molecular este nivelul de funcționare al macromoleculelor biologice - biopolimeri: acizi nucleici, proteine, polizaharide, lipide, steroizi. Cele mai importante procese de viață încep de la acest nivel: metabolism, conversie energetică, transmitere de informații ereditare.Acest nivel este studiat de: biochimie, genetică moleculară, biologie moleculară, genetică, biofizică.

Nivelul celular este nivelul celulelor (celule ale bacteriilor, cianobacteriilor, animalelor și algelor unicelulare, ciupercilor unicelulare, celulelor organismelor pluricelulare). O celulă este o unitate structurală a unui lucru viu, o unitate funcțională, o unitate de dezvoltare.Acest nivel este studiat prin citologie, citochimie, citogenetică, microbiologie. (Celula nervoasa)

Nivelul organismului este nivelul organismelor unicelulare, coloniale și multicelulare. Specificul nivelului organismic este că la acest nivel are loc decodificarea și implementarea informațiilor genetice, formarea de trăsături inerente indivizilor unei specii date. Acest nivel este studiat prin morfologie (anatomie și embriologie), fiziologie, genetică, paleontologie.

Populația-specie este nivelul agregatelor de indivizi - populații și specii. Acest nivel este studiat de sistematică, taxonomie, ecologie, biogeografie și genetică a populației. La acest nivel sunt studiate caracteristicile genetice și ecologice ale populațiilor, factorii evolutivi elementari și influența acestora asupra fondului genetic (microevoluție), problema conservării speciilor.

Nivelul ecosistemului este nivelul micro-ecosistemelor, mezo-ecosistemelor, macro-ecosistemelor. La acest nivel sunt studiate tipuri de nutriție, tipuri de relații dintre organisme și populații dintr-un ecosistem, mărimea populației, dinamica populației, densitatea populației, productivitatea ecosistemului, succesiunile. Acest nivel studiază ecologia.

*1 – 4 *2 – 3 *3 – 1 *4 – 3 *5 - 3 *6 – 4 *7 – 1 *8 – 3 *9 – 2 *10 – 1 * 24

Agenția Federală pentru Sănătate și Socializare

Test de biologie

Caracteristicile calitative ale materiei vii. Niveluri de organizare a celor vii.

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

Completat de un student

1 curs 195 grupe

departamentul de corespondență

Facultatea de Farmacie

Chelyabinsk 2009

Caracteristicile calitative ale materiei vii. Niveluri de organizare a celor vii

Orice sistem viu, oricât de complex este organizat, este format din macromolecule biologice: acizi nucleici, proteine, polizaharide și alte substanțe organice importante. De la acest nivel încep diverse procese ale activității vitale a 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, intestin gros, anus. O astfel de specializare, pe de o parte, îmbunătățește funcționarea organismului în ansamblu, iar pe de altă parte, necesită o creștere a gradului de coordonare și integrare a diferitelor țesuturi și organe.

O celulă este o unitate structurală și funcțională, precum și o unitate de dezvoltare pentru toate organismele vii care trăiesc pe Pământ. La nivel celular se conjuga transferul de informatii si transformarea substantelor si energiei.

Unitatea elementară a nivelului organismic este individul, care este considerat în dezvoltare - din momentul nașterii până la sfârșitul existenței - ca un sistem viu. Există 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 este un set de organisme de diferite specii și organizare de complexitate variabilă cu factorii habitatului lor. În procesul dezvoltării istorice comune a organismelor din diferite grupuri sistematice, se formează comunități dinamice, stabile.

Biosfera - totalitatea tuturor biogeocenozelor, un sistem care acoperă toate fenomenele vieții de pe planeta noastră. La acest nivel, are loc o circulație a 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 celor vii. Subiectul studiului îl constituie moleculele de acizi nucleici, proteine, carbohidrați, lipide și alte molecule biologice, i.e. molecule din celulă. Orice sistem viu, oricât de complex este organizat, este format din macromolecule biologice: acizi nucleici, proteine, polizaharide și alte substanțe organice importante. De la acest nivel încep diverse procese ale activității vitale a 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

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

Organismic

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

Reprezentat de o combinație de organisme de diferite specii, într-o măsură sau alta dependente unele de altele.

biosferic

Cea mai înaltă formă de organizare a celor vii. 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 celor vii. De exemplu, la nivel molecular, lucrurile vii sunt studiate de științe precum biologia moleculară, chimia bioorganică, termodinamica biologică, genetica moleculară etc. Deși se disting nivelurile de organizare a celor vii, ele sunt strâns interconectate și se succed unele de altele, ceea ce indică 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 întregul complex de proprietăți ale unui lucru viu, 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. Studiile 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 termină fie cu diviziunea și continuarea vieții într-o formă actualizată, fie cu moartea. În același timp, s-a dovedit că celulele sunt foarte diverse; ele pot exista ca organisme unicelulare sau ca parte a organismelor 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 oricăror sarcini comune se numesc sisteme corporale. Celulele au o structură complexă. Este izolată 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, stabilitatea 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, îndepărtarea produselor utile, a energiei și a deșeurilor din celulă în mediu.

Membrana celulară este o membrană celulară care îndeplinește următoarele funcții:

separarea conținutului celulei și a mediului extern;

reglarea metabolismului dintre celulă și mediu;

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

asocierea celulelor în țesuturi.

Învelișurile sunt împărțite în plasmă (membrane celulare) și exterioare. Cea mai importantă proprietate a membranei plasmatice este semi-permeabilitatea, adică capacitatea de a trece 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 „înoată” în el. Există câteva mii de proteine diferite în membrane: structurale, purtători, 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). Grupările glicozil sunt atașate unor molecule de pe suprafața membranei, care sunt implicate în procesul de recunoaștere a celulelor în timpul formării țesuturilor.

Diferite tipuri de membrane diferă în grosime (de obicei este de la 5 la 10 nm). Stratul dublu lipidic este similar ca consistență 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 esențial pentru a aduce nutrienți în celulă, pentru a elimina deșeurile toxice și pentru a crea gradienți pentru a menține nervii și mușchii activi. Există următoarele mecanisme de transport al 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 orice moleculă specifică;

osmoza (difuzia apei prin membrane semipermeabile);

transportul activ (transferul de molecule dintr-o zonă cu o concentrație mai mică într-o zonă cu una mai mare, de exemplu, prin proteine speciale de transport, necesită cheltuirea energiei ATP);

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

exocitoză - un proces invers la endocitoză; resturile nedigerate de particule solide și secreția lichidă sunt îndepărtate din celule.

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

Baza aparatului de suprafață al celulelor (PAC) este membrana celulară exterioară sau plasmalema. Pe lângă plasmalemă, PAC are un complex epimembranar, în timp ce eucariotele au 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 al celulelor este caracterizat de o varietate de structuri. La procariote, complexul epimembranar în cele mai multe cazuri este reprezentat de un perete celular de diferite grosimi, a cărui bază este complexul glicoprotein mureină (în arhebacterii, pseudomureină). Într-un număr de eubacterii, partea exterioară a complexului epimembranar constă dintr-o altă membrană cu un conținut ridicat de lipopolizaharide. La eucariote, componenta universală a complexului epimembranar este carbohidrații - componente ale glicolipidelor și glicoproteinelor plasmalemei. Datorită acestui fapt, a fost numit inițial glicocalix (din grecescul glycos - dulce, carbohidrat și latină callum - piele groasă, coajă). În plus față de carbohidrați, proteinele periferice deasupra stratului bilipid sunt incluse în glicocalix. Variante mai complexe ale complexului epimembranar se găsesc în plante (peretele celular din celuloză), ciuperci și artropode (înveliș exterior din chitină).

Complexul submembranar (din lat. sub - sub) este caracteristic doar celulelor eucariote. Se compune dintr-o varietate de structuri filamentoase proteice: fibrile subțiri (din latină fibril - fibră, fir), microfibrile (din greacă micros - mici), 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 membranei plasmatice, care, la rândul lor, sunt asociate cu complexul supramembranar. Ca rezultat, PAH 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 sistemului periodic al lui Mendeleev, o majoritate semnificativă dintre ele au fost găsite în celule. Unele elemente sunt conținute în celule într-o cantitate relativ mare, altele - într-o cantitate mică (tabelul 2).

Tabelul 2. Conținutul elementelor chimice dintr-o celulă

Elemente

Cantitate (in%)

Elemente

Cantitate (in%)

Oxigen

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

Apa determină proprietățile fizice ale celulei - volumul, elasticitatea acesteia. Importanța apei în formarea structurii moleculelor de substanțe organice, în special a structurii 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 produsele reziduale sunt îndepărtate din celulă într-o soluție apoasă. În cele din urmă, apa este un participant direct în multe reacții chimice (descompunerea proteinelor, carbohidraților, grăsimilor etc.).

Rolul biologic al apei este determinat de particularitatea structurii sale moleculare, de polaritatea moleculelor sale.

Substanțele anorganice ale celulei, pe lângă apă, includ și săruri. Pentru procesele de viață, dintre cationii care alcătuiesc sărurile, cei mai importanți sunt K +, Na +, Ca2 +, Mg2 +, ai anionilor - HPO4-, H2PO4-, Cl-, HCO3-.

Concentrația de cationi și anioni într-o celulă și în mediul ei, de regulă, este puternic diferită. Atâta timp cât celula este în viață, raportul de ioni din interiorul și din exteriorul celulei este menținut constant. După moartea unei celule, conținutul de ioni din celulă și din mediu se egalizează rapid. Ionii conținuți în celulă sunt de mare importanță pentru funcționarea normală a celulei, precum și pentru menținerea unei reacții constante în interiorul celulei. În ciuda faptului că acizii și alcalinele se formează continuu în cursul activității vitale, în mod normal, reacția 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 sunt asigurate de fosfatul de calciu, iar cojile de moluște - de carbonatul de calciu.

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

Biopolimerii includ carbohidrați și proteine. Carbohidrații sunt formați din atomi de carbon, oxigen și hidrogen. Distingeți carbohidrații simpli și complecși. Simplu - monozaharide. Complex - polimeri, ai căror monomeri sunt monozaharide (oligozaharide și polizaharide). Odată cu creșterea numărului de unități monomerice, solubilitatea polizaharidelor scade, iar gustul dulce dispare.

Monozaharidele sunt substanțe cristaline solide, incolore, foarte solubile în apă și foarte slab (sau deloc) solubile în solvenți organici. Dintre monozaharide se disting triozele, tetrozele, pentozele și hexozele. Dintre oligozaharide, cele mai frecvente sunt dizaharidele (maltoză, lactoză, zaharoză). Polizaharidele se găsesc cel mai frecvent 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, țesutul subcutanat. În plante - în semințe, 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 (1 g grăsime, oxidat, eliberează 39 kJ de energie);

substanțe de rezervă;

îndeplinește o funcție de protecție (la animalele marine și polare);

afectează funcționarea sistemului nervos;

sursă de apă pentru organism (1 kg, oxidată, dă 1,1 kg apă).

Acizi nucleici. Denumirea „acizi nucleici” provine din cuvântul latin „nucleu”, adică. nucleu: au fost găsite 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 elicoidale. ADN-ul este un polimer ai cărui monomeri sunt nucleotide. Nucleotidele sunt compuși formați dintr-o moleculă de acid fosforic, un carbohidrat 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 singură catenă de ADN, dar mai mic. Monomerii ARN sunt nucleotide compuse din acid fosforic, un carbohidrat de riboză și o bază azotată. În loc de timină, ARN-ul conține uracil. Se cunosc trei tipuri de ARN: informațional (i-ARN) - transmite informații despre structura proteinei din molecula de ADN; transport (t-ARN) - transportă aminoacizii la locul sintezei proteinelor; ribozomal (r-ARN) - conținut în ribozomi, este 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 adenozin trifosfat (ATP). ATP este un acumulator de energie biologică universal: energia luminoasă a soarelui și energia conținută în alimentele consumate sunt stocate în molecule de ATP. ATP este o structură instabilă; tranziția ATP la ADP (adenozin difosfat) 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 luminoasă (descărcări de raze electrice, anghile, strălucire a insectelor).

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

În structura moleculelor de proteine, se disting 4 niveluri de organizare:

1. Structura primară este 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 vecine și alți atomi, oferind o structură puternică.

3. Structura terțiară - o configurație specifică pentru fiecare proteină - 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 ai aminoacidului cisteină care conține sulf, care sunt îndepărtați unul de celălalt.

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

Încălcarea structurii naturale a proteinei 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 scheletului, tendoanele; mișcarea flagelaților, ciliați, contracția musculară;

funcția de transport - hemoglobina din sânge;

protectoare - anticorpii din sânge neutralizează substanțele străine;

funcția energetică - în timpul descompunerii proteinelor, 1 g eliberează 17,6 kJ de energie;

reglatoare și hormonale - proteinele fac parte din mulți hormoni și participă la reglarea proceselor vitale 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 o aprovizionare constantă cu nutrienți și o eliberare 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. O parte din moleculele acestor substanțe este cheltuită pentru sinteza unor substanțe organice specifice inerente acestui organism. Celulele sintetizează proteine, lipide, carbohidrați, acizi nucleici și alte substanțe care îndeplinesc diverse funcții (constructive, catalitice, reglatoare, protectoare etc.).

O altă parte a compușilor organici cu greutate moleculară mică care intră în celule se duce 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 cursul transformării substanțelor în celule, se formează produse finale ale metabolismului, care pot fi toxice pentru organism și sunt excretate 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 apar 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, reacțiile de hidroliză a polimerilor la monomeri și scindarea acestora din urmă la dioxid de carbon, apă, amoniac, de ex. reacții de metabolism energetic, în timpul cărora oxidarea substanțelor organice și sinteza ATP.

Anabolismul (asimilarea) este un ansamblu de reacții pentru sinteza unor substanțe organice complexe din altele mai simple. Acestea includ, 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, este denumită metabolism energetic. Ambele tipuri de metabolism formează baza activității vitale a oricărei celule și, în consecință, 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 implementarea reacțiilor de metabolism energetic, este necesară o sinteză constantă a enzimelor, deoarece durata lor de viață este scurtă. În plus, substanțele utilizate pentru respirație se formează în timpul metabolismului plastic (de exemplu, în timpul fotosintezei).

Fotosinteza - 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 sursa de energie biologica, autotrofii fotosintetici o folosesc pentru a sintetiza substante organice din cele anorganice, heterotrofele exista datorita energiei stocate de autotrofe sub forma de legaturi chimice, eliberand-o in procesele de respiratie si fermentatie. Energia primită de umanitate din arderea combustibililor fosili (cărbune, petrol, gaze naturale, turbă) este stocată și în procesul de fotosinteză.

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 suprafeței pământului, a făcut posibilă apariția respirației, iar mai târziu, după formarea stratului de ozon, a permis vieții să vină pe uscat.

Chemosinteza este o metodă de nutriție autotrofă, în care sursa de energie pentru sinteza substanțelor organice din CO2 este oxidarea compușilor anorganici. O opțiune similară pentru obținerea energiei este folosită numai 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 ATP și abia apoi este cheltuită pentru sinteza compușilor organici.

Organisme chemolitoautotrofe:

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

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

Bacteriile nitrificatoare (Nitrobacteraceae, Nitrosomonas, Nitrosococcus) oxidează amoniacul, care se formează în timpul descompunerii materiei organice, la acizi nitriși și azotici, care, interacționând cu mineralele din sol, formează nitriți și nitrați.

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, că bacteriile tionice nu depun sulf intracelular). Unii reprezentanți ai bacteriilor tionice sunt acidofili extremi (sunt capabili să supraviețuiască și să se înmulțească atunci când pH-ul soluției scade la 2), sunt capabili să reziste la concentrații mari de metale grele și să oxideze fierul metalic și feros (Acidithiobacillus ferrooxidans) și să lecheze. metale grele din minereuri.

Bacteriile cu hidrogen (Hydrogenophilus) sunt capabile să oxideze hidrogenul molecular, 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 acele locuri în care hidrogenul sulfurat este eliberat în apă din rupturile din scoarța terestră. Desigur, quanta luminii nu poate pătrunde în apă până la o adâncime de aproximativ 3-4 kilometri (majoritatea zonelor de rift ale oceanului se află la această adâncime). 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 planta sau animalul rămâne putrezitor. În acest caz, activitatea vitală a chimiosinteticelor depinde indirect de lumina soarelui, deoarece amoniacul se formează în timpul descompunerii compușilor organici obținuți din energia Soarelui.

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. De mare importanță sunt bacteriile nitrificatoare, care îmbogățesc solul cu nitriți și nitrați - în principal, sub formă de nitrați, plantele absorb azotul. Unele chimisintetice (în special, bacteriile cu sulf) sunt folosite pentru tratarea apelor uzate.

Conform 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 a 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, în plus, aproape pentru prima dată au sugerat că cromozomii conțin informații genetice. În 1883, s-a descoperit că nucleul unui ovul și spermatozoizii unui anumit tip de vierme conțin doar doi cromozomi fiecare, în timp ce există deja patru într-un ovul fecundat. Teoria cromozomială a eredității ar putea explica astfel paradoxul de lungă durată conform căruia rolul tatălui și al mamei în determinarea trăsăturilor urmașilor pare să fie deseori același, în ciuda diferenței uriașe în dimensiunea ovulului și a spermei.

O altă semnificație importantă a acestei descoperiri a fost că celulele germinale trebuie formate ca urmare a unui tip special de diviziune nucleară, 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- ca aspectul cromozomilor în timpul condensării lor 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, sa dovedit a fi mai complex decât se credea anterior. Prin urmare, cele mai importante trăsături ale diviziunii meiotice au putut fi stabilite abia la începutul anilor 1930, ca urmare a unui număr mare de studii aprofundate care au combinat citologia și genetica.

În prima diviziune a meiozei, 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 o replicare suplimentară a ADN-ului, cromatidele surori se separă unele de altele, ca în mitoza normală, formând celule. cu un set haploid de ADN.

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

Uneori, procesul de meioză decurge anormal, iar omologii nu se pot separa unul de celălalt - acest fenomen se numește nondisjuncție cromozomială. Unele dintre celulele haploide formate în acest caz primesc un număr insuficient de cromozomi, în timp ce altele dobândesc copii suplimentare ale acestora. 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;

pahitenă;

diplotenă;

diakineză.

Fenomenul cel mai frapant este inițierea abordării apropiate a cromozomilor în zigoten, atunci când între perechile de cromatide surori din fiecare bivalent începe să se formeze o structură specializată numită complex sinaptonemal. Momentul conjugării complete a cromozomilor este considerat începutul pachitenului, care durează de obicei câteva zile, după separarea cromozomilor, începe etapa diplotenă, când chiasma devin vizibile pentru prima dată.

După încheierea unei lungi profase I, două diviziuni nucleare fără o perioadă de sinteză a ADN-ului care le separă pun capăt procesului de meioză. Aceste etape durează de obicei nu mai mult de 10% din timpul total necesar pentru meioză și poartă aceleași nume ca și etapele corespunzătoare ale mitozei. În restul primei diviziuni a meiozei se disting 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, iar doi sunt format dintr-o celulă. Diferența decisivă este că, în timpul primei diviziuni a meiozei, în fiecare celulă intră 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 rezultat, din fiecare celulă diploidă care intră în meioză se formează patru nuclei haploizi.

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

După sfârșitul primei diviziuni a meiozei, membranele se formează din nou în 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 sinteza ADN-ului nu are loc în această perioadă, se pare că la unele organisme, cromozomii trec direct de la o diviziune la alta. Profeza II este scurtă în toate organismele: învelișul nuclear se descompune atunci când se formează un nou fus, urmat de metafaza II, anafaza II și telofaza II în succesiune rapidă. Ca și în mitoză, cromatidele surori formează filamente cinetocor care se extind de la centromer în direcții opuse. În placa de metafază, două cromatide surori sunt ținute împreună până la anafază, când se separă din cauza separării bruște a kinetocorilor lor. Astfel, a doua diviziune a meiozei este similară cu mitoza obișnuită, 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, ca urmare a meiozei, dintr-o celulă diploidă se formează patru celule haploide. În timpul meiozei gameților, celulele haploide rezultate formează gameți. Acest tip de meioză este caracteristic animalelor. Meioza gametică este strâns legată de gametogeneză și fertilizare. În meioza zigotică 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 sub controlul genotipului 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 altuia;

neutru - celălalt nu afectează în niciun fel organismul.

Astfel, sunt posibile următoarele variante de relații între două organisme în funcție de tipul influenței lor una asupra altuia:

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

Protocooperare - relația este opțională (exemplu: relația dintre crab și anemona de mare, anemona de mare protejează crabul și îl folosește ca mijloc de transport).

Comensalism - o populație beneficiază de pe urma relației, în timp ce cealaltă nu beneficiază sau dăunează.

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

Încărcare liberă - un organism se hrănește cu resturile hranei altuia.

Neutralism - ambele populații nu se afectează în niciun fel.

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

Predarea - un fenomen în care un organism se hrănește cu organele și țesuturile altuia, în timp ce nu există o relație simbiotică.

Concurență - ambele populații se afectează 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 - se mai numesc și 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 disponibili din plante, cum ar fi amoniacul. În acest caz, beneficiul reciproc este evident: rădăcinile sunt habitatul bacteriilor, iar bacteriile furnizează plantei nutrienții necesari.

Există, de asemenea, numeroase exemple de simbioză care este benefică unei specii 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, de exemplu, ananasul) 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. Modalități de infectare. Prevenirea

Viermii plati sunt un grup de organisme care, în majoritatea clasificărilor moderne, au un rang de tip, unind un număr mare de nevertebrate primitive asemănătoare viermilor care nu au o cavitate corporală. În forma sa modernă, grupul este în mod clar parafiletic, dar starea actuală a cercetării face imposibilă 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).

Problema poziției sistematice a așa-numitelor turbellariene fără intestin (Acoela) este în prezent în discuție, deoarece în 2003 s-a propus separarea lor într-un tip independent.

Corpul este bilateral simetric, cu capetele clar definite de cap și coadă, oarecum turtit în direcția dorsoventrală, la reprezentanții mari este puternic turtit. Cavitatea corpului nu este dezvoltată (cu excepția unor faze ale ciclului de viață al viermilor teniei și ale trematodelor). Schimbul de gaze se realizează pe întreaga suprafață a corpului; organele respiratorii și vasele de sânge sunt absente.

În exterior, corpul este acoperit cu un singur strat de epiteliu. La viermii ciliari sau turbelaria, epiteliul este format din celule care poartă cilii. Fluke, monogene, cestode și tenie le lipsește epiteliul ciliat pentru cea mai mare parte a vieții lor (deși celulele ciliate pot apărea în forme larvare); învelișurile lor sunt reprezentate de așa-numitul tegument, într-un număr de grupe purtând microvilozități sau cârlige chitinoase. Viermii plati tegumentați aparțin grupului 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 regiunea faringelui și a organelor genitale). Celulele stratului muscular exterior sunt orientate peste, interiorul - de-a lungul axei anterioare-posterior a corpului. Stratul exterior se numește stratul de mușchi circulari, iar stratul interior se numește stratul de mușchi longitudinali.

În toate grupele, cu excepția cestodelor și a viermilor, există un faringe care duce la intestin sau, ca în așa-numita turbelaria non-intestinală, la parenchimul digestiv. Intestinul este închis orbește și comunică cu mediul doar prin deschiderea gurii. Câțiva turbellari mari au pori anali (uneori mai mulți), dar aceasta este mai degrabă excepția decât regula. În formele mici, intestinele sunt drepte, în cele mari (planari, flukes) se poate ramifica puternic. Faringele este situat pe suprafața abdominală, adesea în mijloc sau mai aproape de capătul posterior al corpului, în unele grupuri este deplasat înainte. Cestodul și tenia 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), interconectate 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 viermi ciliari au doar un plex neural.

Un număr de forme au dezvoltat ochi simpli, sensibili la lumină, care sunt 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 produșilor metabolici toxici are loc fie cu lichidul excretat prin protonefridie, fie prin acumulare în celule de parenchimat specializate (atrocite), care joacă rolul de „rinichi de acumulare”.

Marea majoritate a reprezentanților sunt hermafrodiți, cu excepția flukes de sânge (schistozomi) - sunt dioici. Ouăle Fluke sunt de culoare galben deschis până la maro închis, cu un capac pe unul dintre poli. În studiu, ouăle se găsesc în conținutul duodenal, fecale, urină, spută.

Prima gazdă intermediară în flukes sunt diverse moluște, a doua gazdă este peștii, amfibienii. Diverse vertebrate sunt gazda definitivă.

Ciclul de viață (de exemplu, mulți viermi) este extrem de simplu: după ce a părăsit peștele, larva iese din ou, care după o scurtă perioadă de timp se lipește 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

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

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

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 blănii 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.

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

Fenotip - 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.

Fenotip - un set de semne externe și interne ale unui organism dobândite ca urmare a ontogenezei (dezvoltarea individuală)

În ciuda unei definiții aparent riguroase, 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, o definiție 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 dobândit sau chiar influența unui organism asupra mediului și a altor organisme.

Fenotipul poate fi definit ca „înlăturarea” informațiilor genetice către factorii de mediu. În prima aproximare, putem vorbi despre două caracteristici ale fenotipului: a) numărul de direcții de scurgere caracterizează numărul de factori de mediu la care este sensibil fenotipul - dimensionalitatea fenotipului; b) „intervalul” 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 o persoană, 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 - 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 varianța genotipică) este o condiție prealabilă de bază pentru selecția naturală și evoluție. Organismul în ansamblu lasă (sau nu lasă) urmași, astfel încât selecția naturală afectează 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 trăsăturile fenotipului, dar sunt păstrate și pot fi transmise descendenților.

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

genotip + mediu + modificări aleatorii → fenotip.

Capacitatea genotipului de a se forma în ontogeneză, în funcție de condițiile de mediu, diferite fenotipuri se numește normă de reacție. 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 rata 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 heterozigotului nu diferă de fenotipul homozigotului dominant. Aparent, în forma sa pură, dominația completă este extrem de rară sau nu apare deloc.

Cu dominanță incompletă, heterozigoții au un fenotip intermediar între fenotipurile homozigoților dominanti și recesivi. De exemplu, atunci când încrucișează linii pure de snapdragon și multe alte tipuri de plante cu flori cu flori violet și albe, indivizii din prima generație au flori roz. La nivel molecular, cea mai simplă explicație pentru dominanța incompletă poate fi doar o scădere de două ori a activității unei enzime sau a unei alte proteine (dacă alela dominantă dă o proteină funcțională, iar alela recesivă este defectă). Pot exista și alte mecanisme de dominanță incompletă.

Cu dominanță incompletă, aceeași împărțire după genotip și fenotip va fi într-un raport de 1: 2: 1.

Cu codominanța, spre deosebire de dominanța incompletă, la heterozigoți, trăsăturile pentru care fiecare dintre alele este responsabilă apar simultan (mixte). Un exemplu tipic de codominanță este moștenirea grupelor de sânge ale sistemului ABO la om. 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, deoarece ambii aglutinogeni (A și B) sunt prezenți pe suprafața eritrocitelor. La codominare, este imposibil să numim una dintre alele dominantă și cealaltă recesivă, aceste concepte își pierd sensul: ambele alele afectează în mod egal fenotipul. La nivelul ARN-ului și a produselor genice proteice, se pare că marea majoritate a cazurilor de interacțiuni alelice ale genelor este codominanța, deoarece fiecare dintre cele două alele la heterozigoți codifică de obicei ARN și/sau un produs proteic și ambele proteine sau ARN. sunt prezente în organism.

Factorii de mediu, interacțiunea lor

Factorul de mediu - o stare a mediului care afectează organismul. Mediul cuprinde toate corpurile și fenomenele cu care organismul este în relație directă sau indirectă.

Unul și același factor de mediu are o semnificație diferită în viața organismelor conviețuitoare. 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, în timp ce în viața organismelor heterotrofe (ciuperci și animale acvatice), lumina nu are un efect vizibil asupra activității lor vitale.

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

Se obișnuiește să se evidențieze factorii de mediu biotici, antropici și abiotici.

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

Factori antropogeni - întregul set de factori asociați activității umane. Acestea includ fizice (utilizarea energiei atomice, deplasarea în trenuri și avioane, impactul zgomotului și vibrațiilor etc.), chimice (utilizarea îngrășămintelor minerale și a pesticidelor, poluarea învelișurilor pământului cu deșeuri industriale și de transport; fumatul, alcoolul și consumul de droguri, utilizarea excesivă a mijloacelor medicinale), factori biologici (hrană; organisme pentru care o persoană poate fi habitat sau sursă de hrană), factori sociali (legați de relațiile umane și viața în societate).

Factorii abiotici sunt întregul set de factori asociați proceselor din natura neînsuflețită. Acestea includ climatice (temperatură, umiditate, presiune), edafogenice (compoziție mecanică, permeabilitatea aerului, densitatea solului), orografice (relief, altitudine), chimice (compoziția gazoasă a aerului, compoziția sării apei, concentrație, aciditate), fizice (zgomot). , câmpuri magnetice, conductivitate termică, radioactivitate, radiații cosmice).

Cu acțiunea independentă a factorilor de mediu, este suficient să se opereze cu conceptul de „factor limitator” pentru a determina efectul comun al unui complex de factori de mediu asupra unui organism dat. Cu toate acestea, în condiții reale, factorii de mediu se pot îmbunătăți sau slăbi reciproc.

Contabilitatea interacțiunii factorilor de mediu este o problemă științifică importantă. Există trei tipuri principale de factori de interacțiune:

aditiv - interacțiunea factorilor este o simplă sumă algebrică a efectelor fiecăruia dintre factorii cu o acțiune independentă;

sinergică - acțiunea comună a factorilor sporește efectul (adică efectul acțiunii lor comune este mai mare decât suma simplă a efectelor fiecărui factor cu acțiune independentă);

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. Biologie de dezvoltare. - M., 1993.

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

Nebel B. Știința mediului. - M., 1993.

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

Lehninger 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. Biologia celulei. - M., 1992.

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

Biologie naturalistă Aristotel: - A împărțit regnul animal în două grupe: cei cu sânge și lipsiți de sânge. - Omul deasupra animalelor de sânge (antropocentrism). K. Linnaeus: -a dezvoltat o ierarhie armonioasă a tuturor animalelor și plantelor (specie - gen - ordine - clasă), -a introdus o terminologie precisă pentru descrierea plantelor și animalelor.

Biologie evoluționistă Întrebarea originii și esenței vieții. J. B. Lamarck a propus prima teorie evoluționistă în 1809. J. Cuvier - teoria catastrofelor. Ch. Teoria evoluționistă Darwin în 1859 Teoria evoluționistă în 1859 Teoria modernă (sintetică) a evoluției (reprezintă sinteza geneticii și a darwinismului).

Nivel molecular-genetic Nivelul de funcționare al biopolimerilor (proteine, acizi nucleici, polizaharide), etc., care stau la baza proceselor de viață ale organismelor. Unitatea structurală elementară este gena, purtătorul de informații ereditare este molecula de ADN.

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 molecule de ADN. Au proprietatea de disimetrie moleculară (asimetrie) sau chiralitate moleculară - sunt active optic.

ADN-ul este format din două catene răsucite într-o dublă helix. ARN conține 4-6 mii de nucleotide individuale, ADN - mii. O genă este un segment al unei molecule de ADN sau ARN.

Nivelul celular La acest nivel, există o diferențiere și o ordonare spațială a proceselor vitale datorită divizării funcțiilor între structuri specifice. Unitatea structurală și funcțională de bază a tuturor organismelor vii este celula. Istoria vieții pe planeta noastră a început cu acest nivel de organizare.

Toate organismele vii sunt formate din celule și produsele lor metabolice. Celulele noi se formează prin diviziunea celulelor preexistente. Toate celulele sunt similare ca compoziție chimică și metabolism. Activitatea organismului ca întreg este alcătuită din activitatea și interacțiunea celulelor individuale.

În anii 1830 Nucleul celular a fost descoperit și descris. Toate celulele constau din: 1) o membrană plasmatică care controlează transferul de substanțe din mediu în celulă și invers; 2) citoplasme cu o structură diversă; 3) nucleul celular, care conține informații genetice.

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

O populație este un ansamblu de indivizi din aceeași specie care ocupă un anumit teritoriu, reproducându-se pe o perioadă lungă de timp și având un fond genetic comun. Specii - un set de indivizi similari ca structură și proprietăți fiziologice, au o origine comună, se pot încrucișa liber și pot produce descendenți fertili.

Nivel biogeocenotic Biogeocenoza, sau sistem ecologic (ecosistem) - un set de elemente biotice și abiotice interconectate prin schimbul de materie, energie și informații, în cadrul căruia se poate desfășura circulația substanțelor în natură.

Biogeocenoza este un sistem integral de autoreglare, format din: 1) producători (producători) care prelucrează direct materia neînsuflețită (alge, plante, microorganisme); 2) consumatorii de ordinul întâi - materia și energia se obțin prin folosirea producătorilor (erbivore); 3) consumatori de ordinul doi (prădători etc.); 4) scobitori (saprofiti și saprofagi) care se hrănesc cu animale moarte; 5) descompozitorii sunt un grup de bacterii și ciuperci care descompun resturile de materie organică.

rezumatul altor prezentări

„Biosferă și civilizație” - Factori abiotici. Concepte de bază ale ecologiei. factor de mediu. Erbivorele. om de știință american. Cartea V.I. Vernadsky „Biosfera”. Activitate umana. Efect de sera. nișă ecologică. factori limitatori. Limita inferioară a biosferei. Excesul de apă. Edward Suess. Autotrofi. factor antropic. Consum de apă. Creșterea populației. Poziția vederii în spațiu. proprietăți de compensare.

„Conceptul biosferei” - Reacțiile umane la schimbările din biosferă. Malarie. Evoluția biosferei. Materia vie din biosferă. Filme despre viața în ocean. Portretul lui Jean-Baptiste Lamarck. Alge Sargasso. Cum reprezintă filozofii noosfera. Descompunerea substanțelor organice și anorganice. Un exemplu de intervenție umană eșuată. Noosfera. Organisme vii. compoziție chimică specială. Ciclul azotului. Compoziția biosferei. Riftia. bacterii anaerobe.

„Biosfera ca ecosistem global” - Biosfera ca biosistem și ecosistem global. Natura neînsuflețită. Mediile de viață ale organismelor de pe Pământ. Omul ca locuitor al biosferei. Cochilia Pământului. ciclu biologic. factori de mediu. Organisme vii. Uman. Biosfera ca biosistem global. Caracteristicile nivelului biosferic al materiei vii.

„Biosfera este învelișul viu al Pământului” - Natura neînsuflețită. Apariția vechilor locuitori ai planetei noastre. Organisme vii. Stânci. Acoperire cu vegetație. Cald. Biosferă. Pământ. Plante verzi. Creaturi.

„Compoziția și structura biosferei” - Granițele biosferei. stare evolutivă. Vernadsky. factor de limitare. Hidrosferă. Înveliș de pământ. Substanță vie. Litosferă. Strat de ozon. Noosfera. Structura biosferei. Biosferă. Atmosfera.

„Studiul biosferei” - Bacteriile, sporii și polenul plantelor. Interacţiune. Originea vieții pe Pământ. Care este vârsta aproximativă a planetei Pământ. Viabilitate. Toate organismele sunt grupate în 4 regate de animale sălbatice. Diversitatea organismelor. 40 de mii cu ani în urmă a apărut omul modern. Câte tipuri de ciuperci există. Limitele biosferei. Verifică-te. Ce furnizează biosfera hidrosferei. Jocul biosferei. Diversitatea organismelor de pe Pământ.

Școala secundară MBOU Yasnogorsk

Biologie

10 Clasa A

Manual

Subiect:

Ţintă:

Sarcini:

Echipament:

În timpul orelor:

slide 1

Conversație pe întrebări (diapozitivul numărul 2)

1. Ce este noosfera?

2. Învățarea de materiale noi

Planul lecției:

3. Elemente structurale.

4.Procese de bază.

5. Caracteristicile organizației.

3. Fixare

Profesorul rezumă:

Întrebări

D/s. 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 secundară MBOU Yasnogorsk

Beketova Nurzia Falyakhetdinovna

Biologie

10 Clasa A

Program la nivel de fundație pentru instituții de învățământ

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

Subiect: Caracteristici ale nivelului biosferic de organizare a materiei vii și rolul acesteia în asigurarea vieții pe Pământ.

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

Sarcini:

1. Verificarea capacității de a aplica cunoștințele dobândite despre nivelul biosferic al organizației pentru a justifica situații, pentru a-și exprima și fundamenta științific punctul de vedere;

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. Pentru a forma un interes cognitiv pentru subiect, a dezvolta abilitățile de comunicare și capacitatea de a lucra în grup;

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

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

În timpul orelor:

slide 1

1. Generalizarea și sistematizarea cunoștințelor

Conversație pe întrebări (diapozitivul numărul 2)

1. Ce este noosfera?

2. Cine este fondatorul noosferei?

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

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

5. Dați exemple de impactul societății asupra naturii, care trece prin canalele feedback-ului pozitiv. Ce crezi despre?

2. Învățarea de materiale noi

Planul lecției:

1. Caracteristici ale nivelului biosferic.

2. Caracteristicile nivelului biosferic.

3. Elemente structurale.

4.Procese de bază.

5. Caracteristicile organizației.

6. Valoarea nivelului biosferic.

3. Fixare

Profesorul rezumă:

Nivelul biosferic al vieții se caracterizează prin calități deosebite, gradul de complexitate și regularități de organizare, include organismele vii și comunitățile naturale pe care le formează, cochilii geografice și activități antropice. La nivel biosferic au loc procese globale foarte importante care asigură posibilitatea existenței vieții pe Pământ: formarea oxigenului, absorbția și conversia energiei solare, menținerea unei compoziții constante a gazelor, implementarea ciclurilor biochimice și fluxul 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 nivel biosferic este păstrarea diversității formelor de materie vie și a infinitatei vieții, asigurând stabilitatea dinamică a biosferei.

4. Însumarea și controlul cunoștințelor

Elevii sunt încurajați să își testeze cunoștințele și abilitățile în această secțiune.

Întrebări
1. Știți că nivelul biosferic de organizare a viețuitoarelor este cel mai înalt și cel mai complex. Enumerați nivelurile de bază ale organizării vieții incluse în nivelul biosferic, în ordinea complicației lor.
2. Numiți semnele care permit caracterizarea biosferei ca nivel structural de organizare a vieții.
3. Care sunt principalele componente care formează structura biosferei?
4. Numiți principalele procese inerente biosferei.
5. De ce activitățile economice și etno-culturale ale omului aparțin principalelor procese din biosferă?
6. Ce fenomene organizează stabilitatea biosferei, adică controlează procesele din ea?
7. Cunoașterea a ceea ce, în afară de structură, procese și organizare, este necesară pentru o înțelegere completă a structurii biosferei?
8. Formulați o concluzie generală despre importanța nivelului biosferic de organizare a vieții pe Pământ.

D/s. alin.13. întrebări.

Pregătiți mesajele:

1. omul ca factor al biosferei.

2. Baze științifice pentru conservarea biosferei

3. Sarcini de dezvoltare durabilă

4. mediul de viață al organismelor

5. Factori de mediu

6. Factori abiotici

7. Factori biotici

8. Factori antropogeni

Program la nivel de fundație pentru instituții de învățământ

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

Subiect: Caracteristici ale nivelului biosferic de organizare a materiei vii și rolul acesteia în asigurarea vieții pe Pământ.

Sarcini:

3. Pentru a forma un interes cognitiv pentru subiect, a dezvolta abilitățile de comunicare și capacitatea de a lucra în grup;

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

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

În timpul orelor:

slide 1

1. Generalizarea și sistematizarea cunoștințelor

Conversație pe întrebări (diapozitivul numărul 2)

1. Ce este noosfera?

2. Cine este fondatorul noosferei?

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

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

5. Dați exemple de impactul societății asupra naturii, care trece prin canalele feedback-ului pozitiv. Ce crezi despre?

2. Învățarea de materiale noi

Planul lecției:

1. Caracteristici ale nivelului biosferic.

2. Caracteristicile nivelului biosferic.

3. Elemente structurale.

4.Procese de bază.

5. Caracteristicile organizației.

6. Valoarea nivelului biosferic.

3. Fixare

Profesorul rezumă:

4. Însumarea și controlul cunoștințelor

Elevii sunt încurajați să își testeze cunoștințele și abilitățile în această secțiune.

D/s. alin.13. întrebări.

Pregătiți mesajele:

1. omul ca factor al biosferei.

2. Baze științifice pentru conservarea biosferei

3. Sarcini de dezvoltare durabilă

4. mediul de viață al organismelor

5. Factori de mediu

6. Factori abiotici

7. Factori biotici

8. Factori antropogeni

Niveluri structurale de organizare a prezentării materiei vii. Caracteristicile nivelului biosferic al materiei vii. Structura unei celule animale

Articole similare