42. Изменчивость. Мутации. Клонирование

Клон – совокупность клеток или организмов, генетически идентичной родоначальной клетке. Клонирование – метод создания клонов путем переноса генетического материала из одной (донорской) клетки в другую клетку (энуклеированную яйцеклетку). Следует отметить, что клоны существуют и в природе. Они образуются при бесполовом размножении микроорганизмов (митоз, простое деление), вегетативном размножении растений. В генетике растений клонирование давно освоено и выяснено, что члены одного клона могут значительно отличаться по многим признакам. Общеизвестный пример естественного клонирования – однояйцевые близнецы, развившиеся в одной яйцеклетке.

43. Теории возникновения жизни на Земле. Зарождение и эволюция живого.

Существует несколько гипотез, объясняющих возникновение жизни на Земле. Основными считаются концепции:

1. Креоционизм – жизнь была создана сверхъестественным существом, т.е. богом.

2. Теория стационарного состояния. Жизнь существовала всегда и будет существовать вечно.

3. Самопроизвольное зарождение. Неоднократное возникновение жизни из неживого вещества.

4. Жизнь занесена из космоса.

5. Биохимическая эволюция. Возникновение жизни в результате процессов, подчинившихся биохимическим явлениям.

Главное условие возникновения жизни имеет планетарную причину и опреде¬ляется массой планеты. Жизнь, подобная земной, могла возникнуть и развиться на планете, масса которой имеет строго определенную величину. Если масса планеты больше чем 1/20 массы Солнца, на ней начинаются интенсивные ядерные реакции, что повышает ее температуру, и она светится, как звезда. Таковы планеты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Планеты с малой массой (Меркурий) имеют слабое гравитационное поле и не могут продолжительное время удерживать атмосферу, которая необходима для развития жизни.

Из планет Солнечной системы кроме Земли подходящую массу имеют Венера и Марс, но там отсутствуют другие условия. Особенно важной предпосылкой возникновения и развития жизни является относительно постоянная и оптимальная радиация, получаемая планетой от цен¬тральной звезды.

Обязательным условием возникновения жизни является наличие воды. Значение воды для жизни исключительно. Это обусловлено ее специфиче¬скими термическими особенностями: огромной теплоемкостью, слабой тепло¬проводностью, расширением при замерзании, хорошими свойствами как раство¬рителя и др.

Можно сделать следующий вывод: возникновение жизни на Земле есть часть общей эволюции материи во Вселенной, а не некий сверхъ¬естественный акт. Налицо были исходные органические соединения, оптимальная масса Земли, оптимальная солнечная радиация, наличие гидросферы. В этих условиях эволюция материи с высокой степенью вероятности осуществляется по пути возникновения жизни.

Анаксимандр исходил из того, что жизнь возникла из воды и земли под действием тепла. Согласно Анаксимену основным элементом является воздух, способный разрежаться и уплотняться, и этим процессом Анаксимен объяснял причину различий веществ. Он утверждал, что человек и животное произошли из земной слизи.

По Демокриту мир состоял из бесчисленного множества неделимых атомов, расположенных в бесконечном пространстве. Атомы находятся в постоянном процессе случайного соединения и разъединения. Атомы находятся в случайном движении и различны по величине, массе и форме, то тела, появившиеся вследствие скопления атомов, могут быть также различными. Более легкие из них поднялись вверх и образовали огонь и небо, более тяжелые, опустившись, образовали воду и землю, в которых и зародились

Гипотеза о самопроизвольном зарождении была опровергнута в 1862 опытами Луи Пастера. Пастер показал, что даже самые малые формы организмов появляются из зачатков организмов, а именно бактерии рождаются из спор, имеющих столь незаметные размеры, что создается иллюзия самозарождения. Вскоре после того как стали известны эти работы Пастера, начали развиваться гипотезы, утверждающей вечность жизни. К ним относятся гипотеза космических зачатков (космозеев) и гипотеза панспермии (всеобщих зачатков). Идею космических зачатков высказал в 1865 году немецкий врач Г. Рихтер, утверждавший, что жизнь вечна и зачатки ее могут переноситься с одной планеты на другую. Находясь высоко в воздухе, зачатки организмов могут прилипать к пролетающим мимо них метеоритам и так попадают в мировое пространство. Метеорит, несущий на себе такие «космические зачатки», упав на поверхность какой-нибудь планеты, может явиться источником жизни на ней. Таким путем по Рихтеру, жизнь была занесена и на Землю.

44. Живая клетка как основная структурная форма живой материи. Строение и функции клеток. Все живое построено из клеток. Клеточная теория сформировалась на основе понятия клетки как структурной и функциональной единицы живых организмов. Мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носителем генетической информации – важнейшей основы эволюционного развития живого мира является фундаментальная частица биологии – клетка. Клетки отличаются размерами, формой, функциями.

Каждая клетка выполняет свою функцию в организме за счет усиленного развития тех или иных свойств, присущих почти всем типам клеток. Химический состав клеток весьма сложен. Кроме воды (около 70%), в ней содержаться белки, нуклеиновые кислоты, ионы минеральных солей, углеводы, жироподобные вещества – липиды и другие органические вещества меньшего молекулярного веса, которые являются строительным материалом для биополимеров.

Клетки существуют как самостоятельные организмы (простейшие, бактерии) или входят в состав многоклеточных организмов. Соматические клетки отличаются по строению и функциям (нервные, мышечные, костные), половые клетки служат для размножения. Клетки отличаются своими размерами, формой, количеством поглощенного красителя. При большем увеличении в клетках можно обнаружить органеллы, выполняющие свой набор функций. В ядре хранится генетическая информация, в секреторных гранулах запасаются вещества, которые впоследствии выделяются из клетки. Наружная мембрана контролирует поступление веществ внутрь клетки и выход из нее. Считалось, что основное функциональное свойство мембран – барьерное. Но не менее важна способность мембран передавать информацию и определенные вещества. Состояние мембраны отражает состояние клетки в целом. Мембрана может быть представлена из нескольких сотен молекул. Молекулы способны к диффузии, но каждая из них имеет сове назначение при переносе веществ и информации через мембрану клетки.

Клеточное ядро – главная составляющая часть клетки. Ядро содержит ДНК, т.е. гены, и потому способно хранить в себе и воспроизводить генетическую информацию. Кроме того, ядро регулирует процессы метаболизма в самой клетке. В состав ядра входят ядрышко, содержащее скопление РНК, белков и субединиц рибосом, хроматин, представляющий из себя наследственный материал клетки в виде гранул или сетчатых структур, хромосомы. Ядро окружено двухслойной мембраной и заполнено жидкой кариоплазмой, где находятся все продукты жизнедеятельности ядра.

Органеллы выполняет свою функцию посредством химических реакций, где катализатором является специальный белок – фермент. К органеллам относят митохондрии, лизосомы, пластиды. Они богаты ферментами, при помощи которых осуществляется клеточное дыхание.

Цитоплазма –имеет развитую структуру. Пространство между ядром и внутренней поверхность плазматической мембраны заполнено нитями клеточного матрикса, который определяет форму клетки и принимает участие в функциях, связанных с движением. Сюда относятся деление клетки, ее перемещение, внутриклеточное движение.

Функциональные особенности клетки многообразны: синтез белка, транспортирование, дыхание, фотосинтез, наследственность. Во всех клетках можно выделить большое число разных пузырьков, гранул, пластинок, нитевидных структур и т.п., которые все время меняются и по внешнему виду и по составу. Реакции разложения катализируются многими ферментами.