1. Биология как наука о живых системах, закономерности их развития и существования.

Б- это наука, кот изучает жизнь как особую форму движения материи, законы ее существования и развития. Объектом изучения явл. живые организмы. Осн.задача-познание сущности жизни, т.е в том чтобы истолковать все явления живой природы исходя из научных законов, не забывая что целому организму, присуще в корне отличающиеся, от свойств частей, его составляющих. Ученые вынуждены признать, что не могут дать строго определения жизни, и не могут сказать, как и когда она возникла, но они могут перечислить и описать те признаки живой материи кот.отл. ее от не живой. Это прежде всего:1.дискретность и целостность 2.структурная организация 3.иерархическая соподчененность 4.обмен веществ и энергией 5.раздраженность(все живые существа способны реагировать на изменение внутр. и внешн. среды, что помогает им выжить) 6.гомеостаз 7.рост и развитие. Живые существа растут изнутри за счет пит. в-в, кот. организм получает в процессе афто- или гетеротрофного питания. В результате ассимиляции этих в-в образуется новая живая протоплазма 8.репродукция 9.наследственность и изменчивость 10.внутр регуляция и адаптация. Но все эти признаки лишь наблюдаемые проявления главных свойств живой материи, т.е. ее способность извлекать, превращать и использовать энергию из вне. Протоплазма способна не только поддерживать, но и увеличивать свои запасы энергии. В отл. от живой материи мертвое органич в-во легко разрушается под действием, мех. и хим. факторов окр.среды. Живые в-ва обладают встроенной системой саморегуляции, кот.поддерживает процессы жизнедеятельности и препятствует неуправляемому распаду структур и в-в и бесцельному выделению энергии. Такая регуляция направлена на поддержание гомеостаза на всех уровнях организации живых систем от молекул. до целых сообществ. Жизнь это есть форма существования сложных открытых систем способных к самоорганизации и самовоспроизведению.

2. Предмет биология. Биологические науки, их задачи, объекты изучения. Методы биологии. Человек как объект биологии.

Б – это наука кот изучает жизнь как особую форму движения материи, закономерности ее существования и развития. Объектом изучения явл. живые организмы. Осн.задача познание сущности жизни, т.е в том чтобы истолковать все явления живой природы исходя из научных законов. Практические запросы людей еще на заре возникновения чел.общества стимулировали классифицирование живых форм. Гораздо позже возникла идея единства органического мира. Значение ее для медицины заключается в том, что она указывает на универсальность биологич.закономерностей, распространение их на весь органический мир, включая человека. Важным аргументом в пользу единства всего живого послужила клеточная теория Т.Шванна и М.Шлейдена. Идея единства органического мира, вытекающая из того факта, что клетка явл.общим знаменателем жизни, получила подкрепление в исследованиях биохим. основ физиологии кл-к. наиболее демонстративны достижения молекулярной биологии. Она приняла положение самостоятельного направления биологич. науки в 50-ые гг прошлого столетия. Молекулярная биология концентрирует внимание на связи процессов жизнедеятельности с биологическими макромолекулами, и прежде всего на закономерностях хранения, использования и передачи в кл. наследственной информации. Мол-о –биологич. исследования открыли физико-хим. механизмы, кот. обуславливают такие св-ва живого, как структурированность и специфичность биологических объектов, воспроизводимость кл. и организмов в ряду поколений, Основные законы наследственности были установлены Менделем и Витсманом, Их значение в том что они вскрыли всеобщий механизм передачи от особи к особи и перераспределения в пределах наследственной информации. Этим были вскрыты предпосылки к биологической сущности пол. размножения, индивидуальн. развития, смены поколения. Исходя из положения кл. теории и способствуя ее укреплению Р.Вирхов создал концепцию целлюлярной патологии(1858), кот, на долгие годы определила главные пути развития в медицине . Использовав генетико-биохимич. подход в изучении болезней человека, врач Гаррод 1908 заложил основы молекулярной патологии, дал ключ к пониманию больших вопросов практич. медицины как разл. Восприимчивость людей к болезням и вариабельность р-ий на лекарства. Успехи общей и экспериментальной генетики, достигнутые в конце 20-х, начале 30-х гг, стимулировали исследования по генетике человека. В результате возник новый раздел патологии – наследственные заболевания. Появились мед.-ген консультации. Молекулярная биология порождает новые подходы к лечению заболеваний и порогов развития, кот. зависят от дефективности генов – генная инженерия. В биологии существуют 2 осн. пути познания явлений и механизмов. Один из них заключается в расчленении сложных биологич. процессов и объектов на составляющие части и анализе каждой составляющей части в отдельности- РЕДУКЦИОНИЗМ. Второи путь познания интекратизм кот. закл. в обобщенности характеристик биологич. процесса или объекта с изучением черт свойственных как целому. Познание биологич. закономерностей как путей изучений жизни конкретными науками, так и путем разработки общих теорий.

4 РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О СУЩНОСТИ ЖИЗНИ, ЖИЗНИ СВ-ВА ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Жизнь – это есть форма существования сложных , открытых систем способных к самоорганизации и скмовоспроизведению .

Основные признаки жизни:

1дискретность и целостность 2 структурная организация 3 иерерхическая соподчиненность 4 обмен в-в и энергии 5 раздражимость 6 гомеостаз 7 рост и развитие 8 репродукция 9 наследственность и изменчивость 10 внутр. Регуляция и адаптации.

Для живых форм характерно особое взаимоотношение с окружающей средой – обмен в- в. Основу составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции и диссимиляции. Эти процессы направлены на обнавление структур организма и на обеспечения разл. Сторон ег жизнедеятельности, необходим-ти пит. в-вами и энергией. Обязательным условием обмена явл поступление из вне определ хим соединений, т.е существование организма как открытой системы

Клеточная теория ( Шлейден, Шванн, Вирхов 1838-39)

1 все живые организмы состоят из клеток. Вне клетки жизни нет

2 клетки всех организмов сходны м/у собой по строению и составу

3 клетки могут опразовываться только из клеток путем деления

4 кл. строение всех живых организмов – свидетельство о единстве происхождения

5 кл. многокл. Организмов специлизируются образуют ткани объединяясь по функциям

6 кл. явл. Открытой биол системой ч/з кот проходят и преобразуются потоки в-в , энергии и информации

кл. – осн структурная функциональная генетическая единица организации живого, энергетически живая систем. Термин предложен Гуком в 1665г

уровни организации живой материи

1 молекулярный 2 субкл. 3 кл 4 тканевой 5 органный 6 организменный 7 популяционно видовой 8 биогеоценотический 9 биосферный

5ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ. ГЛАВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ

жизнь – это форма существования сложных, открытых систем способных к самоорганизации и самовоспроизведению.

Теория проихождения жизни на земле Опарина – Холдейна: Примерно через миллиард лет после происхождения земли возникли одноклеточные роганизмы путем эволюции из органических в-в оброзавшихся абиогенно в несдержавшей свободного кислорода атмосфере. Эта основная идея была высказана в современной форме в 1928 г А.И.Опариным и Дж.Холдейном.

Весь эволюционный процесс живой материи на Земле был теоритически обоснован условиями начального состояния: 1наличие бескислородной первичной атмосферы. 2 взаимодействие на атмосферу источника энергии 3 наличие на поверхности земли жидкой воды 4 наличие в атмосфере гидросфере и литомфере большого разнообразия не связанных в сложные структуры хим элементов

Стадии Биогеноза:

Биогенез это процесс развития от живого к живому. Различают несколько стадий ! стадия неорганического фотосинтеза 2 Стадия коацирвации 3 стадия образования оболочек или мембран 4 стадия появления метаболизма 5 стадия воспроизведения (редупликации)

Альтернативные теории жизни на земле

ТЕОРИЯ ПАНСПЕРМИИ: согласно этой теотии, жизнь могла распространятся от 1 Солнечной системы к другой в виде спор микроорганизмов. Земля и возможно другие первоначально лишенные жизни планеты могли быть *Засеяны* намерено какими то другими разумными существами, обитателями тех солнечных систем, которые в своем развитии опередили нашу планету на миллиарды лет

Теория стационарного состояния. В этой теории предложенной в конце 40-х годов Г.Банди, утверждается что Вселенная всегда была такая же как сейчас. Отсюда жизнь как мы ее себе представляем является ровесницей всего в-ва Вселенной

6:ПОЯВЛЕНИЕ КЛЕТКИ. ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ. В настоящее время в результате открытия 3-х основных конструкций живой материи – вирусной, бактериальной и клеточной стало совершенно очевидно, что клетка как сложная форма структурной организации жизни не могла быть первичным элементом. Клетке несомненно предшествовали конструкции живого в-ва бактериальной или вирусной природы.

Гипотеза мембраногенеза Робертсона ( 1959) согласно данной гипотезе органеллы клетки и все мембранные устройства включая ядро возникли в протоклетке из выпячиваний и разрастаний плазмолеммы. По Робертсону все процессы филогенетического развития цитоплазматич органелл и ядра обосновываются на наличии мембранных связей м\у органеллами и ядром, а также формирование органелл путем впячиваний плазмолеммы.

Но по схеме структурная динамика клетки не имеет никакого начального этапа, т.к. клетка рассматривается как система взаимосвязнных и переходящих 1 в другую мембран и ее онтогенез заключается в формировании мембран. Синтеза за счет др. .

Плазмидная гипотеза(1975) рассматривает происхождение митохондрий в структуре предкового прокариотического организма как результат проникновения плазмидной ДНК вокруг которой сформировались мембраны, путем влияний плазмолеммы.

2 Гипотеза симбиогенеза Мерешковского (1910) согласно кот эволюционное происхождение клетки сводится к симбиотическому объединению предковых организмов бактериального типа. Однако явление фено- и пиноцитоза у прокариотов не обнаружили, в силу чего пути проникновения в матрикс бактерий для других организмов сомнительны

3 Гипотеза симбактериогенеза Студитского1962,1981 сводится к построению клеток из органелл, возникших путем специализации из бактериоцидных предков, сформировавших клетку путем комплексирования. Гипотеза основывается на фактах онтогенетич и функциональной динамики клеточных структур.

7ВОЗНИКНОВЕНИЕ МНОГОКЛЕТОЧНОСТИ

многоклеточные организмы произошли от одноклеточных. Из существующих теорий происхождения многоклеточных осн. Явл. Теория гастреи Э.Геккеля и теория паренхимеллы И.И.Мечникова. обе теории основываются на биогенетическом законе Геккеля- Мюллера *онтогенез является кратким и быстрым повторение филогенеза, обусловленным наследственностью и приспособлением*.

Теория гастреи. Зародышевая стадия многоклеточных очень сходна с колониальными жгутиковыми и . по мнению Геккеля многокл. Возникли след образом: у шарообразной колонии вольвокс произошло выпячивание одной из сторон шара и образовался простейший двухслойный организм. На месте впячивания формируется рот, внутр слой выстилает кишку. После того как образовалось 2 слоя, ф–ии кл. разделились. Наружний слой стал выполнять защитную функцию, внутренний пищеварительную, этот первый многоклетожный организм Геккель назвал гастреей

Теория паренхимеллы . с точки зрения Мечникова в однослойных шаровидных колониях 2-ой внутренний слой образовался не путем впячивания, а путем выселения кл из наружного слоя внутрь. Отдельные простейшие однослойной полости после захвата пищи погружались внутрь шара и образовывали там рыхлую массу . внутри они переваривали пищу после чего вновь возвращались на пов-ть. Постепенно в процессе эволюции часть кл. , переваривающих пищу утратили способность возвращаться на пов-ть и образовали внутр. Слой.

Теория Мечникова объясняет образование простейшего двухслойного организма вполне конкретной причиной – захватом и перевариванием пищи . этот первичный многокл. Организм Мечников назвал паринхимеллой.

9 КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ КАК ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ЕДИНСТВА ВСЕГО ЖИВОГО И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕОРИИ.

Практические запросы людей еще на заре возникновения чел. общества стимулировали классифицирование живых форм. Гораздо позже возникла идея единства органического мира. Значение ее для медицины заключалась в том, что она указывает на универсальность биол. Закономерн6остей, распространения их на весь органический мир, включая человека. Важным аргументом в пользу единства всего живого послужила клеточная теория Т.Шванна и М.Шлейдена(1839), позже в клеточную теорию внес дополнение Р.Вирхов

Основные положения клеточной теории:

1 все живые организмы состоят из клеток. Вне клетки жизни нет.

2 клетки всех организмов сходны между собой по строению и хим. составу.

3 клетки могут образовываться только из клеток путем деления

4 клеточное строение всех живых организмов – свидетельство о единстве их происхождения

5 клетки многоклеточных организмов специализированы, т.е. выполняют определенные функции и образуют ткани

6 клетка является открытой биологической системой, через которую проходят и преобразуются потоки веществ, энергии и информации.

Открытие клеток, доказательство их гомологии, уяснение того что все организмы состоят из клеток и продуктов их жизнедеятельности, дало толчек плодотворному изучению фундаментальных закономерностей строения, функционирования и развития живых существ.

10 ТИПЫ КЛЕТОЧНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ. СТРУКТУРНО – ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРО- И ЭУКАРИОТ.

В природе существует значительное разнообразие конкретных клеточных форм. Вместе с тем число основных типов клеток ограничено.

Выделяют про и эукариотические типы с подразделением второго на подтип клеток простейших организмов и подтип клеток многоклеточных.

Клетки прокариотического типа имеют особо малые размеры не более 0,5-3,0мкм в диаметре. У них нет морфологически обособленного ядра, т.к ядерный мартикс в виде ДНК не отграничен от цитоплазмы оболочкой. В клктке отсутствует развитая система мембран. Генетический аппарат образован единственной кольцевой хромосомой, которая лишена основных белков – гистонов. У прокариот отсутствует клеточный центр. Для них не типичны клеточные перемещения цитоплзмотич и амебоидное движение. Время необходимое для образования 2-х дочерних клеток из материнской сравнительно мало и исчесляется десятками минут. Прокариотические клетки не делятся митозом. К этому типу клеток относятся бактерии и сине-зеленые водоросли

Эук. Тип кл организации представлен двумя подтипами. Особенностью организмов простейших является то, что они исключая колониальные формы, с структурном отношении представляют собой клетку физиологическую полиоценную особь. В связи с тем что в клетках некоторых простейших имеются миниатюрные образования , выполняющие на клеточном уровне функции органов, аппаратов и систем органов многоклеточного организма.

Высокая упорядоченность внутреннего содержимого эукариотической клетки достигается путем компортменализации ее объема - разделение на *ячейки*, отл. деталями химического состава

12 БАРЬЕРНАЯ ФУНКЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ МЕМБРАНЫ. ПАССИВНЫЙ И АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНЫ, ЭНДОЦИТОЗ И ЭКЗОЦИТОЗ

транспорт веществ через мембрану жизненно важен по ряду причин: 1 обеспечивание и поддержание в клетке ph и ионную концентрацию, 2 поставляет питательные вещества которые являются источником энергии, 3 выделение из клетки токсических отходов, секреции полезных веществ, 4 создание ионных градиентов, необходимых для нервной и мышечной активностей . уществуют 4 основных принципа механизма поступления веществ в клетку или выхода из клетки: диффузия, осмос, активный транспорт, экзо или эндоцитоз. 2 первых процесса нося пассивный характер, т.е не требует затрат энергии. 2 последних – активные процессы связанные спотреблением энергии.

Эндоцитоз и экзолцитоз это 2 активных процесса связанных с потребление энергии, посредством которых различные матералы транспортируются через мембрану либо в клетку либо из нее. При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, котрые затем отшнуровываутся и превращаются в пузырьки или вакуоли. Различают 2 типа эндоцитоза

1Фагоцитоз – поглащение твердых частиц. Специализированные клетки осуществляемые фагоцитоз называются фагоцитами, эту функцию выполняю несколько видовлейкоцитов

2Пиноцитоз – поглащение жидкого материала, часто образуются очень мелкие пузырьки.

Экзоцитоз процесс обратный эндоцитозу. Таким способом различные материалы выводятся из клетки: из пищеварительных вакуолей удаляется оставшиеся не переваренные плотные частицы, а из секреторных клеток путем *липоцитоза наоборот* выводится из жидкостей секрет

13 КОМПОНЕНТЫ ЦИТОПЛАЗМЫ, МАТРИКС (ГИАЛОПЛАЗМА)- ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА КЛЕТКИ. ЦИТОПЛАЗМТИЧЕСКИЕ ВЛЮЧЕНИЯ

цитоплазматический матрикс представляет собой основную и наиболее важную часть клетки, ее истинную внутреннюю среду. Компоненты цитоплазмотического матрикса осуществляют процессы биосинтеза в клетке и содержат ферменты необходимые для продуцирования энергии, главным образом продуцируемого за счет анаэробного гликолиза основные свойства цитоплазмотической мембраны: 1 с матриксом связаны коллоидные свойства клетки. Вместе с внутриклеточными мембранами вакуолярной системы его можно рассматривать как многофункциональную коллоидную систему. 2 обеспечивает изменение вязкости цитоплазмы разл. Кл. и кот. Возникают под действием фотосинтеза. 3 ответственен за амебовидное движение, деление кл, и движение сигмента в хромотрофах.4 определяет полярность расположения внутриклеточных компонентов. 5 обеспечивает механические свойства клетки. Цитоплазма – это внутреннее содержание клетки кот. Состоит из осн. В-в, органелл и включений. Гиалоплазма – основное вещество цитоплазм. Заключ пространство между клеточными органеллами . гиалоплазма содержит 90% воды. Гиалоплазма содержит множество белковых нитей – филаментов, кот. Образуют цитоскелет. Включения – относительно не постоянные компоненты цитоплазмы которые служат запасными клеточными веществами (жир, гликоген), в клетке это продукты кот. Секретирует данная кл.. органеллы – постоянные структуры цитоплазмы выполняющие в кл. жизненно важные функции. В зависимости от функций различают органоиды общего и специального назначения. Органоиды общего назначения делятся на мембанные ( одномембранные (ЭПС, Комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли, пероксисомы), двумембранные (митохондрии, пластиды и др. ) и немембранные ( рибосомы, кл. центр, центриоли микротрубочки и филаменты)

14СИСТЕМА ЭНДОМЕМБРАН КАК ОСН. КОМПОНЕНТ ПРАСТРАНСТВЕННОЙ СУБКЛ. ОРГАНИЗАЦИИ . ОДНОМЕМБРЕННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ (ЭПС, КГ, ЛИЗОСОМЫ, ВАКУОЛИ, ПЕРОКСИСОМЫ).СТРОЕНИЕ и ФУНКЦИИ.

Органеллы – постоянные структуры цитоплазмы, выполняющие в клетке жизненно важные функции. В зависимости от функции различают органоиды специального и общего назначения. Органеллы делятся на немембранные (рибосомы, кл. центр, микротрубочки и филаменты) и мембранные: 1 одномембранные и 2 двумембранные (митохондрии и пластиды растительных клеток) ЭПС – это система цистерн и канатиков, стенки кот. образованны мембраной. ЭПС пронизывает всю цитоплазму в разных направлениях и делит ее на изолированные ячейки – компартменты. Существует шероховатая ) когда цистерны и канатики связаны с рибосомами) и гладкая когда связь с рибосомами отсутствует). Ф-ии: обеспечивает синтез белка 2 обеспечивает активный транспорт разл. Соединений по внутримембр. Фазе 3 синтес мембран липидов 4 транспорт и накапливание ионов в клетке, а также резервуар ионов кальция 5 синтез гармонов, ферментов первичный синтез секрета. КГ – обычно расположен возле ядра. Состоит из мембраны образующей уплощенные цистерны и диски, кот. расположены друг нод другом, края цистерн переходят в трубочки от кот. отщепляются пузырьки, транспортирующие заключенные в них вещества. Ф-ии: 1 формирование первичных лизосом, пероксисом и микротелец 2 сборка и *рост* мембран кот. затем окружают накаплив. Продукты секреции, после чего они освобождаются от органелл 3 обезвоживание, накапливание, упаковка и транспорт продуктов секреции 4 синтез структурных компонентов клетки 5 участвует в синтезе желтка яйцеклеток, в синтезе полисахаридов.

Лизосомы – пузырьки разных размеров, заасенные ферментами. Различают первичные и вторичные лизосомы. Первичные – это более мелкие только что отделившиеся. Вторичные лизосомы(аутолизосомы). Продукты переваренные лизосомоы частично поглащаются клеткой, а частично остаются в лиосомах в виде остаточных телец.путем экзоцитоза выделяются наружу.

Вакуоли – в них запасается вода, пит в-ва и пигмент.

Пероксисомы – эот небольшие вакуоли с однородной мембраной ограничивающий гранулярный матрикс, в центре кот. расположена сердцевина. Микротельца подобно лизосомам, происходят из ЭПС клетки. В них обнаруживаются ферменты, связанные с метоболизмом перекиси водорода. Ф=Ии защитная: нейтрализация перекиси кот. явл. Таксичным в-вом для клетки 2 образование депо ряду ферментов кот. играют важную роль при переваривании жиров в углеводы и кетаболизме пуринов.

15ДВУМЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ (МИТОХОНДРИИ, ПЛАСТИДЫ) СТРОЕНИЕ И Ф-ИИ.

Органеллы постоянные структуры цитоплазмы выполняющие в кл. жизненно важные ф-ии в зависимости от ф-ии их делят на органоиды общего и специального назначения. Органеллы общего назначения делят на не мембранные( рибосомы, кл. центр, микротрубочки и филаменты) и мембранные 1 одномембранные(ЭПС, к.г. , лизосомы, вакуоли,перексисомы 2 двумембранные (пластиды, митохондрии).

Митохондрии ограничены двумя мембранами внешн. Мембрана отделяет ее от иалоплазмы(обычно имеет развитые контуры не образует впячиваний и складок). Внутр.

Ограничивает собственное внутр содержимое митохондрии – ее матрикс. Характерной чертой внутр. Мембран. Митохондрии явл. Складки в виде крист. Межмембранное пространство и полость заполнены содержимым гомогенного строения иногда в нем выявляются тонкие НИИ и гранулы ф-ии осуществление синтеза АТФ 2 расщепление и синтез УВ и жирных кислот 3 осуществлени синтеза белка митохондрии обладают плотной системой синтеза белков, т.е. имеют свою специфичную ДНК митохондриальную РНК и свои рибосомы.

Пластиды – органеллы связанные с процессами обмена в-вв в кл растений. Встречаются у всех растений за исключением бактерий, водорослей и грибов. Для этих органоидов характерно наличие пигмента в зависимости от месторасположения в растении различают 3 типа пластид: 1 ЛЕЙКОПЛДАСТЫ_ в кл. меристемы, эмбриональных и полов. Кл., а также в неосвященных частях растений. 2 ХРОМОПЛАСТЫ нефотосинтезирующие окраш. Пластиды содержащие главным образом красные, оранжевые и желтые 3 ХЛОРОПЛАСТЫ – фотосинтезирующие окрашенные пластиды, содержащие главным образои хлорофилл и отчасти каротиноиды. Хим состав хлоропластов. Около 80% сост нерастворимые белки, связанные с липидами.