
- •Биологи́ческая система́тика — научная дисциплина, в задачи которой входит разработка принципов классификации живых организмов и практическое приложение этих принципов к построению системы.
- •Основные цели систематики:
- •История образования атмосферы
- •Значение фотосинтеза
- •Основные типы биополимеров: белки, нуклеотиды, полисахариды, липиды.
- •6. Структурная организация нуклеиновых кислот
- •7. Образование полипептидной цепи из последовательно доставляемых к мРнк тРнк с соответствующими аминокислотами происходит на рибосомах (рис. 3.9).
- •10. Передача генетической информации осуществляется с помощью трех механизмов: репликации, транскрипции, трансляции.
- •11. Биосинтез белка — сложный многостадийный процесс синтеза полипептидной цепи изаминокислотных остатков, происходящий на рибосомах клеток живых организмов с участиеммолекул мРнк и тРнк.
- •Трансляция
- •Сравнение прокариотической и эукариотической клеток
- •17. Классификация организмов в соответствии с источниками энергии и углерода
- •Вольвокс
- •Чередование гаплоидной и диплоидной фаз в жизненном цикле
Биологи́ческая система́тика — научная дисциплина, в задачи которой входит разработка принципов классификации живых организмов и практическое приложение этих принципов к построению системы.
Основные цели систематики:
наименование (в том числе и описание) таксонов,
диагностика (определение, то есть нахождение места в системе),
экстраполяция, то есть предсказание признаков объекта, основывающееся на том, что он относится к тому или иному таксону. Например, если на основании строения зубов мы отнесли животное к отряду грызунов, то можем предполагать, что у него имеется длинная слепая кишка и стопоходящие конечности, даже если нам неизвестны эти части тела.
Современные классификации живых организмов построены по иерархическому принципу. Различные уровни иерархии (ранги) имеют собственные названия (от высших к низшим): царство,тип или отдел, класс, отряд или порядок, семейство, род и, собственно, вид. Виды состоят уже из отдельных особей.
Принято, что любой конкретный организм должен последовательно принадлежать ко всем семи категориям. В сложных системах часто выделяют дополнительные категории, например, используя для этого приставки над- и под- (надкласс, подтип и т. п.). Каждый таксон должен иметь определённый ранг, то есть относиться к какой-либо таксономической категории.
Этот принцип построения системы получил название Линнеевской иерархии, по имени шведского натуралиста Карла Линнея, труды которого были положены в основу традиции современной научной систематики.
Биномина́льная, или бина́рная, или биномиа́льная номенклатура — принятый вбиологической систематике способ обозначения видов при помощи двухсловного названия (биномена), состоящего из сочетания двух названий или имен: имени рода и имени вида (согласно терминологии, принятой в зоологической номенклатуре) или имени рода и видового эпитета(согласно ботанической терминологии).
Имя рода всегда пишется с большой буквы, имя вида (видовой эпитет) — всегда с маленькой (даже если происходит от имени собственного). В тексте биномен, как правило, пишется курсивом. Имя вида (видовой эпитет) не следует приводить отдельно от имени рода, поскольку без имени рода оно лишено смысла. В некоторых случаях допускается сокращение имени рода до одной буквы или стандартного сокращения.
Надцарство |
Эукариоты |
Эукариоты |
Эукариоты |
Эукариоты |
Царство |
Животные |
Животные |
Животные |
Животные |
Подцарство |
Многоклеточные |
Многоклеточные |
Многоклеточные |
Многоклеточные |
Тип |
Хордовые |
Хордовые |
Хордовые |
Хордовые |
Подтип |
Позвоночные |
Позвоночные |
Позвоночные |
Позвоночные |
Класс |
Костные рыбы |
Земноводные |
Млекопитающие |
Млекопитающие |
Отряд |
Сельдеобразные |
Бесхвостые |
Хищные |
Приматы |
Семейство |
Лососевые |
Лягушковые |
Кошачьи |
Гоминиды |
Род |
Форели |
Настоящие лягушки |
Кошки |
Люди |
Вид |
Форель ручьевая |
Лягушка леопардовая |
Кошка домашняя |
Человек разумный |
Научное название |
Salmo trutta |
Rana pipiens |
Felis catus |
Homo sapiens |
Наиболее общепризнанной в настоящее время является гипотеза А.И. Опарина, выдвинутая им в 1924 году. Сущность ее состоит в том, что жизнь на Земле явилась следствием процесса усложнения химических соединений до уровня возникновения абиогенным путем органических соединений и образования живых организмов, находящихся во взаимодействии с окружающей средой. То есть жизнь - это результат химической эволюции на нашей планете. Позже в 1929 году аналогичное предположение было выдвинуто и английским ученым Дж. Холдейном. В соответствии с гипотезой Опарина - Холдейна в происхождении жизни на Земле можно выделить шесть основных этапов: 1. Образование первичной атмосферы из газов, послуживших основой для синтеза органических веществ. 2. Абиогенное образование органических веществ (таких мономеров, как аминокислоты, мононуклеотиды, сахара). 3. Полимеризация мономеров в полимеры - полипептиды и полинуклеотиды. 4. Образование протобионтов - предбиологических форм сложного химического состава, имеющих некоторые свойства живых существ. 5. Возникновение примитивных клеток. 6. Биологическая эволюция возникших живых существ. Задолго до начала возникновения жизни Земля была холодной, но в дальнейшем стала разогреваться, благодаря распаду содержащихся в ее недрах радиоактивных элементов. Когда ее температура достигла 1000° С и более, начали плавиться породы и перераспределяться химические элементы: самые тяжелые из них оставались знизу, более легкие располагались в середине, а самые легкие - на поверхности. Происходили всевозможные химические реакции, скорость которых увеличивалась с подъемом температуры. Среди продуктов этих реакций было много газов, которые вырывались из недр Земли и формировали первичную атмосферу. В ней содержалось много пара, окиси углерода, сероводорода; метана, аммиака и др. Молекулярного кислорода почти не было, так как он окислял различные вещества и не доходил до поверхности Земли. Не было в первичной атмосфере, видимо, и молекулярного азота. Он образовался позже в результате окисления аммиака Кислородом. В то же время в первичной атмосфере было много углерода - основного элемента органических веществ
Образующиеся абиогенным путем органические вещества накапливались в водах мирового океана, образуя "первичный бульон", а также адсорбировались на поверхности глиняных отложений, что создавало условия для их полимеризации. Вторым этапом в зарождении жизни на Земле стала полимеризация низкомолекулярных органических соединений, образующих полипептиды.
Первые организмы были гетеротрофами, поглощающими органические вещества первичного океана. Однако по мере размножения организмов запасы органических веществ иссякали, а синтез новых не поспевал за потребностями. Началась борьба за пищу, когда выживали более стойкие и более приспособленные.
Таким образом, у части живых существ произошла переориентировка на усвоение энергии Солнца. Это были прокариоты типа сине-зеленых водорослей и бактерий. И лишь 1500 млн. лет назад возникли первые эукариоты - как гетеротрофные, так и аутотрофные организмы, давшие начало современным группам живых существ. С развитием фотосинтеза в атмосфере стал накапливаться свободный кислород и возник новый путь освобождения энергии - Кислородное расщепление. Кислородный процесс в 20 раз эффективнее бескислородного, что создало предпосылки к быстрому прогрессивному развитию организмов. Увеличение количества О2 в атмосфере и его ионизация с образованием озонового слоя уменьшили количество ультрафиолетовой радиации, достигающей Земли. Это повысило устойчивость преуспевающих форм жизни и создало предпосылки выхода их на сушу.
- В 60-х гг. XIX в. Пастер (1822-1895) в своих опытах продемонстрировал, что микроорганизмы появляются в органических растворах только потому, что туда раньше был внесен зародыш.
Молекулярная асимметрия, открытая Л. Пастером, явилась одним из доказательств земного происхождения жизни и имела огромное значение для понимания особенностей мирового эволюционного процесса.
Таким образом, опыты Пастера имели двоякое значение – доказали несостоятельность концепции самопроизвольного зарождения жизни и обосновали идею о том, что все современное живое происходит только от живого.
- В 1953 г. С.Миллер создал экспериментальную установку, в которой были смоделированы условия первичной Земли и путем абиогенного синтеза были получены молекулы биологически важных органических соединений.
Л.С. Миллер экспериментально доказал возможность абиогенного (не происходящего от живого организма) синтеза органических соединений из неорганических. Пропуская электрические разряды через смесь нагретых газов Н2, Н2О (в виде пара), СН4 и NH3, он получил набор нескольких аминокислот и органические кислоты. Оказалось, что таким путем можно синтезировать очень многие органические соединения, входящие в состав биологических полимеров — белков, нуклеиновых кислот и полисахаридов. Более 4 млрд. лет назад «колбой» Миллера был весь земной шар. Извергались вулканы, с которых стекали потоки раскаленной лавы, клубы пара окутывали Землю, атмосфера была насыщена электричеством. По мере остывания планеты водяные пары атмосферы выпадали ливнями.
В этих условиях и возникли предпосылки для длительного равновесия основных параметров, при которых могла зародиться жизнь. Здесь важно подчеркнуть, что процессы в земных оболочках планеты были неравновесными. Но зато перечисленные газы: Н2, Н2О, СН4, NH3 — имелись в достаточном количестве для взаимодействий, рассмотренных Миллером, и в отдельных относительно спокойных областях планеты начала зарождаться жизнь. Это происходило сразу во многих местах. Наверное, часто аминокислоты гибли, но кое-где им удавалось продержаться подольше, превратиться в белки и более сложные соединения.
Газовый состав «атмосферы»: метан, аммиак, пары воды, водород.
- В 1924 г. вышла книга «Происхождение жизни» советского ученого А.И. Опарина, где он теоретически и экспериментально доказал, что органические вещества могут образовываться абиогенным путем при действии электрических зарядов, тепловой энергии, ультрафиолетовых лучей на газовые смеси, содержащие пары воды, аммиака, метана и др. Под влиянием различных факторов природы эволюция углеводородов привела к образованию аминокислот, нуклеотидов и их полимеров, которые по мере увеличения концентрации органических веществ в первичном бульоне гидросферы способствовали образованию коллоидных систем, которые, выделяясь из окружающей среды и имея неодинаковую внутреннюю структуру, по-разному реагировали на внешнюю среду. Превращению углеродистых соединений в химический период эволюции способствовала атмосфера с ее восстановительными свойствами, которая потом стала приобретать окислительные свойства, что свойственно атмосфере и в настоящее время.
4. Формирование Земли сопровождалось дифференциацией вещества, которой способствовал постепенный разогрев земных недр, в основном за счёт теплоты, выделявшейся при распаде радиоактивных элементов (урана, тория, калия и др.). Результатом этой дифференциации явилось разделение Земли на концентрически расположенные слои — геосферы, различающиеся химическим составом, агрегатным состоянием и физическими свойствами. В центре образовалось ядро Земли, окруженное мантией. Из наиболее лёгких и легкоплавких компонентов вещества, выделившихся из мантии в процессах выплавления возникла, расположенная над мантией земная кора. Совокупность этих внутренних геосфер, ограниченных твёрдой земной поверхностью, иногда называют "твёрдой" Землей (хотя это не совсем точно, поскольку установлено, что внешняя часть ядра обладает свойствами вязкой жидкости). "Твёрдая" Земля заключает почти всю массу планеты (см. табл. 1). За её пределами находятся внешние геосферы — водная (гидросфера) и воздушная (атмосфера), которые сформировались из паров и газов, выделившихся из недр Земли при дегазации мантии. Дифференциация вещества мантий Земли и пополнение продуктами дифференциации земной коры, водной и воздушной оболочек происходили на протяжении всей геологической истории и продолжаются до сих пор.