Словарь терминов

Адаптация — процесс специфического приспособления организма к всегда комплексно действующим на него факторам среды и процесс поддержания структурно-функциональной стабильности окончательно сформированных функциональных систем организма (что соответствует состоянию абсолютной адаптированности организма к комплексно действующим факторам среды). Процесс адаптации — это процесс «построения» специфических функций организма, позволяющих получать требуемый организму (и возможный для данного организма!) результат. Или, поскольку функции организма связаны с его структурными образованиями, процесс адаптации ещё более достоверно должен быть представлен в виде целенаправленного специфического функционально-структурного приспособления к условиям, в которые поставлен конкретный организм

Адаптированность (абсолютная, полная) — абсолютный результат процесса адаптации — состояние специфического динамического равновесия организма, сформировавшееся в результате продолжительного (в течение периода адаптации) «взаимодействия» данного организма с неизменным комплексом факторов среды. Абсолютная адаптированность организма к комплексу стандартных, относительно неизменных по силе и специфичности воздействий напрямую связан с окончательным формированием конкретной функциональной системы. Длительность периода адаптации при соблюдении оговоренных выше условий определяется сложностью формируемой функциональной системы и индивидуальными особенностями организма

Адаптационные реакции — специфические реакции организма, его «срочный» ответ на комплексно действующие факторы среды. Адаптационные реакции организма в ответ на производимую или произведенную «внешнюю» или «внутреннюю» работу — это мотивированный спецификой этой работы сдвиг гомеостатических констант в компонентах задействованной для выполнения данной конкретной работы функциональной системы. Адаптационные реакции стимулируют течение обменных процессов в компонентах работающей в данный момент функциональной системы, обуславливая функционально мотивированные адаптационные изменения её компонентах (если данная функциональная система находится на той или иной стадии своего формирования), или, обеспечивая её стабильность (если она полностью сформирована)

Апоптоз (греч.απόπτωσις— опадание листьев)— программируемая клеточная смерть, регулируемый процесс самоликвидации на клеточном уровне, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро (в среднем за 90 минут) фагоцитируютсямакрофагамилибо соседними клетками, минуя развитиевоспалительной реакции. Морфологически регистрируемый процесс апоптоза продолжается 1-3 часа. Одной из основных функций апоптоза является уничтожение дефектных (повреждённых, мутантных, инфицированных) клеток. В многоклеточных организмах апоптоз к тому же задействован в процессах дифференциациииморфогенеза, в поддержании клеточногогомеостаза, в обеспечении важных аспектов развития и функционированияиммунной системы. Апоптоз наблюдается у всехэукариот, начиная от одноклеточныхпростейшихи вплоть до высших организмов. В программируемой смертипрокариотучаствуют функциональные аналоги эукариотических белков апоптоза.

Биоразнообразие (биологическое разнообразие) — разнообразие жизни во всех её проявлениях. Также под биоразнообразием понимают разнообразие на трёх уровнях организации: генетическое разнообразие (разнообразие генов и их вариантов — аллелей), видовое разнообразие (разнообразие видов в экосистемах) и, наконец, экосистемное разнообразие, то есть разнообразие самих экосистем. Основные научные концепции биоразнообразия были сформулированы лишь в середине ХХ века, что напрямую связано с развитием количественных методов в биологии.

Генетическое разнообразие или генетический полиморфизм — разнообразие популяцийпо признакам или маркерам генетической природы. Один из видовбиоразнообразия. Генетическое разнообразие представляет собой важный компонент генетической характеристики популяции, группы популяций или вида. Генетическое разнообразие, в зависимости от выбора рассматриваемых генетических маркеров, характеризуется несколькими измеряемыми параметрами:

1. Средняя гетерозиготность.

2. Число аллелейналокус.

3. Генетическое расстояние (для оценки межпопуляционного генетического разнообразия).

Генетическая инженерия (генная инженерия) — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНКиДНК, выделениягеновизорганизма(клеток), осуществления манипуляций сгенамии введения их в другие организмы. Г.и. не являетсянаукойв широком смысле, но является инструментомбиотехнологии, используя методы таких биологических наук, какмолекулярнаяиклеточная биология,цитология,генетика,микробиология,вирусология.

Генные болезни – это большая группа заболеваний, возникающих в результате повреждения ДНК на уровне гена.

Геном — совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом клеток данного вида организмов. Понятие генома является генетической характеристикой вида в целом.

По современным представлениям, под геномом организма понимают суммарную ДНК гаплоидного набора хромосом и каждого из внехромосомных генетических элементов, содержащуюся в отдельной клетке зародышевой линии многоклеточного организма. В определении генома отдельного биологического вида необходимо учитывать, во-первых, генетические различия, связанные с полом организма, поскольку мужские и женские половые хромосомы различаются. Во-вторых, из-за громадного числа аллельных вариантов генов и сопутствующих последовательностей, которые присутствуют в генофондебольшихпопуляций, можно говорить лишь о некоем усреднённом геноме, который сам по себе может обладать существенными отличиями от геномов отдельных особей. Размеры геномов организмов разных видов значительно отличаются друг от друга, и при этом часто не наблюдается корреляции между уровнем эволюционной сложности биологического вида и размером его генома.

Геном человека — геном биологического вида Homo sapiens. В большинстве нормальных клеток человека содержится полный набор составляющих геном 46 хромосом: 44 из них не зависят от пола (аутосомные хромосомы), а две — X-хромосомаиY-хромосомаопределяют пол (XY — у мужчин или ХХ — у женщин). Хромосомы в общей сложности содержат приблизительно 3 миллиарда пар оснований нуклеотидов ДНК, образующих 20000—25000генов. В ходе выполнения проекта «Геном человека» содержимое хромосом находящихся в стадии интерфазы в клеточном ядре (вещество эухроматин), было выписано в виде последовательности символов. В настоящее время эта последовательность активно используется по всему миру в биомедицине. В ходе исследований выяснилось, что человеческий геном содержит значительно меньшее число генов, нежели ожидалось в начале проекта. Только для 1,5% всего материала удалось выяснить функцию, остальная часть составляет так называемую «мусорную» ДНК. В эти 1,5% входят гены, которые кодируют РНК и белки, а также ихрегуляторные последовательности, интроны и, возможно, псевдогены.

Гетерохрония (от гетеро… и др. -греч.Chrónos — время), разновременность, изменение времени закладки и темпа развития органову потомков животных и растений по сравнению с предками.

Гетерохрония может выражаться в более ранней закладке и усиленном развитии органа (акселерация) или в более поздней его закладке и замедленном развитии (ретардация), что зависит от времени начала функционирования органа и, следовательно, от условий среды, в которой протекаетонтогенетическое развитие организма. Гетерохрония как приспособление организмов к изменяющимся условиям их развития имеет существенное значение в историческом развитии видов (филогенезе).

Термин «Гетерохрония» был введён в биологию немецким естествоиспытателем Геккелем для обозначения временных нарушений биогенетического закона.

Гетерохрония изучается как один из основных процессов преобразования организации животных и растений под влиянием изменяющихся условий жизни при видообразовании.

Примером гетерохронии может служить раннее развитие у млекопитающихмышц языка, благодаря чему новорождённый детёныш способен производить сосательные движения.

Скороспелостьипозднеспелостьтакже относятся к явлениям гетерохронии, затрагивающим организм в целом.

Действующие факторы среды — объемное, комплексное понятие, включающее все надпороговые (по силе воздействия на организм) факторы, которые реально оказывают на организм специфическое воздействие в конкретный момент времени. Действующие факторы — «внешние» или «внутренние» воздействия на организм — всегда рассматриваются и оцениваются во взаимодействии с биологическим объектом (организмом) и вне этого «взаимодействия» самостоятельной «стоимости» не имеют. Сила (величина) воздействия какого-либо фактора (суммы факторов) определяется сугубо индивидуальной реакцией на него каждого субъекта, зависящей не только от характеристик действующего фактора, но и от адаптационных возможностей данного субъекта и его «исходного состояния». Любой действующий фактор несет в себе как неспецифические, так и специфические черты. Более того, неспецифические характеристики любого действующего на организм фактора неотделимы от его специфических качеств.

Дифференцировка клеток — процесс реализации генетически обусловленной программы формирования специализированного фенотипа клеток, отражающего их способность к тем или иным профильным функциям. Иными словами, фенотип клеток есть результат координированной экспрессии (то есть согласованной функциональной активности) определённого набора генов.

В процессе дифференцировки менее специализированная клетка становится более специализированной. Например, эмбриональная стволовая клетка «превращается» в клетку эктодермы. Деление и дифференцировка — основные процессы, путем которых одиночная клетка (зигота) развивается в многоклеточный организм, содержащий самые разнообразные виды клеток. Дифференцировка меняет функцию клетки, ее размер, форму и метаболическую активность. Достигается это изменениями в экспрессии генов, в то время как ДНК остается неизменной. Один из способов регулирования экспрессии генов — метилирование ДНК. Дифференцировка также случается и во взрослом организме, когда поврежденные клетки тканей замещаются новыми, полученными путем деления и дальнейшей дифференцировки взрослых стволовых клеток. Запускать дифференцировку могут как внутренние причины так и внешние сигналы.

Кариотип – совокупность признаков (число, размеры, форма и т.д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида (видовой кариотип), данного организма (индивидуальный кариотип) или линии (клона) клеток. Кариотипом иногда также называют и визуальное представление полного хромосомного набора (кариограммы).

Межклеточный (внеклеточный) матрикс (англ.extracellular matrix, ECM)– внеклеточные структуры ткани (интерстициальный матрикс и базальные мембраны). Внеклеточный матрикс составляет основу соединительной ткани, обеспечивает механическую поддержку клеток и транспорт химических веществ. Кроме того, клетки соединительной ткани образуют с веществами матрикса межклеточные контакты (гемидесмосомы, адгезивные контакты и др.), которые могут выполнять сигнальные функции и участвовать в локомоции клеток. Так, в ходе эмбриогенеза многие клетки животных мигрируют, перемещаясь по внеклеточному матриксу, а отдельные его компоненты играют роль меток, определяющих путь миграции.

Основные компоненты внеклеточного матрикса — гликопротеины, протеогликаны и гиалуроновая кислота. Коллаген является превалирующим гликопротеином внеклеточного матрикса у большинства животных. В состав внеклеточного матрикса входит множество других компонентов: белки фибрин, эластин, а такжефибронектины, ламинины и нидогены; в состав внеклеточного матрикса костной ткани входят минералы, такие как гидроксиапатит; можно считать внеклеточным матриксом и компоненты жидких соединительных тканей — плазму крови и лимфатическую жидкость.

Микроэволюция — это распространение в популяции малых изменений в частотах аллелей на протяжении нескольких поколений; эволюционные изменения на внутривидовом уровне. Такие изменения происходят из-за следующих процессов: мутации, естественный отбор, искусственный отбор, перенос генов и дрейф генов. Эти изменения приводят к дивергенции популяций внутри вида, и, в конечном итоге, к видообразованию.

Молекулярно-генетические маркеры (ДНК-маркеры) — полиморфныйпризнак, выявляемый методами молекулярной биологии на уровне нуклеотидной последовательности ДНК, для определенного гена или для любого другого участка хромосомы при сравнении различных генотипов, особей, пород, сортов, линий и т.д. За последние годы накопился большой массив данных об эффективности использования молекулярно-генетических маркеров, как на уровне белков, так и ДНК, РНК, для решения многих задач генетики, селекции, сохранения биоразнообразия, изучения механизмов эволюции, картирования хромосом, а также для семеноводства и племенного дела.

Морфогенез (англ.Morphogenesis, от греч. Morphê форма и genesis происхождение, или буквально «формообразование») — возникновение и развитие органов, систем и частей тела организмов как в индивидуальном (онтогенез), так и в историческом, или эволюционном, развитии (филогенез). Изучение особенностей морфогенеза на разных этапах онтогенеза в целях управления развитием организмов составляет основную задачу биологии развития, а также генетики, молекулярной биологии,биохимии, эволюционной физиологии, и связано с изучением закономерностей наследственности.

Процесс морфогенеза контролирует организованное пространственное распределение клеток во время эмбрионального развития организма. Морфогенез может проходить также и в зрелом организме, в клеточных культурах или опухолях. Морфогенез также описывает развитие неклеточных форм жизни, у которых нет эмбриональной стадии в их жизненном цикле. Морфогенез описывает эволюцию структур тела в пределах таксономической группы.

Морфогенетический ответ в организме может быть вызван гормонами, окружающими химическими сигналами широкого диапазона: от продуктов жизнедеятельности других клеток и организмов до токсических веществ и радионуклидов, или механическими воздействиями.

Нейромедиа́торы (нейротрансмиттеры) — биологически активные химические вещества, посредством которых осуществляется передача электрического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами. Нервный импульс, поступающий в пресинаптическое окончание, вызывает освобождение в синаптическую щель медиатора. Молекулы медиаторов реагируют со специфическими рецепторными белками клеточной мембраны, инициируя цепь биохимических реакций, вызывающих изменение трансмембранного тока ионов, что приводит к деполяризации мембраны и возникновению потенциала действия. Традиционно нейромедиаторы относят к 3 группам: аминокислоты, пептиды, моноамины (в том числе катехоламины).

Неспецифические адаптационные реакции организма — искусственно выделенное звено адаптации, позволяющее оценить истинный (отраженный в реакциях организма) «размер» комплекса действующих на организм факторов среды.^. Адаптационные изменения — специфические изменения, происходящие в организме в процессе его приспособления к комплексно действующим на него факторам среды — один из основных «инструментов» адаптации, используемый организмом как для достижения состояния адаптированности, так и для поддержания организма в этом состоянии. Адаптационные изменения (более или менее выраженные) происходят в организме в ответ на любые изменения его «внешней» и «внутренней» среды.

Онтогенез (от греч. on, род п. «оntos» — сущее, и «genesis» — возникновение, происхождение) индивидуальное развитие организма, то есть процесс развития организма от момента его зарождения до конца жизни. Термин «онтогенез» («онтогения») был введен немецким зоологом Э. Геккелем как противопоставление филогении — историческому (эволюционному) развитию данного вида. Геккель полагал, что онтогенез исчерпывающе определяется филогенией («филогения есть механическая причина онтогении»). В настоящее время подавляющее большинство биологов придерживается почти противоположного взгляда — историческое развитие видов протекает на основе изменений онтогенеза (последние были названы А.Н. Северцовым «филэмбриогенезами»). Соотношение онтогенеза и филогенеза — одна из фундаментальных и далеко еще не решенных проблем современной биологии.

Передача сигнала в клетке (клеточная сигнализация, англ.cell signaling) — это часть сложной системы коммуникации, которая управляет основными клеточными процессами и координирует действия клетки. Возможность клеток корректно отвечать на изменения окружающей их среды (microenvironment) является основой развития, репарации тканей, иммунитета и системы поддержания гомеостаза в целом. Ошибки в системах обработки клеточной информации могут привести к раку, аутоиммунным заболеваниям и диабету. Понимание механизмов передачи сигнала внутри клетки может привести к разработке методов лечения заболеваний и даже созданию искусственных тканей.

Системы передачи сигнала в клетке являются сложно организованными комплексами и обладают такими качествами, как ультрачувствительность и бистабильность (возможность находиться в одном из двух существующих состояний). Анализ систем передачи сигнала в клетке затрагивает комбинацию экспериментальных и теоретических исследований, которые включают в себя развитие и анализ моделей и симуляторов.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — экспериментальный метод молекулярной биологии, позволяющий добиться значительного увеличения малых концентраций (амплификации) определённых фрагментов нуклеиновой кислоты (ДНК) в биологическом материале (пробе). Помимо этого, ПЦР позволяет производить множество других манипуляций с нуклеиновыми кислотами (введение мутаций, сращивание фрагментов ДНК) и широко используется в биологической и медицинской практике, например, для диагностики заболеваний (наследственных, инфекционных), для установления отцовства, для клонирования генов, выделения новых генови т.п.

Резистентность (лат. resistentia сопротивление, противодействие; синоним сопротивляемость) — устойчивость организма к воздействию различных повреждающих факторов. Резистентность тесно связана с реактивностью организма, представляя собой одно из основных ее следствий и выражений. Различают неспецифическую и специфическую резистентность. Под неспецифической резистентностью понимают способность организма противостоять воздействию разнообразных по своей природе факторов. Специфическая резистентность характеризует высокую степень противодействия организма воздействию определенных факторов или их близких групп.

Особое место занимает высокоспецифичная мобилизация защитно-приспособительных свойств организма при воздействиях на иммунную систему. В целом реализация механизмов резистентности организма обеспечивается, как правило, не одним каким-либо органом или системой, а взаимодействием комплекса различных органов и физиологических систем, включая все звенья регуляторных процессов.

Синтетическая теория эволюции (СТЭ) — современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма. СТЭ также опирается на палеонтологию, систематику, молекулярную биологию и другие направления биологии. Синтетическая теория в её нынешнем виде образовалась в результате переосмысления ряда положений классического дарвинизма с позиций генетики начала XX века. В настоящее время появились новейшие теоретические разработки, позволившие еще больше приблизить СТЭ к реально существующим фактам и явлениям, которые ее первоначальная версия не могла объяснить. Достигнутые эволюционной биологией на настоящий момент рубежи отличаются от представленных ранее постулатов СТЭ. Постулат о популяции как наименьшей эволюирующей единице остается в силе. Однако огромное количество организмов без полового процесса остается за рамками этого определения популяции, и в этом видится значительная неполнота синтетической теории эволюции

Стресс (от англ.Stress — давление, нажим, напор; гнёт; нагрузка; напряжение) — неспецифическая (общая) реакция организма на воздействие (физическое или психологическое), нарушающее его гомеостаз, а также соответствующее состояние нервной системы организма (или организма в целом). В медицине, физиологии,психологии выделяют положительную (эустресс) и отрицательную (дистресс) формы стресса. По характеру воздействия выделяют нервно-психический, тепловой или холодовый, световой, антропогенный и другие стрессы.

Многолетние исследования подтверждают, что стресс является неспецифической основой многих заболеваний. Выделяются три стадии общего адаптационного синдрома:

1. Реакция тревоги (мобилизация адаптационных возможностей — возможности эти ограничены);

2. Стадия сопротивляемости;

3. Стадия истощения.

Для каждой стадии описаны характерные изменения в нервно-эндокринном функционировании.

Таксономия (от др.-греч.Τάξις — строй, порядок и νόμος — закон) — учение о принципах и практике классификации и систематизации. Термины «таксономия» и «систематика» нередко используют каксинонимы, но в строгом смысле таксономия является лишь частью систематики.

Термин «таксономия» впервые был предложен в 1813 году Огюстеном Декандолем, занимавшимся классификацией растений, и изначально применялся только в биологии. Позже этот термин стал использоваться для обозначении общей теории классификации и систематизации сложных систем как в биологии, так и в других областях знаний, в лингвистике, географии, геологии.

Математически таксономией является древообразная структура классификаций определенного набора объектов. Вверху этой структуры — объединяющая единая классификация—корневой таксон— которая относится ко всем объектам данной таксономии.Таксоны, находящиеся ниже корневого, являются более специфическими классификациями, которые относятся к поднаборам общего набора классифицируемых объектов. Современная биологическая классификация, к примеру, представляет собой иерархическую систему, основание которой составляют отдельные организмы (индивидуумы), а вершину — один всеобъемлющий таксон; на различных уровнях иерархии между основанием и вершиной находятся таксоны, каждый из которых подчинён одному и только одному таксону более высокогоранга.

Трансгенный организм – это живой организм, в геномкоторого искусственно введенгендругого организма. Ген вводится в геном хозяина в форме так называемой «генетической конструкции» — последовательностиДНК, несущей участок, кодирующийбелок, и регуляторные элементы а также в некоторых случаях элементы, обеспечивающие специфическое встраивание в геном. Генетическая конструкция может нести несколько генов, часто она представляет собой бактериальнуюплазмидуили ее фрагмент.

Целью создания трансгенных организмов является получение организма с новыми свойствами. Клетки трансгенного организма производят белок, ген которого был внедрен в геном. Новый белок могут производить все клетки организма (неспецифическая экспрессия нового гена), либо определенные клеточные типы (специфическая экспрессия нового гена).

Филогенез (от греч. Phýlon — род, племя и ...генез), процесс исторического развития мира живых организмов как в целом, так и отдельных групп — видов, родов, семейств, отрядов (порядков), классов, типов (отделов).

Термин предложен немецким эволюционистом Э. Геккелем в 1866 году. Позднее термин «филогенез» получил более широкую трактовку — за ним закрепилось значение истории эволюционного процесса. Можно говорить о филогенезе отдельных признаков: органов, тканей, биохимических процессов, структуры биологических молекул и о филогенезе таксонов любого ранга — от видов до надцарств. Цель филогенетических исследований — реконструкция происхождения и последовательных эволюционных преобразований изучаемых структур и таксонов. Филогенез изучается в единстве и взаимообусловленности с индивидуальным развитием организмов — онтогенезом. Филогенез — эволюцию в прошлом — невозможно наблюдать непосредственно, а филогенетические реконструкции невозможно проверить при помощи эксперимента. Поэтому их можно только уточнять и исправлять по мере накопления новых данных.

Функциональные системы организма — динамические, саморегулирующиеся центрально-периферические организации, обеспечивающие своей деятельностью полезные для метаболизма организма и его приспособления к окружающей среде результаты.

Для достижения полезных для организма результатов в Ф. с. избирательно объединяются элементы разных уровней. В организме это ткани различных органов, механизмы нервной и гуморальной регуляции. Регуляторные взаимоотношения, свойственные Ф. с., обеспечивают необходимую адаптивную устойчивость результатов их деятельности и взаимосодействие отдельных элементов для достижения полезных результатов для всего организма в целом. Их роль могут выполнять результаты метаболических реакций в тканях, а также различные показатели внутренней среды организма, обеспечивающие разные стороны метаболических процессов; результаты поведенческой деятельности, удовлетворяющие ведущие биологические потребности живых существ в воде, пище, размножении, избегании опасности и т.д.; достижение животными результатов стадной групповой деятельности (популяционные Ф. с.); удовлетворение биологических потребностей, получение образования, удовлетворение духовных потребностей, защиту общества и т.д., то есть на достижение человеком социально значимых результатов (специальные Ф. с. социального уровня).

Хромосомные болезни - болезни, обусловленные геномными мутациями или структурными изменениями отдельных хромосом. Возникают в результате мутаций в половых клетках одного из родителей. Из поколения в поколение передаются не более 3-5% из них. Хромосомными нарушениями у человека обусловлены примерно 50% спонтанных абортов и 7 % всех мёртворождений. Хромосомные болезни подразделяют на две группы: аномалии числа хромосом и нарушения структуры хромосом.

Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Экспрессия генов может регулироваться на всех стадиях процесса: и во время транскрипции, и во время трансляции, и на стадиипосттрансляционных модификаций белков. Регуляция экспрессии генов позволяет клеткам контролировать собственную структуру и функцию и является основой дифференцировки клеток, морфогенеза и адаптации. Экспрессия генов является субстратом для эволюционных изменений, так как контроль за временем, местом и количественными характеристиками экспрессии одного гена может иметь влияние на функции других генов в целом организме

Эмбриональная индукция – один из механизмов онтогенеза. Это взаимодействие между частями развивающегося организма у многоклеточных беспозвоночных и всех хордовых. Явление было открыто в 1901 году при изучении образования зачатка хрусталика глаз у зародышей  земноводных. Гипотезу о механизме дифференцировки, получившем название эмбриональной индукции, на основании экспериментальных данных выдвинули Шпеман и Мангольд в1924 году. В настоящее время интенсивно ведутся работы по изучению молекулярных и клеточных механизмов индукции. В теоретическом смысле явление эмбриональной индукции помогает по-новому оценить взаимоотношение таких процессов, как зависимая дифференцировка и детерминация, а также цитодифференцировка и морфогенез.