Основные положения современной генетики :

1) Витальной единицей живого является клетка.

2) Понятие белков-протеинов (высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соеденённых в цепочку пептидной связью аминокислот), аминокислот (органические соединения, в молекулах которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы).

3) Половые клетки (гамета – это репродуктивная клетка, имеющая гаплоидный (одинарный) набор хромосом и участвующая в гаметном, в частности, половом размножении), соматическая клетка (это клетки, формирующие тело организма, кроме гамет), хромосома (это хорошо окрашиваемые включения в ядро эукариотичесой клетки, которые становятся легко заметны в определённой фазе клеточного цикла (митоза, мейоза), в них сосредоточена большая часть наследственной информации). Г. Мендель (1822-1884 гг.) – биолог и ботаник, сыгравший огромную роль в развитии представлений о наследственности. Законы Менделя лежат в основе современной генетики (закон единообразия гибридов первого поколения, закон расщепления признаков, закон независимого наследования признаков) 4) ДНК – дизоксирибонуклеиновая кислота, один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающий хранение и передачу из поколения в поколение генетических программ развития и функционирования живых организмов.РНК – рибонуклеиновые кислот, нуклеиновые кислоты, полимеры нуклеотидов, в состав которых входят остатки ортофосфорной кислоты, рибозы и азотистых оснований.

5) Генетическая информация – это информация о строении белков, закодированная генами – особыми функциональными участками молекул ДНК или РНК.

6) Триплетность генетического кода – это означает, что значащей единицей гентического кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет - кодон)

7) Мутация – это изменение генотипа, происходящее под влиянием внешней или внутренней среды.

Молекулярно-генетический уровень биологических структур Молекулярно-генетический уровень является тем уровнем организации живой материи, на котором совершался переход от атомно-молекулярного уровня неживой материи к макромолекулам живой. Знание этого уровня организации живого необходимо для понимания жизненных явлений, происходящих на всех других уровнях организации жизни. Это уровень функционирования биополимеров, таких как белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и другие важнейшие органические соединения, положившие начало основным процессам жизнедеятельности. На этом уровне организации живой материи элементарными структурными единицами являются гены. Вся наследственная информация у живых организмов заложена в молекулах ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты). Реализация этой информации связана с участием молекул РНК (рибонуклеиновые кислоты). С молекулярными структурами связаны хранение, изменение и реализация наследственной информации, то есть передача ее из поколения в поколение. Поэтому этот уровень и называют молекулярно-генетическим. РНК и ДНК были выделены из ядер клеток и поэтому получили название нуклеиновых, то есть ядерных, кислот. В этих кислотах имеются углеводные компоненты: Д-дезоксирибоза в ДНК и Д-рибоза в РНК, отсюда и название этих нуклеиновых кислот. Роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче наследственности, а также участие их в синтезе белка и обмене веществ были окончательно выяснены лишь в середине XX столетия. В 1953 г . американскими учеными Д. Уотсоном и Ф. Криком была предложена и экспериментально подтверждена гипотеза о структуре молекулы ДНК как материального носителя генетической информации. В 1960-е гг. французскими учеными Ж. Моно и Ф. Жакобом была решена одна из главных проблем генной активности, которая объясняла фундаментальную особенность функционирования живой природы на молекулярном уровне.

На молекулярно-генетическом уровне важнейшей задачей современной биологии является исследование механизмов передачи генной информации, наследственности, а также изменчивости. Одним из важнейших механизмов изменчивости на молекулярном уровне является механизм мутации генов, то есть их непосредственное преобразование под воздействием внешних факторов, вызывающих мутации (появление мутагенов), это – вирусы, радиация, токсические химические соединения. Механизмом изменчивости может быть и рекомбинация генов, то есть создание новых их комбинаций. Этот процесс свойствен половому размножению у высших организмов. При нем не происходит изменения общего объема генетической информации. Этот механизм называется классическим. В других так называемых неклассических случаях рекомбинация может сопровождаться увеличением информации генома клетки. В этом случае фрагменты хромосомы клетки-донора включаются в хромосому принимающей клетки. Они могут оставаться в скрытом, латентном, состоянии некоторое время, а также соединяться с принимающей клеткой (клеткой-реципиентом), когда под действием внешних факторов они становятся активными.

27. Наука о клетке называется цитологией (греч. «цитос» -клетка, «логос»-наука). Предмет цитологии - клетки многоклеточных животных и растений, а также одноклеточных организмов, к числу которых относятся бактерии, простейшие и одноклеточные водоросли. Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, функции клеток в организме животных и растений, размножение и развитие клеток, приспособления клеток к условиям окружающей среды. Современная цитология - наука комплексная. Она имеет самые тесные связи с другими биологическими науками, например с ботаникой, зоологией, физиологией, учением об эволюции органического мира, а также с молекулярной биологией, химией, физикой, математикой. Цитология - одна из относительно молодых биологических наук, ее возраст около 100 лет. Возраст же термина “клетка” насчитывает свыше 300 лет. Впервые название «клетка» в середине XVII в. применил Р.Гук. Рассматривая тонкий срез пробки с помощью микроскопа, Гук увидел, что пробка состоит из ячеек - клеток. Клеточная теория. В середине XIX столетия на основе уже многочисленных знаний о клетке Т. Шванн сформулировал клеточную теорию (1838). Он обобщил имевшиеся знания о клетке и показал, что клетка представляет основную единицу строения всех живых организмов, что клетки животных и растений сходны по своему строению. Эти положения явились важнейшими доказательствами единства происхождения всех живых организмов, единство всего органического мира. Шван внес в науку правильное понимание клетки как самостоятельной единицы жизни, наименьшей единицы живого: вне клетки нет жизни. Изучение химической организации клетки привело к выводу, что именно химические процессы лежат в основе ее жизни, что клетки всех организмов сходны по химическому составу, у них однотипно протекают основные процессы обмена веществ. Данные о сходстве химического состава клеток еще раз подтвердили единство всего органического мира. Современная клеточная теория включает следующие положения: 1) клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого; 2) клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны ( гомологичны ) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ; 3) размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки; 4) в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции. Клетка любого организма, представляет собой целостную живую систему. Она состоит из трех неразрывно связанных между собой частей: оболочки, цитоплазмы и ядра. Оболочка клетки осуществляет непосредственное взаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (в многоклеточных организмах). Многочисленные исследования в области цитологии —показали, что все клетки имеют некоторые общие свойства не только в строении, но и в функциях. Так, клетки осуществляют обмен веществ, способны к саморегуляции своего состояния, могут передавать наследственную информацию. Вместе с тем выяснилось, что клетки весьма многообразны. Они могут существовать как одноклеточные организмы (амебы), а также в составе многоклеточных. У клеток разный срок существования. Так, некоторые клетки пищевода отмирают у человека через несколько дней после появления, а срок жизни нервных клеток может совпадать с продолжительностью жизни человека. Жизненный цикл любой клетки завершается или делением и продолжением жизни, но уже в обновленном виде, или гибелью. Размеры клеток колеблются от одной тысячной сантиметра до 10 см, что, правда, встречается очень редко. Клетки образуют ткани (нервная, мышечная и т.д.), а несколько типов тканей — органы (сердце, легкие и пр.). Группы органов, связанные с решением каких-то общих задач, называют системами организма. Клетка имеет сложную структуру. Она обособляется от внешней среды оболочкой, которая, будучи неплотной и рыхлой, обеспечивает взаимодействие клетки с внешним миром, обмен с ним веществом, энергией, информацией. Обмен веществ, обеспечиваемый клетками, — важнейшее свойство всего живого. Это свойство в биологической литературе называют метаболизмом клеток. Метаболизм в свою очередь служит основой для другого важнейшего свойства клетки — сохранения стабильности, устойчивости условий внутренней среды клетки. Это свойство клеток, присущее всей живой системе, называют гомеостазом. Гомеостаз, т.е. постоянство состава клетки, поддерживается обменом веществ, или метаболизмом. Обмен веществ - сложный, многоступенчатый процесс, включающий доставку в клетку исходных продуктов, получение из них энергии и белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и "вредных отходов производства". Следует отметить, что в последнее время к миру живого относят также и вирусы, которые не имеют клеточной структуры (бесклеточные организмы). Кроме того, существуют также некоторые организмы с клеточным строением, клетки которых не имеют типичной структуры (отсутствует ядро). Это так называемые прокариоты, безъядерные клетки. Они исторически являются предшественниками вполне развитых, имеющих ядро клеток, впервые появившихся около 3 млрд лет тому назад —эукариотов. К прокариотам, т.е. древнейшим, безъядерным видам клеток относятся бактерии, сине-зеленые водоросли. Эти организмы имеют в своем составе нити молекул нуклеиновых кислот, которые у них, как и у всех других клеток, выполняют управленческую функцию, только они расположены не в ядре, а во внутриклеточной жидкости, в цитоплазме. Несмотря на относительную простоту организации, безъядерные клетки способны выполнять все свойственные типичным клеткам функции, включая обмен веществ, поддержание стабильности и т.п. Общепризнано, что все нити управления внутриклеточным обменом находятся в особых структурах, как правило, в ядре клетки, в очень длинных цепях молекул нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), исходной структурной единицей которых является ген. Это своего рода природное кибернетическое устройство, содержащее инструкцию, информацию, коды, определяющие характер всей деятельности клетки как по обмену веществ, так и по самовоспроизведению. Именно гены обеспечивают важнейшие метаболические и наследственные функции клетки, как и всего организма в целом. Открытие в XX в. структуры и функционирования генетического аппарата клетки в развитии биологии сыграло такую же роль, как и открытие атомного ядра в физике. Открытие генов дало возможность людям вмешиваться в свойства живой клетки, управлять механизмами наследственности, практически решать задачи клонирования (копирования) живых организмов.

28. ? Антропный принцип — аргумент «Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой вселенной мог возникнуть наблюдатель, человек», утверждающий, почему в наблюдаемой нами Вселенной имеет место ряд нетривиальных соотношений между разнообразными фундаментальными физическими параметрами, которые способны привести к образованию разумной жизни.

Часто выделяют сильный и слабый антропные принципы.

• Слабый антропный принцип: во вселенной встречаются разные значения физических величин, но наблюдение некоторых значений более вероятно, поскольку в регионах, где величины принимают некоторые значения, жизнь более возможна.

• Сильный антропный принцип: вселенная должна иметь свойства, позволяющие развиться разумной жизни.

29. В буквальном переводе термин “биосфера”обозначет сферу жизни. Именно в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским палеонтологом Зюссом. Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось многими естествоиспытателями.Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы.

Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. В современном понимании биосфера – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых и не живых организмов. Такое толкование дал Вернадский. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, располагаясь в диапазоне от 10 км. Вглубь земли да 33 над ней. Изучая распределение хим. элементов по поверхности земли Вернадский пришел к выводу о том, что практически нет ни одного элемента табл. Менделеева, который не включался бы в живое вещество. Ученый при этом подчеркивал важное значение энергии и называл живые организмы - механизмами ее превращения. Т. е. по средствам их солнечная энергия преобразуется в энергию гео-химических процессов - это приводит не только к дифференциации хим. элементов, но и к росту разнообразия, накоплению информации и уменьшению энтропии. Совокупность всех живых организмов биосферы составляет ее биоразнообразие. Подсчитано,что масса всех живых организмов примерно равна 24*10 тонн.

Все процессы в биосфере взаимосвязаны. Человечество - лишь незначительная часть биосферы, а человек является лишь одним из видов органической жизни - Homo sapiens (человек разумный). Разум выделил человека из животного мира и дал ему огромное могущество. Человек на протяжении веков стремился не приспособиться к природной среде, а сделать ее удобной для своего существования. Теперь мы осознали, что любая деятельность человека оказывает влияние на окружающую среду, а ухудшение состояния биосферы опасно для всех живых существ, в том числе и для человека. Всестороннее изучение человека, его взаимоотношений с окружающим миром привели к пониманию, что здоровье - это не только отсутствие болезней, но и физическое, психическое и социальное благополучие человека. Здоровье - это капитал, данный нам не только природой от рождения, но и теми условиями, в которых мы живем.

Химические загрязнения среды и здоровье человека.

В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще становится основным источником загрязнения биосферы. В природную среду во все больших количествах попадают газообразные, жидкие и твердые отходы производств. Различные химические вещества, находящиеся в отходах, попадая в почву, воздух или воду, переходят по экологическим звеньям из одной цепи в другую, попадая в конце концов в организм человека.

На земном шаре практически невозможно найти место, где бы не присутствовали в той или иной концентрации загрязняющие вещества. Даже во льдах Антарктиды, где нет никаких промышленных производств, а люди живут только на небольших научных станциях, ученые обнаружили различные токсичные (ядовитые) вещества современных производств. Они заносятся сюда потоками атмосферы с других континентов.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И БОЛЕЗНИ ЧЕЛОВЕКА

Кроме химических загрязнителей, в природной среде встречаются и биологические, вызывающие у человека различные заболевания. Это болезнетворные микроорганизмы, вирусы, гельминты, простейшие. Они могут находиться в атмосфере, воде, почве, в теле других живых организмов, в том числе и в самом человеке.

Наиболее опасны возбудители инфекционных заболеваний. Они имеют различную устойчивость в окружающей среде. Одни способны жить вне организма человека всего несколько часов; находясь в воздухе, в воде, на разных предметах, они быстро погибают. Другие могут жить в окружающей среде от нескольких дней до нескольких лет. Для третьих окружающая среда является естественным местом обитания. Для четвертых - другие организмы, например дикие животные, являются местом сохранения и размножения.

ВЛИЯНИЕ ЗВУКОВ НА ЧЕЛОВЕКА

Человек всегда жил в мире звуков и шума. Звуком называют такие механические колебания внешней среды, которые воспринимаются слуховым аппаратом человека (от 16 до 20 000 колебаний в секунду). Колебания большей частоты называют ультразвуком, меньшей - инфразвуком. Шум - громкие звуки, слившиеся в нестройное звучание.

Для всех живых организмов, в том числе и человека, звук является одним из воздействий окружающей среды.

В природе громкие звуки редки, шум относительно слаб и непродолжителен. Сочетание звуковых раздражителей дает время животным и человеку, необходимое для оценки их характера и формирования ответной реакции. Звуки и шумы большой мощности поражают слуховой аппарат, нервные центры, могут вызвать болевые ощущения и шок. Так действует шумовой загрязнение.

ПОГОДА И САМОЧУВСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА

Несколько десятков лет назад практически никому и в голову не приходило связывать свою работоспособность, свое эмоциональное состояние и самочувствие с активностью Солнца, с фазами Луны, с магнитными бурями и другими космическими явлениями.

В любом явлении окружающей нас природы существует строгая повторяемость процессов: день и ночь, прилив и отлив, зима и лето. Ритмичность наблюдается не только в движении Земли, Солнца, Луны и звезд, но и является неотъемлемым и универсальным свойством живой материи, свойством, проникающим во все жизненные явления - от молекулярного уровня до уровня целого организма.

ПИТАНИЕ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Каждый из нас знает, что пища необходима для нормальной жизнедеятельности организма.

В течение всей жизни в организме человека непрерывно совершается обмен веществ и энергии. Источником необходимых организму строительных материалов и энергии являются питательные вещества, поступающие из внешней среды в основном с пищей. Если пища не поступает в организм, человек чувствует голод. Но голод, к сожалению, не подскажет, какие питательные вещества и в каком количестве необходимы человеку. Мы часто употребляем в пищу то, что вкусно, что можно быстро приготовить, и не очень задумываемся о полезности и доброкачественности употребляемых продуктов.

ЛАНДШАФТ КАК ФАКТОР ЗДОРОВЬЯ

Человек всегда стремится в лес, в горы, на берег моря, реки или озера.Здесь он чувствует прилив сил, бодрости. Недаром говорят, что лучше всего отдыхать на лоне природы. Санатории, дома отдыха строятся в самых красивых уголках. Это не случайность. Оказывается, что окружающий ландшафт может оказывать различное воздействие на психоэмоциональное состояние. Созерцание красот природы стимулирует жизненный тонус и успокаивает нервную систему. Растительные биоценозы, особенно леса, оказывают сильный оздоровительный эффект.

30. Естествознание изучает природу, как она есть, а гуманитарные науки изучают духовные произведения человека. Однако, человек тоже естественен: и как физическое тело, и как биологическое существо. Следовательно, его можно рассматривать как предмет естествознания.

Поисками границ между биологическим и специфически человеческим занимается наука, получившая название социобиология.

Итак, человек как предмет естественно - научного познания может рассматриваться в трёх аспектах:

1) происхождение;

2) соотношение в нём естественного и гуманитарного;

3) изучение специфики человека методами естественно - научного познания.

Первое направление, традиционно называемое антропологией, изучает: когда, от кого и как произошёл человек, и чем он отличается от животных.

Второе направление - социобиология - изучает генетическую основу человеческой деятельности и соотношение физического и биологического в человеке.

К третьему направлению относится изучение естественно - научным путём мозга человека, его сознания, души, и т.п.

31. Синергетика (от греч. син — «совместное» и эргос — «действие») — междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем). «...наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы...»

Синергетика изначально представлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, одни и те же безотносительно природы систем.

Основное понятие синергетики — определение структуры как состояния, возникающего в результате поведения многоэлементной или многофакторной среды, не демонстрирующей стремления к усреднению термодинамического типа.

В отдельных случаях образование структур имеет волновой характер и иногда называется автоволновыми процессами (по аналогии с автоколебаниями).Содержание

Область исследований синергетики до сих пор до конца не определена, так как предмет её интересов лежит среди различных дисциплин, а основные методы синергетики взяты из нелинейной неравновесной термодинамики. Существуют несколько школ, в рамках которых развивается синергетический подход:

Брюссельская школа Ильи Пригожина, в русле которой разрабатывалась теория диссипативных систем, раскрывались исторические предпосылки и мировоззренческие основания теории самоорганизации.

Постепенно предмет синергетики распределился между различными направлениями:

теория динамического хаоса исследует сверхсложную упорядоченность, напр. явление турбулентности; теория детерминированного хаоса исследует хаотические явления, возникающие в результате детерминированных процессов (в отсутствие случайных шумов); теория фракталов занимается изучением сложных самоподобных структур, часто возникающих в результате самоорганизации, процесс самоорганизации также может быть фрактальным; теория катастроф исследует поведение самоорганизующихся систем в терминах бифуркация, аттрактор, неустойчивость;

лингвистическая синергетика и прогностика.