Экология

Одум Ю. Экология 1986 и Реймерс 1994

Живые системы

Экология – наука изучающая взаимоотношение организмов между собой и окр. ср.

- Общая наука об отношениях организмов с окр. ср.

- Наука о взаимодействиях, определяющих распространение и обилие организмов,

Главные термины: биоценоз, биом, ареал, биотоп, биогеоценоз, экосистема, биосфера, экосфера, ноосфера.

Краеугольная концепция экологии - единство биоценоза (определенной совокупности сообществ) и строго определенной совокупности условий, характеризующих их место обитания (биотоп)

1Млн 200 тысяч видов на земле.

- Концепции современной физико-химической биологии – основа понимания механизма вовлечения живых существ и биотических факторов в бисофере и эволюции живого.

• Биотические и абиотические факторы.

Факторы среды: биот и абиот. Часто не можем провести границы. Молекулярный кислород – абиот, но появился только при появление биот фотосинтеза.

Жизнь с одной стороны термин философский, с другой – необходимый элемент терминологического аппарата науки.

Один из критериев позволяющих отделить живое от неживого является возможность существ образовывать биоценозы.

Свойства живого:

Самовоспроизведение

Целостность и дискретность (клетка может существовать в теле и отдельно)

Рост и развитие

Обмен веществ и энергии

Наследственность и изменчивость

Раздражимость

Движение

Внутренняя регуляция

Специфические взаимоотношения со средой

Белки прионы вызывают коровье бешенство. Структура воспроизводится, но нет ни клетки, ни вируса, ни ДНК

Вирусы – не то живые, не то неживые. Хотя склоняются к тому, что они живые ,потому что участвуют в образовании биоценозов.

Только совокупность этих свойств позволяет сказать, что это ЖИВОЕ.

Что относят к живым организмам:

Живые тела, существующие на земле представляют собой открытое саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров белков и нуклеиновых кислот Волькенштейн.

Вирусы все же относят к живым

Таксоны живых организмов.

Царство – тип – класс - отряд (порядок) –семейство – род -вид

Разные классификации (Геккель: животные, растения, протисты. Кавалье: эукариоты, прокариоты….)

Домены – несходство рибосомальной ДНК.

Клетка

Размеры клеток варьируются.

Риккетсиозы вызываются самыми мелкими бактериями риккетсиями.

Большие метровые клетки – у нитчатых водорослей с длинными тонкими клетками.

Состав клетки начали исследовать лет 300 назад с появлением микроскопа.

Обычный световой микросом – свет с длиной волны 1 нм, а клетки 10 микрон. Создали эл-маг микроскоп: сканирующий (замораживают и скалывают клетку) и просвечивающий (срезают каждый элемент клетки). Могут рассматривать молекулы в срезе.

Зондирующая микроскопия создана в СССР. Берется тонкая иголка, которая ползает по образцу, и получает точное изображение в связи с механическим соприкосновением.

Фокальная микроскопия – изучаем живую плавающую клетку. за счет фокусировки лазера на разной высоте получаем томографическую картину клетки.

Микротомография – в России только один прибор. Работает в живых объектах и смотрит как работают клетки и вещества прямо в организме.

Кл. мембрана. Белки – энергетическая и структурная функция.

Состав живых клеток: основа: углеродные соединения и неорганические компоненты. Нет доказательств неуглеродной жизни.

Уникальные свойства углерода: - углеродные цепи – основа жизни. Углерод позволяет вращаться вокруг молекулы и осуществлять преобразования, переносы молекул. Имеют интересные фотофизические свойства. Каротиноиды – выполняют функцию защиты – рассеивают лишнюю энергию в тепло.

- Углер газ

- Углер нанотрубки

- Фуллерены – углеродный шар футбольный. Проникает сквозь мембраны незаметно. а поглощенную энергию выбрасывают в виде тепла. В природе фуллерены образуются в атмосфере и при электрических разрядах. Но нанотрубки и фуллерены не образуют живых существ.

Биогенные элементы: макро и микроэл. Их соотношение в атмосфере литосфере гидросфере и живом - разное. Жизнь может формироваться только в привязке к элементам. Жизнь требует все три стихии.

Биогеохимические провинции

• урановые и ториевые пески

• недостаток йода

• радон и повышенный уровень радиации

• пустыни

• избыток солей

в этих местах людям трудно жить или вообще невозможно. Они влияют на формирование живых систем. В остальных случаях видим переходные системы

Обмен веществ:

• пластический и энергетический (только об обмене энергией и обмене молекул)

• анаболизм и катаболизм (создаем и разрушаем что-то)

• ассимиляция и диссимиляция (в некоторых случаях более узкое значение, а в катаболизме разрушение совершенно всего)

• окислительный метаболизм и восстановительный метаболизм (окисление и восстановление) (о процессах с участием окисления, присоединение кислорода и водорода и наоборот)

• их сумма – метаболизм.

Эти пары схожи, но отличаются

Пластический обмен

-Фотосинтез (темновая стадия)

-Биосинтез белков

-Обмен аминокилот и липидов

Автотрофы (фото и хемосинтез) и гетеротрофы

экологические категории организмов:

- продуценты (авто и хемотрофы)

- консументы: фитофаги, сапрофаги – питаются живыми; зоофаги, некрофаги – питаются мертвыми, (детритофги (некро и сапрофаги))

- редуценты (бактерии и грибы)

Ниже кусок полного бреда. Так как он быстро говорил и показывал картинки.

фотосинтез: формулы темновой и световой фазы и общая. Происходит в хлоропластах. Электрон-транспортная цель. Z-схема приводит к наибольшему запасанию энергии на земле. Основной пигмент фотосинтеза – хлорофилл (а, б,с). Похож на гемоглобин. Пять колец объединенные в порфирин и липидный хвост. Содержит магний в своем составе. А без магния становится феофитин. На феофитине происходит разделение зарядов. Хлоропласты возможно являются симбиотическими организмами. Типа в гетеротрофную клетку подселился прокариот.

Появилась другая зет-схема, но на мембране. Электронно-транспортная цепь и атф-синтаза. цикл кальвина – темновая стадия очень медленная. Биохим. превращения и мембрана для них не нужна. Можно сделать в пробирке. А в эл-трансп цепи в 10 в –12 степени секунды процесс очень быстро. То есть машины быстро выкидывает и механизм медленной переработки. Происходит депрессия. Фазы могут влиять друг на друга и когда меняются условия и возникают процессы компенсации.

http://sites.google.com/site/egoroveco/ - сайт эколога

Лекция

Прирост хим энергии возникает из-за реакции красновского-кальвина.

Хроматическая и ахроматическая адаптация.

Энергетический окислительный метаболизм в живых организмах. В митохондриях.

Переработка веществ, поглощенных организмом, на более простые. И акт окислительного процесса – движение электронов по эл-транс пути .

Матрикс - внутренняя часть крист. Здесь же биосинтез белка и наследственность.

Цикл Кребса. В митох. есть машина с кучей входных и выходных путей и ее элементы легко восстанавливаются. Надежный механизм. Приводят к образованию одинаковых продуктов – АТФ

Рефосфорилирование АТФ в дыхании.

Разрушение макроэргических связей – энергия.

На-калиевые насосы

Опыт с кожей лягушки. В одну из половинок подкачиваются ионы с другим видом распадов. А когда убил кожу, то процесс прервался. Фуллерены проскакивают сквозь мембраны .

Наследственность

Г. Мендель. Законы. 3:1

Молекулярные методы наследственности. В большой массе, выборке ничтожные изменения в клетке могут привести к плохим последствиям.

1. ДНК - универсальный носитель инфы. Белки прионы носят инфу, но по-другому.

2. Репликация ДНК - транскрипция (образование мРНК) и трансляция белка (садятся рибосомы на РНК и собирают белок) – перевод с нуклеотидного языка на аминокислотный язык.

Реакция ПЦР – праймеры садятся на цепь и начинается синтез, потом увеличивают температуру и цепочка распадается, но белок термофильный не портится. Она позволяет накопить много молекул. Иногда добавляют красители и дают ответ: есть или нет.

1953 – открытие двойной спирали уотсон и крик

1974 изобретение метода определения нуклеотидной последовательности ДНК Сэнгером. сиквенировани

1985 – изобретение пцр Мулисом

2000 – расшифровка генома человека (3млрд нуклеотидов, 30000 генов). За млн долларов и несколько лет расшифровали ДНК двух человек. Сейчас 1000 долларов за несколько дней.

нобелевская премия 2009г про таломеразы. О том, как геном определяет продолжительность жизни клетки. Если клетка делится долго, то не умирает.

Апоптоз – клетка не умерла, а стала раковой. То есть гены программируют на деление и смерть. При каждом синтезе молекула ДНК становится короче, так как праймеру нет возможности сесть на самый первый кусочек. И этот процесс связали с апоптозом. Материал уходящий из клеток идет в метаболизм, а не отравляет организм.

Теламеразы надстраивают кусочек ДНК сверху. Произошло удвоение, кусочка нет, а они его достраивают. И ДНК молодеет. Теломераза более активна в молодых клетках, которые более недиферинцированы: эмбриональные, раковые и стволовые клетки.

Феноптоз. Организм за счет формирования эволюционной выборки организмов запускается механизм, который убивает организм (старение). И виды имеют сроки вымирания, потому что существует какой-то механизм. И они вымирают не смотря на хорошие условия.

Эпигенетика. Получаем изменившийся организм, хотя гены одинаковые (близнецы). Биоразнообразие возрастает благодаря молек-биол процессам – метилированию ДНК.

Лекция№

Структура двойной спирали ДНК возможна была связан с поверхностью неких минералов участвующих в строение ДНК О_о этим занимаются палеобиологию.

Синтез белков

Матричный синтез.

Генеалогическое дерево, определение родства, мутацию в королевской семье.

Нобелевская премия.

Рост, размножение и смерть

• Рост – деление и увеличение в размере.

• Стволовые клетки

• Половые клетки

• Различные вида размножения.

Изменения - развитие.

Стволовые клетки появляются в эмбриогенезе. Они должны быть наиболее близки к яйцеклетке. Их отличают: таломеразная активность (высокая) и метилирование ДНК (омоложение ДНК). По мере дифференциации происходят изменения в этих признаках. Количество стволовых клеток уменьшается с течением времени. Стала популярная методика клеточного омоложения, но это приводило к атипичному раку кожи (на коже появлялся кусочек печени). Но их так же используют для заплаток на сердце и выращиванию органов.

Половые клетки – отличаются по гаплоидности от других клеток. Разные схемы размножения у разных животных и растений. Но половое размножение прослеживается практически у всех групп живых существ.

Митоз и мейоз

Изучали с помощью микроскопов с изотопами. Меняется один атом на точной такой же только светящийся. Клетки выращивались на среде, обогащенной тритином (у него электроны пробегают не так далеко и картинка четкая). Потом клетки резали и поливали фотоэмульсией, потом она экспонировалась сутками, а потом тонкую картину изучали под микроскопом. Сейчас клетки покрывают металлом, например золотом, и смотрят в электронные микроскопы в объеме.

Гомеостаз – процесс энергозатратный в клетке. Если энергия не придет, то все развалится.

Раздражимость и возбудимость

• Нейрогуморальная регуляция – высшее системное явление у многоклеточных существ. Появляется у достаточно простых существ, а потом превращается в психику.

• Рецепторы – важную роль играют в нейрогум. регуляции. Присутствуют и на первых стадиях эволюции.

• Зрение – самый изучаемый рецептор. Преобразование энергии в зрительном акте интересовало всех и стало многое известно. О том, как работает родопсин. Много исследовали бактерию, которая выявляет родопсин. Пытались понять, как это работает.

• Фотопериодизм (белки меняют свои функции в зависимости от времени суток и прочего. Белки-лунатики. Кукуруза очень зависит от фотопериодизма. Поэтому у нас не растет), фототропизм (рост) и фототаксис (движение).

Биологический вид квинтессенция всех свойств, о которых мы говорили.

- это совокупность особей, способных к скрещиванию, образованию плодовитого потомства, населяющих определенный ареал (область географического распространения), обладающих рядом общих морфо-физиол признаков и типов взаимоотношений с абиотической и биотической средой и отделенных от других таких же групп особей практически полным отсутствием гибридных форм

• гибриды и химер

• полиплоиды (у растений полезно для человека)

• видообразование (связано с воздействием факторов на живые существа)

гибриды – мул. Потомства нет

полиплоиды – 1\3 покрытосеменных

химеры – продукты межвидового скрещивании, которые становятся новым видом (слива = терн плюс алыча с последующей полиплоидией). многие ботанические виды являются результатом случайного скрещивания. Люди скрещивают виды специально – обмен ген. инфой . обмен генов происходит в эволюции путем передачи по филогенетическому древу (вирус или бактерия передает часть свой инфы кому-то другому = ветви филогенетические пересекаются горизонтально).

М.б мы знаем не все виды на земле.