Как бы лекции.

Простейшие, Членистоногие, Ядовитые животные (Ярыгин)

Как бы лекции:

 Уровни организации живого

Сущность жизни

План.

1. Биология-система наук о живой природе.

2. Место и задачи биологии в подготовке врача.

3. Современные представления о субстрате жизни. Сущность жизни.

4. Фундаментальные свойства живого.

Биология – отрасль знания о живом, комплекс наук о закономерностях возникновения и существования живого. Термин «Биология» ввёл Ламарк в 1802г. Это естественная наука, ибо она изучает живую материю. Делится:

1. Вирусология.

2. Микробиология.

3. Микология.

4. Ботаника и т.д.

Они также делятся (морфология, физиология, экология и др.)

Биология имеет свои методы исследований:

1. Описательный.

2. Сравнительный.

3. Исторический.

4. Экспериментальный (моделирование).

Современная биология отличается от прежней:

1. Выделились новые дисциплины (биофизика, биохимия, космобиология).

2. Эволюция от описательной к точной науке

3. Переход к изучению микропроцессоров (молекулярная биология).

«Медицина в плане теории прежде всего – общая биология»

/Патолог Давыдовский/

Биология – теоретическая основа медицины, врачебного мышления. Медицина – часть биологии. К человеку и его патологии применимы все закона живого мира. Ряд разделов биологии прямо связан с медициной (анатомия, физиология и др.)

Изучение биологии:

1. общие закономерности биологии человека.

2. генетика, развитие.

3. биологические аспекты экологии человека.

Эволюционно обусловленные уровни организации живого.

Человек в системе природы.

Принцип дискретности – разные уровни организации живого. У каждой живой системы свои уровни. На каждом уровне - свои элементарные единицы и явления.

I. Микросистемы:

1)молекулярно-генетический; единица - ген, явление - конвариантная редупликация;

2) Субклеточный;

3) Клеточный; клетка и ее метаболизм.

II. Мезосистемы:

1) тканевой уровень;

2) Органный;

3) Организменный; особь и цепь изменения организма в онтогенезе.

III. Макросистемы:

1) Популяционно-видовой уровень; популяция и взаимодействие элементарных эволюционных факторов;

2) Биогеоценозный; устойчивый, динамичный биогенез и вещественно-энергетический круговорот;

3) Биосферный;

Человек в системе природы

Для жизнедеятельности человека характерны закономерности животного мира. Человек – вид, сильно воздействующей на природу (нега-тивно). Следствие: нехватка пищи, воды, избыток отходов, выбросов.

Наука Антрология применяет законы природы для человеческого общества.

Сущность жизни.

Ни одно определение жизни не является исчерпывающим.

Философское: Жизнь – биологическая форма движения материи (еще есть неорганическая и социальная). Жизнь – качественно новая форма , основана на физической и химической формах движения. «Жизнь – существования белковых тел.» /Ф. Энгельс/.

Субстрат жизни – комплекс двух классов биополимеров: белков и нуклеиновых кислот. Жизнь связана с комплексом разных молекул.

Значение белков для жизни:

I Легко вступают в связь с др. в-вами.

II Легко растворяются в воде.

III Соединения с другими в-вами лабильны /подвижны/.

Борьба направлений:

Материализм и идеализм /первична материя или сознание/.

Витализм – учение о непознаваемой жизненой силе организма.

Метафизика – отсутствие, отрицание развития.

Биология убеждает в правоте материализма. Диалектический материализм – основа теории биологии.

Жизнь – биологическая система со специфической структурной организацией, самообновляющаяся, самовоспроизводящаяся и саморегулирующаяся.

Структурная организация – упорядоченность во времени и пространстве всех процессов в живой системе. Кибернетика – моделирование живого.

Живая система – открытая. Через неё – три потока: вещество, энергия, информация. Живая система их потребляет, хранит, обрабатывает, выделяет.

Фундаментальные св-ва живого:

1. Негэнтропия (отрицательная энтропия). Активная организация трех потоков, уменьшение хаоса. Повышение энтропии в себе и уменьшение в окружающей среде.

2. Метаболизм (обмен веществ).

3. Самовоспроизведение. Преемственность между генерациями живых систем. Процессы репродукции и размножения.

4. Саморегуляция процессов в системе. Сохранение организма.

5. Дискретность.

6. Целостность.

7. Гомеостаз. Сохранение целостности структуры и функции системы; постоянство внутренней среды.

8. Раздражимость.

9. Движение.

10. Рост.

11. Развитие.

12. Наследственность.

13. Изменчивость.

Жизнь – макромолекулярная система с несколькими уровнями, самовосстанавливающаяся, с обменом веществ и энергии. Эта система – распространяющееся ядро упорядоченности в менее упорядоченной вселенной. Все живое в составе биогеоценоза.

 Биология клетки План.

I Клеточная теория, её создание, современность.

II Клетка – элементарная генетическая и структурно-функциональная единица. Про- и эукариоты.

III Эволюция клетки. Открытая система.

Цитология: 1665г. /Р.Гук открыл клеточное строение растений/.

Ливенгук – открытие простейших, бактерий, эритроцитов и др.

Шлейдер – вывод о клеточном строении растений.

Шванн клеточная теория (1839г.):

I Клетки – основные элементы жизни.

II Организм – это одна или много клеток.

Недостаток теории: большое значение придавалось клеткам и их оболочкам.

Современная теория клеток

Научная основа изучения появления организмов, их развития. Морфологическое единство живого.

1849 – 50гг. – это эволюционная теория (на основе клеточной теории). Она показала, что развитие организмов происходит по единому плану. В основе изменчивости лежат изменения клеток.

Многие ученые развили теорию. Немецкий патолог Р.Вирхоф изучал изменения клеток в патологии (работа «Целлюлярная патология»). Показал что новые клетки появляются от размножения других клеток. Добавил /1885г./ 3-е положение клеточной теории:

III Все клетки образуются только в результате деления других клеток.

Недостаток: считали организм собранием независимых клеток.

Современное учение о живом построено на основе дискретности, но целостности живого. Клетки несамостоятельны, объединены руководящими системами (нервная, эндокринная).

СОВРЕМЕННАЯ ТРАКТОВКА КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ

I В генетическом, структурном и функциональном отношении жизнь состоит из клеток.

II Клетка – единица живого.

III Клетки возникают делением.

IV В клетках содержится биоинформация. Её воспроизведение – редупликация наследственного материала.

V Клетки хранят и используют энергию и вещество.

VI Регуляция обмена веществ.

VII Клетка – структурно-функцио-нальная единица организма.

Отношение «клетка—организм» есть отношение части к целому.

ПРОКАРИОТЫ И ЭУКАРИОТЫ

Различают клеточные и неклеточные формы. Неклеточные: вирусы, фаги.

Клеточная: прокариоты и эукариоты (простейший представитель – микоплазмы).

Эукариоты – растения, грибы, животные. Их клетка – живая элементарная система из двух частей (ядра и цитоплазмы).

У прокариот ДНК не прикрыта белком, нет настоящих органоидов (только митохондрии).

Наличие у ядер эукариот мембраны обуславливает протекания мембранного процесса:

Мембрана клеток состоит из двойного слоя липидов и мономолекулярного белкового слоя. Её изучает наука Мембранология.

С мембранами связан процесс деления клеток. В клетках различают протоплазму = цитоплазма + ядро (у каждой части свои структурные компоненты).

ЦИТОПЛАЗМА

(гиалоплазма, органоиды, включения)

Снаружи – цитоплазмическая мембрана, гликокалис (углеводы + белки, жиры).

У растений – целлюлозная оболочка (частично из пектина).

Органоиды – постоянные дифференцированные участки цитоплазмы с тремя признаками:

I Относител. постоянство строения.

II Относител. постоянство состава.

III Выполнение активных функций.

Различают:

Общие органоиды (у всех или большинства клеток), их всего 8.

Специальные (у отдельных клеток или групп их) - миофибриллы, нейрофибриллы, жгутики, реснички.

Включения – непостоянные скопления веществ в цитоплазме, без определенного строения с пассивными функциями:

1. Трофические; 2. Секреторные; 3. Специальные (пигменты, гемоглобин).

Компоненты ядра:

1. Кариолимфа. 2. Оболочка. 3. Ядрышки. 4. Хромосомы.

ЭВОЛЮЦИЯ КЛЕТКИ

Две гипотезы эволюции клетки:

- симбиотическая;

- инвагинационная.

По первой гипотезе предок клетки – анаэробная прокариота. В процессе эволюции у нее появились митохондрии, пластиды, жгутики, ядро.

По второй гипотезе ядро и органеллы появились путем впячивания мембраны в цитоплазму вместе с прикрепленным геномом.

У этих гипотез много слабых мест.

Клетка – открытая система.

В клетке протекают:

- Обмен веществ – пластический (анаболизм)

- Обмен энергией – катаболизм

- Информационный обмен.

Энергия (источник – АТФ) идет на поддержание жизни и работу клетки. Потоки веществ, энергия и информации могут быть пассивными (за счет Е кин частиц) и активными (за счет избират. проницаемости мембран).

 Временнáя организация клетки

План.

1.Строение хромосом.

2. Клеточный и митотическ. циклы.

3. Механизм регуляции активности клеток.

Жизненный цикл – от появления клетки до деления или гибели.

Периоды жизненного цикла: митоз и интерфаза.

Хромосомы обладают структурой и индивидуальностью. Главный элемент – нуклеосомы из восьми молекул белка (гистонов) и ДНК. Снаружи гистоны покрыты 140 нуклеотидами (упаковка). 10–15% ДНК – молекулы не связаны с нуклеосомами. Плотные упаковки в хромосоме – хромомеры.

ПРАВИЛА ХРОМОСОМНОГО НАБОРА

I Постоянное число хромосом. Кариотип (реальное существование вида).

II Парность. Пары гомологичных хромосом.

III Индивидуальность (уникальность гомологичных хромосом в гаплоидном наборе).

IV Непрерывность. Самовоспроизведение хромосом (митоз, мейоз).

Периодизация клеточного цикла:

G₁ – синтез веществ, рост клетки, ДНК не удваивается (30–40 % времени).

S – редупликация ДНК, синтез основных белков (30 – 50% времени).

G₂ – синтез РНК, АТФ, белков для аппарата митоза (10–20% времени).

Наборы хромосом:

1. в интерфазе пресинтетического периода – 2n2с

2. в синтетическом периоде – 2n4с

3. в последующих периодах до анафазы – 2n4с

4. в анафазе у полюсов – по 2n2с

Продолжительность цикла клетки и его периодов зависит от типа, возраста клеток, внешнего воздействия, количества ДНК, Т, времени суток и др. Наиболее изменчивы по времени – G₁ и G₂.

G₀ – период покоя у некоторых клеток . С его учётом цикл растягивается до месяцев (но обычно 10–50 часов). У нейронов цикл той же продолжительности что и жизнь организма.

Митоз – универсальный механизм воспроизведения клеточной организации у эукариот.

Различают типы тканей:

I Стабильные (нервная). Митозов нет.

II Растущие (поперечно-полосатые мускулатура). Часть клеток делится, но меньшая.

III Обновляющиеся (покровный эпителий). В основном – стадия митоза.

В течении клеточного цикла хромосомы участвуют в процессах:

I Самоудвоения;

II Спирализация;

III Деспирализация.

Митоз – основной способ деления клеток (точное воспроизведение ген. инф.- половые клетки). У прокариот митоза нет. Их ДНК удваивается и располагается у оболочки. Затем цитоплазма делится.

Существуют различные способы регуляции клеточной активности:

У многоклеточных организмов – нервной системой, гормонами, кейлонами (подав.).

Нарушение этих факторов – нарушение митоза (опухоли и др.).

У растений регуляторы – фитогармоны.

Нарушения митоза:

I Повреждения хромосом (набухание, склеивание, фрагментация).

II Повреждения центромеры (отставание, расхождения хромосом)

III Повреждения митотического аппарата (веретена деления)

IV Нарушения цитокинеза (разделение клеток).

Причина – яды, вирусы, излучение.

Клеточная пролиферация – увеличение числа клеток.

Со временем количество митозов в ткани меняется, изменяется их ритм (суточный, сезонный, годовой, многолетний). Кортизон подавляет клеточную активность, эстрагон – стимулирует.

Амитоз – прямое деление (без спирализации и др.) Происходит у специализированных клеток, обреченных на гибель. После амитоза обычно митоз уже не происходит.

Пример: клетки скелета, мускулатуры, печени, миокарда, лейкоциты.

Эндотелиоз – удвоение ДНК без деления (прерванный митоз); полиплоиды.

Политения – удвоение ДНК участками (хромонемами), фрагментация ДНК. Расхождения нет – гигантская (политенная) хромосома. По политенным хромосомам составляют карты хромосом.

 Размножение организмов

План.

I Бесполое и половое.

II Половой процесс – механизм обмена наследственной информацией.

III Мейоз.

IV Оплодотворение. Половой диморфизм. Партеногинез. Полиэмбриония.

V Биологические аспекты репродукции человека.

Бесполое размножение:

У одноклеточных:

I Деление на две особи (митоз)

II Множественное деление (шизогония)

III Почкование

IV Спорообразование (спорогония)

У многоклеточных

I Спорообразование

II Почкование

III Вегетативное размножение

IV Полиэмбриония.

Половое размножение:

У одноклеточных

I Коньюгация

II Коопуляция

У многоклеточных

I Оплодотворение

II Партеногинез.

В эволюции бесполое размножение усиливает стабилизацию вида в неменяющихся условиях. Половое – более прогрессивное: два родителя создают потомкам больший запас изменчивости.

В эволюции строение гамет изменилось:

I Изогамия (равные гаметы).

II Анизогамия (женские – больше, неподвижны; мужские – меньше, подвижны).

III Овогамия (яйцеклетка и сперматозоиды).