ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ΡΩΣΙΚΗ ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ

ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΚΟΥ ΚΡΑΤΙΚΟΥ ΠΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ

ΑΝΩΤΕΡΗ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ

"ΚΡΑΤΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ VYATSK"

Τμήμα Βιολογίας

Τμήμα Μικροβιολογίας

I.V. DARMOV

Γενική βιολογία

Μάθημα διάλεξης

Φροντιστήριο

Εγκρίθηκε από τη συντακτική και εκδοτική επιτροπή του μεθοδολογικού συμβουλίου του Ομοσπονδιακού Κρατικού Προϋπολογισμού Εκπαιδευτικού Ιδρύματος Ανώτατης Επαγγελματικής Εκπαίδευσης "Vyatka State University" ως εγχειρίδιο για φοιτητές της κατεύθυνσης 020400.62 "Βιολογία" όλων των εκπαιδευτικών προφίλ

Αξιολογητές:

Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Βιοτεχνολογίας, Κρατικό Πανεπιστήμιο Vyatka,

Υποψήφιος Βιολογικών Επιστημών O. N. Shupletsova;

Επικεφαλής ερευνητής του Ερευνητικού Κέντρου 33 Κεντρικό Ερευνητικό Ινστιτούτο του Υπουργείου Άμυνας της Ρωσικής Ομοσπονδίας, Kirov, Διδάκτωρ Βιολογικών Επιστημών, Καθηγητής V.B. Καλινίνσκι

Darmov, I.V.

UDC 573(07)

Το εγχειρίδιο προορίζεται για μαθητές της κατεύθυνσης 020400.62 «Βιολογία» όλων των εκπαιδευτικών προφίλ που μελετούν τον κλάδο «Γενική Βιολογία».

Εκείνοι. συντάκτης E.V. Kaygorodtseva

© Ομοσπονδιακό κρατικό προϋπολογισμό εκπαιδευτικό ίδρυμα τριτοβάθμιας επαγγελματικής εκπαίδευσης "VyatGU", 2014

1. Η βιολογία ως επιστήμη. Ιδιότητες έμβιων συστημάτων……………………………………4

2.Βασικές αρχές κυτταρολογίας. Προκαρυώτες…………………………………………………..17

3.Βασικές αρχές κυτταρολογίας. Ευκαρυωτες. Στοιχεία μεμβράνης……………….21

4.Βασικές αρχές κυτταρολογίας. Ευκαρυωτες. Συστατικά που δεν είναι μεμβράνης……………..29

5.Ασεξουαλική αναπαραγωγή. Μίτωση……………………………………………………..34

6. Σεξουαλική αναπαραγωγή. Μείωση…………………………………………………43

7. Βασικά πρότυπα κληρονομικότητας………………………………54

8. Κύρια μοτίβα μεταβλητότητας…………………………………64

9.Βιολογική ποικιλότητα…………………………………………….79

Κατάλογος πηγών που χρησιμοποιήθηκαν……………………………………….105

Διάλεξη Νο. 1

Θέμα διάλεξης: Η βιολογία ως επιστήμη . Ιδιότητες ζωντανών συστημάτων.

Περίγραμμα διάλεξης:

1. Η βιολογία ως επιστήμη

2. Μέθοδοι βιολογίας

3. Βασικές έννοιες της βιολογίας

4. Επίπεδα οργάνωσης των έμβιων όντων

5. Βασικές ιδιότητες ζωντανών συστημάτων

6. Σύγχρονος ορισμός του ζωντανού οργανισμού και της ζωής

1. Η βιολογία ως επιστήμη

Βιολογία (Ελληνικά bios- ΖΩΗ, λογότυπα- λέξη, δόγμα) - ένα σύνολο επιστημών για τη ζωή, για τη ζωντανή φύση. Θέμα βιολογίας - δομή των ζωντανών οργανισμών, λειτουργίες, προέλευση, ανάπτυξη, σχέσεις με το περιβάλλον. Μαζί με τη φυσική, τη χημεία, την αστρονομία, τη γεωλογία κ.λπ. αναφέρεται σε φυσικές επιστήμες.

Η βιολογία είναι μια από τις παλαιότερες επιστήμες, αν και αυτός ο όρος εμφανίστηκε μόλις το 1797 (συγγραφέας του ήταν ο Γερμανός καθηγητής ανατομίας T. Ruz (1771-1803). Ο Αριστοτέλης (384-322 π.Χ.) αποκαλείται συχνά ο «Πατέρας της Βιολογίας» ανήκει στην πρώτη ταξινόμηση των ζώων.

Τι είναι ιδιαιτερότητεςη βιολογία ως επιστήμη;

1.1 Βιολογία στενά συνδέονται με τη φιλοσοφία. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι από τα 3 θεμελιώδη προβλήματα της φυσικής επιστήμης, τα 2 αποτελούν αντικείμενο βιολογικής έρευνας.

1. Το πρόβλημα της προέλευσης του Σύμπαντος, του χώρου, της φύσης γενικότερα (με αυτό ασχολούνται η φυσική και η αστρονομία).

2. Το πρόβλημα της προέλευσης της ζωής, δηλ. ζώντας από μη ζωντανό.

3. Το πρόβλημα της προέλευσης του Λόγου και του ανθρώπου ως φορέα του.

Η λύση σε αυτά τα ζητήματα συνδέεται στενά με τη λύση θεμελιώδες ζήτημα της φιλοσοφίας: τι έρχεται πρώτο – ύλη ή συνείδηση; Επομένως, οι φιλοσοφικές πτυχές καταλαμβάνουν σημαντική θέση στη βιολογία.

1.2. Η σύνδεση της βιολογίας με κοινωνικά και ηθικά ζητήματα.

Ο κοινωνικός δαρβινισμός, για παράδειγμα, μεταφέρει την έννοια της «φυσικής επιλογής» στην ανθρώπινη κοινωνία· οι διαφορές μεταξύ των τάξεων εξηγούνται από βιολογικούς παράγοντες.

Άλλα παραδείγματα: ρατσισμός, μεταμοσχεύσεις οργάνων, γήρανση.

1.3. Βαθύς ειδίκευσηβιολογία.

Ως αποτέλεσμα της διαφοροποίησης της βιολογίας κατά αντικείμενο μελέτηςπροέκυψαν ιδιωτικές βιολογικές επιστήμες: βοτανική, ζωολογία, μικροβιολογία (βακτηριολογία, ιολογία, μυκητολογία κ.λπ.).

Μια άλλη διαίρεση των βιολογικών επιστημών είναι κατά επίπεδα οργάνωσης και ιδιότητες της ζωντανής ύλης: γενετική (κληρονομικότητα), κυτταρολογία (κυτταρικό επίπεδο), ανατομία και φυσιολογία (δομή και λειτουργία των οργανισμών), οικολογία (σχέσεις των οργανισμών με το περιβάλλον) κ.λπ.

Σαν άποτέλεσμα ενσωμάτωση με άλλες επιστήμες προέκυψαν: βιοχημεία, βιοφυσική, ραδιοβιολογία, διαστημική βιολογία κ.λπ.

Εκείνοι. η βιολογία είναι ένα σύμπλεγμα επιστημών και γενική βιολογία ασχολείται με τη μελέτη των πιο γενικών νόμων της δομής, της δραστηριότητας της ζωής, της ανάπτυξης και της προέλευσης των ζωντανών οργανισμών. Το κύριο ερώτημα που προσπαθεί να απαντήσει γενική βιολογία, - τι είναι η ζωή?

1.4. Επί του παρόντος, η βιολογία, ενώ παραμένει θεωρητική βάση η γνώση των ζωντανών πραγμάτων γίνεται άμεσα παραγωγική δύναμη , γεννά νέες τεχνολογίες: βιοτεχνολογία, γενετική και κυτταρική μηχανική κ.λπ.

Κύτταρο

Σε αυτή την ενότητα, είναι απαραίτητο να ορίσουμε την έννοια του «κυττάρου», σημειώστε ότι ανακαλύφθηκε με τη χρήση μικροσκοπίου και η βελτίωση της μικροσκοπικής τεχνολογίας κατέστησε δυνατό τον εντοπισμό της ποικιλομορφίας των σχημάτων τους, της πολυπλοκότητας της δομής του Ο πυρήνας, η διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης κ.λπ. Ονομάστε άλλες μεθόδους μελέτης των κυττάρων: διαφοροποιημένη φυγοκέντρηση, ηλεκτρονική μικροσκοπία, αυτοραδιογραφία, μικροσκοπία αντίθεσης φάσης, ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ. δείξτε σε τι βασίστηκαν αυτές οι μέθοδοι και τι ανακαλύφθηκε με τη βοήθειά τους.

Το κύριο δομικό στοιχείο όλων των ζωντανών οργανισμών (φυτών και ζώων) είναι το κύτταρο. Αναφέρετε από ποιον διατυπώθηκε για πρώτη φορά κυτταρική θεωρία, γνωρίζει τη θέση του. Τα κύρια συστατικά του κυττάρου είναι: εξωτερικά κυτταρική μεμβράνη, κυτταρόπλασμα και πυρήνα.

Μέρος βιολογική μεμβράνηπεριλαμβάνει λιπίδια που αποτελούν τη βάση της μεμβράνης και πρωτεΐνες υψηλού μοριακού βάρους. Σημειώστε την πολικότητα των μορίων λιπιδίων και ποια θέση μπορούν να καταλάβουν οι πρωτεΐνες σε σχέση με τα λιπίδια. Το σύγχρονο μοντέλο μιας βιολογικής μεμβράνης έχει αποκτήσει το όνομα «καθολικό μοντέλο υγρού-μωσαϊκού». Επεκτείνετε αυτήν την έννοια. Χαρακτηρίστε τα μέρη της μεμβράνης: το υπερμεμβρανικό σύμπλεγμα, την ίδια τη μεμβράνη και το σύμπλεγμα υπομεμβράνης. Εξηγήστε τις λειτουργίες μιας βιολογικής μεμβράνης.

Μία από τις σημαντικές λειτουργίες της μεμβράνης είναι η μεταφορά ουσιών από κύτταρο σε κύτταρο. Περιγράψτε τα είδη μεταφοράς ουσιών μέσω της μεμβράνης: παθητική και ενεργητική. Υποδείξτε ότι η παθητική μεταφορά περιλαμβάνει: όσμωση, διάχυση, διήθηση. Ορίστε αυτές τις έννοιες και δώστε παραδείγματα φυσιολογικών διεργασιών στο σώμα που πραγματοποιούνται με παθητική μεταφορά. Η ενεργή μεταφορά περιλαμβάνει: μεταφορά ουσιών με τη συμμετοχή ενζύμων-φορέων, αντλίες ιόντων. Εξηγήστε τον μηχανισμό χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της αντλίας καλίου-νατρίου. Υπάρχει επίσης ενεργή δέσμευση ουσιών από την κυτταρική μεμβράνη: φαγοκυττάρωση και πινοκύττωση. Ορίστε αυτές τις έννοιες και δώστε παραδείγματα. Υποδείξτε πώς η ενεργή μεταφορά διαφέρει ουσιαστικά από την παθητική μεταφορά.

ΣΕ κυτόπλασμαΤο υαλόπλασμα ή η μήτρα διακρίνεται - αυτό είναι το εσωτερικό περιβάλλον του κυττάρου. Σημειώστε ότι το εξωτερικό στρώμα του κυτταροπλάσματος, ή εκτόπλασμα, έχει μεγαλύτερη πυκνότητα και στερείται κόκκων. Υπογραμμίστε ότι το εκτόπλασμα συμπεριφέρεται σαν ένα κολλοειδές, ικανό να μεταβεί από μια γέλη σε μια κατάσταση sol και πίσω. Εξηγήστε αυτούς τους όρους. Δώστε παραδείγματα διεργασιών που συμβαίνουν στον πίνακα. Περιέχει οργανίδια και εγκλείσματα. Μάθετε τι είναι τα οργανίδια. Τα οργανίδια απομονώνονται γενική σημασίακαι ιδιαίτερο. Το πρώτο περιλαμβάνει: ενδοπλασματικό δίκτυο. ελασματοειδές σύμπλεγμα, μιτοχόνδρια, ριβοσώματα, πολυσώματα, λυσοσώματα, κυτταρικό κέντρο, μικροσώματα, μικροσωληνίσκοι, μικρονημάτια. Χαρακτηρίστε τη δομή και τις λειτουργίες αυτών των οργανιδίων. Δώστε παραδείγματα οργανιδίων ειδικού σκοπού και αναφέρετε τις λειτουργίες τους. Ορίστε την έννοια των εγκλεισμάτων κελιών, υποδείξτε τους τύπους εγκλείσεων και δώστε παραδείγματα.

Πυρήνας.Σημειώστε την κύρια λειτουργία του πυρήνα - αποθήκευση κληρονομικών πληροφοριών. Τα συστατικά του πυρήνα είναι το πυρηνικό περίβλημα, το νουκλεόπλασμα (πυρηνικός χυμός), ο πυρήνας (ένας ή δύο), οι συστάδες χρωματίνης (χρωμοσώματα). Τονίστε τη σημασία της πυρηνικής μεμβράνης ενός ευκαρυωτικού κυττάρου - ο διαχωρισμός του κληρονομικού υλικού (χρωμοσωμάτων) από το κυτταρόπλασμα, στο οποίο πραγματοποιούνται ποικίλες μεταβολικές αντιδράσεις. Αναφέρετε από πόσες βιολογικές μεμβράνες αποτελείται το πυρηνικό περίβλημα και ποιες είναι οι λειτουργίες του. Σημειώστε ότι η βάση του πυρηνοπλάσματος είναι οι πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένων των ινιδιακών. Περιέχει ένζυμα απαραίτητα για τη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων και ριβοσωμάτων. Οι πυρήνες είναι ασταθείς δομές του πυρήνα, εξαφανίζονται στην αρχή της κυτταρικής διαίρεσης και επανεμφανίζονται προς το τέλος. Να αναφέρετε τι περιλαμβάνεται στους πυρήνες και ποια είναι η λειτουργία τους.

Χρωμοσώματα.Υποδείξτε ότι τα χρωμοσώματα αποτελούνται από DNA, το οποίο περιβάλλεται από δύο τύπους πρωτεϊνών: ιστόνη (βασική) και μη ιστόνη (όξινη). Σημειώστε ότι τα χρωμοσώματα μπορεί να είναι σε δύο δομικές και λειτουργικές καταστάσεις: σπειροειδή και απειροειδοποιημένα. Μάθετε ποια από αυτές τις δύο χρωμοσωμικές καταστάσεις λειτουργεί και τι σημαίνει. Υποδείξτε σε ποια περίοδο της κυτταρικής ζωής τα χρωμοσώματα είναι σπειροειδή και ευδιάκριτα στο μικροσκόπιο. Γνωρίστε τη δομή ενός χρωμοσώματος, τους τύπους χρωμοσωμάτων που διαφέρουν ως προς τη θέση της πρωτογενούς συστολής.

Οι οργανισμοί των περισσότερων ζωντανών όντων έχουν κυτταρική δομή. Στη διαδικασία της εξέλιξης οργανικός κόσμοςΤο κύτταρο επιλέχθηκε ως ένα στοιχειώδες σύστημα στο οποίο μπορούν να εκδηλωθούν όλοι οι νόμοι των ζωντανών όντων. Οι οργανισμοί με κυτταρική δομή χωρίζονται σε προπυρηνικούς, σε αυτούς χωρίς τυπικό πυρήνα (ή προκαρυώτες) και σε αυτούς με τυπικό πυρήνα (ή ευκαρυώτες). Να αναφέρετε ποιοι οργανισμοί είναι προκαρυώτες και ποιοι ευκαρυώτες.

Για να κατανοήσουμε την οργάνωση ενός βιολογικού συστήματος, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τη μοριακή σύνθεση του κυττάρου. Με βάση το περιεχόμενό τους, τα στοιχεία που απαρτίζουν το κύτταρο χωρίζονται σε τρεις ομάδες: μακροστοιχεία, μικροστοιχεία και υπερμικροστοιχεία. Δώστε παραδείγματα των στοιχείων που απαρτίζουν κάθε ομάδα, χαρακτηρίστε τον ρόλο των κύριων ανόργανων συστατικών στη ζωή του κυττάρου. Τα χημικά συστατικά των ζωντανών όντων χωρίζονται σε ανόργανα (νερό, μεταλλικά άλατα) και οργανικά (πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια, νουκλεϊκά οξέα). Με λίγες εξαιρέσεις (σμάλτο οστών και δοντιών), το νερό είναι το κυρίαρχο συστατικό των κυττάρων. Γνωρίστε τις ιδιότητες του νερού, σε ποιες μορφές βρίσκεται το νερό σε ένα κελί, χαρακτηρίστε βιολογικής σημασίαςνερό. Σύμφωνα με το περιεχόμενο από οργανική ύληΟι πρωτεΐνες καταλαμβάνουν την πρώτη θέση στο κύτταρο. Χαρακτηρίστε τη σύνθεση των πρωτεϊνών, χωροταξική οργάνωσηπρωτεΐνες (πρωτογενείς, δευτερογενείς, τριτοταγείς, τεταρτοταγής δομή), ο ρόλος των πρωτεϊνών στο σώμα. Οι υδατάνθρακες χωρίζονται σε 3 κατηγορίες: μονοσακχαρίτες, δισακχαρίτες και πολυσακχαρίτες. Να γνωρίζετε τη χημική σύνθεση και τα κριτήρια ταξινόμησης των υδατανθράκων. Δώστε παραδείγματα από τους σημαντικότερους εκπροσώπους της τάξης και χαρακτηρίστε τον ρόλο τους στη ζωή του κυττάρου. Τα λιπίδια χαρακτηρίζονται από τη μεγαλύτερη χημική ποικιλομορφία. Ο όρος «λιπίδια» συνδυάζει λίπη και ουσίες που μοιάζουν με λίπος - λιποειδή. Λίπη- Αυτό εστέρεςλιπαρά οξέα και οποιοδήποτε αλκοόλ. Γνωρίστε τη χημική σύνθεση των λιπιδίων και των λιπιδίων. Δώστε έμφαση στις κύριες λειτουργίες: τροφικές, ενεργητικές, καθώς και άλλες λειτουργίες που πρέπει να χαρακτηριστούν. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάσπαση των οργανικών ουσιών δεν χρησιμοποιείται αμέσως για εργασία στα κύτταρα, αλλά αποθηκεύεται πρώτα με τη μορφή μιας ενδιάμεσης ένωσης υψηλής ενέργειας - τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP). Γνωρίστε τη χημική σύνθεση του ATP. Εξηγήστε τι είναι οι ενώσεις AMP και ADP. Εξηγήστε την έννοια της «μακροεργικής σύνδεσης». Υποδείξτε σε ποιες διαδικασίες σχηματίζονται οι ADP και AMP και πώς σχηματίζεται το ATP, ποια είναι η ενεργειακή αξία αυτών των διεργασιών. Δώστε παραδείγματα φυσιολογικών διεργασιών που απαιτούν μεγάλες ποσότητες ενέργειας.

Ως γνωστόν ο κίπερ γενετικές πληροφορίεςείναι χρωμοσώματα. Αποτελούνται από νουκλεϊκό οξύ - DNA και δύο τύπους πρωτεϊνών. Μιλήστε για το DNA. Γνωρίστε τη χημική σύνθεση του DNA. Υποδείξτε ποιο είναι το μονομερές του - νουκλεοτίδιο, ονομάστε τα είδη των νουκλεοτιδίων. Να χαρακτηρίσετε το χωρικό μοντέλο του DNA, να εξηγήσετε τις έννοιες της συμπληρωματικότητας και του αντιπαραλληλισμού των αλυσίδων του μορίου του DNA. Περιγράψτε τις ιδιότητες και τις λειτουργίες του DNA. Σημειώστε ότι τα νουκλεϊκά οξέα περιλαμβάνουν επίσης τρεις τύπους ριβονουκλεϊκά οξέα: i-RNA, r-RNA, t-RNA. Γνωρίστε τη χημική σύνθεση του RNA. Υποδείξτε πώς διαφέρουν τα νουκλεοτίδια RNA από τα νουκλεοτίδια του DNA. Εξηγήστε τις λειτουργίες και των τριών τύπων ριβονουκλεϊκών οξέων.

Κ βιολογικά δραστικές ουσίεςστο κλουβί ανήκουν ένζυμα. Καταλύουν χημικές αντιδράσεις. Είναι απαραίτητο να σταθούμε σε τέτοιες ιδιότητες των ενζύμων. ως ειδικότητα δράσης, δραστηριότητα μόνο σε συγκεκριμένο περιβάλλον και σε συγκεκριμένη θερμοκρασία, μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα δράσης με χαμηλή περιεκτικότητα. Αναπτύξτε αυτές τις διατάξεις: και δώστε παραδείγματα. Επί του παρόντος, με βάση τη δομή τους, τα ένζυμα χωρίζονται σε δύο κύριες ομάδες: πλήρως πρωτεϊνικά ένζυμακαι ένζυμα, που αποτελούνται από δύο μέρη: αποένζυμο και συνένζυμο. Εξηγήστε αυτές τις έννοιες και δώστε παραδείγματα συνενζύμων. Μάθετε τι είναι ενεργό κέντροένζυμο. Με βάση τον τύπο των αντιδράσεων που καταλύουν, τα ένζυμα χωρίζονται σε 6 κύριες ομάδες: οξειρεδουκτάσες, τρανσφεράσες, υδρολάσες, λυάσες, ισομεράσες και λιγάσες. Εξηγήστε τον μηχανισμό δράσης αυτών των ενζύμων και δώστε παραδείγματα.

Όλοι οι ετερότροφοι οργανισμοί λαμβάνουν τελικά ενέργεια ως αποτέλεσμα αντιδράσεων οξειδοαναγωγής, δηλ. αυτά στα οποία μεταφέρονται ηλεκτρόνια από δότες ηλεκτρονίων - αναγωγικοί παράγοντες σε δέκτες ηλεκτρονίων - οξειδωτικά μέσα. Σύμφωνα με τη μέθοδο της αφομοίωσης, οι οργανισμοί χωρίζονται σε αναερόβιους και αερόβιους. Ο ενεργειακός μεταβολισμός στους αερόβιους οργανισμούς αποτελείται από τρία στάδια: προπαρασκευαστικό, το οποίο λαμβάνει χώρα στο γαστρεντερικό σωλήνα ή στο κύτταρο υπό τη δράση των ενζύμων του λυσοσώματος. Χωρίς οξυγόνο (ή αναερόβιο), που λαμβάνει χώρα στην κυτταροπλασματική μήτρα, και οξυγόνο, που λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια. Δώστε μια λεπτομερή περιγραφή όλων των σταδίων, υποδείξτε ποια είναι η ενεργειακή αξία αυτών των σταδίων, ποια είναι τα τελικά προϊόντα του ενεργειακού μεταβολισμού σε αερόβιους οργανισμούς. Με την αναερόβια μέθοδο της αφομοίωσης, δεν υπάρχει στάδιο οξυγόνου, και μεταβολισμό της ενέργειαςμεταξύ των αναερόβιων λέγεται «ζύμωση». Αναφέρετε την προοδευτική φύση της αναπνοής σε σύγκριση με τη ζύμωση. ποια είναι τα τελικά προϊόντα της αφομοίωσης κατά τη ζύμωση. Δώστε παραδείγματα αερόβιων και αναερόβιων (υποχρεωτικών και προαιρετικών) οργανισμών.

Η ζωή στη Γη εξαρτάται εξ ολοκλήρου από τη φωτοσύνθεση των φυτών, τα οποία παρέχουν οργανική ύλη και Ο 2 σε όλους τους οργανισμούς. Κατά τη φωτοσύνθεση, η φωτεινή ενέργεια μετατρέπεται σε ενέργεια χημικών δεσμών. Ορίστε τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, σημειώστε τη σημασία των έργων του K.A. Timiryazev. Η φωτοσύνθεση συμβαίνει μόνο σε φυτά που έχουν πλαστίδια - χλωροπλάστες. Να γνωρίζουν τη δομή των χλωροπλαστών, τη χημική τους σύσταση, να δίνουν τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά της χλωροφύλλης και των καροτενοειδών που είναι απαραίτητα για τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Η φωτοσύνθεση έχει δύο στάδια: το φως και το σκοτεινό. Χαρακτηρίζω ελαφριά σκηνή, σημειώστε τη σημασία της φωτόλυσης του νερού και υποδείξτε τα αποτελέσματα αυτής της φάσης της φωτοσύνθεσης. Χαρακτηρίστε το σκοτεινό στάδιο, σημειώνοντας ότι σε αυτό, χρησιμοποιώντας ενέργεια και CO2, συντίθενται υδατάνθρακες, ιδίως άμυλο, ως αποτέλεσμα πολύπλοκων αντιδράσεων. Αποκαλύψτε τη σημασία της φωτοσύνθεσης για τη γεωργία.

Ένα παράδειγμα πλαστικού μεταβολισμού σε ετερότροφους οργανισμούς είναι βιοσύνθεση πρωτεϊνών. Όλες οι κύριες διεργασίες στο σώμα συνδέονται με πρωτεΐνες και σε κάθε κύτταρο υπάρχει μια συνεχής σύνθεση πρωτεϊνών χαρακτηριστικών ενός δεδομένου κυττάρου και απαραίτητων κατά τη διάρκεια μιας δεδομένης περιόδου της ζωής του κυττάρου. Οι πληροφορίες σχετικά με ένα μόριο πρωτεΐνης κρυπτογραφούνται σε ένα μόριο DNA χρησιμοποιώντας τρίδυμα ή κωδικογόνα. Ορίστε τις έννοιες της τριπλέτας και του γενετικού κώδικα. Αποκαλύψτε τα χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα - καθολικότητα, τριπλότητα, γραμμικότητα, εκφυλισμός ή πλεονασμός, μη επικάλυψη. Υπάρχουν τρία στάδια στη βιοσύνθεση πρωτεϊνών - μεταγραφή, μετα-μεταγραφικές διαδικασίες και μετάφραση. Αντικατοπτρίστε την ουσία, τη σειρά και τη θέση κάθε σταδίου. Για να ξέρετε γιατί, έχοντας σχηματιστεί από ένα γονιμοποιημένο ωάριο, τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού διαφέρουν στη σύνθεση των πρωτεϊνών και εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες. Αποκαλύψτε τον μηχανισμό ρύθμισης της γονιδιακής δραστηριότητας κατά τη σύνθεση μεμονωμένων πρωτεϊνών χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα βακτήρια (σχήμα F. Jacob και J. Monod). Ορίστε την έννοια του «οπερονίου», υποδείξτε τα συστατικά του και τις λειτουργίες τους.

Αναπαραγωγή κυττάρων

Χαρακτηρίζοντας την αναπαραγωγή σε κυτταρικό επίπεδοβιολογικής οργάνωσης, πρέπει να σημειωθεί ότι ο μόνος τρόπος σχηματισμού κυττάρων είναι η διαίρεση των προηγούμενων. Αυτή η διαδικασία είναι πολύ σημαντική για τον οργανισμό. Η ύπαρξη ενός κυττάρου από τη στιγμή που προκύπτει ως αποτέλεσμα της διαίρεσης του μητρικού κυττάρου μέχρι την επακόλουθη διαίρεση ή θάνατο ονομάζεται κύκλος ζωής (ή κυττάρου). Το συστατικό του είναι ο μιτωτικός κύκλος. Αποτελείται από μεσόφαση και μίτωση. Εξηγήστε το ενδιάμεση φάση- Αυτό είναι το μεγαλύτερο μέρος του μιτωτικού κύκλου, κατά τον οποίο το κύτταρο προετοιμάζεται για διαίρεση. Αποτελείται από τρεις περιόδους (προσυνθετική, συνθετική και μετασυνθετική). Χαρακτηρίστε τις περιόδους μεσοφάσης, σημειώνοντας σε ποιες από αυτές συντίθεται το RNA, οι πρωτεΐνες, το DNA, το ATP και τα οργανίδια διπλασιάζονται.

Μίτωσις- έμμεση κυτταρική διαίρεση. Αποτελείται από 4 διαδοχικές φάσεις: πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση. Η μίτωση χαρακτηρίζεται από την εμφάνιση χρωμοσωμάτων, ατράκτων και το σχηματισμό θυγατρικών κυττάρων παρόμοια με τη μητέρα. Χαρακτηρίστε τις φάσεις της μίτωσης με την αλληλουχία των γεγονότων που συμβαίνουν σε αυτές. Υποδείξτε τους μηχανισμούς που διασφαλίζουν την ταυτότητα των χρωμοσωμάτων και τη σταθερότητα του αριθμού τους στα θυγατρικά κύτταρα κατά τη διάρκεια της μίτωσης. Αποκαλύψτε τη βιολογική ουσία της μίτωσης.

Ενας άλλος τρόπος - αμίτωση, ή άμεση διαίρεση. Εμφανίζεται χωρίς το σχηματισμό χρωμοσωμάτων και ατράκτων. Υποδείξτε ποια κύτταρα διαιρούνται με αμίτωση, τονίζοντας τη διαφορά της από τη μίτωση.

Αναπαραγωγή και ατομική ανάπτυξη των οργανισμών

Καθορίζω διαδικασία αναπαραγωγήςως ιδιότητα των οργανισμών να αφήνουν απογόνους. Υπάρχουν δύο μορφές αναπαραγωγής των οργανισμών: η ασεξουαλική και η σεξουαλική. Σημειώστε ότι η ασεξουαλική αναπαραγωγή βασίζεται στη μίτωση, επομένως οι θυγατρικοί οργανισμοί είναι ακριβές αντίγραφο της μητέρας. Αυτή η μέθοδος αναπαραγωγής προέκυψε πρώτα στη διαδικασία της εξέλιξης. Περιγράψτε τις μεθόδους ασεξουαλικής αναπαραγωγής σε μονοκύτταρους οργανισμούς (μιτωτική διαίρεση, σχιζογονία, εκβλάστηση, σπορίωση) και πολυκύτταρους οργανισμούς (βλαστική αναπαραγωγή, δηλ. από μέρη του σώματος ή μια ομάδα σωματικών κυττάρων). Δώσε παραδείγματα.

Σεξουαλική αναπαραγωγή- αναπαραγωγή με χρήση ειδικών κυττάρων γαμετών που έχουν απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων και συμμετέχουν στη γονιμοποίηση. Η διαδικασία σχηματισμού γαμετών ονομάζεται γαμετογένεση. Διακρίνεται σε σπερματογένεση και ωογένεση. Σπερματογένεσηέχει 4 στάδια: αναπαραγωγή, ανάπτυξη, ωρίμανση και σχηματισμό. ΣΕ ωογένεση 3 στάδια (χωρίς στάδιο σχηματισμού). Περιγράψτε κάθε στάδιο της γαμετογένεσης, υποδεικνύοντας πώς αλλάζει το σύνολο των χρωμοσωμάτων και η ποσότητα του DNA σε καθένα από αυτά. Σημειώστε τη διαφορά μεταξύ σπερματογένεσης και ωογένεσης.

Μείωση- Πρόκειται για μια μέθοδο κυτταρικής διαίρεσης, με αποτέλεσμα να μειώνεται στο μισό ο αριθμός των χρωμοσωμάτων. Αποτελεί τον κεντρικό κρίκο της γαμετογένεσης, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται 4 απλοειδή κύτταρα από κάθε κύτταρο με διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων. Η μείωση αποτελείται από δύο ταχέως διαδοχικές διαιρέσεις, που ονομάζονται η πρώτη και η δεύτερη μειοτική διαίρεση, αντίστοιχα. Κάθε ένα από αυτά τα τμήματα έχει φάσεις παρόμοιες με τη μίτωση, αλλά το πέρασμά τους έχει τα δικά του χαρακτηριστικά. Χαρακτηρίστε τις φάσεις της πρώτης και της δεύτερης διαίρεσης, σημειώνοντας τις διαφορές τους και δείξτε πώς αλλάζει το σύνολο των χρωμοσωμάτων και η ποσότητα του DNA σε κάθε φάση. Εξηγήστε γιατί υπάρχει μια μικρή ενδιάμεση φάση μεταξύ της πρώτης και της δεύτερης διαίρεσης. Αποκαλύψτε τη βιολογική σημασία της μείωσης.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι γαμέτες είναι διαφορετικοί: ένα μεγάλο, ακίνητο ωάριο και ένα μικρό, κινητό σπέρμα. Γαμέτες– εξαιρετικά διαφοροποιημένα κύτταρα προσαρμοσμένα για να εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες. Χαρακτηρίστε τη δομή του σπέρματος και των ωαρίων, τα γενετικά χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες τους.

Γονιμοποίησηείναι η διαδικασία σύντηξης θηλυκών και αρσενικών γαμετών που οδηγεί στο σχηματισμό ενός ζυγώτη. Η γονιμοποίηση συνεπάγεται την ενεργοποίηση του ωαρίου και το σχηματισμό του απλοειδούς πυρήνα του ζυγώτη. Οι απλοειδείς πυρήνες μεταφέρουν γενετικές πληροφορίες από δύο μητρικούς οργανισμούς (συνδυαστική μορφή παραλλαγής). Στα ζώα, η γονιμοποίηση μπορεί να είναι εξωτερική ή εσωτερική. Δώστε παραδείγματα και υποδείξτε την ουσία ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙγονιμοποίηση. Βρίσκεται σε πολλούς οργανισμούς παρθενογένεση- ένα είδος σεξουαλικής αναπαραγωγής, όταν η ανάπτυξη ενός ατόμου προκύπτει από ένα μη γονιμοποιημένο ωάριο. Να αναφέρετε τους τύπους παρθενογένεσης: φυσική (προαιρετική και υποχρεωτική) και τεχνητή.

Οντογένεση- ατομική ανάπτυξη του σώματος, αποτελείται από 3 περιόδους:

1. Προγένεση- ωρίμανση γαμετών και σύντηξή τους για σχηματισμό ζυγώτη.
2. Εμβρυϊκή περίοδος(ή εμβρυογένεση) - από τη στιγμή του σχηματισμού του ζυγώτη μέχρι τη γέννηση ή την απελευθέρωση του οργανισμού από τις μεμβράνες των αυγών. Στάδια εμβρυογένεσης: σύνθλιψη, που έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό βλάστουλας. γαστρίωση, κατά την οποία εμφανίζονται τα βλαστικά στρώματα (εκτόδερμα, ενδόδερμα και μεσόδερμα). σχηματισμός ιστών και οργάνων. Η μέθοδος κατακερματισμού του ζυγώτη εξαρτάται από την ποσότητα του κρόκου και τη φύση της κατανομής του στο κυτταρόπλασμα του αυγού. Γίνεται διάκριση μεταξύ πλήρους και ατελούς σύνθλιψης. Η πλήρης σύνθλιψη μπορεί να είναι ομοιόμορφη και ανομοιόμορφη και η ατελής σύνθλιψη μπορεί να είναι δισκοειδής και οριακή. Δείξτε ποιοι τύποι αυγών χαρακτηρίζονται από αυτόν ή αυτόν τον τύπο σύνθλιψης. Η διαδικασία γαστρίωσης πραγματοποιείται με διαφορετικούς τρόπους και εξαρτάται από τη δομή της βλάστουλας, δηλαδή, τελικά, από την ποσότητα του κρόκου στο αυγό. Η γαστρίωση χαρακτηρίζεται από κίνηση και διαφοροποίηση των κυττάρων, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός εμβρύου δύο ή τριών στρωμάτων. Σημειώστε σε ποια ζώα η ανάπτυξη τελειώνει στο στάδιο δύο βλαστικών στοιβάδων: του εξώδερμου και του ενδόδερμου, και σε ποια ζώα και με ποιους τρόπους αναπτύσσεται το τρίτο (ή μεσαίο) βλαστικό στρώμα - το μεσόδερμα. Υποδείξτε ποιοι ιστοί και όργανα σχηματίζονται από τα βλαστικά στρώματα. Μετά την ολοκλήρωση της γαστρίωσης, εμφανίζεται η ανάπτυξη του αξονικού συμπλέγματος: νωτιαία χορδή, νευρικός σωλήνας, μεσόδερμα κορμού. στάδιο νευρώνα. Αποκαλύψτε τη σειρά σχηματισμού τους. Η διαδικασία της κυτταρικής διαφοροποίησης καθορίζεται από πολλούς μηχανισμούς, μεταξύ των οποίων σημαντικό ρόλο παίζει η εμβρυϊκή επαγωγή. Περιγράψτε ένα πείραμα που αποδεικνύει την επίδραση της νωτιαίας χορδής στην ανάπτυξη άλλων ιστών
3. Μεταεμβρυονική περίοδοςαρχίζει μετά τη γέννηση ή την απελευθέρωση του οργανισμού από τις μεμβράνες των ωαρίων. Διακρίνει μεταξύ της άμεσης ανάπτυξης, που συμβαίνει χωρίς προνυμφικό στάδιο, και της έμμεσης ανάπτυξης, στην οποία υπάρχει ένα προνυμφικό στάδιο που τελειώνει με τη μεταμόρφωση (μεταμόρφωση) σε ενήλικα. Δώστε παραδείγματα άμεσης και έμμεσης μεταεμβρυονικής ανάπτυξης σε ασπόνδυλα και σπονδυλωτά. Προσδιορίζω βιολογικό ρόλοέμμεση ανάπτυξη.

Βασικά στοιχεία της γενετικής

Καθορίζω γενεσιολογίαως επιστήμη για τους νόμους της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας. Όπως κάθε επιστήμη, έχει αντικείμενο μελέτης, μεθόδους μελέτης, καθήκοντα και στόχους. Αντικείμενο της μελέτης της γενετικής είναι οι ιδιότητες των ζωντανών όντων: κληρονομικότητα και μεταβλητότητα.

Κληρονομικότητα- την ικανότητα των γονέων να μεταδίδουν τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά τους στους απογόνους τους. Εξασφαλίζει υλική και λειτουργική συνέχεια μεταξύ των γενεών. Χάρη στην κληρονομικότητα, οι ιδιότητες των μεμονωμένων οργανισμών και των ειδών στο σύνολό τους διατηρούνται από γενιά σε γενιά.

Υπάρχουν δύο τύποι κληρονομικότητας: η πυρηνική (χρωμοσωμική) και η εξωπυρηνική (μη χρωμοσωμική, κυτταροπλασματική). Πυρηνική κληρονομικότητακαθορίζεται από τα γονίδια των χρωμοσωμάτων και εκτείνεται στα περισσότερα χαρακτηριστικά και ιδιότητες του οργανισμού. Μη πυρηνική κληρονομικότηταπροκαλείται από γονίδια μιτοχονδρίων, χλωροπλάστες, κινετοσώματα, πλασμίδια, επισώματα.

Μεταβλητότητα- την ικανότητα των οργανισμών να αλλάζουν τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά τους. Οι μορφές μεταβλητότητας είναι διαφορετικές και εξαρτώνται από πολλούς λόγους. Η κληρονομικότητα διορθώνει στις απογόνους μορφές μεταβλητότητας που σχετίζονται με κληρονομικό υλικό, δηλ. είναι μια διαδικασία που διασφαλίζει τη διατήρηση όχι μόνο των ομοιοτήτων, αλλά και των διαφορών των οργανισμών κατά τη διάρκεια μιας σειράς γενεών.

Η γενετική έχει αποκαλύψει την υλική βάση και το ρόλο της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας στην εξελικτική διαδικασία.

Μέθοδοι μελέτης

Υποδείξτε ότι τα πρότυπα κληρονομικότητας και μεταβλητότητας μελετώνται σε διάφορα αντικείμενα: νουκλεϊκά οξέα, μεμονωμένα γονίδια, χρωμοσώματα, οργανίδια, κύτταρα, μικροοργανισμούς, οργανισμούς φυτών, ζώων, ανθρώπων και των πληθυσμών τους.

Η γενετική ανάλυση πραγματοποιείται με τις ακόλουθες μεθόδους:

1. Υβριδολογικά - επιλογή γονικών ζευγών και ανάλυση της εκδήλωσης ενός ή περισσότερων χαρακτηριστικών στους απογόνους.
2. Γενεαλογικό - συλλογή και μελέτη γενεαλογικών γενεαλογιών, ανίχνευση ενός χαρακτηριστικού σε διάφορες γενιές.
3. Κυτταρογενετική - μελέτη του καρυότυπου με χρήση μικροσκοπίας.
4. Πληθυσμός - προσδιορισμός της συχνότητας μεμονωμένων γονιδίων και γονότυπων σε έναν πληθυσμό, αποκρυπτογράφηση της γενετικής δομής.
5. Μετάλλαξη - προσδιορισμός της επίδρασης της μετάλλαξης, αξιολόγηση του μεταλλαξιογόνου κινδύνου μεμονωμένων παραγόντων και περιβάλλον.
6. Φαινογενετική - αποσαφήνιση της επίδρασης εξωτερικών παραγόντων σε κληρονομικά καθορισμένα χαρακτηριστικά.

Αναφέρετε τα κύρια καθήκοντα της γενετικής:

1. επίλυση των τρεχόντων προβλημάτων που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα στους τομείς της παροχής τροφίμων, ενέργειας και πρώτων υλών·
2. διατήρηση της ανθρώπινης υγείας·
3. προστασία του περιβάλλοντος και διατήρηση της ακεραιότητας της βιόσφαιρας.

Κληρονομικότητα. Σύγχρονες ιδέες για τη δομή, τις ιδιότητες και τις λειτουργίες του γονιδίου.

Εξηγήστε ότι επί του παρόντος ένα γονίδιο θεωρείται ως μια δομική και λειτουργική μονάδα κληρονομικότητας που ελέγχει την ανάπτυξη ενός συγκεκριμένου χαρακτηριστικού ή ιδιότητας. Ένα γονίδιο είναι ο κύριος κρίκος σε ένα σύνολο δομών και διεργασιών που διασφαλίζουν την εμφάνιση ενός συγκεκριμένου προϊόντος (πρωτεΐνης ή RNA) σε ένα κύτταρο. Το γονίδιο και το κυτταρόπλασμα βρίσκονται σε συνεχή ενότητα, αφού η εφαρμογή των πληροφοριών που περιέχονται στο γονίδιο είναι δυνατή μόνο στο κυτταρόπλασμα.

Καταγράψτε τις ιδιότητες του γονιδίου:

1. διακριτικότητα - ξεχωριστή δράση γονιδίων, έλεγχος διαφόρων χαρακτηριστικών από γονίδια των οποίων οι τόποι στο χρωμόσωμα δεν συμπίπτουν.
2. σταθερότητα - διατήρηση σε αμετάβλητη μορφή σε πολλές γενεές.
3. ειδικότητα - έλεγχος ενός συγκεκριμένου χαρακτηριστικού από ένα δεδομένο γονίδιο.
4. πλειοτροπία - η ικανότητα ορισμένων γονιδίων να προσδιορίζουν την ανάπτυξη πολλών χαρακτηριστικών (σύνδρομο Marfan).
5. αλληλικότητα - η ύπαρξη ενός γονιδίου σε πολλές παραλλαγές.
6. βαθμιαία - δοσολογία δράσης, ικανότητα προσδιορισμού της ανάπτυξης ενός σημείου ορισμένης ισχύος (ποσοτικό όριο). με αυξανόμενες «δόσεις» αλληλόμορφων, η ποσότητα του χαρακτηριστικού αυξάνεται (χρώμα κόκκου στο σιτάρι, χρώμα ματιών, δέρμα, τρίχες στον άνθρωπο, μέγεθος στάχυ, περιεκτικότητα σε σάκχαρα στα λαχανικά ρίζας κ.λπ.).

Πρέπει να σημειωθεί ότι ανάλογα με τα λειτουργικά και γενετικά χαρακτηριστικά διακρίνονται τα ακόλουθα:

1. Τα δομικά γονίδια περιέχουν πληροφορίες για δομικές, ενζυματικές πρωτεΐνες, t-RNA και mRNA.
2. Τα γονίδια ρυθμιστών καταστέλλουν, ενισχύουν ή μειώνουν την εκδήλωση αυτού του χαρακτηριστικού.
3. Τα ρυθμιστικά γονίδια συντονίζουν τη δραστηριότητα των δομικών γονιδίων.

Εξηγήστε ότι η λειτουργική δραστηριότητα των γονιδίων έγκειται στην ικανότητά τους για μεταγραφή, αντιγραφή, ανασυνδυασμό και μετάλλαξη.

Μεταγραφή- επανεγγραφή πληροφοριών από το DNA με σκοπό τη χρήση τους για πρωτεϊνοσύνθεση. Η μονάδα μεταγραφής είναι μεταγραφή, συμπεριλαμβανομένων των δομικών και λειτουργικών γονιδίων.

Αντιγραφή- διπλασιασμός του μορίου DNA, που προηγείται της κατανομής του κληρονομικού υλικού μεταξύ των θυγατρικών κυττάρων. Η μονάδα αντιγραφής είναι αντίγραφο- ένα θραύσμα DNA που αποτελείται από 100-200 νουκλεοτίδια.

Ανασυνδυασμός- η ανταλλαγή τμημάτων μεταξύ ομόλογων χρωμοσωμάτων είναι ένας από τους μηχανισμούς κληρονομικής μεταβλητότητας. Η μονάδα ανασυνδυασμού είναι αναγν(2 νουκλεοτίδια).

Μετάλλαξη- η αλλαγή στη δομή των γονιδίων είναι ένας άλλος μηχανισμός κληρονομικής μεταβλητότητας, που δημιουργεί τεράστιο υλικό για επιλογή. Η μονάδα μετάλλαξης είναι Mouton(1-2 νουκλεοτίδια).

Βασικές έννοιες της γενετικής

Προσδιορίστε τις ακόλουθες έννοιες:

Καρυότυπος- ένα συγκεκριμένο σύνολο χρωμοσωμάτων εγγενών σε οργανισμούς ενός είδους. Χαρακτηρίζεται από:

1. σταθερότητα του αριθμού των χρωμοσωμάτων.
2. ατομικότητα των χρωμοσωμάτων.
3. ζευγοποίηση χρωμοσωμάτων;
4. συνέχεια των χρωμοσωμάτων.

Αλληλικά γονίδια (αλληλόμορφα)- διαφορετικές παραλλαγές ενός δεδομένου γονιδίου, ελαφρώς διαφορετικές σε αλληλουχία νουκλεοτιδίων.

Πολλαπλός αλληλισμός- την ύπαρξη περισσότερων από δύο αλληλόμορφων ενός δεδομένου γονιδίου σε έναν πληθυσμό. Ένα παράδειγμα είναι τα τρία αλληλόμορφα I0, IA, IB, υπεύθυνα για το σχηματισμό αντιγονικών πρωτεϊνών στα ερυθροκύτταρα, τα οποία καθορίζουν εάν ένα άτομο ανήκει σε μια συγκεκριμένη ομάδα αίματος (στο σύστημα ABO).

Εναλλακτικές πινακίδες- αλληλοαποκλειόμενα σημάδια που δεν μπορούν να υπάρχουν ταυτόχρονα στο σώμα. Η ανάπτυξή τους καθορίζεται από αλληλικά γονίδια.

Ομόζυγος οργανισμός- ένας οργανισμός στον οποίο τα αλληλικά γονίδια επηρεάζουν εξίσου την ανάπτυξη ενός δεδομένου χαρακτηριστικού. Ετερόζυγος οργανισμός- έναν οργανισμό στον οποίο τα αλληλικά γονίδια έχουν διαφορετικές επιδράσεις στην ανάπτυξη ενός δεδομένου χαρακτηριστικού.

Κυρίαρχο γονίδιο (αλληλόμορφο)ελέγχει την ανάπτυξη ενός χαρακτηριστικού που εκδηλώνεται σε έναν ετερόζυγο (υβριδικό) οργανισμό. Υπολειπόμενο γονίδιοελέγχει ένα χαρακτηριστικό του οποίου η ανάπτυξη καταστέλλεται από κυρίαρχα αλληλόμορφα. Αυτό το χαρακτηριστικό μπορεί να εμφανιστεί μόνο σε έναν οργανισμό ομόζυγο για αυτό το αλληλόμορφο.

Γονότυπος- ένα σύνολο γονιδίων, κληρονομικές κλίσεις ενός δεδομένου οργανισμού. Ως γονότυπος νοείται ένα σύνολο αλληλόμορφων σε ένα διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων. Η ολότητά τους στο απλοειδές σύνολο των χρωμοσωμάτων ονομάζεται γονιδίωμα.

Φαινότυπος- ένα σύνολο εσωτερικών και εξωτερικών χαρακτηριστικών ενός οργανισμού, η εκδήλωση ενός γονότυπου σε συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες. Τα φαινοτυπικά χαρακτηριστικά είναι οποιεσδήποτε εκδηλώσεις ενός γονιδίου: βιοχημικές, ανοσολογικές, μορφολογικές, φυσιολογικές, συμπεριφορικές κ.λπ.

Γονιδιακή αλληλεπίδραση

Όταν εξετάζετε τον γονότυπο, υποδείξτε ότι αυτό το σύνολο είναι ένα σύστημα αλληλεπιδρώντων γονιδίων.

Η αλληλεπίδραση συμβαίνει μεταξύ αλληλικών και μη αλληλικών γονιδίων που εντοπίζονται στα ίδια και διαφορετικά χρωμοσώματα.

Το γονιδιακό σύστημα σχηματίζει ένα ισορροπημένο γονοτυπικό περιβάλλον που επηρεάζει τη λειτουργία και την έκφραση κάθε γονιδίου. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένας συγκεκριμένος φαινότυπος του οργανισμού, όλα τα σημάδια του οποίου συντονίζονται αυστηρά σε χρόνο, τόπο και τύπο εκδήλωσης.

Η αλληλεπίδραση των αλληλόμορφων γονιδίων εκφράζεται:

1. πλήρης κυριαρχία, στην οποία η εκδήλωση του υπολειπόμενου αλληλόμορφου καταστέλλεται πλήρως από τη δράση του κυρίαρχου γονιδίου.
2. ατελής κυριαρχία, στην οποία και τα δύο αλληλόμορφα εκδηλώνονται σε ένα χαρακτηριστικό και ένα ενδιάμεσο χαρακτηριστικό εμφανίζεται στα υβρίδια.
3. συνεπικράτηση - η εκδήλωση και των δύο αλληλόμορφων γονιδίων στον φαινότυπο και η ανάπτυξη δύο χαρακτηριστικών.
4. Η υπερεπικράτηση είναι η εκδήλωση ενός ισχυρότερου (έντονο) χαρακτηριστικού στα υβρίδια (ετεροζυγώτες) σε σύγκριση με την εκδήλωσή του σε ομοζυγώτες για τα κυρίαρχα αλληλόμορφα.

Αλληλεπίδραση μη αλληλόμορφων γονιδίων.

Μια μεγάλη ομάδα αλληλεπιδράσεων μεταξύ μη αλληλικών γονιδίων αποτελείται από τη ρύθμιση των λειτουργιών άλλων μη αλληλικών γονιδίων από ορισμένα γονίδια. Αυτό περιλαμβάνει:

Επίσταση- καταστολή ενός γονιδίου από ένα άλλο μη αλληλόμορφο. Στην περίπτωση της κυρίαρχης επίστασης, το κυρίαρχο γονίδιο έχει κατασταλτική δράση. Ένα παράδειγμα κυρίαρχης επίστασης είναι η κληρονομικότητα του χρώματος του φτερώματος στα κοτόπουλα. Τα κοτόπουλα που έχουν γονίδια χρώματος, αλλά περιέχουν κυρίαρχα κατασταλτικά γονίδια στον γονότυπο τους που καταστέλλουν την επίδραση των γονιδίων χρώματος, αποδεικνύονται άχρωμα.

Συμπληρωματικότητα- αλληλοσυμπληρώνονται με αλληλεπιδρώντα γονίδια. Με την αλληλεπίδραση, τα μη αλληλόμορφα γονίδια αλληλοσυμπληρώνονται με τέτοιο τρόπο που η κοινή τους δράση οδηγεί στην εμφάνιση ενός νέου χαρακτηριστικού που δεν εμφανίζεται εάν τα γονίδια δρουν χωριστά το ένα από το άλλο. Ένα παράδειγμα είναι η κληρονομικότητα των σχημάτων χτένας στα κοτόπουλα. Διασταυρώνοντας τις κότες με μια χτένα σε σχήμα τριαντάφυλλου (γονότυποι A-bb) με τις κότες με μια χτένα σε σχήμα μπιζελιού (γονότυποι aaB-), ολόκληρη η γενιά καταλήγει σε μια εντελώς νέα χτένα σε σχήμα καρυδιού (γονότυποι A-B-).

Πολυμερισμός- έλεγχος ενός χαρακτηριστικού από πολλά κυρίαρχα αλληλόμορφα. Κάθε «δόση» αλληλόμορφου ενός γονιδίου συμβάλλει ισότιμα ​​στην ανάπτυξη του χαρακτηριστικού.

Τα χαρακτηριστικά που ελέγχονται από τέτοια γονίδια έχουν πάντα ένα ποσοτικό χαρακτηριστικό και εξαρτάται από τις «δόσεις» των κυρίαρχων αλληλόμορφων που υπάρχουν στον γονότυπο.

Η κληρονομικότητα των πολυμερών είναι χαρακτηριστική του ανθρώπινου ύψους, της σωματικής διάπλασης, του σωματικού βάρους και των σγουρά μαλλιών.

Υβριδολογική μέθοδος μελέτης της κληρονομικότητας

Σημειώστε ότι αυτή η μέθοδος είναι η κεντρική μέθοδος γενετικής ανάλυσης. Αναπτύχθηκε από τον G. Mendel και αποτελείται από διασταυρούμενους οργανισμούς που διαφέρουν μεταξύ τους σε ένα ή περισσότερα χαρακτηριστικά.

Προσδιορίστε τις απαιτήσεις του Mendel για τη χρήση αυτής της μεθόδου:

1. διαφορές στις γονικές μορφές που βασίζονται σε αντίθετα χαρακτηριστικά.
2. σαφήνεια και σταθερότητα των αναλυόμενων χαρακτηριστικών·
3. κανονική βιωσιμότητα και γονιμότητα των απογόνων·
4. ο μεγάλος αριθμός γενεών και η δυνατότητα να ληφθεί ποσοτικά υπόψη το χαρακτηριστικό στο πείραμα·
5. τη χρήση καθαρών (ομόζυγων) μορφών στις οποίες το αναλυόμενο χαρακτηριστικό ανιχνεύεται επίμονα σε γενεές.

Πρέπει να τονιστεί ότι η χρήση της υβριδολογικής μεθόδου επέτρεψε στον G. Mendel να καταλήξει στα ακόλουθα συμπεράσματα:

1. σύνδεση ενός χαρακτηριστικού με έναν κληρονομικό παράγοντα.
2. υλικότητα, διακριτικότητα, σταθερότητα κληρονομικών παραγόντων.
3. ειδικότητα κληρονομικών παραγόντων - έλεγχος ορισμένων χαρακτηριστικών.
4. σύζευξη κληρονομικών παραγόντων.
5. σχετικά με τη μετάδοσή τους μέσω των γαμετών και την αποκατάσταση του ζευγαρώματος κατά τη γονιμοποίηση.
6. περίπου δύο αντίθετες καταστάσεις κληρονομικών παραγόντων: κυρίαρχη και υπολειπόμενη.

Πρέπει να σημειωθεί ότι με τη βοήθεια της υβριδολογικής μεθόδου, ο G. Mendel καθιέρωσε τα πρότυπα των κληρονομικών χαρακτηριστικών:

1. ομοιομορφία στην πρώτη γενιά.
2. διαχωρισμός χαρακτήρων σε εναλλακτικές παραλλαγές μεταξύ ατόμων δεύτερης γενιάς.
3. ανεξάρτητος συνδυασμός γονικών χαρακτηριστικών στους απογόνους.

Κληρονομικοί νόμοι που θεσπίστηκαν από τον Μέντελ. Μονοϋβριδική διέλευση. Πρώτης γενιάς νόμος ομοιομορφίας.

Εξηγήστε ότι ο Mendel διεξήγαγε μια μελέτη σε 22 ποικιλίες μπιζελιού, επιλέγοντας 7 ζεύγη αντιθετικών χαρακτηριστικών για ανάλυση. Αυτό το φυτό πληρούσε όλες τις απαραίτητες απαιτήσεις για το πείραμα:

1. η παρουσία σαφώς καθορισμένων αντιθετικών χαρακτηριστικών που κληρονομήθηκαν και εκδηλώθηκαν με τη διάρκεια των γενεών·
2. αυτο-γονιμοποίηση, η οποία κατέστησε δυνατή τη μελέτη καθαρών (ομόζυγων) φυτών σε πειράματα.
3. αποκτώντας πολυάριθμους απογόνους (τα γνωρίσματα λήφθηκαν υπόψη ποσοτικά, τα αποτελέσματα των πειραμάτων υποβλήθηκαν σε μαθηματική επεξεργασία)
4. επαρκή ζωτικότητα και γονιμότητα.

Ο G. Mendel διασταύρωσε δύο ποικιλίες μπιζελιών που διέφεραν μεταξύ τους σε ένα ζευγάρι αντιθετικών χαρακτηριστικών - το χρώμα των σπόρων. Η πρώτη ποικιλία είχε κίτρινους σπόρους, η δεύτερη - πράσινους. Και οι δύο ποικιλίες ήταν αγνές, δηλ. διατήρησαν επίμονα το χαρακτηριστικό τους για γενιές κατά τις προηγούμενες διασταυρώσεις.

Ολόκληρη η πρώτη γενιά αποδείχθηκε ότι είχε κίτρινους σπόρους. Ονόματι Μέντελ κίτρινοςκυρίαρχος - κυρίαρχος, α. το πράσινο είναι υπολειπόμενο - εξαφανίζεται. Εισήγαγε επίσης έναν συμβολικό χαρακτηρισμό πινακίδων και καταγραφή των αποτελεσμάτων:

Α - κίτρινο χρώμα του σπόρου. ένα πράσινο;

P - μητρικοί οργανισμοί. G - γαμέτες;

x - διασταύρωση γονικών εντύπων.

F 1.2.3... - γενιές από τη διασταύρωση.

Από αυτό το συμβολικό αρχείο είναι ξεκάθαρο ότι πριν ανθίσουν οι σπόροι, όλα τα φυτά αποδείχτηκαν τα ίδια με ένα κυρίαρχο χαρακτηριστικό· σύμφωνα με τον γονότυπο, όλα τα υβρίδια ήταν ετερόζυγα.

Ο Μέντελ ονόμασε τα παρατηρούμενα αποτελέσματα τον κανόνα της κυριαρχίας. Αργότερα ο κανόνας έλαβε το όνομα 1ος νόμος του Mendel - ο νόμος της ομοιομορφίας της πρώτης γενιάς:

Όταν διασταυρώνονται οργανισμοί που διαφέρουν σε ένα ζεύγος αντιθετικών χαρακτηριστικών, η πρώτη γενιά είναι ομοιόμορφη σε φαινότυπο και γονότυπο. Σύμφωνα με τον φαινότυπο, ολόκληρη η γενιά χαρακτηρίζεται από ένα κυρίαρχο χαρακτηριστικό· σύμφωνα με τον γονότυπο, ολόκληρη η γενιά είναι υβριδική (ετερόζυγη).

Ο νόμος των χαρακτηριστικών διάσπασης σε υβρίδια δεύτερης γενιάς.

Πείτε μας ότι ο Mendel μεγάλωσε τα μπιζέλια από υβριδικούς σπόρους F 1. το διασταύρωσε με αυτογονιμοποίηση και έλαβε φυτά F 2 με κίτρινους και πράσινους σπόρους. Ο Μέντελ ονόμασε αυτό το φαινόμενο διάσπαση χαρακτήρων. Το παρατηρούμενο φαινόμενο εκφράστηκε με αναλογία 3:1 (75% των φυτών είχαν ένα κυρίαρχο χαρακτηριστικό, το 25% είχε ένα υπολειπόμενο χαρακτηριστικό).

Με βάση τα αποτελέσματα που ελήφθησαν, ο Mendel διατύπωσε τον 2ο νόμο του διαχωρισμού: Στους απογόνους που προκύπτουν από τη διασταύρωση υβριδίων πρώτης γενιάς, παρατηρείται διαχωρισμός χαρακτήρων σε αναλογία 3:1. Το ένα τέταρτο της γενιάς έχει ένα υπολειπόμενο χαρακτηριστικό, τα τρία τέταρτα - ένα κυρίαρχο.

Ανακαλύπτοντας τον λόγο αυτής της διάσπασης, ο Mendel ανακάλυψε ότι τα εξωτερικά παρόμοια άτομα διαφέρουν ως προς τις κληρονομικές ιδιότητες (γονότυπο). Το 1/3 των φυτών με κυρίαρχο χαρακτηριστικό δεν διασπάστηκε στις επόμενες γενιές. Ο Μέντελ τα ονόμασε ομόζυγα - εξίσου κληρονομικά (ΑΑ). Τα 2/3 των φυτών με κυρίαρχα χαρακτηριστικά έδωσαν τον ίδιο διαχωρισμό χαρακτήρων με τους γονείς τους, σε αναλογία 3: 1. Ο Mendel τα ονόμασε διαφορετικά κληρονομικά ετερόζυγα (Aa). Τα φυτά με υπολειπόμενα χαρακτηριστικά (αα) επίσης δεν προκάλεσαν διάσπαση χαρακτήρων, δηλ. ήταν ομόζυγοι.

Αυτά τα πειράματα έδειξαν ότι η παρατηρούμενη διάσπαση ανά φαινότυπο συνοδεύεται από διάσπαση ανά γονότυπο σε αναλογία 1:2:1

P(F 1) Aa x Aa

G       A; και       A; ΕΝΑ

F 2       AA; Αα; Αα; αχ,

όπου ένα μέρος (25%) είναι η γενιά ΑΑ,

δύο μέρη (50%) - γενιά Aa,

ένα μέρος (25%) είναι η γενιά αα.

Νόμος (υπόθεση) «καθαρότητας» γαμετών.

Χαρακτηρίζοντας αυτόν τον νόμο, πρέπει πρώτα απ 'όλα να πούμε ότι η ανάλυση των χαρακτηριστικών των φυτών της πρώτης και δεύτερης γενιάς επέτρεψε στον Mendel να αποδείξει ότι ένας υπολειπόμενος κληρονομικός παράγοντας που δεν εμφανίστηκε στο F 1 δεν εξαφανίζεται και δεν αναμιγνύεται με τον κυρίαρχο. Στο F 2, και οι δύο κληρονομικοί παράγοντες εμφανίζονται στην καθαρή τους μορφή. Και αυτό είναι δυνατό μόνο εάν τα υβρίδια F 1 σχηματίζουν όχι υβριδικούς, αλλά «καθαρούς» γαμέτες, ορισμένοι από τους οποίους φέρουν κυρίαρχο κληρονομικό παράγοντα, ενώ άλλοι φέρουν έναν υπολειπόμενο.

Αυτή η μη ανάμειξη εναλλακτικών κληρονομικών παραγόντων στους γαμέτες της υβριδικής γενιάς ονομάζεται υπόθεση «καθαρότητας» των γαμετών.

Η υπόθεση της «καθαρότητας» των γαμετών ήταν η κυτταρολογική βάση του 1ου και του 2ου νόμου του Mendel. Εξήγησε την παρατηρούμενη διάσπαση ανά φαινότυπο και γονότυπο και έδειξε ότι είναι πιθανής-στατιστικής φύσης και εξηγείται από την ίση πιθανότητα σχηματισμού διαφορετικών τάξεων γαμετών στα υβρίδια F1 και την ίση πιθανότητα εμφάνισής τους στο F2.

Επί του παρόντος, αυτή η υπόθεση έχει λάβει πλήρη κυτταρολογική επιβεβαίωση. Κατά τη διαδικασία της ωρίμανσης, οι γαμέτες υφίστανται μείωση, ως αποτέλεσμα της οποίας κάθε γαμίτης λαμβάνει ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων και επομένως ένα σύνολο αλληλικών γονιδίων.

Αναλύοντας τη διέλευση.

Δείξτε ότι αναπτύχθηκε από τον Mendel, ο οποίος διαπίστωσε ότι οι εξωτερικά πανομοιότυποι οργανισμοί μπορεί να διαφέρουν ως προς τους κληρονομικούς παράγοντες. Για να προσδιοριστούν φαινοτυπικά πανομοιότυπες μορφές, διασταυρώνονται με οργανισμούς ομόζυγους για υπολειπόμενα γονίδια, δηλ. έχοντας ένα υπολειπόμενο χαρακτηριστικό.

Εάν, ως αποτέλεσμα μιας διασταύρωσης ανάλυσης, ολόκληρη η γενιά αποδειχθεί ομοιόμορφη και παρόμοια με τον οργανισμό του οποίου ο γονότυπος αναλύεται, ο τελευταίος είναι ομόζυγος.

Εάν, ως αποτέλεσμα μιας διασταύρωσης ανάλυσης, παρατηρηθεί διαίρεση 1:1 σε μια γενιά, τότε ο γονότυπος του κληρονομούμενου οργανισμού είναι ετερόζυγος.

F 1 Aa; αα 1:1

Σε αυτή την περίπτωση, η γενιά, από άποψη γονότυπου και φαινοτύπου, φαίνεται να επιστρέφει στις γονικές μορφές, γι' αυτό ο Mendel ονόμασε μια τέτοια αναλυτική διασταύρωση επαναληπτική.

Η δοκιμαστική διασταύρωση χρησιμοποιείται ευρέως στην επιλογή ζώων και φυτών και στην πειραματική βιολογία για τη σύνταξη γενετικών χαρτών χρωμοσωμάτων.

Διυβριδική διέλευση. Ο νόμος του ανεξάρτητου συνδυασμού χαρακτηριστικών στη δεύτερη γενιά.Σημειώστε ότι μια διασταύρωση στην οποία αναλύεται η κληρονομικότητα δύο ζευγών χαρακτηριστικών ονομάζεται διυβριδική.

Για τη διασταύρωση, ο Μέντελ επέλεξε δύο χαρακτηριστικά: το χρώμα των σπόρων και το σχήμα τους. Οι γονικές μορφές διέφεραν σε δύο ζεύγη αντιθετικών χαρακτήρων και ήταν «καθαρές» (ομόζυγες).

Η πρώτη ποικιλία είχε κίτρινους και λείους σπόρους, η δεύτερη - πράσινοι και ζαρωμένοι. Ολόκληρη η πρώτη γενιά αποδείχθηκε ότι είχε κίτρινους και λείους σπόρους. Κυριάρχησε το κίτρινο χρώμα και το λείο σχήμα, όπως φαίνεται από τη συμβολική σημείωση:

Α - κίτρινο χρώμα των σπόρων,

ένα πράσινο,

Β - λείο σχήμα,

γ - ζαρωμένο.

P     AABB     x     AABB

G       AB                av

F 1       AaBv   100% (κίτρινο λείο στον φαινότυπο, διετερόζυγο στον γονότυπο).

Ο κανόνας της κυριαρχίας εκδηλώθηκε με την κληρονομικότητα δύο χαρακτηριστικών ταυτόχρονα. Η διασταύρωση υβριδίων πρώτης γενιάς είχε ως αποτέλεσμα την εμφάνιση φυτών με διαφορετικούς συνδυασμούς χαρακτηριστικών.

Τα χαρακτηριστικά των γονέων κληρονομήθηκαν ανεξάρτητα και συνδυάστηκαν διαφορετικά στους απογόνους. Η φαινοτυπική διαίρεση ήταν 9:3:3:1. 9 μέρη είχαν και τα δύο κυρίαρχα χαρακτηριστικά, 3 μέρη είχαν το πρώτο κυρίαρχο, το δεύτερο υπολειπόμενο, 3 μέρη είχαν το πρώτο υπολειπόμενο, το δεύτερο κυρίαρχο, 1 μέρος είχε και τα δύο υπολειπόμενα χαρακτηριστικά.

Δείξτε ότι οι συνδυασμοί των χαρακτηριστικών που παρατηρήθηκαν στη δεύτερη γενιά είναι το αποτέλεσμα μιας τυχαίας συνάντησης γαμετών κατά τη γονιμοποίηση. Για τη συμβολική εικόνα της δεύτερης γενιάς χρησιμοποιείται το πλέγμα Punnett.

Γαμέτες	ΑΒ	Av	αΒ	ω
ΑΒ	AABB zh.g.	AAVv zh.g.	AaBB zh.g.	AaVv zh.g.
Av	AAVv zh.g.	AAbb στ.μ.	AaVv zh.g.	Αααα στ.μ.
αΒ	AaBB zh.g.	AaVv zh.g.	aaBB z.g.	aaVv z.g.
ω	AaVv zh.g.	Αααα στ.μ.	aaVv z.g.	ααου z.m.

και. - κίτρινο ζ. - ομαλή? η. - πράσινο μ. - ζαρωμένο.

Από αυτό φαίνεται ότι οι γονότυποι 9 μερών φυτών με κίτρινους και λείους σπόρους μπορεί να είναι: AABB, AaBB, AaBB, AABv (A-B-):

3 μέρη φυτών με κίτρινους και τσαλακωμένους σπόρους - AAbb, Aavv (A-bb).

3 μέρη ενός φυτού με πράσινους και λείους σπόρους - aaBB, aaBB (aaB-).

1 μέρος φυτών με πράσινους και τσαλακωμένους σπόρους - aavv.

Με βάση τις παρατηρήσεις, διατυπώθηκε ο νόμος του ανεξάρτητου συνδυασμού - ο 3ος νόμος του Mendel: Όταν διασταυρώνονται ομόζυγοι οργανισμοί που διαφέρουν μεταξύ τους σε δύο ή περισσότερα ζεύγη εναλλακτικών χαρακτηριστικών, τα γονίδια και τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά τους κληρονομούνται ανεξάρτητα το ένα από το άλλο και συνδυάζονται σε όλους τους πιθανούς συνδυασμούς.

Κάθε ζεύγος χαρακτήρων, θεωρημένο ξεχωριστά, χωρίστηκε σε αναλογία 3:1· η αναλογία κίτρινων προς πράσινους σπόρων ήταν 12:4 = 3:1. Η αναλογία λείων προς ρυτιδωμένων σπόρων ήταν η ίδια 12:4 = 3:1.

Οι νόμοι του Μέντελ χρησιμοποιούνται για την ανάλυση πιο περίπλοκων χαρακτηριστικών όταν οι γονείς διαφέρουν σε τρία ή περισσότερα ζεύγη χαρακτηριστικών. Σε αυτήν την περίπτωση, οι γαμέτες θα σχηματίσουν τάξεις σύμφωνα με τον τύπο 2n, όπου n είναι ο βαθμός υβριδικότητας του οργανισμού και η φαινοτυπική διάσπαση βασίζεται στον μονοϋβριδικό διαχωρισμό (3:1)n, όπου n είναι ο αριθμός των ζευγών αναλύθηκαν γονίδια. Στους ετεροζυγώτες, κάθε γονίδιο διπλασιάζει τον αριθμό των τάξεων γαμετών και τριπλασιάζει τον αριθμό των τάξεων γονότυπου. Ένα άτομο ετερόζυγο για n ζεύγη γονιδίων παράγει 2n τύπους γαμετών και Zn διαφορετικούς γονότυπους.

Σημειώστε ότι ο νόμος του ανεξάρτητου συνδυασμού χαρακτηριστικών ικανοποιείται υπό τις ακόλουθες προϋποθέσεις:

1. εντοπισμός γονιδίων σε διαφορετικά ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων.
2. απουσία όλων των τύπων αλληλεπίδρασης μεταξύ αλληλικών και μη αλληλόμορφων γονιδίων, εκτός από την πλήρη κυριαρχία·
3. ίση επιλεκτική αξία (επιβίωση) όλων των γονοτύπων.
4. έλλειψη πλειοτροπικής δράσης των γονιδίων.

Σύνδεση γονιδίων. Πέρασμα. Η θεωρία των χρωμοσωμάτων του Morgan.

Επισημάνετε ότι το 1906, ο W. Bateson και ο R. Punnett, μελετώντας την κληρονομικότητα δύο ζευγών αλληλόμορφων γονιδίων στα γλυκά μπιζέλια, ανακάλυψαν έναν διαχωρισμό που διέφερε από τις σχέσεις που είχε δημιουργήσει ο Mendel.

Κατά τη διασταύρωση ομόζυγων φυτών που διαφέρουν σε δύο ζεύγη αντιθετικών χαρακτήρων AABB x aabb, περίμεναν το σχηματισμό 4 φαινοτυπικών τάξεων στο F 2 σε αναλογία 9: 3: 3: 1. Αντίθετα, εμφανίστηκε ένας φαινοτυπικός διαχωρισμός σε δύο κατηγορίες σε αναλογία κοντά στο 3:1 (κυριαρχούσαν φυτά με συνδυασμούς χαρακτηριστικών που υπήρχαν στις μητρικές μορφές).

Κατά την ανάλυση αυτού του φαινομένου, αποδείχθηκε ότι τα γονίδια Α και Β εντοπίστηκαν στο ίδιο χρωμόσωμα και κληρονομήθηκαν μαζί (ως ένα γονίδιο). Τα υβρίδια πρώτης γενιάς σχημάτισαν όχι 4, αλλά 2 τύπους γαμετών. Αυτό φαίνεται από τη συμβολική σημείωση:

P (F 1)     A B     x     A B

              a in             

G         AV, AV           AV, AV

F 2     A B,     A B,     A B,     a γ

        A B,     a in,      а in,     a in

                    3                 1

Έγινε προφανές ότι όλα τα γονίδια που βρίσκονται σε ένα ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων θα κληρονομηθούν μαζί και θα παρουσιάσουν ένα πρότυπο μονογονικής κληρονομικότητας στη δεύτερη γενιά, δηλ. θα κληρονομηθεί ως ένα ζεύγος αλληλικών γονιδίων, δίνοντας μια διαίρεση 3:1. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται συνδεδεμένη κληρονομικότητα.

Το φαινόμενο της συνδεδεμένης κληρονομικότητας αποσαφηνίστηκε στις εργασίες των Αμερικανών γενετιστών με επικεφαλής τον T. Morgan, ο οποίος δημιούργησε χρωμοσωμική θεωρίακληρονομικότητα.

Η μύγα (Drosophila) αποδείχθηκε ότι ήταν ένα βολικό αντικείμενο για τη μελέτη της συνδεδεμένης κληρονομικότητας· αναπαρήχθη εύκολα σε δοκιμαστικούς σωλήνες με θρεπτικό μέσο, ​​παρήγαγε πολλούς απογόνους και είχε μια ταχεία αλλαγή γενεών. το μεγάλο πλεονέκτημα ήταν η παρουσία 4 ζευγών ομόλογων χρωμοσωμάτων και μεγάλη ποσότηταμεταλλαγμένες παραλλαγές (από το σχήμα των φτερών και το χρώμα των ματιών, τον αριθμό, τον τύπο, το μέγεθος, την κατανομή των τριχών κ.λπ.). Τα σημάδια εντοπίστηκαν εύκολα από γενιά σε γενιά.

Η σχολή του T. Morgan διαπίστωσε ότι η σύνδεση των γονιδίων μπορεί να διαταραχθεί με τη διασταύρωση (η διαδικασία ανταλλαγής θραυσμάτων ομόλογων χρωμοσωμάτων). Αυτό αποδείχθηκε σε πειράματα διασταυρώνοντας γκρίζες μακρόπτερες μύγες με γκρίζες μύγες κοντών φτερών. Ολόκληρη η γενιά από τη διασταύρωση αποδείχθηκε ότι είχε γκρι χρώμα αμαξώματος και μακριά φτερά.

Τα γονίδια για τον γκρίζο χρωματισμό και τα μακριά φτερά ήταν κυρίαρχα και βρίσκονταν στο ίδιο χρωμόσωμα.

Α - γκρι χρώμα σώματος,

ένα μαύρο,

Β - μακριά φτερά,

γ - σύντομο.

(γκρι μακριά φτερά)

Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε αναλυτική διασταύρωση υβριδίων F 1. Υποθέτοντας πλήρη σύνδεση μεταξύ των γονιδίων Α και Β, περιμέναμε δύο τύπους γαμετών και δύο φαινοτυπικές κατηγορίες στο F 2: 50% γκρίζες μακρόπτερες μύγες και 50% μαύρες μύγες με κοντά φτερά, αλλά λάβαμε το 41,5% η καθεμία. Στο F 2 δεν υπήρχαν 2, αλλά 4 φαινοτυπικές κατηγορίες. Εκτός από τους αναμενόμενους φαινοτύπους, υπήρχαν 8,5% γκρίζες μύγες με κοντά φτερά και 8,5% μαύρες και μακρόπτερες μύγες. Σε ορισμένους γαμέτες, τα θηλυκά υποβλήθηκαν σε διασταύρωση, γεγονός που οδήγησε στην εμφάνιση στους απογόνους ατόμων με νέους συνδυασμούς χαρακτηριστικών. Τέτοιες μορφές λέγονται crossover.

Φόρμες crossover

Δεδομένου ότι όλοι οι γαμέτες των αρσενικών ήταν εντελώς πανομοιότυποι, το ποσοστό των μορφών διασταύρωσης στο F 2 εξαρτιόταν από το ποσοστό των γαμετών διασταύρωσης των θηλυκών, ο συνολικός αριθμός των οποίων ήταν 17%. στην απόσταση μεταξύ των γονιδίων. Η πιθανότητα να συμβεί διασταύρωση μεταξύ γονιδίων που βρίσκονται σε απόσταση είναι μεγαλύτερη από ό,τι μεταξύ γονιδίων που βρίσκονται κοντά.

Η απόσταση μεταξύ των γονιδίων στα χρωμοσώματα συνήθως υποδηλώνεται σε συμβατικές μονάδες - Morganids.

Το Morganidae αντιστοιχεί στην απόσταση μεταξύ των γονιδίων στην οποία παρατηρείται το 1% των διασταυρούμενων ατόμων στους απογόνους.

Το ποσοστό διασταύρωσης για διαφορετικά ζεύγη γονιδίων δεν υπερβαίνει το 50· σε απόσταση 50 ή περισσότερων μοργανιδών, τα γονίδια κληρονομούνται ανεξάρτητα, παρά τον εντοπισμό τους στο ίδιο χρωμόσωμα.

Με βάση τα δεδομένα για τη διασταύρωση (στη Δροσόφιλα), ο Τ. Μόργκαν διατύπωσε τις κύριες διατάξεις της θεωρίας των χρωμοσωμάτων:

1. Τα γονίδια είναι διατεταγμένα γραμμικά στα χρωμοσώματα. Διαφορετικά χρωμοσώματα περιέχουν άνισο αριθμό γονιδίων: το σύνολο των γονιδίων σε καθένα από τα μη ομόλογα χρωμοσώματα είναι μοναδικό.
2. Κάθε γονίδιο καταλαμβάνει μια συγκεκριμένη θέση (θέση) στο χρωμόσωμα.
3. Εντοπισμένα γονίδια: σε ένα χρωμόσωμα αντιπροσωπεύουν μια ομάδα σύνδεσης και κληρονομούνται μαζί, ο αριθμός των ομάδων σύνδεσης είναι ίσος με το απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων. Δύο ομόλογα χρωμοσώματα θα πρέπει να θεωρούνται ως μία ομάδα σύνδεσης.
4. Η αποτυχία συνοχής εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της διασταύρωσης.
5. Η συχνότητα διασταύρωσης μεταξύ μη αλληλικών γονιδίων που βρίσκονται στο ίδιο χρωμόσωμα εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ τους και είναι ευθέως ανάλογη με αυτήν.
6. Η απόσταση μεταξύ των γονιδίων μετριέται σε morganids. Ένα μοργκανίδιο αντιστοιχεί στο 1% των φαινοτύπων διασταύρωσης στους απογόνους.
7. Η συχνότητα διασταύρωσης είναι ένα μέσο για τον ακριβή προσδιορισμό της θέσης των γονιδίων σε ένα χρωμόσωμα.

Γενετική του σεξ.

Επισημάνετε ότι η ποικιλία των τρόπων προσδιορισμού του φύλου σε διαφορετικούς οργανισμούς μπορεί να χωριστεί σε τρεις ομάδες:

1. Το φύλο καθορίζεται κατά τη γονιμοποίηση - ταυτόσημος προσδιορισμός φύλου.
2. Το φύλο καθορίζεται πριν από τη γονιμοποίηση - προγαμικός προσδιορισμός φύλου.
3. Το φύλο καθορίζεται από μηχανισμούς που δεν σχετίζονται με τη γονιμοποίηση - επιγαμικός προσδιορισμός φύλου.

Η πιο κοινή επιλογή είναι ο προσδιορισμός του φύλου μεταξύ των ειδών τη στιγμή της γονιμοποίησης. Δεδομένου ότι η ανάπτυξη του φύλου εξαρτάται από το σύνολο των χρωμοσωμάτων που λαμβάνονται στο ζυγώτη, ονομάζεται χρωμοσωμικός προσδιορισμός φύλου.

Οι καρυότυποι (διπλοειδείς ομάδες χρωμοσωμάτων) αποτελούνται από αυτοσώματα και φυλετικά χρωμοσώματα. Ο καρυότυπος των γυναικών περιλαμβάνει 22 ζεύγη αυτοσωμάτων και ένα ζευγάρι φυλετικών χρωμοσωμάτων XX. Το γυναικείο φύλο ονομάζεται ομογαμητικό επειδή παράγει έναν τύπο γαμέτη Χ.

Ο καρυότυπος των ανδρών περιλαμβάνει 22 ζεύγη αυτοσωμάτων, παρόμοια με τα γυναικεία αυτοσώματα, και ένα ζευγάρι φυλετικών χρωμοσωμάτων XY· το αρσενικό φύλο ονομάζεται ετερογαμητικό. αφού σχηματίζει δύο τύπους γαμετών X και Y.

Πρωταρχικός- η θεωρητικά υποτιθέμενη αναλογία εστίας είναι 1:1. Η πιθανότητα να έχετε αγόρια και κορίτσια είναι η ίδια - 50%.

P     XX      XU

G      X      X, U

F 1   XX;     XU

50% κορίτσια   50% αγόρια (1:1)

Δευτερεύουσα αναλογία φύλου- η αναλογία τους κατά τη γέννηση διαφέρει από την πρωτογενή. Γεννιούνται 6-7% περισσότερα αγόρια από κορίτσια, που ανέρχονται σε 106-100. Λόγω βιολογικών και κοινωνικών χαρακτηριστικών, τα αγόρια πεθαίνουν συχνότερα. Η αναλογία τριτογενών φύλων είναι η αναλογία τους στην εφηβεία. Πλησιάζει το πρωτεύον 1:1.

Σε ορισμένα πτηνά, ερπετά, αμφίβια και πεταλούδες (μουριά), το ομογαμικό φύλο είναι XX αρσενικά και το ετερογαμικό φύλο είναι XY θηλυκά. Σχεδόν το φύλο αυτών των ζώων προσδιορίζεται πριν από τη γονιμοποίηση με τους γαμέτες του θηλυκού.

Στα ζωύφια του γένους protenor, ακρίδες, χιλιόποδες, νηματώδεις και σκαθάρια, τα θηλυκά έχουν δύο χρωμοσώματα Χ (XX) και τα αρσενικά έχουν ένα (XO). Ο τύπος XO ονομάζεται "πρωτενόρος".

Στα υμενόπτερα (μέλισσες, καβαλάρηδες, μυρμήγκια), το φύλο εξαρτάται από την πλοειδία του αυγού (δεν έχουν φυλετικά χρωμοσώματα). Από γονιμοποιημένα αυγά σε μέλισσες με 2n χρωμοσώματα αναπτύσσονται θηλυκά - εργάτριες μέλισσες, από μη γονιμοποιημένα (n) - αρσενικά (drones).

Ο προγαμικός προσδιορισμός του φύλου οφείλεται σε διαφορές στα ωάρια λόγω άνισων ποσοτήτων κυτταροπλάσματος, ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιες. Στα rotifers, τις αφίδες και τα θαλάσσια σκουλήκια, τα θηλυκά αναπτύσσονται από μεγάλα αυγά και τα αρσενικά από μικρά αυγά.

Κληρονομικότητα που συνδέεται με το φύλο.

Εξηγήστε ότι τα χαρακτηριστικά των οποίων τα γονίδια βρίσκονται στα χρωμοσώματα της εστίας ονομάζονται φυλοσύνδετα. Η κληρονομικότητα τους διαφέρει από την κληρονομικότητα των χαρακτηριστικών των οποίων τα γονίδια εντοπίζονται σε αυτοσώματα.

Επί του παρόντος, έχουν βρεθεί περίπου 150 γονίδια στο ανθρώπινο χρωμόσωμα Χ που είναι υπεύθυνα για την ανάπτυξη μιας μεγάλης ποικιλίας χαρακτηριστικών, συμπεριλαμβανομένων των γονιδίων που είναι υπεύθυνα για τη φυσιολογική πήξη του αίματος, την ανάπτυξη του μυϊκού συστήματος, την όραση στο λυκόφως, την έγχρωμη όραση, τους ιδρωτοποιούς αδένες, άνω κοπτήρες, κλπ. . Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά προκαλούνται από κυρίαρχα αλληλόμορφα. Τα υπολειπόμενα αλληλόμορφα αυτών των γονιδίων προκαλούν ασθένειες: αιμορροφιλία - κακή πήξη του αίματος, αχρωματοψία - μειωμένη όραση χρώματος, νυχτερινή τύφλωση, μυϊκή δυστροφία, έλλειψη ιδρωτοποιών αδένων.

Το γυναικείο (ομογαμητικό) φύλο μπορεί να είναι ομόζυγο ή ετερόζυγο σε σχέση με αυτά τα γονίδια:

X n X n; X n X h ; Χ Ω Χ Ω

Οι ετερόζυγοι οργανισμοί είναι κρυφοί φορείς παθολογικών γονιδίων.

Το ετερογαματικό αρσενικό φύλο είναι ημίζυγο για αυτά τα γονίδια, καθώς το χρωμόσωμα Υ δεν έχει αλληλόμορφα αυτών των γονιδίων X και Y. Χ η Υ

Το χρωμόσωμα Υ περιέχει γονίδια για τη διαφοροποίηση των όρχεων, τη συμβατότητα των ιστών, γονίδια που επηρεάζουν το μέγεθος των δοντιών, καθώς και γονίδια για παθολογικά σημεία: πρώιμη φαλάκρα, αυξημένη τριχόπτωση (υπερτρίχωση) και το γονίδιο για ιχθύωση (σοβαρές δερματικές βλάβες).

Δεδομένου ότι το χρωμόσωμα Υ μεταδίδεται μόνο μέσω της αρσενικής γραμμής, αυτά τα χαρακτηριστικά εμφανίζονται μόνο στους άνδρες. Ο τύπος ταξί της κληρονομιάς ονομάζεται holandric.

Η ιδιαιτερότητα της κληρονομικότητας των γονιδίων που βρίσκονται στο χρωμόσωμα Χ είναι ότι οι γυναίκες είναι κρυφοί φορείς παθολογικών γονιδίων και η φαινοτυπική τους εκδήλωση παρατηρείται στους άνδρες:

P               X n X h       x       X n U

G             X n,     X h           X n,     U

F1   X n X h                 X n X n     X n U;               X h U

    γυναίκες -     γυναίκα και άνδρας     άνδρας,

    φορείς                 υγιείς           ασθενής με αιμορροφιλία

X h - αιμορροφιλία,

X n - φυσιολογική πήξη του αίματος.

Τα χαρακτηριστικά που συνδέονται με το σεξ πρέπει να διακρίνονται από αυτά περιορισμένη κατά φύλο. Χαρακτηριστικά που εμφανίζονται μόνο σε ένα φύλο είναι χαρακτηριστικά περιορισμένα στο φύλο. Τα γονίδια που τα καθορίζουν μπορούν να βρίσκονται σε αυτοσώματα και σε φυλετικά χρωμοσώματα σε άνδρες και γυναίκες και υπόκεινται στους νόμους της κληρονομικότητας των συνηθισμένων χαρακτηριστικών. Αυτά είναι σημάδια όπως η παραγωγή αυγών, η παραγωγή γάλακτος, οι πολλαπλές γεννήσεις και η δημοσκόπηση.

Η επιλογή αυτών των χαρακτηριστικών πραγματοποιείται μέσω αρσενικών και θηλυκών.

Μεταβλητότητα.

Περιγράψτε τη μεταβλητότητα ως την ιδιότητα των ζωντανών οργανισμών να υπάρχουν διάφορες μορφές. Όλη η ποικιλομορφία της δομής και των λειτουργιών στο πλαίσιο του ενιαίου σχεδίου τους εξαρτάται από αυτό.

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι μεταβλητότητας:

1. Φαινοτυπικό - περιορίζεται μόνο από τον φαινότυπο, δεν επηρεάζει το κληρονομικό υλικό και επομένως δεν μεταδίδεται στους απογόνους.
2. Γονοτυπικό - σχετίζεται με διάφορες αλλαγές στον γονότυπο.

Φαινοτυπική μεταβλητότηταεκφράζεται σε αλλαγές στα φαινοτυπικά χαρακτηριστικά που προκύπτουν υπό την επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων. Δεν επηρεάζουν τον γονότυπο· κατά κανόνα, αλλάζουν τη δραστηριότητα του ενζύμου. Ένα παράδειγμα είναι η αλλαγή στο χρώμα της γούνας του κουνελιού των Ιμαλαΐων υπό την επίδραση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος. Το έμβρυο αναπτύσσεται σε συνθήκες αυξημένης θερμοκρασίας, που καταστρέφει το ένζυμο που είναι απαραίτητο για το χρωματισμό της γούνας, έτσι τα κουνέλια γεννιούνται εντελώς λευκά.

Αμέσως μετά τη γέννηση, ορισμένα μέρη του σώματος σκουραίνουν (αυτιά, ουρά, μύτη), όπου η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από ό,τι σε άλλα μέρη και το ένζυμο δεν καταστρέφεται. Εάν ξυρίσετε ένα τμήμα λευκής γούνας και το κρυώσετε σε θερμοκρασία +2°C, σε αυτό το μέρος αναπτύσσεται μαύρο μαλλί. Η φαινοτυπική μεταβλητότητα χωρίζεται σε τυχαία και τροποποιητική.

Τυχαίοςεμφανίζεται ως αποτέλεσμα της συνδυασμένης δράσης πολλών περιβαλλοντικών παραγόντων στο σώμα. Επηρεάζει διαφορετικά χαρακτηριστικά και δεν έχει προσαρμοστικό χαρακτήρα. Μπορεί να εμφανιστεί σε οποιοδήποτε στάδιο της οντογένεσης.

Τροποποίησηεμφανίζεται σε γενετικά πανομοιότυπα άτομα υπό την επίδραση εξωτερικών παραγόντων. Κάτω από παρόμοιες περιβαλλοντικές συνθήκες, είναι ομαδικής και αναστρέψιμης φύσης.

Για παράδειγμα, οι πατάτες που καλλιεργούνται από έναν μόνο κόνδυλο διαφέρουν ως προς τον θαμνώδη όγκο, το μέγεθος και το σχήμα των κονδύλων, ανάλογα με τη γονιμότητα και τη φροντίδα του εδάφους. Στο δέρμα όλων των ανθρώπων, υπό την επίδραση των ακτίνων UV, εναποτίθεται μια προστατευτική χρωστική ουσία - η μελανίνη.

Η εκδήλωση της μεταβλητότητας τροποποίησης περιορίζεται από τον κανόνα αντίδρασης. Κάτω από κανόνας αντίδρασηςκατανοούν τα όρια εντός των οποίων ένα χαρακτηριστικό μπορεί να αλλάξει σε έναν δεδομένο γονότυπο. Αυτή η ιδιότητα του γονότυπου εξασφαλίζει την ανάπτυξη του χαρακτηριστικού ανάλογα με τις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες. Κλασικό παράδειγμα είναι η αλλαγή τριχώματος σε πολλά ζώα σε χειμερινό τρίχωμα (πιο χοντρό και ελαφρύτερο).

Ο κανόνας της αντίδρασης κληρονομείται σε αντίθεση με την ίδια τη μεταβλητότητα τροποποίησης. Τα όριά του ποικίλλουν μεταξύ διαφορετικών χαρακτήρων και μεταξύ διαφορετικών ατόμων. Για παράδειγμα, η ποσότητα γάλακτος (απόδοση γάλακτος) έχει μεγάλο ρυθμό αντίδρασης, αλλά η περιεκτικότητα σε λιπαρά είναι πολύ πιο περιορισμένη. Χαρακτηριστικά όπως οι πρωτεΐνες αντιγόνων ερυθροκυττάρων που καθορίζουν την ομάδα αίματος έχουν ακόμη πιο περιορισμένο ρυθμό αντίδρασης· οι αλλαγές σε αυτά υπό την επίδραση εξωτερικών παραγόντων είναι σχεδόν αδύνατες.

Οι τροποποιήσεις έχουν κατευθυντικό χαρακτήρα, σε αντίθεση με τις μεταλλάξεις, οι κατευθύνσεις των οποίων ποικίλλουν. Η ένταση των αλλαγών τροποποίησης είναι ανάλογη με την ισχύ και τη διάρκεια του παράγοντα δράσης.

Γονοτυπική μεταβλητότητασυνδέεται με μια αλλαγή στον γονότυπο, που μεταδίδεται σε γενεές. Υπάρχουν δύο μορφές γονοτυπικής μεταβλητότητας: η συνδυαστική και η μεταλλακτική.Η συνδυαστική μορφή μεταβλητότητας σχετίζεται με τη διαδικασία της σεξουαλικής αναπαραγωγής και τους νέους συνδυασμούς γονιδίων των γονέων στους γονότυπους των παιδιών.

Δύο μηχανισμοί συνδυαστικής μεταβλητότητας σχετίζονται με τη διαδικασία ωρίμανσης των γεννητικών κυττάρων - τη μείωση. Ο κυριότερος είναι ο ανεξάρτητος συνδυασμός μη ομόλογων χρωμοσωμάτων, ο οποίος λαμβάνει χώρα στην ανάφαση της πρώτης μειοτικής διαίρεσης. Η πιθανότητα τέτοιων συνδυασμών για ένα άτομο είναι 2 23 . Ο δεύτερος μηχανισμός είναι η ανταλλαγή τμημάτων χρωμοσωμάτων μεταξύ ομόλογων χρωμοσωμάτων (διασταύρωση). Οι συνδυασμοί γονιδίων ενισχύονται από την τυχαία επιλογή γονικών ζευγών και την τυχαία συνάντηση γαμετών στο ίδιο γονικό ζεύγος κατά τη γονιμοποίηση. Ως αποτέλεσμα, διαφορετικοί συνδυασμοί γονιδίων προκύπτουν στους ζυγωτές, δημιουργώντας πολυάριθμες παραλλαγές.

Μεταλλακτική μεταβλητότητα.

Ο όρος «μετάλλαξη» εισήχθη το 1901 από τον G. de Vries. Ονόμασε μετάλλαξη την ξαφνική εμφάνιση ενός νέου κληρονομικού χαρακτηριστικού. Οι λόγοι και οι μηχανισμοί για το σχηματισμό μεταλλάξεων ποικίλλουν. Η ταξινόμηση των μεταλλάξεων είναι πολυκατευθυντική.

1. Ανάλογα με τον τόπο εμφάνισης, διακρίνονται οι σωματικές και οι γενετικές μεταλλάξεις. Οι σωματικές μεταλλάξεις είναι μεταλλάξεις σε σωματικά κύτταρα. Μεταβιβάζονται σε γενιές μέσω του αγενούς πολλαπλασιασμού και μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην εκτροφή φυτών για την παραγωγή νέων ποικιλιών. Γνωστές εκδηλώσεις σωματικών μεταλλάξεων είναι: κηλίδες διαφορετικού χρώματος στο δέρμα προβάτου, χρωστικές κηλίδες στο δέρμα, ίριδα του ματιού στον άνθρωπο, κονδυλώματα (θηλώματα) του δέρματος Οι γενετικές μεταλλάξεις - μεταλλάξεις σε γαμέτες, κληρονομούνται.
2. Με βάση την κλίμακα συμμετοχής στη διαδικασία μετάλλαξης, διακρίνονται γονιδιακές, χρωμοσωμικές και γονιδιωματικές μεταλλάξεις.
   Γονιδιακές (σημειιακές) μεταλλάξεις- αλλαγές στην αλληλουχία νουκλεοτιδίων μέσα σε ένα γονίδιο, εκφράζονται ως εξής:
   1. απώλεια νουκλεοτιδίων;
   2. εισαγωγή νουκλεοτιδίου;
   3. διπλασιασμός νουκλεοτιδίων - διπλασιασμός ενός ή περισσότερων ζευγών νουκλεοτιδίων.
   4. αναδιάταξη των νουκλεοτιδίων.
   Σε αυτή την περίπτωση, η ανάγνωση των πληροφοριών παραμορφώνεται («μετατόπιση πλαισίου»), αλλάζει η έννοια των κωδικογόνων και, κατά συνέπεια, η σύνθεση ενός κανονικού πολυπεπτιδίου.
   Χρωμοσωμικές μεταλλάξεις (εκτροπές)προκύπτουν ως αποτέλεσμα χρωμοσωμικής αναδιάταξης:
   1. διαγραφές - απώλεια μεγάλου τμήματος ενός χρωμοσώματος.
   2. διπλασιασμός - διπλασιασμός τμήματος χρωμοσώματος.
   3. μετατόπιση - μεταφορά τμήματος ενός χρωμοσώματος σε άλλο μη αιολογικό.
   4. εισαγωγές - μεταφορά ενός τμήματος ενός χρωμοσώματος ή μεμονωμένων γονιδίων σε άλλο μέρος σε ένα δεδομένο χρωμόσωμα. Αυτά είναι τα λεγόμενα κινητά γονίδια, οι θέσεις των οποίων στο χρωμόσωμα έχουν διαφορετικές επιδράσεις στο χαρακτηριστικό.
   5. αναστροφή - αναδιάταξη τμήματος χρωμοσώματος με την αναστροφή του 180°.
   Γονιδιωματικές μεταλλάξεις- αλλαγή στον αριθμό των χρωμοσωμάτων:
   1. πολυπλοειδία - αύξηση του διπλοειδούς αριθμού χρωμοσωμάτων με την προσθήκη ολόκληρων συνόλων χρωμοσωμάτων. Στις πολυπλοειδείς μορφές, υπάρχει αύξηση του αριθμού των χρωμοσωμάτων, πολλαπλάσιο του απλοειδούς συνόλου (Zn - τριπλοειδές, 4n - τετραπλοειδές, 5n - πενταπλοειδές, 6n - εξαπλοειδές). Σε ζώα και ανθρώπους, σε ορισμένα εσωτερικά όργανα (ήπαρ, νεφροί) υπάρχουν πολυπλοειδή κύτταρα, ο αριθμός των οποίων αυξάνεται με την ηλικία - εκλεκτική σωματική πολυπλοειδία. Τέτοια κύτταρα έχουν μεγαλύτερη λειτουργικότητα από τα διπλοειδή.
   2. ανευπλοειδία - μια αλλαγή στον αριθμό των χρωμοσωμάτων, στην οποία ένα διπλοειδές σύνολο μπορεί να έχει ένα περισσότερο ή λιγότερο χρωμόσωμα από το κανονικό: 2n ± 1 χρωμοσώματα.
   3. απλοειδία - μείωση του αριθμού των χρωμοσωμάτων στα σωματικά κύτταρα στο απλοειδές σύνολο. Τα απλοειδή απαντώνται κυρίως μεταξύ των φυτών (datura, καλαμπόκι, σιτάρι). Διακρίνονται από το μικρότερο μέγεθος, τη μειωμένη βιωσιμότητα και τη στειρότητά τους.
3. Υπάρχουν αυθόρμητες και επαγόμενες μεταλλάξεις. Οι αυθόρμητες μεταλλάξεις συμβαίνουν υπό την επίδραση τυχαίων μεταλλαξογόνων παραγόντων, οι δόσεις και ο χρόνος των οποίων δεν είναι αυστηρά καθορισμένοι. Η συχνότητα των αυθόρμητων μεταλλάξεων είναι ίδια για όλους τους οργανισμούς και είναι ίση με 10 -7 - 10 -5 για ένα γονίδιο. Οι επαγόμενες μεταλλάξεις είναι μεταλλάξεις που προκαλούνται από μεταλλαξιογόνους παράγοντες που αυξάνουν τη συχνότητα των αυθόρμητων μεταλλάξεων.
4. Με βάση τη φύση της εκδήλωσης, διακρίνονται οι κυρίαρχες, η ημικυρίαρχες και οι υπολειπόμενες μεταλλάξεις.
   Τα κυρίαρχα εμφανίζονται αμέσως στον φαινότυπο (για παράδειγμα, πολυδακτυλία - πολυδακτυλία).
   Οι ημικυρίαρχες καταστέλλουν εν μέρει το υπολειπόμενο γονίδιο και εμφανίζονται ταυτόχρονα με αυτό, προκαλώντας ένα ενδιάμεσο χαρακτηριστικό.
   Τα υπολειπόμενα μεταδίδονται από γενιά σε γενιά ως μέρος των ετεροζυγωτών, εμφανίζονται μόνο σε ζεύγη με την ίδια μετάλλαξη σε οργανισμούς ομόζυγους για αυτά τα αλληλόμορφα.
5. Σύμφωνα με την επιλεκτική τους αξία (value for selection), οι μεταλλάξεις χωρίζονται σε ωφέλιμες και επιβλαβείς.
   Τα ωφέλιμα συμβάλλουν στην ανάπτυξη χαρακτηριστικών που παρέχουν στον οργανισμό πλεονεκτήματα στην επιβίωση και την αναπαραγωγή. Στη συνέχεια διορθώνονται με επιλογή.
   Επιβλαβής:
   1. θανατηφόρο - προκαλεί το θάνατο των οργανισμών.
   2. ημιθανατηφόρο - μειώστε απότομα την αναπαραγωγή του.
   Αλλά μπορεί να μην εμφανίζονται για μεγάλο χρονικό διάστημα και να συσσωρεύονται στη γονιδιακή δεξαμενή του πληθυσμού ως ετεροζυγώτες. Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι η επίδραση των μεταλλάξεων εξαρτάται από περιβαλλοντικούς παράγοντες. Για παράδειγμα, οι μύγες των φρούτων έχουν ένα νόμιμο γονίδιο, η διείσδυση του οποίου σε θερμοκρασία +30°C είναι 100%, δηλ. όλες οι μύγες πεθαίνουν, στους 0°C - 0%, δηλ. όλες οι μύγες επιβιώνουν.

Μεταλλαξιογόνοι παράγοντεςμπορεί να χωριστεί σε 3 ομάδες:

Ανθρώπινη γενετική.

Σημειώστε ότι το κύριο γενετικά πρότυπαέχουν παγκόσμια σημασία. Ωστόσο, ο άνθρωπος ως αντικείμενο γενετικής έρευνας έχει μεγάλη ιδιαιτερότητα, η οποία δημιουργεί ορισμένες δυσκολίες στη μελέτη της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητάς του: την αδυναμία εφαρμογής της υβριδολογικής μεθόδου,

Γενική βιολογία

Να σημειωθεί ότι σύμφωνα με τους επιστήμονες, στο σύγχρονη επιστήμη, τα αποτελέσματα των οποίων δημοσιεύονται συνήθως σε περιοδικά με υψηλό παράγοντα αντίκτυπου, δεν υπάρχει επιστήμη όπως η «Γενική Βιολογία», παρόμοια με τη «γενική φυσική». Ωστόσο, σε κορυφαία πανεπιστήμια μαθήματα διδάσκονται για πρωτοετείς πτυχιούχους, δηλαδή η «Γενική Βιολογία» υπάρχει μόνο ως εισαγωγικό μάθημα στη βιολογία.

Ιστορία

Το 1802 εμφανίστηκε ο όρος βιολογία. Ο G. R. Treviranus ορίζει τη βιολογία ως την επιστήμη του γενικά χαρακτηριστικάσε ζώα και φυτά, καθώς και ειδικές θεματικές επικεφαλίδες που μελέτησαν οι προκάτοχοί του, ιδιαίτερα ο C. Linnaeus.

Το 1832 εκδόθηκε το βιβλίο «Allgemeine Biologie der Pflanzen» («Γενική Βιολογία των Φυτών») (Greifsv., 1832), μετάφραση του βιβλίου «Lärobok i botanik» του Karl Agar.

Ήδη το 1883, μαθήματα γενικής βιολογίας διδάσκονταν στο Πανεπιστήμιο της Νέας Ζηλανδίας.

Η γενική βιολογία άρχισε να διδάσκεται ως ξεχωριστό μάθημα το πρώτο μισό του 20ου αιώνα, το οποίο συνδέθηκε με επιτυχίες στη μελέτη των κυττάρων, τη μικροβιολογική έρευνα, τις ανακαλύψεις της γενετικής, με μια λέξη - τη μετατροπή της βιολογίας από βοηθητικό, ιδιωτικό , την περιγραφική επιστήμη (ζωολογία, βοτανική, συστηματική) σε μια ανεξάρτητη και εξαιρετικά απαιτητική περιοχή γνώσης.

Το 1940, ο ακαδημαϊκός I. I. Shmalgauzen ίδρυσε το Journal of General Biology.

Προφανώς το πρώτο βιβλίο (εγχειρίδιο) γενικής βιολογίας στα ρωσικά ήταν ο V.V. Makhovko, P.V. Makarov, K.Yu. Kostryukova General Biology Publisher: State Publishing House of Medical Literature, 1950, 504 pp.

Πως ακαδημαϊκή πειθαρχίαη γενική βιολογία διδάσκεται στο λύκειο Λύκειοαπό το 1963, και το 1966 εκδόθηκε το βιβλίο «Γενική Βιολογία», με επιμέλεια Yu.I. Polyansky, που χρησιμοποιήθηκε ως εκπαιδευτικό βοήθημα.

Κύρια τμήματα

Παραδοσιακά, η γενική βιολογία περιλαμβάνει: κυτταρολογία, γενετική, βιολογική χημεία, μοριακή βιολογία, βιοτεχνολογία. όχι στην πηγή], οικολογία, αναπτυξιακή βιολογία, εξελικτική θεωρία, το δόγμα της βιόσφαιρας και το δόγμα του ανθρώπου (βιολογική πτυχή) [όχι στην πηγή] .

Η σημασία της γενικής βιολογίας

Σχετικές επιστήμες

Θεωρητική βιολογία

δείτε επίσης

• Ιδιωτική βιολογία

Σημειώσεις

Βιβλιογραφία

• Jane M. Oppenheimer, Reflections on Fifty Years of Publications on the History of General Biology and Special Embryology, Vol. 50, Αρ. 4 (Δεκ., 1975), σσ. 373-387
• Grodnitsky D.L., Συγκριτική ανάλυση σχολικών εγχειριδίων Γενικής Βιολογίας, 2003
• Fundamentals of general biology (Kompendium Der Allgemeinen Biologie, GDR) Under the general editorship of E. Libbert M.: Mir, 1982. 436 pp.

Συνδέσεις

Ίδρυμα Wikimedia. 2010.

Δείτε τι είναι το "General Biology" σε άλλα λεξικά:

ΒΙΟΛΟΓΙΑ- ΒΙΟΛΟΓΙΑ. Περιεχόμενα: Ι. Ιστορία της βιολογίας.............. 424 Βιταλισμός και μηχανισμός. Η εμφάνιση των εμπειρικών επιστημών τον 16ο και 18ο αιώνα. Η εμφάνιση και ανάπτυξη της εξελικτικής θεωρίας. Ανάπτυξη της φυσιολογίας τον 19ο αιώνα. Ανάπτυξη της κυτταρικής επιστήμης. Αποτελέσματα του 19ου αιώνα... Μεγάλη Ιατρική Εγκυκλοπαίδεια

- (Ελληνικά, από το bios life, και logos word). Η επιστήμη της ζωής και οι εκδηλώσεις της σε ζώα και φυτά. Λεξικό ξένες λέξεις, περιλαμβάνεται στη ρωσική γλώσσα. Chudinov A.N., 1910. BIOLOGY Greek, from bios, life, and logos, word. Το δόγμα της δύναμης της ζωής... ... Λεξικό ξένων λέξεων της ρωσικής γλώσσας

ΒΙΟΛΟΓΙΑ- αχ. ένα μάθημα στο σχολείο? βασικές γνώσεις για τη ζωντανή φύση. Αντανακλά το σύγχρονο επιτεύγματα των επιστημών που μελετούν τη δομή και τις ζωτικές λειτουργίες του βιολ. αντικείμενα όλων των επιπέδων πολυπλοκότητας (κύτταρο, οργανισμός, πληθυσμός, βιοκένωση, βιόσφαιρα). Shk. Το μάθημα Β. περιλαμβάνει ενότητες: ... ... Ρωσική Παιδαγωγική Εγκυκλοπαίδεια

- (από το Bio... and...Logia είναι ένα σύνολο επιστημών για τη ζωντανή φύση. Το αντικείμενο μελέτης είναι όλες οι εκδηλώσεις της ζωής: η δομή και οι λειτουργίες των έμβιων όντων και των φυσικών τους κοινοτήτων, η κατανομή, η προέλευση και η ανάπτυξή τους, συνδέσεις μεταξύ τους και με άψυχα…… Μεγάλο Σοβιετική εγκυκλοπαίδεια

- (θεωρία συστημάτων) επιστημονική και μεθοδολογική έννοια της μελέτης αντικειμένων που είναι συστήματα. Σχετίζεται στενά με συστηματική προσέγγισηκαι αποτελεί συγκεκριμενοποίηση των αρχών και των μεθόδων του. Πρώτη επιλογή γενική θεωρίασυστήματα ήταν... ... Wikipedia

I Βιολογία (ελληνική bios life + logos διδασκαλία) ολότητα φυσικές επιστήμεςγια τη ζωή ως ιδιαίτερο φαινόμενο της φύσης. Αντικείμενο μελέτης είναι η δομή, η λειτουργία, η ατομική και ιστορική (εξέλιξη) ανάπτυξη των οργανισμών, οι σχέσεις τους... Ιατρική εγκυκλοπαίδεια

ΒΙΟΛΟΓΙΑ- (από τα ελληνικά, bios life and logos doctrine), ένα σύνολο επιστημών για τη ζωντανή φύση. Αντικείμενο μελέτης είναι όλες οι εκδηλώσεις της ζωής: η δομή και οι λειτουργίες των ζωντανών οργανισμών, η κατανομή, η προέλευση, η ανάπτυξή τους, οι συνδέσεις μεταξύ τους και με την άψυχη φύση. Όρος...... Κτηνιατρικό εγκυκλοπαιδικό λεξικό

Βιολογία - ακαδημαϊκό μάθημαΣτο σχολείο; βασικές γνώσεις για τη ζωντανή φύση. Αντικατοπτρίζει τα σύγχρονα επιτεύγματα των επιστημών που μελετούν τη δομή και τη ζωτική δραστηριότητα βιολογικών αντικειμένων όλων των επιπέδων πολυπλοκότητας (κύτταρο, οργανισμός, πληθυσμός, βιοκένωση, βιόσφαιρα). Σχολείο...... Παιδαγωγικό ορολογικό λεξικό

Γενική βιολογία- - μέρος της βιολογίας που μελετά και εξηγεί τα γενικά πράγματα που ισχύουν για ολόκληρη την ποικιλομορφία των οργανισμών στη Γη... Γλωσσάρι όρων για τη φυσιολογία των ζώων εκτροφής

Αυτός ο όρος έχει άλλες έννοιες, βλέπε Διακύμανση. Η διασπορά είναι ένας όρος που αναφέρεται στην ποικιλομορφία των χαρακτηριστικών σε έναν πληθυσμό. Ένα από τα ποσοτικά χαρακτηριστικά ενός πληθυσμού. Να περιγράψει έναν ασεξουαλικό και ερμαφρόδιτο πληθυσμό, εκτός από τις αποκλίσεις στη ... ... Wikipedia

Βιβλία

• Γενική βιολογία, V. M. Konstantinov, A. G. Rezanov, E. O. Fadeeva, Το σχολικό βιβλίο είναι αφιερωμένο στο γενικά ζητήματασύγχρονη βιολογία. Παρέχει βασικές πληροφορίες για τη δομή της ζωντανής ύλης και τους γενικούς νόμους της λειτουργίας της. Θέματα που παρουσιάζονται εκπαιδευτικό πρόγραμμα:... Κατηγορία:

Βιολογία– η επιστήμη της ζωντανής φύσης που μελετά τη ζωή ως ειδική μορφή ύλης, τους νόμους της ύπαρξης και της ανάπτυξής της.Η βιολογία, πρώτα απ 'όλα, είναι ένα σύμπλεγμα γνώσεων για τη ζωή και ένα σύνολο επιστημονικούς κλάδους(περισσότεροι από 300) που μελετούν τα έμβια όντα: χημική σύνθεση, λεπτή και αδρή δομή, κατανομή, λειτουργία, παρελθόν, παρόν και μέλλον, καθώς και πρακτική σημασία και εφαρμογή. Ο όρος «βιολογία» με τη σύγχρονη έννοια εισήχθη ταυτόχρονα το 1802 από τον J.-B. Lamarck και ο Γερμανός φυσιοδίφης G. R. Treviranus.

Είδος Βιολογική έρευνα - όλες οι εκδηλώσεις της ζωής:

Δομή και λειτουργίες, ανάπτυξη και κατανομή ζωντανών οργανισμών (προκαρυώτες, πρωτίστες, φυτά, μύκητες, ζώα και άνθρωποι).

Δομή, λειτουργίες και ανάπτυξη των φυσικών κοινοτήτων, η μεταξύ τους σχέση και το περιβάλλον.

Ιστορική εξέλιξη και εξέλιξη των ζωντανών οργανισμών.

Καθήκονταότι η βιολογία αποφασίζει:

Ταυτοποίηση και εξήγηση γενικές ιδιότητεςκαι την ποικιλομορφία των ζωντανών οργανισμών·

Γνώση των προτύπων στη δομή και τη λειτουργία των ζωντανών συστημάτων διαφορετικών βαθμίδων, τις αλληλεπιδράσεις, τη σταθερότητα και τον δυναμισμό τους.

Μελετώντας ιστορική εξέλιξηοργανικός κόσμος?

Σύνταξη με βάση τα ληφθέντα δεδομένα επιστημονική εικόναειρήνη;

Διασφάλιση της διατήρησης της βιόσφαιρας και της ικανότητας της φύσης να αναπαραχθεί.

Μέθοδοι, χρησιμοποιείται για την επίλυση προβλημάτων:

- παρατήρηση: καθιστά δυνατή την περιγραφή βιολογικών φαινομένων.

-σύγκριση: σας επιτρέπει να βρείτε μοτίβα κοινά σε διάφορα φαινόμενα.

- πειραματικό (εμπειρία): ο ερευνητής δημιουργεί τεχνητά μια κατάσταση που βοηθά στη μελέτη των ιδιοτήτων των βιολογικών αντικειμένων.

- πρίπλασμα: με τη χρήση τεχνολογία υπολογιστώνπροσομοιώνονται μεμονωμένες βιολογικές διεργασίες ή φαινόμενα (η συμπεριφορά ενός βιολογικού συστήματος εντός δεδομένων παραμέτρων):

- ιστορικός: επιτρέπει, με βάση δεδομένα σχετικά με τον σύγχρονο οργανικό κόσμο και το παρελθόν του, να μελετήσει τις διαδικασίες ανάπτυξης της ζωντανής φύσης (πρώτη φορά χρησιμοποιήθηκε από τον Κάρολο Δαρβίνο).

Για περιγραφή και έρευνα βιολογικές διεργασίεςΟι βιολόγοι χρησιμοποιούν επίσης μεθόδους: χημικές, φυσικές, μαθηματικές, τεχνικές επιστήμες, γεωγραφία, γεωλογία, γεωχημεία κ.λπ. Ως αποτέλεσμα, προκύπτουν σχετικοί (οριακά) κλάδοι - βιοχημεία, βιοφυσική, εδαφολογία, ραδιοβιολογία, ραδιοοικολογία κ.λπ.

Όλες οι επιστήμες μπορούν να ταξινομηθούν:

· ανά αντικείμενο σπουδών:

- ζωολογία(μελετά την προέλευση, τη δομή και την ανάπτυξη των ζώων, τον τρόπο ζωής τους, την κατανομή τους στον κόσμο), συμπεριλαμβανομένων στενότερων κλάδων - εντομολογία(ω, έντομα), ορνιθολογία(σχετικά με τα πουλιά) ιχθυολογία(σχετικά με τα ψάρια) τερολογία(σχετικά με τα θηλαστικά).

- βοτανική(Μελέτες για την εξάπλωση των οργανισμών, την προέλευση, τη δομή, την ανάπτυξή τους, τη δραστηριότητα της ζωής, τις ιδιότητες, την ποικιλομορφία, την ταξινόμηση, καθώς και τη δομή, την ανάπτυξη και τη θέση των φυτικών κοινοτήτων στην επιφάνεια της γης – φυτοκενόζες), εντός των οποίων διακρίνουν τη βρυολογία (περί τα βρύα), την δενδρολογία (περί τα δέντρα).

- μικροβιολογία(μικροοργανισμοί);

- μυκητολογία(μανιτάρια)?

- λειχηνολογία(λειχήνες)

- αλγολογία(φύκι);

- ιολογία(ιοί)·

- υδροβιολογία(μελετάει οργανισμούς που ζουν στο υδάτινο περιβάλλον) κ.λπ.

· να μελετήσει τις ιδιότητες του σώματος:

- ανατομίαΚαι μορφολογία(το αντικείμενο της μελέτης τους είναι η εξωτερική και εσωτερική δομή και μορφή των οργανισμών).

- φισιολογία(μελετά τις λειτουργίες των ζωντανών οργανισμών, την αμοιβαία σύνδεση τους, την εξάρτηση από τις εξωτερικές και εσωτερικές συνθήκες) χωρίζεται σε ανθρώπινη φυσιολογία, φυσιολογία ζώων, φυσιολογία φυτών κ.λπ.

-κυτολογία(μελετά το κύτταρο ως δομική και λειτουργική μονάδα οργανισμών.

- Ιστολογία(Μελετά τη δομή των ιστών των ζωικών οργανισμών).

- εμβρυολογία και βιολογία ατομική ανάπτυξη (μελετά τα πρότυπα ατομικής ανάπτυξης).

- οικολογία(μελετά τον τρόπο ζωής των ζώων και των φυτών στη σχέση τους με τις περιβαλλοντικές συνθήκες) κ.λπ.

· σχετικά με τη χρήση ορισμένων ερευνητικών μεθόδων:

- βιοχημεία(μελετά τη χημική σύσταση των οργανισμών, τη δομή και τις λειτουργίες των χημικών ουσιών χρησιμοποιώντας χημικές μεθόδους).

- βιοφυσική(μελετά φυσικά και φυσικοχημικά φαινόμενα σε κύτταρα και οργανισμούς χρησιμοποιώντας φυσικές μεθόδους).

- βιομετρικά(με βάση τη μέτρηση των ζωντανών σωμάτων, των μερών τους, των διεργασιών και των αντιδράσεων τους και τους μετέπειτα υπολογισμούς, πραγματοποιεί μαθηματική επεξεργασία δεδομένων για τον καθορισμό εξαρτήσεων, μοτίβων που είναι αόρατα κατά την περιγραφή μεμονωμένων φαινομένων και διεργασιών) κ.λπ.

- γενεσιολογία(μελετά τα πρότυπα κληρονομικότητας και μεταβλητότητας).

· Με Πρακτική εφαρμογηβιολογικές γνώσεις:

- βιοτεχνολογία(ένα σύνολο βιομηχανικών μεθόδων που καθιστούν δυνατή τη χρήση ζωντανών οργανισμών με υψηλή απόδοση για την απόκτηση πολύτιμων προϊόντων - αντιβιοτικά, αμινοξέα, πρωτεΐνες, βιταμίνες, ορμόνες κ.λπ., για την προστασία των φυτών από παράσιτα και ασθένειες, για την καταπολέμηση της περιβαλλοντικής ρύπανσης, εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτωνκαι τα λοιπά.);

- αγροβιολογία(ένα σύνολο γνώσεων για την καλλιέργεια γεωργικών καλλιεργειών).

- επιλογή(η επιστήμη των μεθόδων δημιουργίας φυτικών ποικιλιών, φυλών ζώων και στελεχών μικροοργανισμών με ιδιότητες απαραίτητες για τον άνθρωπο).

- κτηνοτροφία, κτηνιατρική ιατρική βιολογία, φυτοπαθολογίακαι τα λοιπά.;

· να μελετήσει το επίπεδο οργάνωσης των έμβιων όντων:

- ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ(εξετάζει τα φαινόμενα της ζωής σε μοριακό γενετικό επίπεδο και λαμβάνει υπόψη τη σημασία της τρισδιάστατης δομής των μορίων).

- κυτολογίαΚαι Ιστολογία(μελέτη κυττάρων και ιστών ζωντανών οργανισμών).

- Βιολογία πληθυσμού-ειδών(μελέτες πληθυσμών)

- βιοκαινολογία(μελετά βιογεωκενώσεις);

- γενική βιολογία(μελετά γενικά πρότυπα που αποκαλύπτουν την ουσία της ζωής).

- βιογεωγραφία(μελετά τα γενικά πρότυπα της γεωγραφικής κατανομής των ζωντανών οργανισμών στη Γη.

- ταξινομία(μελετά την ποικιλομορφία των οργανισμών και την κατανομή τους σε ομάδες).

- παλαιοντολογία(μελετά την ιστορία του οργανικού κόσμου από υπολείμματα ζώων και φυτών).

- εξελικτικό δόγμα(μελετά την ιστορική εξέλιξη της ζωντανής φύσης και την ποικιλομορφία του οργανικού κόσμου).

Πρακτική σημασία και εφαρμογή των επιτευγμάτων της σύγχρονης βιολογίας:

1. Η βιολογία είναι η θεωρητική βάση πολλών επιστημών.

2. Η γνώση της βιολογίας είναι απαραίτητη για την κατανόηση της θέσης του ανθρώπου στο σύστημα της φύσης, για την κατανόηση των σχέσεων μεταξύ των οργανισμών και της άψυχης φύσης που τους περιβάλλει.

3. Η βιολογία έχει καθοριστική επίδραση στην πρόοδο της αγροτικής παραγωγής και της ιατρικής:

Την προστασία του περιβάλλοντος;

Αναγνώριση, πρόληψη και θεραπεία ασθενειών φυτών, ζώων και ανθρώπων.

Επέκταση της κλίμακας της εκτροφής ψαριών και γούνας.

Συμμετοχή νέων περιοχών στον οικονομικό κύκλο εργασιών.

Ανάπτυξη επιλογής μικροοργανισμών, φυτών και ζώων.

Πρόβλεψη περιβαλλοντικών καταστάσεων σε διάφορες περιοχές και της κατάστασης της βιόσφαιρας συνολικά.

4. Η βιολογική εκπαίδευση κατέχει ιδιαίτερη θέση στο σύστημα ιατρικής εκπαίδευσης.

5. Πολλές βιολογικές αρχές και διατάξεις

Χρησιμοποιείται στην τεχνολογία:

Αποτελούν τη βάση μιας σειράς βιομηχανιών στον κλάδο των τροφίμων, του ελαφρού, του μικροβιολογικού και άλλων βιομηχανιών.

6. Σύγχρονες βιοτεχνολογίες που δημιουργούνται με βάση την κυτταρική και γενετική μηχανική(λήψη στελεχών μικροοργανισμών ικανών να συνθέσουν ανθρώπινη ινσουλίνη, αυξητική ορμόνη, ιντερφερόνες, ανοσογόνα φάρμακα, εμβόλια κ.λπ.).

8. Η γενετική έρευνα κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη μεθόδων για την έγκαιρη (προγεννητική) διάγνωση, θεραπεία και πρόληψη πολλών κληρονομικών ασθενειών του ανθρώπου.

Αυτοενημέρωση – την ικανότητα των οργανισμών να ανανεώνουν συνεχώς δομικά στοιχεία - μόρια, ένζυμα, οργανίδια, κύτταρα - αντικαθιστώντας τα «φθαρμένα» που έχουν εκπληρώσει τις λειτουργίες τους (κύτταρα αίματος, επιδερμικά κύτταρα του δέρματος κ.λπ.).Σε αυτή την περίπτωση, οι οργανισμοί χρησιμοποιούν ουσίες και ενέργεια που εισέρχονται στα κύτταρα ( ροή ύλης και ενέργειας). Παρέχεται αυτοενημέρωση μεταβολισμόςΚαι μετατροπή ενέργειας, αντιδράσεις σύνθεσης μήτρας, διακριτικότητα.

Αυτοαναπαραγωγή – την ικανότητα των ζωντανών οργανισμών να παράγουν το δικό τους είδος διατηρώντας τη δομή και τις λειτουργίες των γονικών μορφών στους απογόνους τους. Όταν οι ζωντανοί οργανισμοί αναπαράγονται, οι απόγονοι συνήθως μοιάζουν με τους γονείς τους: οι γάτες γεννούν γατάκια, οι σκύλοι γεννούν κουτάβια. Οι σπόροι της πικραλίδας θα ξαναγίνουν πικραλίδες. Η αναπαραγωγή παρέχει την ιδιότητα της αυτο-αναπαραγωγής. Η διαδικασία της αυτο-αναπαραγωγής συμβαίνει σχεδόν σε όλα τα επίπεδα του οργανισμού. Χάρη στην αναπαραγωγή, όχι μόνο ολόκληροι οργανισμοί, αλλά και κύτταρα και κυτταρικά οργανίδια (μιτοχόνδρια, πλαστίδια) μετά τη διαίρεση είναι παρόμοια με τους προκατόχους τους. Από ένα μόριο DNA, όταν διπλασιαστεί, σχηματίζονται δύο θυγατρικά μόρια, επαναλαμβάνοντας πλήρως το αρχικό. Η αυτοαναπαραγωγή βασίζεται σε αντιδράσεις σύνθεσης μήτρας, δηλαδή ο σχηματισμός νέων μορίων και δομών που βασίζονται σε πληροφορίες ( Ροή πληροφοριών), ενσωματωμένο στην αλληλουχία νουκλεοτιδίων DNA. Κατά συνέπεια, η αυτοαναπαραγωγή συνδέεται στενά με το φαινόμενο κληρονομικότητα.

Αυτορρύθμιση – την ικανότητα των οργανισμών να διατηρούν τη σταθερότητά τους χημική σύνθεσηκαι την ένταση των φυσιολογικών διεργασιών (ομοιόσταση) που βασίζονται στη ροή της ύλης, της ενέργειας και των πληροφοριών.Σε αυτή την περίπτωση, η έλλειψη θρεπτικών συστατικών κινητοποιεί τους εσωτερικούς πόρους του σώματος και η περίσσεια προκαλεί την αποθήκευση αυτών των ουσιών. Η αυτορρύθμιση πραγματοποιείται με διαφορετικούς τρόπους χάρη στη δραστηριότητα των ρυθμιστικών συστημάτων - νευρικών και ενδοκρινικών - και βασίζεται κατ' αρχήν ανατροφοδότηση : ένα σήμα για την ενεργοποίηση ενός συγκεκριμένου συστήματος μπορεί να είναι μια αλλαγή στη συγκέντρωση μιας ουσίας ή στην κατάσταση ενός συστήματος. Έτσι, η αύξηση της συγκέντρωσης της γλυκόζης στο αίμα οδηγεί σε αυξημένη παραγωγή της παγκρεατικής ορμόνης ινσουλίνης, η οποία μειώνει την περιεκτικότητα αυτού του σακχάρου στο αίμα. η μείωση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα επιβραδύνει την απελευθέρωση της ορμόνης στην κυκλοφορία του αίματος. Η μείωση του αριθμού των κυττάρων στον ιστό (κατά το ξεφλούδισμα, τη δερμοαπόξεση του δέρματος, ως αποτέλεσμα τραυματισμού) προκαλεί αυξημένο πολλαπλασιασμό των υπόλοιπων κυττάρων. η αποκατάσταση του φυσιολογικού αριθμού κυττάρων σηματοδοτεί τη διακοπή της εντατικής κυτταρικής διαίρεσης).

Από τις άλλες ιδιότητες που χαρακτηρίζουν τα έμβια όντα, μερικές είναι σε έναν ή τον άλλο βαθμό παρόμοιες με διαδικασίες που συμβαίνουν στην άψυχη φύση.

Ενότητα χημικής σύνθεσης. Οι ζωντανοί οργανισμοί διακρίνονται σαφώς από τους μη ζωντανούς ως προς τη χημική τους σύσταση (νουκλεϊκά οξέα, πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λίπη κ.λπ.). Τα έμβια όντα αποτελούνται από τα ίδια στοιχεία με τα άψυχα αντικείμενα. Αλλά σχηματίζουν πολύπλοκα μόρια στο σώμα που δεν βρίσκονται στην άψυχη φύση. Επιπλέον, οι αναλογίες αυτών των στοιχείων σε ζωντανά και μη ζωντανά πράγματα είναι επίσης διαφορετικές. Αν παριστάνεται η στοιχειακή σύνθεση της άψυχης φύσης, μαζί με το οξυγόνο πυρίτιο, σίδερο, μαγνήσιο, αλουμίνιοκ.λπ., τότε στους ζωντανούς οργανισμούς το 98% της χημικής σύνθεσης αντιστοιχεί μόνο σε τέσσερα στοιχεία - άνθρακας, άζωτο, υδρογόνοΚαι οξυγόνο.Επιπλέον, όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί κατασκευάζονται κυρίως από τέσσερις ομάδες πολύπλοκων οργανικών μορίων: πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια και νουκλεϊκά οξέα. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι η σύνθεση των χημικών στοιχείων σε διαφορετικά περιβάλλονταη άψυχη φύση, σε αντίθεση με τους ζωντανούς οργανισμούς, είναι διαφορετική. Στην υδρόσφαιρα κυριαρχεί υδρογόνοΚαι οξυγόνο, στην ατμόσφαιρα - άζωτοΚαι οξυγόνο,στη λιθόσφαιρα - πυρίτιοΚαι οξυγόνο.

Μεταβολισμός και μετατροπή ενέργειας. Αυτό η γενική ιδιότητα όλων των έμβιων όντων είναι το σύνολο όλων των χημικών μετασχηματισμών που συμβαίνουν στο σώμα και εξασφαλίζουν τη διατήρηση και την αναπαραγωγή της ζωής. Οργανισμός– ένα ανοιχτό σύστημα σε σταθερή ακίνητη κατάσταση:ο ρυθμός συνεχούς παροχής ουσιών και ενέργειας από το περιβάλλον εξισορροπείται από τον ρυθμό συνεχούς μεταφοράς ουσιών και ενέργειας από το σύστημα.

Το σώμα καταναλώνει ουσίες και ενέργεια από το περιβάλλον και τις χρησιμοποιεί για να παρέχει χημικές αντιδράσεις, και στη συνέχεια επιστρέφει στο περιβάλλον, αλλά σε διαφορετική μορφή, ισοδύναμη ποσότητα ενέργειας (με τη μορφή θερμότητας) και ύλης (με τη μορφή προϊόντων αποσύνθεσης). Οι οργανισμοί καταναλώνουν ουσίες από το περιβάλλον στη διαδικασία θρέψη. Αυτότροφοι– τα φυτά, οι περισσότεροι πρωτιστές και ορισμένοι προκαρυώτες που είναι ικανοί να φωτοσυνθέσουν οι ίδιοι δημιουργούν οργανικές ουσίες από ανόργανες χρησιμοποιώντας φωτεινή ενέργεια. Ετερότροφα– ζώα, μύκητες, ορισμένοι πρωτιστές και οι περισσότεροι προκαρυώτες χρησιμοποιούν οργανικές ουσίες άλλων οργανισμών, τις διασπούν με ένζυμα και αφομοιώνουν τα προϊόντα της διάσπασης.

Ένα σημαντικό μέρος των οργανικών ουσιών (υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λιπίδια) που προέρχονται από αυτότροφη ή ετερότροφη διατροφή περιέχουν χημικοί δεσμοίενέργεια. Κατά την αναπνοή, αυτή η ενέργεια απελευθερώνεται και συσσωρεύεται σε ATP. Τα τελικά προϊόντα του μεταβολισμού, συχνά τοξικά, στη διαδικασία απαλλάσσω, ή απέκκρισηαπεκκρίνονται από τον οργανισμό.

Έτσι, οι οργανισμοί χαρακτηρίζονται από μεταβολισμό με το περιβάλλον και ενεργειακή εξάρτηση. Ο μεταβολισμός και η μετατροπή ενέργειας διασφαλίζουν τη σταθερότητα της χημικής σύστασης και δομής όλων των μερών του σώματος και, κατά συνέπεια, τη σταθερότητα της λειτουργίας τους σε συνεχώς μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες. Άλλα σημάδια - ανάπτυξη, ευερεθιστότητα, κληρονομικότητα, μεταβλητότητα, αναπαραγωγή - όλα αυτά είναι αποτέλεσμα του μεταβολισμού και της εκδήλωσής του.

Αναπαραγωγή. Όταν οι οργανισμοί αναπαράγονται, παράγουν άλλους σαν τους ίδιους και έτσι αυξάνουν τον αριθμό των ατόμων. Κατά τη διαδικασία της αναπαραγωγής, τα σημάδια, οι ιδιότητες και τα αναπτυξιακά χαρακτηριστικά των οργανισμών ενός δεδομένου είδους μεταβιβάζονται από γενιά σε γενιά. Χάρη στην αναπαραγωγή, ο αριθμός των ειδών διατηρείται για μεγάλο χρονικό διάστημα σε ένα ορισμένο επίπεδο. Η αλλαγή των γενεών εξασφαλίζεται με τη σεξουαλική και ασεξουαλική αναπαραγωγή.

Κληρονομικότητα.Αποτελείται σε την ικανότητα των οργανισμών, κατά την αναπαραγωγή, να μεταδίδουν τα χαρακτηριστικά, τις ιδιότητες και τα αναπτυξιακά τους χαρακτηριστικά από γενιά σε γενιά. Η κληρονομικότητα βασίζεται στη σταθερότητα των φορέων γενετικής πληροφορίας, δηλαδή στη σταθερότητα της δομής των μορίων DNA. Οι γενετικές πληροφορίες που περιέχονται στο DNA καθορίζουν τα πιθανά όρια ανάπτυξης του οργανισμού, τις δομές, τις λειτουργίες και τις αντιδράσεις του στο περιβάλλον. Ταυτόχρονα, οι απόγονοι είναι συνήθως όμοιοι με τους γονείς τους, αλλά όχι πανομοιότυποι με αυτούς.

Μεταβλητότητα. Η ικανότητα των οργανισμών να αποκτούν νέες ιδιότητες και χαρακτηριστικά κατά την οντογένεση και να χάνουν τα παλιά,που ονομάζεται μεταβλητότητα. Αυτή η ιδιότητα είναι, λες, το αντίθετο της κληρονομικότητας, αλλά ταυτόχρονα συνδέεται στενά με αυτήν, αφού σε αυτή την περίπτωση αλλάζουν τα γονίδια που καθορίζουν την ανάπτυξη ορισμένων χαρακτηριστικών. Εάν η αναπαραγωγή των μητρών - μορίων DNA - γινόταν πάντα με απόλυτη ακρίβεια, τότε κατά την αναπαραγωγή των οργανισμών θα υπήρχε συνέχεια μόνο των προηγούμενων υπαρχόντων χαρακτήρων και η προσαρμογή των ειδών στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες θα ήταν αδύνατη. Ως εκ τούτου, μεταβλητότητα είναι η ικανότητα των οργανισμών να αποκτούν νέα χαρακτηριστικά και ιδιότητες, η οποία βασίζεται σε αλλαγές στα μόρια του DNA. Έτσι, ο αυτοδιπλασιασμός των μορίων DNA επιτρέπει όχι μόνο στους απόγονους να διατηρήσουν τα κληρονομικά χαρακτηριστικά των γονέων τους, αλλά και στην απόκλιση από αυτά, δηλαδή τη μεταβλητότητα, με αποτέλεσμα οι οργανισμοί να αποκτούν νέα χαρακτηριστικά και ιδιότητες. Η μεταβλητότητα δημιουργεί ποικιλία υλικού για ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ, δηλαδή επιλογή των πιο προσαρμοσμένων ατόμων σε συγκεκριμένες συνθήκες ύπαρξης φυσικές συνθήκες, που με τη σειρά του οδηγεί στην εμφάνιση νέων μορφών ζωής, νέων ειδών οργανισμών.

Ανάπτυξη και ανάπτυξη.Ανεξάρτητα από τη μέθοδο αναπαραγωγής (ασεξουαλική ή σεξουαλική), όλα τα θυγατρικά άτομα που σχηματίζονται από έναν ζυγώτη, σπόρια, μπουμπούκια ή κύτταρα κληρονομούν μόνο γενετικές πληροφορίες, δηλαδή την ικανότητα να παρουσιάζουν ορισμένα χαρακτηριστικά και ιδιότητες. Ο νέος οργανισμός εφαρμόζει τις λαμβανόμενες κληρονομικές πληροφορίες κατά τη διάρκεια ανάπτυξη και ανάπτυξη. Ανάπτυξη – αλλαγή στην εξωτερική ή εσωτερική δομή του σώματος.Παρουσιάζεται η ανάπτυξη των ζωντανών οργανισμών οντογένεση (ατομική ανάπτυξη)Και φυλογένεση (ιστορική ανάπτυξη). Καθ' όλη τη διάρκεια της οντογένεσης, εμφανίζονται σταδιακά και σταθερά οι επιμέρους ιδιότητες του οργανισμού (εμφάνιση χρώματος ματιών, ικανότητα συγκράτησης του κεφαλιού, καθίσματος, βάδισης, εμφάνισης δοντιών κ.λπ. στα παιδιά). Η ανάπτυξη συνοδεύεται ύψος – σταδιακή αύξηση του μεγέθους του αναπτυσσόμενου οργανισμού,λόγω της διαδικασίας αύξησης του αριθμού των κυττάρων και της συσσώρευσης μάζας εξωκυτταρικών σχηματισμών ως αποτέλεσμα του μεταβολισμού.Στη διαδικασία ανάπτυξης προκύπτει μια συγκεκριμένη δομική οργάνωση του ατόμου και η αύξηση της μάζας του οφείλεται στην αναπαραγωγή των μακρομορίων, των στοιχειωδών δομών των κυττάρων και των ίδιων των κυττάρων. Με τη διαδοχή πολλών γενεών, εμφανίζεται μια αλλαγή στα είδη ή φυλογένεση (εξέλιξη) – Αυτή είναι η μη αναστρέψιμη και κατευθυνόμενη ανάπτυξη της ζωντανής φύσης, που συνοδεύεται από το σχηματισμό νέων ειδών και την προοδευτική περιπλοκή της ζωής.

Ευερέθιστο.Στη διαδικασία της εξέλιξης, οι οργανισμοί έχουν αναπτυχθεί την ικανότητα επιλεκτικής ανταπόκρισης σε εξωτερικές επιρροές ή εσωτερικό περιβάλλον – ευερέθιστο. Για παράδειγμα, στα θηλαστικά, όταν αυξάνεται η θερμοκρασία του σώματος, τα αιμοφόρα αγγεία του δέρματος διαστέλλονται, διαχέοντας την περίσσεια θερμότητας και αποκαθιστώντας έτσι τη βέλτιστη θερμοκρασία του σώματος.

Οποιαδήποτε αλλαγή στις περιβαλλοντικές συνθήκες που περιβάλλουν τον οργανισμό είναιερεθιστικός και η αντίδραση του σώματος σε εξωτερικά ερεθίσματα χρησιμεύει ως δείκτης της ευαισθησίας του και ως εκδήλωση ευερεθιστότητας. Η πιο εντυπωσιακή μορφή εκδήλωσης ευερεθιστότητας είναι κίνηση. Στα φυτά είναι τροπισμούςΚαι Ναστία, σε πρωταγωνιστές – ταξί; αντιδράσεις πολυκύτταροι οργανισμοί - αντανακλαστικάπραγματοποιείται μέσω του νευρικού συστήματος. Ο συνδυασμός «ερέθισμα - αντίδραση» μπορεί να συσσωρευτεί με τη μορφή εμπειρίας και να χρησιμοποιηθεί από τον οργανισμό στο μέλλον.

Προσαρμογή στο περιβάλλον.Οι ζωντανοί οργανισμοί όχι μόνο είναι καλά προσαρμοσμένοι στο περιβάλλον τους, αλλά ταιριάζουν απόλυτα και στον τρόπο ζωής τους. Χαρακτηριστικά δομής, δραστηριότητας ζωής και συμπεριφοράς που εξασφαλίζουν την επιβίωση και την αναπαραγωγή στον βιότοπό τους ονομάζονται προσαρμογές (συσκευές).

Διακριτικότητα και ακεραιότητα. Η διακριτικότητα είναι μια καθολική ιδιότητα της ύλης: κάθε άτομο αποτελείται από στοιχειώδη σωματίδια, τα άτομα σχηματίζουν ένα μόριο. Τα απλά μόρια αποτελούν μέρος πολύπλοκων ενώσεων ή κρυστάλλων κ.λπ. Τα ζωντανά συστήματα διαφέρουν έντονα από τα μη ζωντανά αντικείμενα ως προς την εξαιρετική πολυπλοκότητα και την υψηλή δομική και λειτουργική τους τάξη. Ταυτόχρονα, ένας ξεχωριστός οργανισμός, ή άλλος βιολογικό σύστημα(είδος, βιογεωκένωση κ.λπ.), διακριτό και αναπόσπαστο, δηλαδή αποτελείται από χωριστά απομονωμένα (χωρισμένα και οριοθετημένα στο χώρο), αλλά παρόλα αυτά στενά συνδεδεμένα και αλληλεπιδρώντα μέρη, σχηματίζοντας μια λειτουργική ενότητα. Οποιοσδήποτε τύπος οργανισμού περιλαμβάνει μεμονωμένα άτομα. Το σώμα ενός εξαιρετικά οργανωμένου ατόμου σχηματίζει χωρικά οριοθετημένα όργανα, τα οποία, με τη σειρά τους, αποτελούνται από μεμονωμένα κύτταρα. Η ενεργειακή συσκευή του κυττάρου αντιπροσωπεύεται από μιτοχόνδρια, η συσκευή πρωτεϊνικής σύνθεσης αντιπροσωπεύεται από ριβοσώματα κ.λπ., μέχρι τα μακρομόρια (πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα κ.λπ.), καθένα από τα οποία μπορεί να εκτελέσει τη λειτουργία του μόνο όταν απομονωθεί χωρικά από τα άλλα . Η διακριτή δομή του οργανισμού είναι η βάση της δομικής τάξης του· δημιουργεί τη δυνατότητα της συνεχούς αυτοανανέωσής του αντικαθιστώντας τα «φθαρμένα». δομικά στοιχείαχωρίς να σταματήσει η εκτέλεση της λειτουργίας. Η διακριτικότητα ενός είδους καθορίζει τη δυνατότητα εξέλιξής του μέσω του θανάτου ή της εξάλειψης μη προσαρμοσμένων ατόμων από την αναπαραγωγή και της διατήρησης ατόμων με χαρακτηριστικά χρήσιμα για την επιβίωση.

Τρέχουσα σελίδα: 1 (το βιβλίο έχει συνολικά 26 σελίδες) [διαθέσιμο απόσπασμα ανάγνωσης: 18 σελίδες]

A. A. Kamensky, E. A. Kriksunov, V. V. Pasechnik
Βιολογία. Γενική βιολογία. 10-11 τάξεις

Εισαγωγή

Ξεκινάς να σπουδάζεις σχολικό μάθημα«Γενική Βιολογία». Αυτή είναι η συμβατική ονομασία ενός μέρους ενός μαθήματος σχολικής βιολογίας, το καθήκον του οποίου είναι να μελετήσει τις γενικές ιδιότητες των ζωντανών όντων, τους νόμους της ύπαρξης και της ανάπτυξής τους. Αντανακλαστικός άγρια ​​ζωήκαι οι άνθρωποι ως μέρος αυτής, η βιολογία γίνεται ολοένα και πιο σημαντική στην επιστημονική και τεχνολογική πρόοδο, καθιστώντας μια παραγωγική δύναμη. Η βιολογία δημιουργεί νέα τεχνολογία– βιολογικό, το οποίο θα πρέπει να γίνει η βάση μιας νέας βιομηχανικής κοινωνίας. Η βιολογική γνώση θα πρέπει να συμβάλλει στη διαμόρφωση της βιολογικής σκέψης και του οικολογικού πολιτισμού σε κάθε μέλος της κοινωνίας, χωρίς την οποία η περαιτέρω ανάπτυξη του ανθρώπινου πολιτισμού είναι αδύνατη.

§ 1. Διήγημααναπτυξιακή βιολογία

1. Τι μελετά η βιολογία;

2. Ποιες βιολογικές επιστήμες γνωρίζετε;

3. Ποιους βιολογικούς επιστήμονες γνωρίζετε;

Η βιολογία ως επιστήμη.Γνωρίζετε καλά ότι η βιολογία είναι η επιστήμη της ζωής. Επί του παρόντος, αντιπροσωπεύει το σύνολο των επιστημών για τη ζωντανή φύση. Η βιολογία μελετά όλες τις εκδηλώσεις της ζωής: τη δομή, τις λειτουργίες, την ανάπτυξη και την προέλευση των ζωντανών οργανισμών, τις σχέσεις τους με φυσικές κοινότητεςμε το περιβάλλον και με άλλους ζωντανούς οργανισμούς.

Από τότε που ο άνθρωπος άρχισε να συνειδητοποιεί τη διαφορά του από τον κόσμο των ζώων, άρχισε να μελετά τον κόσμο γύρω του. Στην αρχή η ζωή του εξαρτιόταν από αυτό. Οι πρωτόγονοι άνθρωποι έπρεπε να γνωρίζουν ποιοι ζωντανοί οργανισμοί θα μπορούσαν να καταναλωθούν, να χρησιμοποιηθούν ως φάρμακα, να κατασκευάσουν ρούχα και σπίτια και ποιοι από αυτούς ήταν δηλητηριώδεις ή επικίνδυνοι.

Με την ανάπτυξη του πολιτισμού, ο άνθρωπος μπόρεσε να αντέξει οικονομικά την πολυτέλεια να ασχολείται με την επιστήμη για εκπαιδευτικούς σκοπούς.

Μελέτες του πολιτισμού των αρχαίων λαών έδειξαν ότι είχαν εκτεταμένες γνώσεις για τα φυτά και τα ζώα και τα χρησιμοποιούσαν ευρέως στην καθημερινή ζωή.

Η σύγχρονη βιολογία είναι μια πολύπλοκη επιστήμη, η οποία χαρακτηρίζεται από την αλληλοδιείσδυση ιδεών και μεθόδων διαφόρων βιολογικών κλάδων, καθώς και άλλων επιστημών - κυρίως της φυσικής, της χημείας και των μαθηματικών.

Βασικές κατευθύνσεις ανάπτυξης της σύγχρονης βιολογίας.Επί του παρόντος, τρεις κατευθύνσεις στη βιολογία μπορούν να διακριθούν χονδρικά.

Πρώτον, αυτό κλασική βιολογία. Αντιπροσωπεύεται από φυσικούς επιστήμονες που μελετούν την ποικιλομορφία της ζωντανής φύσης. Παρατηρούν και αναλύουν αντικειμενικά όλα όσα συμβαίνουν στη ζωντανή φύση, μελετούν τους ζωντανούς οργανισμούς και τους ταξινομούν. Είναι λάθος να πιστεύουμε ότι στην κλασική βιολογία όλες οι ανακαλύψεις έχουν ήδη γίνει. Στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα. Όχι μόνο περιγράφηκαν πολλά νέα είδη, αλλά ανακαλύφθηκαν και μεγάλα taxa, μέχρι βασίλεια (Pogonophora) και ακόμη και υπερβασίλεια (Archebacteria, ή Archaea). Αυτές οι ανακαλύψεις ανάγκασαν τους επιστήμονες να ρίξουν μια νέα ματιά σε ολόκληρη την ιστορία της ανάπτυξης της ζωντανής φύσης. Για τους αληθινούς φυσικούς επιστήμονες, η φύση είναι η δική της αξία. Κάθε γωνιά του πλανήτη μας είναι μοναδική για αυτούς. Γι' αυτό είναι πάντα από αυτούς που αισθάνονται έντονα τον κίνδυνο για τη φύση γύρω μας και συνηγορούν ενεργά για την προστασία της.

Η δεύτερη κατεύθυνση είναι εξελικτική βιολογία. Τον 19ο αιώνα συγγραφέας της θεωρίας της φυσικής επιλογής Κάρολος Δαρβίνοςξεκίνησε ως ένας απλός φυσιοδίφης: συνέλεξε, παρατήρησε, περιέγραψε, ταξίδεψε, αποκαλύπτοντας τα μυστικά της ζωντανής φύσης. Ωστόσο, το κύριο αποτέλεσμα της δουλειάς του, που τον έκανε διάσημο επιστήμονα, ήταν η θεωρία που εξηγεί την οργανική ποικιλότητα.

Επί του παρόντος, η μελέτη της εξέλιξης των ζωντανών οργανισμών συνεχίζεται ενεργά. Η σύνθεση της γενετικής και της εξελικτικής θεωρίας οδήγησε στη δημιουργία του λεγόμενου συνθετική θεωρία της εξέλιξης.Αλλά ακόμα και τώρα υπάρχουν πολλά άλυτα ερωτήματα, τις απαντήσεις στις οποίες αναζητούν οι εξελικτικοί επιστήμονες.

Δημιουργήθηκε στις αρχές του 20ου αιώνα. ο εξαιρετικός βιολόγος μας Αλεξάντερ Ιβάνοβιτς ΟπάρινΗ πρώτη επιστημονική θεωρία για την προέλευση της ζωής ήταν καθαρά θεωρητική. Πειραματικές μελέτες αυτού του προβλήματος διεξάγονται επί του παρόντος ενεργά και χάρη στη χρήση προηγμένων φυσικές και χημικές μεθόδουςέχει ήδη γίνει σημαντικές ανακαλύψειςκαι μπορούμε να περιμένουμε νέα ενδιαφέροντα αποτελέσματα.

Κάρολος Δαρβίνος (1809-1882)

Alexander Ivanovich Oparin (1894–1980)

Νέες ανακαλύψεις κατέστησαν δυνατή τη συμπλήρωση της θεωρίας της ανθρωπογένεσης. Αλλά η μετάβαση από τον κόσμο των ζώων στον άνθρωπο εξακολουθεί να παραμένει μια από τις πιο πολλές μεγάλα μυστήριαβιολογία.

Τρίτη κατεύθυνση - φυσική και χημική βιολογία, μελέτη της δομής των ζωντανών αντικειμένων χρησιμοποιώντας σύγχρονες φυσικές και χημικές μεθόδους. Αυτός είναι ένας ταχέως αναπτυσσόμενος τομέας της βιολογίας, σημαντικός τόσο θεωρητικά όσο και πρακτικά. Είναι ασφαλές να πούμε ότι μας περιμένουν νέες ανακαλύψεις στη φυσική και χημική βιολογία που θα μας επιτρέψουν να λύσουμε πολλά προβλήματα που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα.

Ανάπτυξη της βιολογίας ως επιστήμης.Η σύγχρονη βιολογία έχει τις ρίζες της στην αρχαιότητα και συνδέεται με την ανάπτυξη του πολιτισμού στις μεσογειακές χώρες. Γνωρίζουμε τα ονόματα πολλών εξαιρετικών επιστημόνων που συνέβαλαν στην ανάπτυξη της βιολογίας. Ας αναφέρουμε μόνο μερικά από αυτά.

Ιπποκράτης(460 - περ. 370 π.Χ.) έδωσε την πρώτη σχετικά λεπτομερή περιγραφή της δομής των ανθρώπων και των ζώων, επεσήμανε τον ρόλο του περιβάλλοντος και της κληρονομικότητας στην εμφάνιση ασθενειών. Θεωρείται ο ιδρυτής της ιατρικής.

Αριστοτέλης(384–322 π.Χ.) διαιρεμένο ο κόσμοςσε τέσσερα βασίλεια: τον άψυχο κόσμο της γης, του νερού και του αέρα. κόσμος των φυτών? τον κόσμο των ζώων και τον κόσμο των ανθρώπων. Περιέγραψε πολλά ζώα και έθεσε τα θεμέλια για την ταξινόμηση. Οι τέσσερις βιολογικές πραγματείες που έγραψε περιείχαν σχεδόν όλες τις πληροφορίες για τα ζώα που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή. Τα πλεονεκτήματα του Αριστοτέλη είναι τόσο μεγάλα που θεωρείται ο ιδρυτής της ζωολογίας.

Θεόφραστος(372–287 π.Χ.) μελέτησε τα φυτά. Περιέγραψε περισσότερα από 500 είδη φυτών, έδωσε πληροφορίες για τη δομή και την αναπαραγωγή πολλών από αυτά και εισήγαγε πολλούς βοτανικούς όρους σε χρήση. Θεωρείται ο ιδρυτής της βοτανικής.

Γάιος Πλίνιος ο Πρεσβύτερος(23–79) συνέλεξε πληροφορίες που ήταν γνωστές εκείνη την εποχή για ζωντανούς οργανισμούς και έγραψε 37 τόμους της εγκυκλοπαίδειας Φυσικής Ιστορίας. Σχεδόν μέχρι τον Μεσαίωνα, αυτή η εγκυκλοπαίδεια ήταν η κύρια πηγή γνώσης για τη φύση.

Κλαύδιος Γαληνόςστην επιστημονική του έρευνα χρησιμοποίησε ευρέως ανατομές θηλαστικών. Ήταν ο πρώτος που έκανε μια συγκριτική ανατομική περιγραφή ανθρώπου και πιθήκου. Μελέτησε το κεντρικό και περιφερικό νευρικό σύστημα. Οι ιστορικοί της επιστήμης τον θεωρούν τον τελευταίο μεγάλο βιολόγο της αρχαιότητας.

Στο Μεσαίωνα, η κυρίαρχη ιδεολογία ήταν η θρησκεία. Όπως και άλλες επιστήμες, η βιολογία κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου δεν είχε ακόμη εμφανιστεί ως ανεξάρτητο πεδίο και υπήρχε στο γενικό ρεύμα των θρησκευτικών και φιλοσοφικών απόψεων. Και παρόλο που η συσσώρευση γνώσεων για τους ζωντανούς οργανισμούς συνεχίστηκε, η βιολογία ως επιστήμη εκείνη την περίοδο μπορεί να γίνει λόγος μόνο υπό όρους.

Η Αναγέννηση είναι μια μετάβαση από τον πολιτισμό του Μεσαίωνα στον πολιτισμό της σύγχρονης εποχής. Οι ριζικές κοινωνικοοικονομικές μεταμορφώσεις εκείνης της εποχής συνοδεύτηκαν από νέες ανακαλύψεις στην επιστήμη.

Ο πιο διάσημος επιστήμονας αυτής της εποχής Λεονάρντο Ντα Βίντσι(1452-1519) συνέβαλε ορισμένη στην ανάπτυξη της βιολογίας.

Μελέτησε το πέταγμα των πτηνών, περιέγραψε πολλά φυτά, τρόπους σύνδεσης των οστών στις αρθρώσεις, τη δραστηριότητα της καρδιάς και την οπτική λειτουργία του ματιού, την ομοιότητα των οστών ανθρώπου και ζώων.

Στο δεύτερο μισό του 15ου αι. η γνώση των φυσικών επιστημών αρχίζει να αναπτύσσεται γρήγορα. Αυτό διευκολύνθηκε γεωγραφικές ανακαλύψεις, το οποίο κατέστησε δυνατή τη σημαντική επέκταση των πληροφοριών σχετικά με τα ζώα και τα φυτά. Η ταχεία συσσώρευση επιστημονικής γνώσης για τους ζωντανούς οργανισμούς οδήγησε στη διαίρεση της βιολογίας σε ξεχωριστές επιστήμες.

Στους αιώνες XVI–XVII. Η βοτανική και η ζωολογία άρχισαν να αναπτύσσονται γρήγορα.

Η εφεύρεση του μικροσκοπίου (αρχές 17ου αιώνα) κατέστησε δυνατή τη μελέτη της μικροσκοπικής δομής των φυτών και των ζώων. Ανακαλύφθηκαν μικροσκοπικά μικροί ζωντανοί οργανισμοί, βακτήρια και πρωτόζωα, αόρατα με γυμνό μάτι.

Συνέβαλε πολύ στην ανάπτυξη της βιολογίας Carl Linnaeus,πρότεινε ένα σύστημα ταξινόμησης ζώων και φυτών.

Καρλ Μαξίμοβιτς Μπάερ(1792–1876) στα έργα του διατύπωσε τις βασικές αρχές της θεωρίας των ομόλογων οργάνων και τον νόμο της βλαστικής ομοιότητας, που έθεσε τις επιστημονικές βάσεις της εμβρυολογίας.

Κλαύδιος Γαληνός (περ. 130 – περ. 200)

Carl Linnaeus (1707-1778)

Το 1808, στο έργο «Φιλοσοφία της Ζωολογίας» Ζαν Μπατίστ Λαμάρκέθεσε το ζήτημα των αιτιών και των μηχανισμών των εξελικτικών μετασχηματισμών και σκιαγράφησε την πρώτη θεωρία της εξέλιξης.

Η κυτταρική θεωρία έπαιξε τεράστιο ρόλο στην ανάπτυξη της βιολογίας, η οποία επιβεβαίωσε επιστημονικά την ενότητα του ζωντανού κόσμου και χρησίμευσε ως μία από τις προϋποθέσεις για την εμφάνιση της θεωρίας της εξέλιξης Κάρολος Δαρβίνος.Ο ζωολόγος θεωρείται ο συγγραφέας της κυτταρικής θεωρίας Theodora Schwann(1818–1882) και βοτανική Matthias Jakob Schleiden (1804–1881).

Βασισμένος σε πολυάριθμες παρατηρήσεις, ο Κάρολος Δαρβίνος δημοσίευσε το κύριο έργο του το 1859, «On the Origin of Species by Natural Selection or the Preservation of Favored Breeds in the Struggle for Life», στο οποίο διατύπωσε τις βασικές αρχές της θεωρίας της εξέλιξης, που πρότεινε μηχανισμοί εξέλιξης και τρόποι εξελικτικών μετασχηματισμών των οργανισμών.

Τον 19ο αιώνα χάρη στα έργα Λουί Παστέρ (1822–1895), Ρόμπερτ Κοχ (1843–1910), Ilya Ilyich MechnikovΗ μικροβιολογία διαμορφώθηκε ως ανεξάρτητη επιστήμη.

Ο 20ός αιώνας ξεκίνησε με την εκ νέου ανακάλυψη των νόμων Γκρέγκορ Μέντελ,που σήμανε την αρχή της ανάπτυξης της γενετικής ως επιστήμης.

Στη δεκαετία του 40-50 του ΧΧ αιώνα. Στη βιολογία, οι ιδέες και οι μέθοδοι της φυσικής, της χημείας, των μαθηματικών, της κυβερνητικής και άλλων επιστημών άρχισαν να χρησιμοποιούνται ευρέως και οι μικροοργανισμοί χρησιμοποιήθηκαν ως αντικείμενα έρευνας. Ως αποτέλεσμα, η βιοφυσική, η βιοχημεία, η μοριακή βιολογία, η ακτινοβιολογία, η βιονική κ.λπ. προέκυψαν και άρχισαν να αναπτύσσονται γρήγορα ως ανεξάρτητες επιστήμες.Η έρευνα στο διάστημα συνέβαλε στην εμφάνιση και ανάπτυξη της διαστημικής βιολογίας.

Jean Baptiste Lamarck (1774-1829)

Ilya Ilyich Mechnikov (1845–1916)

Τον 20ο αιώνα εμφανίστηκε μια κατεύθυνση εφαρμοσμένης έρευνας - βιοτεχνολογία. Αυτή η κατεύθυνση αναμφίβολα θα αναπτυχθεί ραγδαία τον 21ο αιώνα. Θα μάθετε περισσότερα για αυτήν την κατεύθυνση ανάπτυξης της βιολογίας όταν μελετήσετε το κεφάλαιο «Βασικές αρχές επιλογής και βιοτεχνολογία».

Επί του παρόντος, η βιολογική γνώση χρησιμοποιείται σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας: στη βιομηχανία και γεωργία, φάρμακο και ενέργεια.

Η οικολογική έρευνα είναι εξαιρετικά σημαντική. Τελικά αρχίσαμε να συνειδητοποιούμε ότι η εύθραυστη ισορροπία που υπάρχει στον μικρό μας πλανήτη μπορεί εύκολα να καταστραφεί. Η ανθρωπότητα βρίσκεται αντιμέτωπη με ένα τεράστιο έργο - τη διατήρηση της βιόσφαιρας προκειμένου να διατηρήσει τις συνθήκες ύπαρξης και ανάπτυξης του πολιτισμού. Είναι αδύνατο να λυθεί χωρίς βιολογικές γνώσεις και ειδική έρευνα. Έτσι, επί του παρόντος, η βιολογία έχει γίνει μια πραγματική παραγωγική δύναμη και μια ορθολογική επιστημονική βάση για τη σχέση μεταξύ ανθρώπου και φύσης.

Γκρέγκορ Μέντελ (1822-1884)

Κλασική βιολογία. Εξελικτική βιολογία. Φυσικοχημική βιολογία.

1. Ποιες κατευθύνσεις στην ανάπτυξη της βιολογίας μπορείτε να επισημάνετε;

2. Ποιοι μεγάλοι επιστήμονες της αρχαιότητας συνέβαλαν σημαντικά στην ανάπτυξη της βιολογικής γνώσης;

3. Γιατί στο Μεσαίωνα μπορούσε κανείς να μιλήσει μόνο υπό όρους για τη βιολογία ως επιστήμη;

4. Γιατί η σύγχρονη βιολογία θεωρείται πολύπλοκη επιστήμη;

5. Ποιος είναι ο ρόλος της βιολογίας στη σύγχρονη κοινωνία;

Προετοιμάστε ένα μήνυμα για ένα από τα παρακάτω θέματα:

1. Ο ρόλος της βιολογίας στη σύγχρονη κοινωνία.

2. Ο ρόλος της βιολογίας στη διαστημική έρευνα.

3. Ο ρόλος της βιολογικής έρευνας στη σύγχρονη ιατρική.

4. Ο ρόλος των εξαιρετικών βιολόγων - συμπατριωτών μας στην ανάπτυξη της παγκόσμιας βιολογίας.

Το πόσο έχουν αλλάξει οι απόψεις των επιστημόνων για την ποικιλομορφία των έμβιων όντων μπορεί να αποδειχθεί από το παράδειγμα της διαίρεσης των ζωντανών οργανισμών σε βασίλεια.

Πίσω στη δεκαετία του 40 του 20ου αιώνα, όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί χωρίστηκαν σε δύο βασίλεια: τα φυτά και τα ζώα. Το φυτικό βασίλειο περιλάμβανε επίσης βακτήρια και μύκητες. Αργότερα, μια πιο λεπτομερής μελέτη των οργανισμών οδήγησε στον προσδιορισμό τεσσάρων βασιλείων: Προκαρυώτες (Βακτήρια), Μύκητες, Φυτά και Ζώα. Αυτό το σύστημαδίνεται στη σχολική βιολογία.

Το 1959, προτάθηκε να χωριστεί ο κόσμος των ζωντανών οργανισμών σε πέντε βασίλεια: Προκαρυώτες, Πρωτόζωα, Μύκητες, Φυτά και Ζώα.

Αυτό το σύστημα αναφέρεται συχνά στη βιολογική (ιδιαίτερα μεταφρασμένη) βιβλιογραφία.

Άλλα συστήματα έχουν αναπτυχθεί και συνεχίζουν να αναπτύσσονται, συμπεριλαμβανομένων 20 ή περισσότερων βασιλείων. Για παράδειγμα, έχει προταθεί η διάκριση τριών υπερβασιλείων: των Προκαρυωτών, των Αρχαίων (Archaebacteria) και των Ευκαρυωτών. Κάθε υπερβασίλειο περιλαμβάνει πολλά βασίλεια.

§ 2. Μέθοδοι έρευνας στη βιολογία

1. Σε τι διαφέρει η επιστήμη από τη θρησκεία και την τέχνη;

2. Ποιος είναι ο κύριος στόχος της επιστήμης;

3. Ποιες ερευνητικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται στη βιολογία γνωρίζετε;

Η επιστήμη ως σφαίρα ανθρώπινης δραστηριότητας.Η επιστήμη είναι μια από τις σφαίρες της ανθρώπινης δραστηριότητας, σκοπός της οποίας είναι η μελέτη και η γνώση του γύρω κόσμου. Η επιστημονική γνώση απαιτεί την επιλογή ορισμένων αντικειμένων έρευνας, προβλημάτων και μεθόδων μελέτης τους. Κάθε επιστήμη έχει τις δικές της μεθόδους έρευνας. Ωστόσο, ανεξάρτητα από το ποιες μέθοδοι χρησιμοποιούνται, η πιο σημαντική αρχή για κάθε επιστήμονα είναι πάντα η αρχή «Να μη λαμβάνετε τίποτα ως δεδομένο». Το κύριο καθήκον της επιστήμης είναι να οικοδομήσει ένα σύστημα αξιόπιστης γνώσης που βασίζεται σε γεγονότα και γενικεύσεις που μπορούν να επιβεβαιωθούν ή να διαψευσθούν. Επιστημονική γνώσηανακρίνονται συνεχώς και γίνονται δεκτά μόνο με επαρκή στοιχεία. Επιστημονικό γεγονός (Ελληνικά factum - έγινε) είναι μόνο ένα που μπορεί να αναπαραχθεί και να επιβεβαιωθεί.

Επιστημονική μέθοδος (Ελληνική μέθοδος - μονοπάτι έρευνας) είναι ένα σύνολο τεχνικών και λειτουργιών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ενός συστήματος επιστημονικής γνώσης.

Ολόκληρη η ιστορία της ανάπτυξης της βιολογίας καταδεικνύει ξεκάθαρα ότι καθορίστηκε από την ανάπτυξη και την εφαρμογή νέων ερευνητικών μεθόδων. Οι κύριες μέθοδοι έρευνας που χρησιμοποιούνται στις βιολογικές επιστήμες είναι περιγραφικός, συγκριτικός, ιστορικόςΚαι πειραματικός.

Περιγραφική μέθοδος.Χρησιμοποιήθηκε ευρέως από αρχαίους επιστήμονες που ασχολούνταν με τη συλλογή πραγματικού υλικού και την περιγραφή του. Βασίζεται στην παρατήρηση. Σχεδόν μέχρι τον 18ο αιώνα. οι βιολόγοι ασχολήθηκαν κυρίως με την περιγραφή των ζώων και των φυτών και έκαναν προσπάθειες να συστηματοποιήσουν αρχικά το συσσωρευμένο υλικό. Όμως η περιγραφική μέθοδος δεν έχει χάσει τη σημασία της σήμερα. Για παράδειγμα, χρησιμοποιείται στην ανακάλυψη νέων ειδών ή στη μελέτη των κυττάρων που χρησιμοποιούν σύγχρονες μεθόδουςέρευνα.

Συγκριτική μέθοδος.Κατέστησε δυνατό τον εντοπισμό ομοιοτήτων και διαφορών μεταξύ των οργανισμών και των μερών τους και άρχισε να χρησιμοποιείται τον 17ο αιώνα. Η χρήση της συγκριτικής μεθόδου κατέστησε δυνατή τη λήψη των απαραίτητων δεδομένων για τη συστηματοποίηση φυτών και ζώων. Τον 19ο αιώνα χρησιμοποιήθηκε στην ανάπτυξη της κυτταρικής θεωρίας και στην τεκμηρίωση της θεωρίας της εξέλιξης, καθώς και στην αναδιάρθρωση μιας σειράς βιολογικών επιστημών με βάση αυτή τη θεωρία. Στις μέρες μας η συγκριτική μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως και σε διάφορες βιολογικές επιστήμες. Ωστόσο, εάν στη βιολογία χρησιμοποιούνταν μόνο περιγραφικές και συγκριτικές μέθοδοι, τότε θα παρέμενε στο πλαίσιο μιας δηλωτικής επιστήμης.

Ιστορική μέθοδος.Αυτή η μέθοδος βοηθά στην κατανόηση των ληφθέντων γεγονότων και στη σύγκρισή τους με προηγούμενα γνωστά αποτελέσματα. Χρησιμοποιήθηκε ευρέως στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα. χάρη στα έργα του Κάρολου Δαρβίνου, ο οποίος με τη βοήθειά του τεκμηρίωσε επιστημονικά τα πρότυπα εμφάνισης και ανάπτυξης των οργανισμών, τη διαμόρφωση των δομών και των λειτουργιών τους στο χρόνο και στο χώρο. Εφαρμογή ιστορική μέθοδοςκατέστησε δυνατό τον μετασχηματισμό της βιολογίας από μια περιγραφική επιστήμη σε μια επιστήμη που εξηγεί πώς προέκυψαν διαφορετικά ζωντανά συστήματα και πώς λειτουργούν.

Πειραματική μέθοδος.Η εφαρμογή της πειραματικής μεθόδου στη βιολογία συνδέεται με το όνομα Ουίλιαμ Χάρβεϊο οποίος το χρησιμοποίησε στην έρευνά του για να μελετήσει την κυκλοφορία του αίματος. Αλλά άρχισε να χρησιμοποιείται ευρέως στη βιολογία μόνο με αρχές XIXγ., κυρίως στη μελέτη φυσιολογικών διεργασιών. Η πειραματική μέθοδος σας επιτρέπει να μελετήσετε ένα συγκεκριμένο φαινόμενο της ζωής μέσω της εμπειρίας.

Μεγάλη συνεισφορά στην καθιέρωση της πειραματικής μεθόδου στη βιολογία είχε ο G. Mendel, ο οποίος, μελετώντας την κληρονομικότητα και τη μεταβλητότητα των οργανισμών, ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε το πείραμα όχι μόνο για τη λήψη δεδομένων για τα φαινόμενα που μελετώνται, αλλά και για ελέγξτε την υπόθεση που διατυπώθηκε με βάση τα αποτελέσματα που προέκυψαν. Το έργο του G. Mendel έχει γίνει ένα κλασικό παράδειγμα της μεθοδολογίας της πειραματικής επιστήμης.

William Harvey (1578-1657)

Τον 20ο αιώνα η πειραματική μέθοδος έγινε κορυφαία στη βιολογία. Αυτό κατέστη δυνατό χάρη στην εμφάνιση νέων οργάνων για βιολογική έρευνα ( ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, τομογράφος κ.λπ.) και η χρήση μεθόδων φυσικής και χημείας στη βιολογία.

Επί του παρόντος, σε βιολογικά πειράματα, χρησιμοποιούνται ευρέως διάφοροι τύποι μικροσκοπίας, συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας με την τεχνική των υπερλεπτών τομών, βιοχημικών μεθόδων, διαφόρων μεθόδων καλλιέργειας και ενδοβιολογικής παρατήρησης κυτταροκαλλιεργειών, ιστών και οργάνων, η μέθοδος των επισημασμένων ατόμων, Χ- ανάλυση περίθλασης ακτίνων, υπερφυγοκέντρηση, χρωματογραφία κλπ. Δεν είναι τυχαίο ότι στο δεύτερο μισό του 20ου αι. Μια ολόκληρη κατεύθυνση έχει αναπτυχθεί στη βιολογία - η δημιουργία νέων οργάνων και η ανάπτυξη μεθόδων έρευνας.

Στη βιολογική έρευνα, χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο πρίπλασμα,που θεωρείται η υψηλότερη μορφή πειραματισμού. Ναι, βρίσκονται σε εξέλιξη ενεργή εργασίασχετικά με τη μοντελοποίηση υπολογιστών των πιο σημαντικών βιολογικών διεργασιών, τις κύριες κατευθύνσεις της εξέλιξης, την ανάπτυξη των οικοσυστημάτων ή ακόμα και ολόκληρης της βιόσφαιρας (για παράδειγμα, στην περίπτωση του παγκόσμιου κλίματος ή των ανθρωπογενών αλλαγών).

Η πειραματική μέθοδος, σε συνδυασμό με μια συστημική-δομική προσέγγιση, μεταμόρφωσε ριζικά τη βιολογία, επέκτεινε τις γνωστικές της δυνατότητες και άνοιξε νέους δρόμους για τη χρήση της βιολογικής γνώσης σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας.

Επιστημονικό γεγονός. Επιστημονική μέθοδος. Μέθοδοι έρευνας: περιγραφική, συγκριτική, ιστορική, πειραματική.

1. Ποιος είναι ο κύριος στόχος και έργο της επιστήμης;

2. Γιατί μπορεί να υποστηριχθεί ότι η ανάπτυξη της βιολογίας καθορίστηκε από την ανάπτυξη και την εφαρμογή νέων επιστημονικές μεθόδουςέρευνα?

3. Ποια ήταν η σημασία των περιγραφικών και συγκριτικών μεθόδων για την ανάπτυξη της βιολογίας;

4. Ποια είναι η ουσία της ιστορικής μεθόδου;

5. Γιατί η πειραματική μέθοδος έγινε πιο διαδεδομένη τον 20ο αιώνα;

Προτείνετε ερευνητικές μεθόδους που θα χρησιμοποιήσετε κατά τη μελέτη των ανθρωπογενών επιπτώσεων σε οποιοδήποτε οικοσύστημα (δεξαμενή, δάσος, πάρκο κ.λπ.).

Προσφέρετε αρκετές από τις επιλογές σας για την ανάπτυξη της βιολογίας στον 21ο αιώνα.

Ποιες ασθένειες, κατά τη γνώμη σας, θα νικηθούν από την ανθρωπότητα χρησιμοποιώντας πρώτα απ' όλα τις μεθόδους της μοριακής βιολογίας, της ανοσολογίας και της γενετικής.

Η επιστημονική έρευνα συνήθως αποτελείται από πολλά στάδια (Εικ. 1). Με βάση τη συλλογή γεγονότων, διατυπώνεται ένα πρόβλημα. Για να το λύσουν, έβαλαν μπροστά υποθέσεις (Ελληνική υπόθεση – υπόθεση). Κάθε υπόθεση ελέγχεται πειραματικά στη διαδικασία απόκτησης νέων γεγονότων. Εάν τα ληφθέντα γεγονότα έρχονται σε αντίθεση με την υπόθεση, τότε απορρίπτεται. Εάν μια υπόθεση είναι συνεπής με τα γεγονότα και επιτρέπει σε κάποιον να κάνει σωστές προβλέψεις, τότε μπορεί να γίνει θεωρία (Ελληνική θεωρία – έρευνα). Ωστόσο, ακόμη και μια σωστή θεωρία μπορεί να αναθεωρηθεί και να τελειοποιηθεί καθώς συσσωρεύονται νέα δεδομένα. Ένα ξεκάθαρο παράδειγμα είναι η θεωρία της εξέλιξης.

Ορισμένες θεωρίες περιλαμβάνουν τη δημιουργία συνδέσεων μεταξύ διαφορετικών φαινομένων. Αυτό κανόνεςΚαι του νόμου.

Μπορεί να υπάρχουν εξαιρέσεις στους κανόνες, αλλά οι νόμοι ισχύουν πάντα. Για παράδειγμα, ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας ισχύει τόσο για τη ζωντανή όσο και για την άψυχη φύση.

Ρύζι. 1. Κύρια στάδια επιστημονική έρευνα

§ 3. Η ουσία της ζωής και οι ιδιότητες των έμβιων όντων

1. Τι είναι η ζωή;

2. Ποια θεωρείται η δομική και λειτουργική μονάδα των έμβιων όντων;

3. Ποιες ιδιότητες των ζωντανών όντων γνωρίζετε;

Η ουσία της ζωής. Γνωρίζετε ήδη ότι η βιολογία είναι η επιστήμη της ζωής. Τι είναι όμως η ζωή;

Ο κλασικός ορισμός του Γερμανού φιλοσόφου Φρίντριχ Ένγκελς: «Η ζωή είναι ένας τρόπος ύπαρξης πρωτεϊνικών σωμάτων, το ουσιαστικό σημείο του οποίου είναι η συνεχής ανταλλαγή ουσιών με την εξωτερική φύση που τα περιβάλλει και με τη διακοπή αυτού του μεταβολισμού σταματά και η ζωή. , που οδηγεί στην αποσύνθεση της πρωτεΐνης» - αντικατοπτρίζει το επίπεδο βιολογικής γνώσης του δεύτερου μισό του 19ου αιώνα V.

Τον 20ο αιώνα Έχουν γίνει πολυάριθμες προσπάθειες για τον ορισμό της ζωής, αντανακλώντας την πολυπλοκότητα αυτής της διαδικασίας.

Όλοι οι ορισμοί περιείχαν τα ακόλουθα αξιώματα που αντικατοπτρίζουν την ουσία της ζωής:

– η ζωή είναι μια ειδική μορφή κίνησης της ύλης.

– ζωή είναι ο μεταβολισμός και η ενέργεια στο σώμα.

– η ζωή είναι ζωτική δραστηριότητα στο σώμα.

– ζωή είναι η αυτοαναπαραγωγή των οργανισμών, η οποία διασφαλίζεται με τη μεταφορά γενετικών πληροφοριών από γενιά σε γενιά.

Η ζωή είναι μια ανώτερη μορφή κίνησης της ύλης σε σύγκριση με τις φυσικές και χημικές μορφές της ύπαρξής της.

Με τη γενικότερη έννοια ΖΩΗμπορεί να οριστεί ως ενεργό, με τη δαπάνη της ενέργειας που λαμβάνεται από το εξωτερικό, τη συντήρηση και την αυτοαναπαραγωγή συγκεκριμένων δομών που αποτελούνται από βιοπολυμερή - πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα.

Ούτε τα νουκλεϊκά οξέα ούτε οι πρωτεΐνες από μόνα τους είναι το υπόστρωμα της ζωής. Γίνονται το υπόστρωμα της ζωής μόνο όταν βρίσκονται και λειτουργούν στα κύτταρα. Έξω από τα κύτταρα, αυτές είναι χημικές ενώσεις.

Σύμφωνα με τον ορισμό του Ρώσου βιολόγου V.M. Volkenshtein, «τα ζωντανά σώματα που υπάρχουν στη Γη είναι ανοιχτά, αυτορυθμιζόμενα και αυτοαναπαραγόμενα συστήματα κατασκευασμένα από βιοπολυμερή - πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα».

Ιδιότητες των έμβιων όντων. Τα έμβια όντα χαρακτηρίζονται από μια σειρά γενικών ιδιοτήτων. Ας τα απαριθμήσουμε.

1. Ενότητα χημικής σύνθεσης.Τα έμβια όντα σχηματίζονται από τα ίδια χημικά στοιχεία, ως άψυχα αντικείμενα, αλλά στα ζωντανά όντα το 90% της μάζας αντιστοιχεί σε τέσσερα στοιχεία: C, O, N, H, τα οποία εμπλέκονται στο σχηματισμό πολύπλοκων οργανικών μορίων όπως πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, υδατάνθρακες, λιπίδια.

2. Ενότητα δομικής οργάνωσης.Το κύτταρο είναι μια ενιαία δομική και λειτουργική μονάδα, καθώς και μονάδα ανάπτυξης για όλους σχεδόν τους ζωντανούς οργανισμούς στη Γη. Οι ιοί αποτελούν εξαίρεση, αλλά ακόμη και αυτοί εμφανίζουν ζωντανές ιδιότητες μόνο όταν βρίσκονται σε ένα κελί. Δεν υπάρχει ζωή έξω από το κελί.

3. Ειλικρίνεια.Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί είναι ανοιχτά συστήματα, δηλαδή συστήματα που είναι σταθερά μόνο υπό την προϋπόθεση συνεχούς παροχής ενέργειας και ύλης από το περιβάλλον.

4. Μεταβολισμός και ενέργεια.Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί είναι ικανοί να ανταλλάσσουν ουσίες με το περιβάλλον τους. Ο μεταβολισμός προκύπτει ως αποτέλεσμα δύο αλληλένδετων διαδικασιών: της σύνθεσης οργανικών ουσιών στο σώμα (λόγω εξωτερικών πηγών ενέργειας - φως και τροφή) και η διαδικασία αποσύνθεσης πολύπλοκων οργανικών ουσιών με την απελευθέρωση ενέργειας, η οποία στη συνέχεια καταναλώνεται από το σώμα.

Ο μεταβολισμός διασφαλίζει τη σταθερότητα της χημικής σύνθεσης σε συνεχώς μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες.

5. Αυτοαναπαραγωγή(αναπαραγωγή). Η ικανότητα αυτοαναπαραγωγής είναι η πιο σημαντική ιδιότητα όλων των ζωντανών οργανισμών. Βασίζεται σε πληροφορίες για τη δομή και τις λειτουργίες οποιουδήποτε ζωντανού οργανισμού, ενσωματωμένο σε νουκλεϊκά οξέα και διασφαλίζει την ιδιαιτερότητα της δομής και της ζωτικής δραστηριότητας του ζωντανού οργανισμού.

6. Αυτορρύθμιση.Κάθε ζωντανός οργανισμός εκτίθεται σε συνεχώς μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες. Ταυτόχρονα, απαιτούνται ορισμένες συνθήκες για να συμβούν ζωτικές διεργασίες στα κύτταρα. Χάρη στους μηχανισμούς αυτορρύθμισης, διατηρείται η σχετική σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος, δηλαδή διατηρείται η σταθερότητα της χημικής σύνθεσης και η ένταση των φυσιολογικών διεργασιών (με άλλα λόγια, διατηρείται η ομοιόσταση: από το Ελληνικός ομοίος - πανομοιότυπος και στάσις - πολιτεία).

7. Ανάπτυξη και ανάπτυξη.Στη διαδικασία της ατομικής ανάπτυξης (οντογένεση), οι επιμέρους ιδιότητες του οργανισμού εκδηλώνονται σταδιακά και με συνέπεια και επέρχεται η ανάπτυξή του. Επιπλέον, όλα τα ζωντανά συστήματα εξελίσσονται - αλλάζουν κατά την ιστορική ανάπτυξη (φυλογένεση).

8. Ευερέθιστο.Κάθε ζωντανός οργανισμός είναι ικανός να ανταποκρίνεται επιλεκτικά σε εξωτερικές και εσωτερικές επιρροές.

9. Κληρονομικότητα και μεταβλητότητα.Η συνέχεια των γενεών διασφαλίζεται από την κληρονομικότητα. Οι απόγονοι δεν είναι αντίγραφα των γονέων τους λόγω της δυνατότητας αλλαγής – μεταβλητότητας των κληρονομικών πληροφοριών.

Ορισμένες από τις ιδιότητες που αναφέρονται παραπάνω μπορεί επίσης να είναι εγγενείς στην άψυχη φύση. Για παράδειγμα, οι κρύσταλλοι σε ένα κορεσμένο διάλυμα αλατιού μπορούν να «αναπτυχθούν». Ωστόσο, αυτή η ανάπτυξη δεν έχει εκείνες τις ποιοτικές και ποσοτικές παραμέτρους που είναι εγγενείς στην ανάπτυξη των έμβιων όντων.

Ένα αναμμένο κερί χαρακτηρίζεται επίσης από μεταβολικές διεργασίες και μετατροπή ενέργειας, αλλά δεν είναι ικανό για αυτορρύθμιση και αυτοαναπαραγωγή.

Κατά συνέπεια, όλα τα ακίνητα που αναφέρονται παραπάνω σε αυτά ολότηταχαρακτηριστικό μόνο των ζωντανών οργανισμών.

ΖΩΗ. Ανοικτό σύστημα.

1. Γιατί είναι πολύ δύσκολο να ορίσουμε την έννοια της «ζωής»;

2. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της χημικής οργάνωσης των ζωντανών οργανισμών και των άψυχων αντικειμένων;

3. Γιατί οι ζωντανοί οργανισμοί ονομάζονται ανοιχτά συστήματα;

4. Πώς διαφέρουν θεμελιωδώς οι μεταβολικές διεργασίες μεταξύ των ζωντανών οργανισμών και της άψυχης φύσης;

5. Ποιος είναι ο ρόλος της μεταβλητότητας και της κληρονομικότητας στην ανάπτυξη της ζωής στον πλανήτη μας;

Συγκρίνετε την ουσία των διαδικασιών ανάπτυξης, αναπαραγωγής και μεταβολισμού στην άψυχη φύση και στους ζωντανούς οργανισμούς.

Δώστε παραδείγματα ιδιοτήτων χαρακτηριστικών ενός ζωντανού οργανισμού που μπορούν επίσης να παρατηρηθούν σε άψυχα αντικείμενα.

Οργανισμός(Λατινικά organizo - οργανώνω) είναι ένα άτομο, ένα άτομο (Λατινικά individuus - αδιαίρετο), που αλληλεπιδρά ανεξάρτητα με τον βιότοπό του. Ο όρος «οργανισμός» είναι εύκολο να κατανοηθεί, αλλά σχεδόν αδύνατο να οριστεί με σαφήνεια. Ένας οργανισμός μπορεί να αποτελείται από ένα μόνο κύτταρο ή μπορεί να είναι πολυκύτταρος. Διαφορετικοί αποικιακοί οργανισμοί μπορεί να αποτελούνται από ομοιογενείς οργανισμούς, για παράδειγμα, το Volvox, ή να αντιπροσωπεύουν ένα σύμπλεγμα πολύ διαφοροποιημένων ατόμων που αποτελούν ένα ενιαίο σύνολο, για παράδειγμα, τον Πορτογάλο man-of-war, ένα αποικιακό ομογενές. Μερικές φορές ακόμη και άτομα που χωρίζονται μεταξύ τους σχηματίζουν ομάδες που διαφέρουν σε ορισμένες ατομικές ιδιότητες: για παράδειγμα, στις μέλισσες, όπως και άλλα κοινωνικά έντομα, μια οικογένεια έχει μια σειρά από οργανικές ιδιότητες.