Сите живи организми во природата се состојат од исти нивоа на организација; ова е карактеристичен биолошки модел заеднички за сите живи организми.
Се разликуваат следните нивоа на организација на живите организми: молекуларна, клеточна, ткиво, орган, организам, популациско-вид, биогеоценотска, биосфера.

Ориз. 1. Молекуларно генетско ниво

1. Молекуларно генетско ниво. Ова е најелементарното ниво карактеристика на животот (сл. 1). Без разлика колку е сложена или едноставна структурата на кој било жив организам, сите тие се состојат од исти молекуларни соединенија. Пример за ова се нуклеински киселини, протеини, јаглени хидрати и други сложени молекуларни комплекси на органски и неоргански органска материја. Тие понекогаш се нарекуваат биолошки макро- молекуларни супстанции. На молекуларно ниво се случуваат различни животни процеси на живите организми: метаболизам, конверзија на енергија. Со помош на молекуларното ниво се врши пренос на наследни информации, се формираат поединечни органели и се случуваат други процеси.


Ориз. 2. Клеточно ниво

2. Клеточно ниво. Клетката е структурна и функционална единица на сите живи организми на Земјата (сл. 2). Одделни органели во клетката имаат карактеристична структура и извршуваат специфична функција. Функциите на поединечните органели во клетката се меѓусебно поврзани и вршат заеднички витални процеси. Во едноклеточните организми (едноклеточни алги и протозои), сите животни процеси се одвиваат во една клетка, а една клетка постои како посебен организам. Запомнете едноклеточни алги, кламидомонас, хлорела и протозои - амеба, цилијати итн. повеќеклеточни организмиедна клетка не може да постои како посебен организам, туку таа е елементарна структурна единица на организмот.


Ориз. 3. Ниво на ткиво

3. Ниво на ткиво. Збирка клетки и меѓуклеточни супстанции слични по потекло, структура и функција формира ткиво. Нивото на ткиво е карактеристично само за повеќеклеточни организми. Исто така, поединечните ткива не се независен интегрален организам (сл. 3). На пример, телата на животните и луѓето се состојат од четири различни ткива (епителијално, сврзно, мускулно, нервно). Растителните ткива се нарекуваат: едукативни, интегрални, потпорни, проводни и екскреторни. Запомнете ја структурата и функциите на поединечните ткива.


Ориз. 4. Ниво на орган

4. Ниво на орган. Во повеќеклеточните организми, соединувањето на неколку идентични ткива, слични по структура, потекло и функција, го формира нивото на органот (сл. 4). Секој орган содржи неколку ткива, но меѓу нив едно е најзначајно. Одделен орган не може да постои како цел организам. Неколку органи, слични по структура и функција, се комбинираат за да формираат органски систем, на пример, варење, дишење, циркулација на крвта итн.


Ориз. 5. Ниво на организам

5. Ниво на организам. Растенијата (Chlamydomonas, Chlorella) и животните (амеба, цилијати, итн.), чии тела се состојат од една клетка, се независен организам (сл. 5). И индивидуална единка на повеќеклеточни организми се смета за посебен организам. Во секој поединечен организам се случуваат сите животни процеси карактеристични за сите живи организми - исхрана, дишење, метаболизам, раздразливост, размножување итн. Секој независен организам зад себе остава потомство. Во повеќеклеточните организми, клетките, ткивата, органите и органските системи не се посебен организам. Само интегрален систем на органи кои конкретно извршуваат различни функции формира посебен независен организам. Развојот на еден организам, од оплодувањето до крајот на животот, трае одреден временски период. Овој индивидуален развој на секој организам се нарекува онтогенеза. Организмот може да постои во блиска врска со неговата околина.


Ориз. 6. Ниво на популација-вид

6. Ниво на популација-вид. Збирка на индивидуи од еден вид или група која постои долго време во одреден дел од опсегот, релативно одвоено од другите популации од истиот вид, претставува популација. На ниво на популација се вршат наједноставните еволутивни трансформации, што придонесува за постепено појавување на нов вид (сл. 6).


Ориз. 7 Биогеоценотично ниво

7. Биогеоценотично ниво. Збирка на организми различни типовии различна комплексност на организации, прилагодени на истите услови природна околина, се нарекува биогеоценоза, или природна заедница. Биогеоценозата вклучува бројни видови живи организми и природни услови на животната средина. Во природните биогеоценози, енергијата се акумулира и се пренесува од еден организам во друг. Биогеоценозата вклучува неоргански, органски соединенијаи живите организми (сл. 7).


Ориз. 8. Ниво на биосфера

8. Ниво на биосфера. Севкупноста на сите живи организми на нашата планета и нивното заедничко природно живеалиште го сочинуваат нивото на биосферата (сл. 8). На ниво на биосфера модерна биологијаодлучува глобални проблеми, на пример, одредување на интензитетот на формирање на слободен кислород од страна на вегетацијата на Земјата или промени во концентрацијата на јаглерод диоксид во атмосферата поврзани со човековата активност. Главната улога на ниво на биосфера ја играат „живите супстанции“, односно севкупноста на живите организми што ја населуваат Земјата. Исто така, на ниво на биосферата, „био-инертните супстанции“ се важни, формирани како резултат на виталната активност на живите организми и „инертните“ супстанции (т.е. условите животната средина). На ниво на биосфера, циркулацијата на материјата и енергијата се случува на Земјата со учество на сите живи организми од биосферата.

Нивоа на животна организација. Популација. Биогеоценоза. Биосфера.

  1. Во моментов, постојат неколку нивоа на организација на живите организми: молекуларна, клеточна, ткиво, орган, организам, популационен вид, биогеоценотичен и биосфера.
  2. На ниво на популација-видови, се вршат елементарни еволутивни трансформации.
  3. Клетката е најосновната структурна и функционална единица на сите живи организми.
  4. Збирка клетки и меѓуклеточни супстанции слични по потекло, структура и функција формира ткиво.
  5. Севкупноста на сите живи организми на планетата и нивното заедничко природно живеалиште го сочинуваат нивото на биосферата.
    1. Наведете ги нивоата на животна организација по редослед.
    2. Што е ткаенина?
    3. Кои се главните делови на клетката?
      1. Кои организми се карактеризираат со нивото на ткивото?
      2. Опишете го нивото на органот.
      3. Што е популација?
        1. Опишете го нивото на организмот.
        2. Наведете ги карактеристиките на биогеоценотичното ниво.
        3. Наведете примери за меѓусебната поврзаност на нивоата на организација на животот.

Пополнете ја табелата што ја прикажува структурни карактеристикисекое ниво на организацијата:

Сериски број

Нивоа на организација

Особености

Молекуларното генетско ниво на живот е нивото на функционирање на биополимерите (протеини, нуклеински киселини, полисахариди) и други важни органски соединенија кои се во основата на виталните процеси на организмите. На ова ниво, елементарната структурна единица е генот, а носител на наследни информации кај сите живи организми е молекулата на ДНК. Спроведувањето на наследни информации се врши со учество на молекули на РНК. Поради фактот што процесите на складирање, промена и имплементација на наследни информации се поврзани со молекуларни структури, ова ниво се нарекува молекуларно генетско.

Најважните задачи на биологијата на ова ниво се проучување на механизмите на пренос на генетски информации, наследноста и варијабилноста, проучувањето на еволутивните процеси, потеклото и суштината на животот.

Сите живи организми содржат едноставни неоргански молекули: азот, вода, јаглерод диоксид. Од нив, во текот на хемиската еволуција, произлегоа едноставни органски соединенија, кои, пак, станаа градежни материјали за поголеми молекули. Така се појавија макромолекули - џиновски молекули


полимерни молекули изградени од многу мономери. Постојат три вида полимери: полисахариди, протеини и нуклеински киселини. Мономерите за нив се, соодветно, моносахариди, амино киселини и нуклеотиди.

Верверичкиа нуклеинските киселини се „информациски“ молекули, бидејќи низата мономери, која може да биде многу разновидна, игра важна улога во нивната структура. Полисахаридите (скроб, гликоген, целулоза) играат улога на извор на енергија и градежен материјалза синтеза на поголеми молекули.

Протеините се макромолекули кои се многу долги синџири на амино киселини - органски (карбоксилни) киселини, обично содржат една или две амино групи (-NH 2).

Во растворите, амино киселините можат да ги покажат својствата и на киселините и на базите. Ова ги прави еден вид тампон на патот на опасните физичко-хемиски промени. Над 170 амино киселини се наоѓаат во живите клетки и ткива, но протеините содржат само 20 од нив. Протеините сочинуваат над 50% од вкупната сува маса на клетки.

Повеќето протеини вршат функција на катализатори (ензими). Во нивните просторна структурапостојат активни центри во форма на вдлабнатини со одредена форма. Молекулите, чија трансформација е катализирана од овој протеин, влегуваат во такви центри. Покрај тоа, протеините играат улога на носители; на пример, хемоглобинот носи кислород од белите дробови до ткивата. Мускулните контракции и интрацелуларните движења се резултат на интеракцијата на протеинските молекули чија функција е да го координираат движењето. Функцијата на протеините на антителата е да го заштитат телото од вируси, бактерии итн. Активност нервен системзависи од протеините со чија помош се собираат и складираат информациите од околината. Протеините наречени хормони го контролираат растот и активноста на клетките.

Нуклеински киселини.Виталните процеси на живите организми се одредуваат со интеракцијата на два вида макромолекули - протеини и ДНК. Генетските информации на организмот се складираат во молекулите на ДНК, кои служат како носител на наследни информации за следната генерација и ја одредуваат биосинтезата на протеините кои контролираат речиси сè. биолошки процеси. Затоа, нок-

1 Пептидна врска- Ова хемиска врска-CO-NH-.


Леинските киселини го имаат истото важно место во телото како и протеините.

И протеините и нуклеинските киселини имаат една многу важна особина - молекуларна дисиметрија (асиметрија) или молекуларна хиралност. Ова својство на животот е откриено во 40-50-тите години. XIX век L. Пастер за време на проучувањето на структурата на кристалите на супстанции од биолошко потекло - соли на грозје киселина. Во своите експерименти, Пастер открил дека не само кристалите, туку и нивните водени раствориспособен да отклонува поларизиран зрак светлина, т.е. се оптички активни. Подоцна го добиле името оптички изомери.Растворите на супстанции од небиолошко потекло го немаат ова својство; структурата на нивните молекули е симетрична.

Денес, идеите на Пастер се потврдени, а се смета за докажано дека молекуларната хиралност (од грчкиот cheir - рака) е својствена само за живата материја и е нејзина интегрална сопственост. Материјата од неживо потекло е симетрична во смисла дека секогаш има еднаков број на молекули што ја поларизираат светлината лево и десно. И во супстанција од биолошко потекло секогаш постои отстапување од оваа рамнотежа. Протеините се изградени од амино киселини кои ја поларизираат светлината само лево (L конфигурација). Нуклеинските киселини се состојат од шеќери кои ја поларизираат светлината само десно (Д конфигурација). Така, хиралноста лежи во асиметријата на молекулите, нивната некомпатибилност со нивната огледална слика, како во десната и левата рака, кои го дадоа модерното име на ова својство. Интересно е да се забележи дека ако некое лице одеднаш се претвори во неговиот лик во огледало, тогаш сè ќе биде во ред со неговото тело додека не почне да јаде храна од растително или животинско потекло, која едноставно не може да ја свари.

Нуклеински киселини- ова се сложени органски соединенија кои се биополимери кои содржат фосфор (полинуклеотиди).

Постојат два вида нуклеински киселини - деоксирибонуклеинска киселина (ДНК) и рибонуклеинска киселина(РНК). Нуклеинските киселини го добиле своето име (од латинското јадро - јадро) поради фактот што за прв пат биле изолирани од јадрата на леукоцитите уште во втората половина на 19 век. Швајцарскиот биохемичар Ф. Мишер. Подоцна беше откриено дека нуклеинските киселини може да се најдат не само во јадрото, туку и во цитоплазмата и нејзините органели. Молекулите на ДНК заедно со хистонските протеини ја формираат супстанцијата на хромозомите.


Во средината на 20 век. Американскиот биохемичар Џ. Вотсон и англискиот биофизичар Ф. Крик ја откриле структурата на молекулата на ДНК. Студиите за дифракција на Х-зраци покажаа дека ДНК се состои од два синџири извиткани во двојна спирала. Улогата на столбовите на синџирите ја играат шеќерните фосфатни групи, а базите на пурините и пиримидините служат како мостови. Секој скокач е формиран од две основи прикачени на два спротивни синџири, и ако едната основа има еден прстен, тогаш другата има два. Така, се формираат комплементарни парови: A-T и G-C. Ова значи дека низата бази на еден синџир уникатно ја одредува низата на бази во друга, комплементарна синџир на молекулата.

Генот е дел од молекулата на ДНК или РНК (кај некои вируси). РНК содржи 4-6 илјади поединечни нуклеотиди, ДНК - 10-25 илјади. Кога би било можно да се истегне ДНК на една човечка клетка во континуирана нишка, нејзината должина би била 91 см.

А сепак раѓање молекуларна генетикасе случи малку порано, кога Американците Џ. Бидл и Е. Тејтум воспоставија директна врска помеѓу состојбата на гените (ДНК) и синтезата на ензими (протеини). Тогаш се појави позната изрека: „Еден ген - еден протеин“. Подоцна беше откриено дека главната функција на гените е да ја кодираат синтезата на протеините. По ова, научниците го фокусираа своето внимание на прашањето како е напишана генетската програма и како таа се спроведува во клетката. За да се направи ова, беше неопходно да се открие како само четири бази можат да го кодираат редот од дури дваесет амино киселини во протеинските молекули. Главниот придонес за решавање на овој проблем го даде познатиот теоретски физичар Г. Гамоу во средината на 1950-тите.

Според неговата претпоставка, комбинација од три ДНК нуклеотиди се користи за кодирање на една аминокиселина. Оваа елементарна единица на наследноста, која кодира една аминокиселина, се нарекува кодон.Во 1961 година, хипотезата на Гамоу беше потврдена со истражувањето на Ф. Крик. Така беше дешифриран механизмот за молекуларно читање генетски информацииод молекула на ДНК при синтеза на протеини.

Во живата клетка има органели - рибозоми, кои ја „читаат“ примарната структура на ДНК и синтетизираат протеин во согласност со информациите запишани во ДНК. На секоја тројка нуклеотиди и е доделена една од 20-те можни аминокиселини. Точно примарна структураДНК ја одредува аминокиселинската секвенца на синтетизираниот протеин и го фиксира генетскиот код на организмот (клетката).

Генетски кодод сите живи суштества, било да е растение, животно или бактерија, е исто. Оваа карактеристика на генетскиот код, заедно со сличноста на составот на аминокиселините на сите протеини, укажува


за биохемиското единство на животот, потеклото на сите живи суштества на Земјата од еден единствен предок.

Дешифриран е и механизмот на репродукција на ДНК. Се состои од три дела: репликација, транскрипција и превод.

Репликација- Ова е удвојување на молекулите на ДНК. Основата на репликацијата е единствен имотДНК се самокопира, што овозможува клетките да се поделат на две идентични. За време на репликацијата, ДНК, составена од два искривени молекуларни синџири, се одмотува. Се формираат две молекуларни нишки, од кои секоја служи како шаблон за синтеза на нова влакно, комплементарна на оригиналната. По ова, клетката се дели, и во секоја клетка една нишка на ДНК ќе биде стара, а втората ќе биде нова. Повреда на нуклеотидната секвенца во синџирот на ДНК доведува до наследни промени во телото - мутации.

Транскрипцијае пренос на кодот на ДНК со формирање на едноверижна гласничка РНК (i-RNA) молекула на една од ДНК нишките. mRNA е копија на дел од молекула на ДНК, која се состои од еден или група соседни гени кои носат информации за структурата на протеините.

Емитување -Ова е синтеза на протеини базирана на генетскиот код на mRNA во специјални клеточни органели - рибозоми, каде што трансферната РНК (tRNA) испорачува амино киселини.

На крајот на 1950-тите. Руски и француски научници истовремено ја поставуваат хипотезата дека разликите во зачестеноста на појавата и редоследот на нуклеотидите во ДНК во различни организмиимаат карактер специфичен за видот. Оваа хипотеза овозможи да се проучува еволуцијата на живите суштества и природата на специјацијата на молекуларно ниво.

Постојат неколку механизми на варијабилност на молекуларно ниво. Најважен од нив е веќе споменатиот механизам на генска мутација - директна трансформација на самите гени,лоциран на хромозомот, под влијание надворешни фактори. Фактори кои предизвикуваат мутација (мутагени) се зрачење, токсични хемиски соединенија и вируси. Со овој механизам на варијабилност, редоследот на гените на хромозомот не се менува.

Друг механизам на варијабилност е генска рекомбинација.Ова е создавање на нови комбинации на гени лоцирани на специфичен хромозом. Во исто време, таа самата молекуларна основагенот не се менува, туку се движи од еден во друг дел од хромозомот или гените се разменуваат помеѓу два хромозома. Рекомбинација на гени се јавува при сексуална репродукција кај повисоките организми. Во овој случај, нема промена во вкупниот обем на генетски информации, тој останува непроменет. Овој механизам објаснува зошто децата се само делумно слични на нивните родители -


тие наследуваат особини од двата родителски организми, кои се комбинираат по случаен избор.

Друг механизам на варијабилност е некласична генска рекомбинација- беше откриен дури во 1950-тите. Со некласична генска рекомбинација, постои општо зголемување на обемот на генетските информации поради вклучувањето на нови генетски елементи во геномот на клетката. Најчесто, нови елементи се внесуваат во клетката од вируси. Денес се откриени неколку видови преносливи гени. Меѓу нив има и плазмиди, кои се двоверижна кружна ДНК. Поради нив, по продолжена употреба на какви било лекови, се јавува зависност, по што тие престануваат да имаат медицински ефект. Патогените бактерии против кои делува нашиот лек се врзуваат за плазмидите што ги прави бактериите отпорни на лекот и тие престануваат да го забележуваат тоа.

Мигрирачките генетски елементи може да предизвикаат и структурни преуредувања во хромозомите и генски мутации. Можноста за користење на такви елементи од страна на луѓето доведе до појава на нова наука - генетскиот инженеринг, чија цел е создавање на нови форми на организми со одредени својства. Така, користејќи генетски и биохемиски методи, се конструираат нови комбинации на гени кои не постојат во природата. За да го направите ова, се менува ДНК што го кодира производството на протеин со саканите својства. Овој механизам лежи во основата на сите современи биотехнологии.

Користејќи рекомбинантна ДНК, можете да синтетизирате различни гени и да ги воведете во клонови (колонии на идентични организми) за насочена синтеза на протеини. Така, во 1978 година беше синтетизиран инсулин - протеин за третман на дијабетес мелитус. Посакуваниот ген беше внесен во плазмид и внесен во обична бактерија.

Генетичарите работат на создавање безбедни вакцини против вирусни инфекции, бидејќи традиционалните вакцини се ослабен вирус кој треба да го активира производството на антитела, па нивната администрација е поврзана со одредени ризици. Генетскиот инженеринг овозможува да се добие ДНК што го кодира површинскиот слој на вирусот. Во овој случај, се развива имунитет, но инфекцијата на телото е исклучена.

Денес, генетскиот инженеринг го разгледува прашањето за зголемување на животниот век и можноста за бесмртност со промена на човечката генетска програма. Ова може да се постигне со зголемување на заштитните ензимски функции на клетката, заштитувајќи ги молекулите на ДНК од разни оштетувања поврзани и со метаболички нарушувања и со влијанија од околината. Освен тоа, научниците успеале да го откријат пигментот што старее и да создадат специјален лек кој ги ослободува клетките од него. Во експериментите со ние-


Шами доби зголемување на нивниот животен век. Научниците, исто така, успеаја да утврдат дека во времето на клеточната делба, теломерите, специјалните хромозомски структури лоцирани на краевите на клеточните хромозоми, се намалуваат. Факт е дека за време на репликацијата на ДНК, специјална супстанција - полимераза - ја следи ДНК спиралата, правејќи нејзина копија. Но, полимеразата не започнува со копирање на ДНК од самиот почеток, туку секој пат остава некопиран врв. Затоа, со секое следно копирање, спиралата на ДНК се скратува поради терминалните делови кои не носат никакви информации, или теломерите. Штом теломерите се исцрпат, следните копии почнуваат да го намалуваат делот од ДНК што носи генетски информации. Ова е процес на стареење на клетките. Во 1997 година, во САД и Канада беше спроведен експеримент за вештачко издолжување на теломерите. За таа цел е користен новооткриениот клеточен ензим теломераза, кој го поттикнува растот на теломерите. Клетките добиени на овој начин се здобија со способност да се делат постојано, целосно задржувајќи ги своите нормални функционални својства и без претворање во клетки на рак.

Неодамна, успесите на генетските инженери во областа на клонирањето - точната репродукција на одреден жив објект во одреден број копии од соматски клетки - станаа широко познати. Во овој случај, возрасната единка генетски не се разликува од матичниот организам.

Добивањето клонови од организми кои се размножуваат со партеногенеза, без претходно оплодување, не е нешто посебно и долго време го користат генетичарите. Кај повисоките организми познати се и случаи на природно клонирање - раѓање на идентични близнаци. Но, вештачкото добивање клонови на повисоки организми е поврзано со сериозни тешкотии. Меѓутоа, во февруари 1997 година, во лабораторијата на Јан Вилмут во Единбург беше развиен метод за клонирање на цицачи, а со негова помош беше одгледана овцата Доли. За да го направите ова, јајцата беа отстранети од шкотска овца Blackface и ставени во вештачка хранлив медиуми ги отстранија кернелите од нив. Потоа зеле клетки на млечните жлезди од возрасна бремена финска овца Дорсет, носејќи го целосниот генетски сет. По некое време, овие клетки се споиле со јакнести јајца и го активирале нивниот развој преку електрично празнење. Ембрионот во развој потоа растел шест дена во вештачка средина, по што ембрионите биле трансплантирани во матката на посвоителката, каде што се развивале до раѓањето. Но, од 236 експерименти, само еден бил успешен - овцата Доли пораснала.

По ова, Вилмут ја објави основната можност за човечко клонирање, што предизвика најживи дискусии


не само во научна литература, но и во парламентите на многу земји, бидејќи таквата можност е поврзана со многу сериозни морални, етички и правни проблеми. Не е случајно што некои земји веќе донесоа закони со кои се забранува човечко клонирање. На крајот на краиштата, повеќето клонирани ембриони умираат. Покрај тоа, постои голема веројатност за раѓање на деформитети. Значи, експериментите за клонирање не се само неморални, туку и едноставно опасни од гледна точка на зачувување на чистотата вид хомосапиенс. Дека ризикот е преголем беше потврдено со информациите што пристигнаа на почетокот на 2002 година дека овцата Доли развила артритис, болест која не е вообичаена кај овците, и дека мора да биде еутаназирана набргу потоа.

Затоа многу повеќе ветувачка насокаистражувањето е проучување на човечкиот геном (збир на гени). Во 1988 година, на иницијатива на Џ. Вотсон, беше создадена меѓународната организација „Човечки геном“, која обедини многу научници од различни земјисветот и постави задача да го дешифрира целиот човечки геном. Ова е огромна задача, бидејќи бројот на гени во човечкото тело се движи од 50 до 100 илјади, а целиот геном се состои од повеќе од 3 милијарди нуклеотидни парови.

Се верува дека првата фаза од оваа програма, поврзана со декодирање на низата нуклеотидни парови, ќе биде завршена до крајот на 2005 година. Веќе е извршена работа за создавање „атлас“ на гени, збир од нивните мапи. Првата таква карта беше составена во 1992 година од страна на Д. Коен и Џ. Досет. Во својата конечна верзија, тој беше претставен во 1996 година од страна на Ј. Вајсенбах, кој, проучувајќи го хромозомот под микроскоп, користеше специјални маркери за означување на ДНК на неговите различни делови. Потоа ги клонирал овие делови, одгледувајќи ги на микроорганизми и добил фрагменти од ДНК - секвенца од нуклеотиди од еден синџир на ДНК што ги сочинувал хромозомите. Така, Вајсенбах утврдил локализација на 223 гени и идентификувал околу 30 мутации кои водат до 200 болести, вклучувајќи хипертензија, дијабетес, глувост, слепило и малигни тумори.

Еден од резултатите на оваа програма, иако не е целосен, е способноста да се идентификуваат генетските патологии во раните фази од бременоста и создавањето на генска терапија - метод за лекување на наследни болести со помош на гени. Пред да ја спроведат процедурата за генска терапија, тие откриваат кој ген се покажал како дефектен, добиваат нормален ген и го внесуваат во сите заболени клетки. Во овој случај, многу е важно да се осигура дека воведениот ген работи под контрола на механизмите на клетката, во спротивно ќе се добие канцерогена клетка. Веќе ги има првите вака излечени пациенти. Точно, сè уште не е јасно колку радикално се излекувани и


дали болеста ќе се врати во иднина. Исто така, долгорочните последици од таквиот третман сè уште не се јасни.

Се разбира, употребата на биотехнологијата и генетскиот инженеринг има и позитивни и негативни страни. За тоа сведочи меморандумот објавен во 1996 година од страна на Федерацијата на европските микробиолошки здруженија. Ова се должи на фактот што пошироката јавност е сомнителна и непријателска кон генетските технологии. Стравот е предизвикан од можноста за создавање на генетска бомба која може да го искриви човечкиот геном и да доведе до раѓање на изроди; појавата на непознати болести и производството на биолошко оружје.

И конечно, неодамна нашироко се дискутираше за проблемот со широко распространета дистрибуција на трансгенски прехранбени производи создадени со воведување гени кои го блокираат развојот на вирусни или габични заболувања. Трансгенични домати и пченка веќе се создадени и продадени. На пазарот се испорачува леб, сирење и пиво направени со помош на трансгенски микроби. Таквите производи се отпорни на штетни бактерии и имаат подобрени квалитети - вкус, хранлива вредност, сила итн. На пример, во Кина се одгледуваат тутун отпорен на вируси, домати и слатки пиперки. Познати се трансгеничните домати кои се отпорни на бактериска инфекција, компирот и пченката кои се отпорни на габи. Но, долгорочните последици од употребата на такви производи сè уште се непознати, пред сè, механизмот на нивното влијание врз човечкото тело и геномот.

Се разбира, за дваесет години користење на биотехнологијата, ништо од што луѓето се плашат не се случи. Сите нови микроорганизми создадени од научниците се помалку патогени од нивните оригинални форми. Во ниту еден момент немало штетно или опасно ширење на рекомбинантните организми. Сепак, научниците внимаваат да се погрижат трансгенските соеви да не содржат гени кои, кога ќе се пренесат на други бактерии, би можеле да имаат опасен ефект. Постои теоретска опасност од создавање на нови видови бактериолошко оружје врз основа на генетски технологии. Затоа, научниците мора да го земат предвид овој ризик и да го промовираат развојот на систем на сигурна меѓународна контрола што може да открие и да ја прекине таквата работа.

Имајќи ги предвид можните опасности од користењето на генетските технологии, развиени се документи со кои се регулира нивната употреба, безбедносни правила за лабораториски истражувања и индустриски развој, како и правила за внесување генетски модифицирани организми во животната средина.

Така, сега се верува дека, доколку се преземат соодветни мерки на претпазливост, придобивките што ги носат генетските технологии ги надминуваат ризиците од можни негативни последици.


Клеточно ниво

На клеточно нивоорганизација Основна структурна и функционална единица на сите живи организми е клетката. На клеточно ниво, како и на молекуларно генетско ниво, се забележува униформност на сите живи организми. Кај сите организми, биосинтезата и имплементацијата на наследни информации е можна само на клеточно ниво. Клеточното ниво кај едноклеточните организми се совпаѓа со нивото на организмот. Историјата на животот на нашата планета започна од ова ниво на организација.

Денес, науката јасно утврди дека најмалата независна единица за структура, функционирање и развој на живиот организам е клетката.

Ќелијае елементарен биолошки систем способен за самообновување, саморепродукција и развој, т.е. обдарени со сите карактеристики на жив организам.

Клеточните структури се во основата на структурата на секој жив организам, без разлика колку е разновидна и сложена неговата структура. Научно студирање жива клетка, наречена цитологија. Ја проучува структурата на клетките, нивното функционирање како елементарни живи системи, ги проучува функциите на поединечните клеточни компоненти, процесот на репродукција на клетките, нивното прилагодување кон условите на животната средина итн. Цитологијата исто така ги проучува карактеристиките на специјализираните клетки, формирањето на нивните посебни функции и развој на специфични клеточни структури. Така, модерната цитологија може да се нарече клеточна физиологија. Успесите на модерната цитологија се нераскинливо поврзани со достигнувањата на биохемијата, биофизиката, молекуларна биологијаи генетика.

Цитологијата се заснова на тврдењето дека сите живи организми (животни, растенија, бактерии) се состојат од клетки и нивни метаболички производи. Новите клетки се формираат со делење на веќе постоечките клетки. Сите клетки се слични во хемискиот состав и метаболизмот. Активноста на организмот како целина се состои од активност и интеракција на поединечни клетки.

Откривањето на постоењето на клетки се случи на крајот XVIIв., кога бил измислен микроскопот. Клетката првпат ја опишал англискиот научник Р. Хук во 1665 година, кога испитал парче плута. Бидејќи неговиот микроскоп не бил многу напреден, она што го видел всушност биле ѕидови од мртви клетки. Беа потребни речиси двесте години за биолозите да го разберат тоа главна улогаНе играат ѕидовите на клетката, туку нејзината внатрешна содржина. Меѓу креаторите на клеточната теорија, треба да се именува и A. Leeuwenhoek, кој покажа дека ткивата на многу растенија


организмите се изградени од клетки. Тој исто така ги опиша црвените крвни зрнца, едноклеточните организми и бактериите. Точно, Леувенхук, како и другите истражувачи од 17 век, видел во ќелијата само школка што содржи шуплина.

Значителен напредок во проучувањето на клетките се случи во почетокот на XIXв., кога почнаа да се гледаат како поединци кои поседуваат витални својства. Во 1830-тите. Откриено и опишано е клеточното јадро, што го привлече вниманието на научниците кон содржината на клетката. Потоа успеавме да ја видиме поделбата растителни клетки. Врз основа на овие студии, беше создадена теоријата на клетките, која стана најголемиот настанво биологијата на 19 век. Тоа беше клеточната теорија која обезбеди одлучувачки доказ за единството на целата жива природа и служеше како основа за развојот на ембриологијата, хистологијата, физиологијата, теоријата на еволуцијата, како и разбирањето индивидуален развојорганизми.

Цитологијата доби моќен поттик со создавањето на генетиката и молекуларната биологија. По ова, откриени се нови компоненти, или органели на клетките - мембрана, рибозоми, лизозоми итн.

Според современите концепти, клетките можат да постојат како независни организми (на пример, протозои), или како дел од повеќеклеточни организми, каде што има герминативни клетки кои служат за репродукција и соматски клетки (телесни клетки). Соматските клетки се разликуваат по структура и функција - има нервни, коскени, мускулни и секреторни клетки. Големините на клетките може да варираат од 0,1 микрони (некои бактерии) до 155 mm (јајце од ној во лушпа). Жив организам е формиран од милијарди различни клетки (до 10-15), чиј облик може да биде најбизарен (пајак, ѕвезда, снегулка итн.).

Утврдено е дека и покрај големата разновидност на клетките и функциите што ги извршуваат, клетките на сите живи организми се слични по хемиски состав: нивната содржина на водород, кислород, јаглерод и азот е особено висока (овие хемиски елементи сочинуваат повеќе од 98% од вкупната содржина на ќелијата); 2% доаѓа од околу 50 други хемиски елементи.

Клетките на живите организми содржат неоргански материи- вода (во просек до 80%) и минерални соли, како и органски соединенија: 90% од сувата маса на клетката отпаѓа на биополимерите - протеини, нуклеински киселини, јаглени хидрати и липиди. И, конечно, научно е докажано дека сите клетки се состојат од три главни дела:

1) плазма мембрана, која го контролира преминот на супстанции од околината во клетката и назад;

2) цитоплазма со разновидна структура;

3) клеточното јадро, кое содржи генетски информации.


Покрај тоа, сите животински и некои растителни клетки содржат центриоли, цилиндрични структури кои ги формираат клеточните центри. Растителните клетки имаат и клеточен ѕид (школка) и пластиди - специјализирани клеточни структури кои често содржат пигмент, кој ја одредува бојата на клетката.

Клеточната мембранасе состои од два слоја на молекули на супстанции слични на маснотии, меѓу кои има протеински молекули. Мембраната ја одржува нормалната концентрација на соли во внатрешноста на клетката. Ако мембраната е оштетена, клетката умира.

ЦитоплазмаТоа е раствор на вода-сол со ензими и други супстанции растворени и суспендирани во него. Органелите се наоѓаат во цитоплазмата - мали органи ограничени од содржината на цитоплазмата со нивните сопствени мембрани. Меѓу нив - митохондриите- формации слични на вреќички со респираторни ензими во кои се ослободува енергија. Исто така се наоѓа во цитоплазмата рибозоми,се состои од протеин и РНК, со чија помош се врши биосинтеза на протеини во клетката. Ендоплазматичен ретикулум- ова е општ интрацелуларен циркулаторен систем, преку чии канали се транспортираат супстанции, а на мембраните на каналите има ензими кои ја обезбедуваат виталната активност на клетката. Игра важна улога во клетката клеточен центар,составена од две центриоли. Го започнува процесот на клеточна делба.

Најважниот дел од сите клетки (освен бактериите) е јадро,кој содржи хромозоми - долги тела слични на нишки кои се состојат од ДНК и протеин прикачен на него. Јадрото складира и репродуцира генетски информации, а исто така ги регулира метаболичките процеси во клетката.

Клетките се репродуцираат со делење на првобитната клетка на две ќерки-ќерки. Во овој случај, комплетен сет на хромозоми кои носат генетски информации се пренесуваат до клетките ќерки, така што бројот на хромозоми се удвојува пред поделбата. Оваа клеточна поделба, која обезбедува еднаква дистрибуција на генетскиот материјал помеѓу ќерките клетки, се нарекува митоза.

Повеќеклеточни организми се развиваат и од една клетка - јајце. Меѓутоа, за време на ембриогенезата, клетките се менуваат. Ова доведува до појава на многу различни клетки - мускули, нерви, крв итн. Различни клетки синтетизираат различни протеини. Меѓутоа, секоја клетка на повеќеклеточен организам во себе носи целосен сет на генетски информации за изградба на сите протеини неопходни за организмот.

Во зависност од типот на клетката, сите организми се поделени во две групи:


1) прокариоти -на клетките им недостасува јадро. Во нив, молекулите на ДНК не се опкружени со нуклеарна мембрана и не се организирани во хромозоми. Прокариотите вклучуваат бактерии;

2) еукариоти- клетки кои содржат јадра. Покрај тоа, тие содржат митохондрии - органели во кои се одвива процесот на оксидација. Еукариотите вклучуваат протозои, габи, растенија и животни, така што тие можат да бидат едноклеточни или повеќеклеточни.

Така, помеѓу прокариотите и еукариотите постојат значителни разлики во структурата и функционирањето на генетскиот апарат, клеточните ѕидови и мембранските системи, синтезата на протеините итн. Се претпоставува дека првите организми кои се појавиле на Земјата биле прокариоти. Ова се верувало до 1960-тите, кога длабинска студијаклетките доведоа до откривање на архебактерии, чија структура е слична и на прокариотите и на еукариотите. Прашањето за тоа кои едноклеточни организми се постари и можноста за постоење на одредена прва клетка од која подоцна се појавија сите три еволутивни линии, сè уште останува отворено.

Проучувајќи жива клетка, научниците привлекоа внимание на постоењето на два главни типа на нејзината исхрана, што им овозможи на сите организми да се поделат на два вида според начинот на исхрана:

1) автотрофенорганизми - организми кои не бараат органска храна и можат да вршат животни активности преку асимилација на јаглерод диоксид (бактерии) или фотосинтеза (растенија), т.е. самите автотрофи ги произведуваат хранливите материи што им се потребни;

2) хетеротрофниорганизми се сите организми кои не можат да преживеат без органска храна.

Подоцна, важни фактори како што е способноста на организмите да ги синтетизираат потребните супстанции (витамини, хормони итн.) и да се обезбедат себеси со енергија, зависност од еколошка срединаТака, сложената и диференцираната природа на трофичните односи укажува на потребата систематски пристапдо проучување на животот и на онтогенетско ниво. Така е формулиран концептот на функционална систематичност од П.К. Анохин, според кој во едноклеточните и повеќеклеточните организми различните компоненти на системите функционираат координирано. Во исто време, поединечните компоненти го олеснуваат и промовираат координираното функционирање на другите, а со тоа обезбедуваат единство и интегритет во спроведувањето на виталните процеси на целиот организам. Функционалната конзистентност се манифестира и во фактот што процесите на пониските нивоа се организирани со функционални врски на повисоките нивоа на организацијата. Функционалната систематичност е особено забележлива кај повеќеклеточните организми.

Нивоа на организација живи системи ја одразуваат подреденоста и хиерархијата на структурната организација на животот; се разликуваат едни од други по сложеноста на организацијата на системот (клетката е поедноставна во споредба со повеќеклеточниот организам или популација).

Стандард на живеење - ова е формата и начинот на неговото постоење (вирусот постои во форма на молекула на ДНК или РНК затворена во протеинска обвивка - форма на постоење на вирусот. Меѓутоа, вирусот ги покажува својствата на живиот систем само кога навлегува во клетката на друг организам, каде што се размножува - методот на неговото постоење).


Нивоа на организација

Биолошки систем

Компоненти кои го формираат системот

Основни процеси

1.
Молекуларно генетско ниво

Молекула

Индивидуални биополимери (ДНК, РНК, протеини, липиди, јаглени хидрати итн.);

На ова ниво на живот се изучуваат феномени поврзани со промени (мутации) и репродукција на генетскиот материјал и метаболизмот.

2.
Мобилни

Комплекси на молекули хемиски соединенијаи клеточни органели

Синтеза на специфични органски материи; регулатива хемиски реакции; клеточна делба; вклучување на хемиските елементи на Земјата и енергијата на Сонцето во биосистемите

3.
Ткаенина

Клетките и меѓуклеточната супстанција

Метаболизам; раздразливост

4.
Орган

Различни видови ткаенини

Варење; размена на гасови; транспорт на супстанции; движење итн.

5. Органски

Организам

Органски системи

Метаболизам; раздразливост; репродукција; онтогенеза. Неврохуморална регулација на виталните процеси. Обезбедување дека телото хармонично се совпаѓа со неговата околина

6. Популација-видови

Популација

Групи на сродни индивидуи обединети со одреден генски базен и специфична интеракција со околината

Генетска посебност; интеракции помеѓу поединци и популации; акумулација на елементарни еволутивни трансформации; развој на адаптација кон променливите услови на животната средина

7.
Биогеоцено-тик

Биогеоценоза

Популации од различни видови; фактори на животната средина; простор со комплекс на услови за живеење

Биолошкиот циклус на супстанции и протокот на енергија што го поддржуваат животот; рамнотежа на течности помеѓу живата популација и абиотската средина; обезбедување на животното население со услови и ресурси за живот

8.
Биосфера

Биосфера

Биогеоценози и антропогено влијание

Активна интеракција на жива и нежива (инертна) материја на планетата; биолошки глобален циклус; активно биогеохемиско учество на луѓето во сите процеси на биосферата

ТЕМАТСКИ ЗАДАЧИ

Дел А

А1. Нивото на кое се проучуваат процесите на биогена миграција на атомите се нарекува:

1) биогеоценотски
2) биосфера
3) популација-вид
4) молекуларна генетска

А2. На ниво на популација-видови проучуваме:

1) генски мутации
2) односи меѓу организми од ист вид
3) органски системи
4) метаболички процеси во телото

А3. Одржување на релативна константност хемиски составтелото се нарекува

1) метаболизам
2) асимилација
3) хомеостаза
4) адаптација

А4. Појавата на мутации е поврзана со такви својства на организмот како

1) наследноста
2) варијабилност
3) раздразливост
4) саморепродукција

А5. Кое од наведеното биолошки системиго формира највисокиот животен стандард?

1) клетка на амеба
2) вирус на сипаници
3) стадо елени
4) природен резерват

А6. Повлекувањето на раката од жежок предмет е пример.

1) раздразливост
2) способност за прилагодување
3) наследување на карактеристиките од родителите
4) саморегулација

А7. Фотосинтеза, биосинтеза на протеини се примери

1) пластичен метаболизам
2) енергетскиот метаболизамсупстанции
3) исхрана и дишење
4) хомеостаза

А8. Кој термин е синоним за концептот „метаболизам“?

1) анаболизам
2) катаболизам
3) асимилација
4) метаболизам

Дел Б

ВО 1. Изберете ги процесите што се проучуваат на молекуларно генетско ниво на животот:

1) репликација на ДНК
2) наследување на Даунова болест
3) ензимски реакции
4) структура на митохондриите
5) структура на клеточната мембрана
6) циркулацијата на крвта

НА 2. Поврзете ја природата на адаптацијата на организмите со условите во кои се развиени

Дел В

C1. Кои адаптации на растенијата им овозможуваат да се размножуваат и распрснуваат?
C2. Кои се сличностите и кои се разликите помеѓу различните нивоа на животна организација?

Нивоа на организација на живата природа

Има 8 нивоа.

Секое ниво на организација се карактеризира со одредена структура (хемиска, клеточна или органска) и соодветни својства.

Секое следно ниво нужно ги содржи сите претходни.

Ајде да го разгледаме секое ниво во детали.

8 нивоа на организација на дивиот свет

1. Молекуларно ниво на организација на живата природа

  • : органски и неоргански материи,
  • (метаболизам): процеси на дисимилација и асимилација,
  • апсорпција и ослободување на енергија.

Молекуларното ниво влијае на сите биохемиски процеси кои се случуваат во секој жив организам - од едно до повеќеклеточно.

Ова нивоТешко е да се нарече „жив“. Ова е прилично „биохемиско“ ниво - затоа е основа за сите други нивоа на организација на живата природа.

Затоа, тој ја формираше основата на класификацијата до кралства -кои хранлива состојкае главен во телото: кај животните - хитин, кај габите - хитин, кај растенијата е -.

Науки кои ги проучуваат живите организми на ова ниво:

2. Клеточно ниво на организација на живата природа

Вклучува претходниот - молекуларно нивоорганизации.

На ова ниво терминот „“ веќе се појавува како „најмалиот неделив биолошки систем“

  • Метаболизам на супстанции и енергија на дадена клетка (различен во зависност од тоа на кое царство припаѓа организмот);
  • Клеточни органели;
  • Животни циклуси - потекло, раст и развој и клеточна делба

Наука кои студираат клеточно ниво на организација:

Генетиката и ембриологијата го проучуваат ова ниво, но ова не е главниот предмет на проучување.

3. Ниво на организација на ткиво:

Вклучува 2 претходни нивоа - молекуларнаИ клеточен.

Ова ниво може да се нарече " повеќеклеточни“ – на крајот на краиштата, ткаенината е собирање на клеткисо слична структура и извршување на истите функции.

Наука - хистологија

4. Орган(нагласете го првиот слог) ниво на животна организација

  • Кај едноклеточните организми органите се органели -Постојат заеднички органели - карактеристични за сите или прокариотски клетки, и други кои се различни.
  • Кај повеќеклеточните организми, клетките општа структураи функциите се комбинираат во ткивата, а тие, соодветно, во органи,кои, пак, се интегрирани во системи и мора непречено да комуницираат едни со други.

Нивоа на организација на ткива и органи - проучувајте ги науките:

5. Ниво на организам

Ги вклучува сите претходни нивоа: молекуларна, клеточна,нивоа на ткива и органи.

На ова ниво, Живата природа е поделена на царства - животни, растенија и габи.

Карактеристики на ова ниво:

  • Метаболизам (и на ниво на телото и на клеточно ниво исто така)
  • Структура (морфологија) на организмот
  • Исхрана (метаболизам и енергија)
  • Хомеостаза
  • Репродукција
  • Интеракција помеѓу организмите (конкуренција, симбиоза, итн.)
  • Интеракција со околината

Наука:

6. Ниво на животна организација на население-видови

Вклучува молекуларна, клеточна,нивоа на ткиво, орган и организам.

Ако неколку организми се морфолошки слични (со други зборови, имаат иста структура) и имаат ист генотип, тогаш тие формираат еден вид или популација.

Главните процеси на ова ниво:

  • Интеракција на организмите меѓу себе (конкуренција или репродукција)
  • микроеволуција (промени во организмот под влијание на надворешни услови)

Во дваесеттиот век беа воспоставени пет нивоа на животна организација: молекуларно генетско, онтогенетско, популарни-видови, екосистем и биосфера.Појаснувањето на феноменот на животот на секое ниво е една од главните задачи на биологијата.

Молекуларно генетско ниво- ова е нивото на организација на живите системи, составени од протеини и нуклеински киселини. На ова ниво основна единица на организмот се гените. Овде биологијата ги проучува механизмите на пренос на генетски информации, наследноста и варијабилноста.

Шесте најчести хемиски елементи во живите организми се: органогени: јаглерод, азот, водород, кислород, фосфор и сулфур. Со учество на овие елементи, гигант биополимери: јаглехидрати, протеини, липиди и нуклеински киселини. Овие макромолекули се основата на живите организми. Мономерите на овие макромолекули се: моносахариди, амино киселини, масни киселини и нуклеотиди.

Протеините и нуклеинските киселини се " информативни» макромолекули, бидејќи нивните својства зависат од низата на поврзување на 20 амино киселини и 4 нуклеотиди. Јаглехидратите и липидите играат улога на енергетски резерви и градежен материјал. По акција протеинисметка за над 50% вкупна сува клеточна маса.

Генетски информациителото се складира во ДНК. Ги контролира речиси сите биолошки процеси што се случуваат во телото. Протеините и нуклеинските киселини имаат својство на молекуларна асиметрија (молекуларна киралност). Хиралност(грчки cheir - рака) се манифестира во фактот дека протеините ја ротираат рамнината на поларизација на светлината левои нуклеински киселини - право. Хиралноста лежи во нивната асиметрија со нивната огледална слика, како десната и левата рака, па оттука и името.

Молекулите на ДНК заедно со протеините ја формираат супстанцијата на хромозомите. Доказите за генетската улога на ДНК беа добиени во 1944 година од страна на научникот О. Ејвери во експеримент на бактерии. Во 1953 година, американскиот биохемичар Џејмс Вотсон и англискиот биофизичар Френсис Крик открија структураДНК молекули. Тие покажаа дека ДНК се состои од две нишки искривени во двојна спирала. ДНК содржи 10 ÷ 25 илјади нуклеотиди, а РНК - од 4 до 6 илјади.

Во 1941 година, американските научници Џ. Бидл и Е. Тејмут утврдиле дека синтезата на протеини зависи од состојбата на гените на ДНК. ген- дел од молекула на ДНК кој се состои од стотици нуклеотиди. Тогаш се појавија изреките: еден ген - еден протеин. Целиот збир на гени во еден организам се нарекува геном. Бројот на гени во човечкото тело е околу 50 ÷ 100 илјади, а целиот човечки геном содржи повеќе од 3 милијарди нуклеотидни парови. Гените кодираат за синтеза на протеини.

Во 1954 година, теоретски физичар Георги Гамовго дешифрирал генетскиот код. Тој откри дека комбинација од три ДНК нуклеотиди се користи за кодирање на една амино киселина. Тоа е елементарна единица на наследноста, која кодира една аминокиселина и се нарекува кодон(тројка). Во 1961 година, хипотезата на Гамоу беше експериментално потврдена од Крик.

Клеточна органеларибозом" чита» информациите содржани во i-RNA,а во согласност со него синтетизира протеин. Кодони - тројки се состојат од три нуклеотиди, на пример, ACG, AGC, GGG и други. Вкупниот број на такви тројки е 64. Од нив, три тројки се стоп сигнали, а 61 тројка кодираат 20 амино киселини. Протеин кој се состои од 200 амино киселини е кодиран од 200 кодони, т.е. 600 нуклеотиди во mRNA и 600 нуклеотидни парови во ДНК. Ова е големината на еден ген. Информациите во ДНК се пишуваат со користење нуклеотиди,во форма: A-C-A-T-T-G-A-G-A-T-∙∙∙∙∙∙. Овој текст содржи информации кои ги дефинираат спецификите на секој организам.

Генетски код универзална,бидејќи е исто за сите живи организми. Ова укажува на биохемиското единство на животот, т.е. потеклото на животот на Земјата од еден предок. Генетски код единствен, бидејќи шифрира само една аминокиселина.