Една от най-древните, но в същото време прогресивни науки и днес е биологията. Това е наука, която изучава цялото разнообразие на дивата природа около нас. В крайна сметка всеки ден се сблъскваме със стотици живи същества: насекоми, бактерии, вируси, растения и, разбира се, хора. Всеки организъм има свои собствени характеристики на структура и жизнена дейност, всички са свързани помежду си с определени модели и са в различни видове взаимоотношения. Всичко това се изучава от такава обширна, увлекателна и наистина велика наука като биологията.

Биосферата на планетата Земя

Нашата планета е обитавана от голямо разнообразие от форми на живот. Всички те, взаимодействайки един с друг, образуват обща обвивка. Живата обвивка на планетата Земя. Нарича се биосфера. В допълнение към биосферата, нашата планета има такива черупки като хидросфера, литосфера и атмосфера. Естествено, цялата биомаса на биосферната обвивка не би могла да съществува отделно от другите черупки. Следователно това разделение е много условно. Всъщност всяка от черупките съдържа представители на биосферата.

Например, литосферата е гъсто населена с червеи, бактерии, ларви, насекоми и бозайници. Също така, именно в него се намират долните части на повечето съществуващи наземни растения.

Хидросферата, представена от съвкупността от всички видове вода на Земята, като цяло е цял свят, красив и интересен по отношение на състава на биомасата. Атмосферата също не е изключение. Разнообразие от бактерии, вируси, насекоми, птици и дори бозайници са неразделна част от него и го използват за постоянно пребиваване. В същото време като цяло почти всички живи същества (с изключение на някои видове бактерии) могат да живеят само в аеробни условия, тоест в условията на земната атмосфера.

Цялата биомаса на биосферната обвивка е многомилионна общност от живи същества. И такава наука за живата природа като биологията, с всички включени в нея отдели, се занимава именно с най-подробното изследване на тази велика общност.

Методи и материали, използвани в биологията

За цялостен анализ и удобно и подробно изследване на всички живи обекти на природата в биологията се използват специални материали. Както и:

• скалпел;
• щипки;
• форцепс;
• измервателни уреди;
• капани за петна;
• хаванчета и пестици;
• епруветки;
• тави и блюда на Петри;
• игли и маси за дисекция;
• Огледала и лупи;
• най-разнообразните и т.н.

Това, разбира се, не е пълен списък на цялото разнообразие от материали, които помагат на биолозите в разбирането на живите и в научните изследвания.

Има и специфични техники, които биологията използва като наука. Биологичните методи са разнообразни, но основните включват следното.

Биологична методология

Научни методи на биологията

Име на метода	Използвани материали	Практическа стойност
Наблюдение	Терен дневник, бинокъл, лупа, микроскоп, видео и фото техника и др.	Получаване на визуална информация за наблюдавания обект без намеса в естествените процеси, натрупване на полезна информация.
Описание	Компютър, канцеларски материали, хартия.	Фиксиране на резултатите, получени чрез наблюдение. Този метод осигурява историческо значение за запазване на полезна информация.
Експериментирайте	Лабораторно оборудване, микроскоп и др.	Практическо потвърждение на изложените научни хипотези.
Сравнение	Литература или експерименти по темата.	Това дава възможност да се избере по-правилен резултат и също така показва всички разлики в живота, структурата на организмите, в зависимост от различни фактори.
Моделиране (включва обобщение, систематизация)	Материали за създаване на модели на разглеждания обект.	Позволява ви да пресъздадете картина на протичащите процеси и да предвидите резултата.
Аналитичен метод	Измервателни уреди, компютри	Позволява ви да изведете общи модели или различия в дивата природа, а също така осигурява систематизиране на натрупаните знания.
Съвременни методи: Рентгеново дифракционен анализ (X-ray difraction analysis); центрофугиране; рентгенография; цитохимия (хистохимия); култивиране на организми върху хранителни среди; микроскопия (електронна, флуоресцентна, контрастна, тъмно поле); доживотно оцветяване.	Центрофуги, специални микроскопи, блюда на Петри, на базата на агар, специфично оборудване и инструменти.	Те осигуряват точен анализ на най-малките живи единици, предоставят пълна информация за процесите, протичащи на молекулярно ниво. Те ви позволяват да се намесвате в генома и да задавате желаните свойства на живите организми.

В резултат на това получаваме следния резултат. Биологията е наука, която изучава живите системи изцяло, изчерпателно и използвайки голямо разнообразие от съвременни технологии.

Основните раздели на биологията

Днес биологията има десетки млади странични науки, които са се формирали от нея поради натрупването на голямо количество разнообразни знания по най-тънките въпроси, свързани с живите системи. Ще откроим основните, исторически установени раздели на биологичната наука.

1. Обща биология.
2. Генетика.
3. зоология.
4. ботаника.
5. Физиология на растенията и животните.
6. Анатомия.
7. Човешка физиология.
8. екология.
9. Биогеография.
10. биохимия.

На първо място, биологията е наука за природата. Следователно всички горепосочени раздели са фундаментални в контекста на разглеждането на тази наука.

Обща биология: същност, предмет на изследване

Това име означава изследване на основните моменти от живота на всяка жива система: възникване, развитие, формиране в природата, функциониране. В резултат на това общата биология включва следните раздели:

• Клетъчна теория и клетъчна структура.
• онтогенезата на организмите.
• Молекулярна биология.
• Генетика.
• Еволюцията на всички живи същества.
• екология.
• Учението за биосферната обвивка на Земята.

От горния списък става ясно, че тази биология е наука, която изучава универсалните характеристики, присъщи на всички живи системи като цяло. В училищната програма обща биология се преподава в по-горните класове от 9 до 11 включително. И това е правилно, защото понятията, които включва, са доста сложни, обемни и изискват по-оформен мироглед сред учениците.

Ботаника в училищния курс

Към днешна дата учените дават цифра от приблизително 350 000 вида, когато става въпрос за разнообразието от съвременни растения. Естествено, тази цифра е твърде висока, а растенията са уникални и интересни, така че не се образува отделна наука, която се занимава изключително с тяхното изследване. Ботаниката, раздел от биологията, принадлежи към такава наука.

Всички растения могат да бъдат разделени на сухоземни и водни. Но това е само много груба, повърхностна класификация. Всъщност има много таксони, родове, видове, подвидове и други систематични единици, на които са разделени растенията. Това е същността на един от отделите по ботаника.

Има и редица други отдели, обхващащи всички аспекти на живота на растенията:

• морфология на растенията;
• физиология на растенията;
• екология;
• биогеография;
• филогенезата;
• еволюция;
• икономическа ботаника.

Комбинацията от всички тези науки, както и онези отдели, които са включени във всяка от тях, от своя страна позволява цялостно цялостно изследване на всеки растителен организъм. Следователно можем да кажем с увереност, че биологията е науката за растенията.

Ботаниката се изучава в училищния курс по биология в 6-7 клас в зависимост от учебната програма. Въпросите на филогенезата и еволюцията се изучават в 11 клас.

Зоология в училищния курс

Науката зоология е описала над 1 350 000 вида представители на животинския свят. По-голямата част са безгръбначни - насекоми, червеи, морски обитатели. Тази цифра не е окончателна, защото зоолозите не спират изследванията си. Въпреки факта, че изглежда няма какво да се открие и всички животни са известни, периодично се откриват нови видове.

Зоологията е една от най-старите науки, която включва биология. Животните са една от най-разпространените и вездесъщи живи системи на нашата планета. Зоологията се занимава с изучаване на структурата (външна и вътрешна) на всички животни, тяхната систематика, физиология, анатомия, етология, екология и география.

Точно като ботаниката, зоологията е задължителен раздел от биологичните науки за изучаване в училище. Курсът й попада в 7 клас.

Ролята на биологията в човешкия живот

Биологията е наука, която изучава и обхваща толкова много различни области на живота, че няма съмнение относно нейното значение и значение. Основните примери, които ясно ще покажат и докажат това са следните:

1. Животните, имунизирани срещу ракови тумори (акули и лъчи) са отлична основа за намиране и откриване на лек за това заболяване на 21-ви век.
2. Постиженията на микробиолози, биохимици и медицински биолози позволяват на човечеството да се отърве от голямо разнообразие от заболявания, включително вирусни и бактериални.
3. Биотехнологията, клетъчна и дава възможност да се увеличи производителността на селското стопанство и да се осигури хранене на цели нации.
4. Антропологичната биология ви позволява да идентифицирате произхода на всички живи същества, да пресъздадете картина на света и да избегнете грешки в бъдеще.

Това далеч не са всички причини и обстоятелства, които позволяват да се говори за биологията като изключително важна и значима наука в живота и практическата дейност на хората.

Нови клонове на биологията

Съвременните, млади и обещаващи раздели на биологичната наука включват като:

• биотехнология;
• микробиология;
• клетъчно инженерство;
• Генното инженерство;
• молекулярна биология;
• биохимия;
• медицинска биология.

Целият комплекс от тези науки позволява да се характеризира всяко същество, принадлежащо към жива система. Следователно биологията е наука на първо място за живата природа и за ползите, които тя може да даде на човека.

Биология в училище

Косвено биологията вече е засегната на етапа на курса по естествена история (5 клас училищна програма). Като предмет започва с 6 клас (ботаника), 7 клас - зоология, 8 клас - анатомия, 9-11 клас - обща биология.

Училищният курс на тази наука обхваща голямо разнообразие от теми в биологията, които се отнасят до почти всички нейни клонове и раздели. Това се прави, за да се формира цялостна картина на светоусещането у децата, както и учениците ясно да усвоят важността и значимостта на постиженията. биологични наукив съвременния свят.

Помощ за кандидати в университети
Автор Галкин.

Въведение.

Биологията е наука за живота. Това е набор от научни дисциплини, които изучават живи същества. Така обект на изследване на биологията е животът във всичките му проявления. Какво е живот? Засега няма пълен отговор на този въпрос. От многото дефиниции на това понятие ето най-популярното. Животът е специална форма на съществуване и физико-химично състояние на протеиновите тела, характеризиращи се с огледална асиметрия на аминокиселини и захари, метаболизъм, хомеостаза, раздразнителност, самовъзпроизвеждане, системно самоуправление, приспособимост към околната среда, саморазвитие , движение в пространството, пренос на информация, физическа и функционална дискретност на отделните индивиди или социални конгломерати, както и относителната независимост на свръхорганичните системи, с общото физическо и химично единство на живата материя на биосферата.

Системата от биологични дисциплини включва посоката на изследване на систематични обекти: микробиология, зоология, ботаника, изучаване на човека и др. Общата биология разглежда най-широките модели, които разкриват същността на живота, неговите форми и модели на развитие. Тази област на знанието традиционно включва учението за произхода на живота на Земята, доктрината за клетката, индивидуалното развитие на организмите, молекулярната биология, дарвинизма (еволюционната доктрина), генетиката, екологията, учението за биосферата и учение за човека.

Произход на живота на земята.

Проблемът за произхода на живота на Земята е бил и остава основният проблем, наред с космологията и познанието, да се намери структурата на материята. Съвременната наука няма преки доказателства за това как и къде е възникнал животът. Има само логически конструкции и косвени доказателства, получени чрез моделни експерименти и данни в областта на палеонтологията, геологията, астрономията и др.

В научната биология най-известните хипотези за произхода на живота на Земята са теорията за панспермията от S. Arrhenius и теорията за произхода на живота на Земята в резултат на дълго еволюционно развитие на материята, предложена от A. I. Oparin .

Теорията за панспермията е широко разпространена в края на 19-ти и началото на 20-ти век. И сега тя има много поддръжници.

Според тази теория живите същества са били донесени на Земята от космоса. Особено широко разпространени бяха предположенията за въвеждането на ембрионите на живите организми на Земята с метеорити или космически прах. Досега в метеоритите се опитват да открият какви признаци на живот. През 1962 г. американски учени, през 1982 г. руски учени съобщават за откриването на останки от организми в метеорити. Но скоро се оказа, че намерените структурни образувания всъщност са минерални гранули и само на външен вид приличат на биологични структури. През 1992 г. се появяват трудовете на американски учени, където въз основа на изследване на материал, избран в Антарктида, те описват наличието в метеоритите на останки от живи същества, наподобяващи бактерии. Какво очаква това откритие, времето ще покаже. Но интересът към теорията за панспермията не е избледнял и до днес.

Системното развитие на проблема за произхода на живота на Земята започва през 20-те години на миналия век. През 1924 г. излиза книгата на А. И. Опарин "Произходът на живота", а през 1929 г. - статия на Д. Халдейн на същата тема. Но, както самият Халдейн отбеляза по-късно, едва ли можеше да се намери нещо ново в статията му, което Опарин нямаше. Следователно теорията за произхода на живота на Земята в резултат на „биологичния голям взрив“ може спокойно да се нарече теория на Опарин, а не теория на Опарин-Халдейн.

Според теорията на Опарин животът е възникнал на Земята. Този процес се състои от следните етапи: 1) Органичните вещества се образуват от неорганични вещества; 2) има бързо физико-химично пренареждане на първичните органични вещества. Огледайте асиметрични органични пребиологични вещества в условия на активна вулканична дейност, висока температура, радиация, засилено ултравиолетово лъчение, гръмотевични бури бързо. По време на полимеризацията на левите аминокиселини се образуват първични протеини. В същото време възникват азотни основи - нуклеотиди; 3) физични и химични процеси, допринесли за образуването на коацерватни капки (коацервати) - структури от гел тип; 4) образуването на полинуклеотиди - ДНК и РНК и включването им в коацервати; 5) образуването на "филм", който отделя коацерватите от околната среда, което доведе до появата на предбиологична система, която беше отворена система. Имаше способността да матричен протеинов синтез и разлагане.

През следващите години теорията на Опарин се потвърждава напълно. Голямото достойнство на една теория е, че голяма част от нея може да бъде тествана или логически свързана с проверими твърдения.

Изключително важна стъпка в процеса на възникване на живота беше преходът на неорганичните въглеродни съединения в органични. Астрономическите данни показват, че дори сега образуването на органични вещества се извършва навсякъде, напълно независимо от живота. От това се стигна до заключението, че такъв синтез е осъществен на Земята по време на образуването на земната кора. Поредица от работи по синтеза започва през 1953 г. от С. Милър, който синтезира редица аминокиселини чрез преминаване на електрически разряд през смес от газове, вероятно съставляващи първичната атмосфера (водород, водна пара, амоняк, метан). Чрез промяна на отделните компоненти и фактори на влияние различни учени получават глицин, аскаргинова киселина и други аминокиселини. През 1963 г., чрез моделиране на условията на древната атмосфера, учените получават отделни полипептиди с молекулно тегло 3000-9000. През последните години химичният състав, физикохимичните свойства и механизмът на образуване на коацерватни капки бяха подробно проучени в Института по биохимия на Руската академия на науките и Московския държавен университет. Показано е, че едновременно с общия процес на еволюция на предбиологичните системи протича и тяхното превръщане в по-специализирани структури.

И тук става ясно, че естественият подбор трябва да доведе в бъдеще до появата на клетка – елементарна структурна и функционална единица на живия организъм.

Основните характеристики на живите.

Способността за движение. Явно се появяват признаци при животни, много от които са в състояние да се движат активно. В най-простите органи на движението са жгутици, реснички и др. При по-организираните животни се появяват крайници. Растенията също имат способността да се движат. Едноклетъчното водорасло Chlamydomonas има флагели. Разпръскване на спори, разпръскване на семена, движение в пространството с помощта на коренища са всички варианти на движение.

Способността за растеж. Всички живи същества могат да се увеличават по размер и маса поради разтягане, клетъчно делене и т.н.

Храненето, дишането, отделянето са процесите, чрез които се осигурява обмяната на веществата.

Раздразнителността е способността да се реагира и да се реагира на външни влияния.

Размножаването и свързаното с него явление изменчивост и наследственост са най-характерната черта на живите. Всеки жив организъм произвежда свой собствен вид. Потомството запазва чертите на родителите си и придобива черти, които са характерни само за тях.

Комбинацията от тези характеристики несъмнено характеризира живота като система, формираща метаболизъм, раздразнителност и способност за възпроизвеждане.Но трябва да се помни, че понятието за живот е много по-сложно (виж въведението).

нива на организация на живота.

Нивото на организация е функционалното място на биологичната структура с определена степен на сложност в общата "система от системи" на живите. Обикновено се разграничават молекулярно (молекулярно-генетично), клетъчно, органично, популационно-видово, биоценотично, биосферно ниво на организация.

Елементарната и функционална единица на живота е клетката. Една клетка притежава почти всички основни характеристики на живо същество, за разлика от така наречените неклетъчни организми (напр. вируси), които съществуват на молекулярно ниво.

Организмът е истински носител на живот, характеризиращ се с всичките си биосвойства.

Видът е група от индивиди, сходни по структура и произход.

Биоценозата е взаимосвързан набор от видове, обитаващи повече или по-малко хомогенна площ от земя или вода.

Биосферата е съвкупността от всички биоценози на Земята.

Методи за изучаване на биология.

Методите на съвременната биология се определят от нейните задачи. Една от основните задачи на биологията е познаването на света на живите същества около нас. Методите на съвременната биология са насочени специално към изучаването на този проблем.

Научните изследвания обикновено започват с наблюдения. Този метод за изследване на биологичните обекти се използва от началото на смисленото съществуване на човека. Този метод ви позволява да създадете представа за изследвания обект, да съберете материал за по-нататъшна работа.

Наблюдението е основният метод в описателния период от развитието на биологията. Въз основа на наблюденията се излага хипотеза.

Следващите стъпки в изследването на биологичните обекти са свързани с експеримента.

Той стана основа за прехода на биологията от описателна наука към експериментална наука. Експериментът ви позволява да проверите резултатите от наблюденията и да получите данни, които не могат да бъдат получени на първия етап от изследването.

Истинският научен експеримент трябва да бъде придружен от контролен експеримент.

Експериментът трябва да бъде възпроизводим. Това ще позволи получаване на надеждни данни и обработка на данни с помощта на компютър.

През последните години методът на моделиране се използва широко в биологията. Създаването на математически модели на явления и процеси стана възможно с широкото навлизане на компютрите в биологичните изследвания.

Пример е алгоритъмът за изследване на вида на растението. На първия етап изследователят изучава признаците на организма. Резултатите от наблюдението се записват в специален дневник. Въз основа на идентифицирането на всички налични характеристики се излага хипотеза, че организмът принадлежи към определен вид. Правилността на хипотезата се определя чрез експеримент. Знаейки, че представители на един и същи вид свободно се кръстосват и произвеждат плодородно потомство, изследователят отглежда организъм от семена, взети от изследвания индивид, и кръстосва отглеждания организъм с референтен организъм, принадлежащият към него вид се установява предварително. Ако в резултат на този експеримент се получат семена, от които се развива жизнеспособен организъм, тогава хипотезата се счита за потвърдена.

Разнообразие на органичния свят.

Разнообразието, както и разнообразието на живота на Земята, се изучава от систематиката – най-важният раздел на биологията.

Системите от организми са отражение на многообразието на живота на Земята. На Земята живеят представители на три групи организми: вируси, прокариоти, еукариоти.

Вирусите са организми, които нямат клетъчна структура. Прокариотите и еукариотите са организми, чиято основна структурна единица е клетката. Прокариотните клетки нямат добре оформено клетъчно ядро. При еукариотите клетката има истинско ядро, където ядреният материал е отделен от цитоплазмата с двумембранна мембрана.

Прокариотите включват бактерии и синьо-зелени водорасли. Бактериите са едноклетъчни, предимно хетерозиготни организми. Синьо-зелените водорасли са едноклетъчни, колониални или многоклетъчни организми със смесен тип хранене. Синьо-зелените клетки имат хлорофил, който осигурява автотрофно хранене, но синьо-зелените могат да абсорбират готови органични вещества, от които изграждат свои собствени макромолекулни вещества. В рамките на еукариотите има три царства: гъби, растения и животни. Гъбите са хетеротрофни организми, чието тяло е представено от мицела. Специална група гъби са лишеите, където гъбичните симбионти са едноклетъчни или синьо-зелени водорасли.

Растенията са предимно автотрофни организми.

Животните са хетерозиготни еукариоти.

Живите организми на Земята съществуват в състояние на съобщества – биоценози.

Самата връзка на вирусите с организмите е спорна, тъй като те не могат да се възпроизвеждат извън клетката и нямат клетъчна структура. И все пак повечето биолози смятат, че вирусите са най-малките живи организми.

Руският ботаник Д. И. Ивановски се смята за откривател на вируси, но едва с изобретяването на електронния микроскоп стана възможно да се изследва структурата на тези мистериозни структури. Вирусите са много прости. "Ядрото" на вируса е ДНК или РНК молекула. ​​Това "ядро" е заобиколено от протеинова обвивка. Някои вируси развиват липопротеинова обвивка, която възниква от цитоплазмената мембрана на клетката гостоприемник.

Веднъж попаднали в клетката, вирусите придобиват способността да се възпроизвеждат. В същото време те „изключват“ ДНК на гостоприемника и, използвайки своята нуклеинова киселина, дават команда за синтезиране на нови копия на вируса. Вирусите могат да "атакуват" клетките на всички групи организми. Вирусите, които "атакуват" бактериите, получават специално име - бактериофаги.

Значението на вирусите в природата е свързано с тяхната способност да причиняват различни заболявания. Това е мозайката от листа, грип, едра шарка, морбили, полиомиелит, паротит и „чумата“ на ХХ век – СПИН.

Методът на предаване на вирусите се осъществява по капково-течен път, контактно, с помощта на носители (бълхи, плъхове, мишки и др.), чрез изпражнения и храна.

Синдром на придобита имунна недостатъчност (СПИН). вирус на СПИН.

СПИН е инфекциозно заболяване, причинено от РНК вирус. Вирусът на СПИН има пръчковидна или овална или кръгла форма. В последния случай диаметърът му достига 140 nm. Вирусът се състои от РНК, ензим ревартаза, два вида протеини, два вида гликопротеини и липиди, които образуват външната мембрана. Ензимът катализира реакцията на синтеза на ДНК верига върху вирусната РНК матрица в клетка, засегната от вирус. Вирусът на СПИН се експресира в Т-лимфоцити.

Вирусът е нестабилен към околната среда, чувствителен към много антисептици. Инфекциозната активност на вируса се намалява 1000 пъти при нагряване при температура 56°C в продължение на 30 минути.

Заболяването се предава по полов път или по кръвен път. Инфекцията със СПИН обикновено е фатална!

Основи на цитологията.

Основни положения на клетъчната теория.

Клетката е открита през втората половина на 17 век. Изучаването на клетката се развива особено силно през втората половина на 19 век във връзка със създаването на клетъчната теория. Клетъчното ниво на изследване се превърна в ръководен принцип на най-важните биологични дисциплини. В биологията се оформи нов раздел – цитология. Обект на изследване на цитологията са клетките на многоклетъчни организми, както и организми, чието тяло е представено от една клетка. Цитологията изучава структурата, химичния състав, начините на тяхното възпроизвеждане, адаптивните свойства.

Теоретичната основа на цитологията е клетъчната теория. Клетъчната теория е формулирана през 1838 г. от Т. Шван, въпреки че първите две положения на клетъчната теория принадлежат на М. Шлайден, който изучава растителните клетки. T. Schwann, известен специалист по структурата на животинските клетки, през 1838 г., въз основа на данните от трудовете на M. Schleiden и резултатите от собствените си изследвания, прави следните заключения:

Клетката е най-малката структурна единица на живите организми.

Клетките се образуват в резултат на дейността на живите организми.

Животинските и растителните клетки имат повече прилики, отколкото разлики.

Клетките на многоклетъчните организми са свързани помежду си структурно и функционално.

По-нататъшното проучване на структурата и жизнената дейност направи възможно да се научи много за него. Това беше улеснено от усъвършенстването на микроскопските техники, изследователските методи и пристигането на много талантливи изследователи в цитологията. Структурата на ядрото е проучена подробно, извършен е цитологичен анализ на такива важни биологични процеси като митоза, мейоза и оплождане. Микроструктурата на самата клетка стана известна. Бяха открити и описани клетъчни органели. Програмата за цитологично изследване на 20-ти век поставя задачата да изясни и по-точно разграничи свойствата на клетката. Следователно специално внимание беше отделено на изследването на химичния състав на клетката и механизма, чрез който клетката абсорбира вещества от околната среда.

Всички тези изследвания направиха възможно умножаването и разширяването на разпоредбите на клетъчната теория, чиито основни постулати в момента изглеждат така:

Клетката е основната и структурна единица на всички живи организми.

Клетките се образуват само от клетки в резултат на делене.

Клетките на всички организми са сходни по структура, химичен състав и основни физиологични функции.

Клетките на многоклетъчните организми образуват единен функционален комплекс.

Клетките на висшите растения и животни образуват функционално свързани групи – тъкани; Органите, които изграждат тялото, се образуват от тъкани.

Структурни особености на прокариотните и еукариотните клетки.

Прокариотите са най-старите организми, образуващи самостоятелно царство. Прокариотите включват бактерии, синьо-зелени "водорасли" и редица други малки групи.

Прокариотните клетки нямат ясно изразено ядро. Представен е генетичният апарат. се състои от кръгова ДНК. В клетката няма митохондрии и апарата на Голджи.

Еукариотите са организми, които имат истинско ядро. Еукариолтите включват представители на царството на растенията, животинското царство и царството на гъбите.

Еукариотните клетки обикновено са по-големи от прокариотните клетки, разделени на отделни структурни елементи. ДНК, свързана с протеин, образува хромозоми, които са разположени в ядрото, заобиколени от ядрена обвивка и изпълнени с кариоплазма. Разделянето на еукариотните клетки на структурни елементи се извършва с помощта на биологични мембрани.

еукариотни клетки. Структура и функции.

Еукариотите включват растения, животни, гъби.

Структурата на растителните и гъбичните клетки е разгледана подробно в раздела по ботаника "Наръчници за кандидати в университети", съставен от M. A. Galkin.

В това ръководство ще посочим отличителните черти на животинските клетки, въз основа на една от разпоредбите на клетъчната теория. "Има повече прилики между растителните и животинските клетки, отколкото разликите."

Животинските клетки нямат клетъчна стена. Представен е от гол протопласт. Граничният слой на животинска клетка - гликокаликсът е горният слой на цитоплазмената мембрана, "подсилен" от полизахаридни молекули, които са част от междуклетъчното вещество, отколкото в клетката.

Митохондриите имат нагънати кристали.

Животинските клетки имат клетъчен център, състоящ се от две центриоли. Това предполага, че всяка животинска клетка е потенциално способна да се раздели.

Включването в животинска клетка се представя под формата на зърна и капки (протеини, мазнини, въглехидратен гликоген), крайни продукти на метаболизма, кристали на сол, пигменти.

В животинските клетки може да има контрактилни, храносмилателни, екскреторни вакуоли с малки размери.

В клетките няма пластиди, включвания под формата на нишестени зърна, зърна, големи вакуоли, пълни със сок.

Деление на клетките.

Клетката се образува само от клетка в резултат на делене. Еукариотните клетки се делят според вида на митозата или според вида на мейозата. И двете от тези разделения протичат на три етапа:

Разделянето на растителните клетки според вида на митозата и според вида на мейозата е описано подробно в раздела "Ботаника" на ръководството за кандидати в университети, съставено от M. A. Galkin.

Тук посочваме само особеностите на деленето на животинските клетки.

Характеристиките на деленето в животинските клетки са свързани с липсата на клетъчна стена в тях. Когато една клетка се дели според вида на митозата в цитокинезата, разделянето на дъщерните клетки настъпва още на първия етап.При растенията дъщерните клетки се оформят под защитата на клетъчната стена на майчината клетка, която се разрушава едва след появата на първичната клетъчна стена в дъщерните клетки. Когато една клетка се дели според вида на мейозата при животните, деленето настъпва още в телофаза 1. При растенията в телофаза 1 завършва образуването на двуядрена клетка.

Образуването на вретеното на деленето в телофаза първа се предшества от разминаването на центриолите към полюсите на клетката. От центриолите започва образуването на вретенови нишки. При растенията вретеновидни нишки започват да се образуват от полюсни клъстери от микротубули.

Клетъчно движение. Органели на движението.

Живите организми, състоящи се от една клетка, често имат способността да се движат активно. Механизмите на движение, възникнали в процеса на еволюция, са много разнообразни. Основните форми на движение са – амебоидни и с помощта на жгутици. Освен това клетките могат да се движат чрез отделяне на слуз или чрез преместване на основното вещество на цитоплазмата.

Амебоидното движение получи името си от най-простия организъм - амебата. Органите на движение в амебата са фалшиви крака - псевдоподобие, които представляват издатини на цитоплазмата. Те се образуват на различни места по повърхността на цитоплазмата. Те могат да изчезнат и да се появят отново на друго място.

Движението с помощта на флагела е характерно за много едноклетъчни водорасли (например хламидомонада), протозои (например зелена еуглена) и бактерии. Органите на движение в тези организми са флагели - цитоплазмени израстъци на повърхността на цитоплазмата.

Химичният състав на клетката.

Химичният състав на клетката е тясно свързан с особеностите на структурата и функционирането на тази елементарна и функционална единица на живите.

Освен морфологично, най-често срещаният и универсален за клетките на представители на всички царства е химическият състав на протопласта. Последният съдържа около 80% вода, 10% органична материя и 1% соли. Водеща роля в образуването на протопласта сред тях са преди всичко протеините, нуклеиновите киселини, липидите и въглехидратите.

Според състава на химичните елементи протопластът е изключително сложен. Съдържа вещества както с малко молекулно тегло, така и вещества с голяма молекула. 80% от теглото на протопласта се състои от високомолекулни вещества и само 30% са съединения с ниско молекулно тегло. В същото време за всяка макромолекула има стотици, а за всяка голяма макромолекула има хиляди и десетки хиляди молекули.

Ако разгледаме съдържанието на химични елементи в клетката, тогава на първо място трябва да се даде кислород (65-25%). Следват въглерод (15-20%), водород (8-10%) и азот (2-3%). Броят на другите елементи, а около стотина от тях са открити в клетките, е много по-малък. Съставът на химичните елементи в клетката зависи както от биологичните характеристики на организма, така и от местообитанието.

Неорганичните вещества и тяхната роля в живота на клетката.

Неорганичните вещества на клетката включват вода и соли. За жизнените процеси, от катионите, които изграждат солите, най-важни са K, Ca, Mg, Fe, Na, NH, от анионите NO, HPO, HPO.

Амониеви и нитратни йони се редуцират до растителните клетки до NH и се включват в синтеза на аминокиселини; При животните аминокиселините се използват за изграждане на собствени протеини. Когато организмите умират, те се включват в кръговрата на веществата под формата на свободен азот. Те са част от протеини, аминокиселини, нуклеинови киселини и АТФ. Ако фосфор-фосфатите, намиращи се в почвата, се разтварят от кореновите секрети на растенията и се абсорбират. Те са част от всички мембранни структури, нуклеинови киселини и АТФ, ензими, тъкани.

Калият се намира във всички клетки под формата на йони К. „Калиевата помпа” на клетката спомага за проникването на вещества през клетъчната мембрана. Активира жизнените процеси на клетките, възбуждения и импулси.

Калцият се намира в клетките под формата на йони или солни кристали. Включените в кръвта допринасят за нейната коагулация. Включени в костите, черупките, варовиковите скелети на коралови полипи.

Магнезият се намира под формата на йони в растителните клетки. Включен в хлорофила.

Железните йони са част от хемоглобина, съдържащ се в червените кръвни клетки, които осигуряват транспорт на кислород.

Натриевите йони участват в транспортирането на вещества през мембраната.

На първо място сред веществата, които изграждат клетката, е водата. Съдържа се в основното вещество на цитоплазмата, в клетъчния сок, в кариоплазмата, в органели. Влиза в реакции на синтез, хидролиза и окисление. Той е универсален разтворител и източник на кислород. Водата осигурява тургор, регулира осмотичното налягане. И накрая, това е среда за физиологични и биохимични процеси, протичащи в клетката. С помощта на водата се осигурява транспортирането на вещества през биологичната мембрана, процесът на терморегулация и др.

Водата с други компоненти - органични и неорганични, с високо и ниско молекулно тегло - участва в образуването на структурата на протопласта.

Органични вещества (протеини, въглехидрати, липиди, нуклеинови киселини, АТФ), тяхната структура и роля в живота на клетката.

Клетката е елементарната структура, в която се осъществяват всички основни етапи на биологичния метаболизъм и се съдържат всички основни химични компоненти на живата материя. 80% от теглото на протопласта се състои от макромолекулни вещества - протеини, въглехидрати, липиди, нуклеинови киселини.

Сред основните компоненти на протоплазмата водеща стойност принадлежи на протеина. Белтъчната макромолекула има най-сложния състав и структура и се характеризира с изключително богата проява на химични и физико-химични свойства. Съдържа едно от най-важните свойства на живата материя – биологична специфичност.

Аминокиселините са основните градивни елементи на протеиновата молекула. Молекулите на повечето аминокиселини съдържат по една карбоксилна и една аминна група. Аминокиселините в протеина са свързани помежду си чрез пептидни връзки, дължащи се на карбоксилни и -аминови групи, тоест протеинът е полимер, чийто мономер е аминокиселини. Протеините на живите организми се образуват от двадесет "златни" аминокиселини.

Наборът от пептидни връзки, който обединява верига от аминокиселинни остатъци, образува пептидна верига - един вид гръбнак от полипептидни молекули.

В протеиновата макромолекула се разграничават няколко реда на структура - първичен, вторичен, третичен. Първичната структура на протеина се определя от последователността на аминокиселинните остатъци. Вторичната структура на полипептидните вериги е непрекъсната или прекъсната спирала. Пространствената ориентация на тези спирали или комбинацията от няколко полипептида представляват система от по-висок порядък - третична структура, характерна за молекулите на много протеини. За големите протеинови молекули такива структури са само субединици, чието взаимно пространствено разположение представлява кватернерна структура.

Физиологично активните протеини имат глобуларна структура като намотка или цилиндър.

Аминокиселинната последователност и структура определят свойствата на протеина, а свойствата определят функцията. Има протеини, които са неразтворими във вода, и има протеини, които са свободно разтворими във вода. Има протеини, разтворими само в слаби разтвори на алкали или 60-80% алкохол. Протеините също се различават по молекулно тегло, а оттам и по размер на полипептидната верига. Една протеинова молекула под въздействието на определени фактори е в състояние да се счупи или да се развие. Това явление се нарича денатурация. Процесът на денатурация е обратим, т.е. протеинът е в състояние да променя свойствата си.

Функциите на протеините в клетката са разнообразни. Това са преди всичко строителни функции - протеинът е част от мембраните. Протеините действат като катализатори. Те ускоряват реакциите. Клетъчните катализатори се наричат ​​ензими. Протеините изпълняват и транспортна функция. Отличен пример е хемоглобинът, агент, пренасящ кислород. Известна е защитната функция на протеините. Припомнете си образуването в клетките на вещества, които свързват и неутрализират вещества, които могат да навредят на клетката. Макар и незначително, протеините изпълняват енергийна функция. Разграждайки се на аминокиселини, те освобождават енергия.

Около 1% от сухото вещество на клетката са въглехидрати. Въглехидратите се делят на прости захари, нискомолекулни въглехидрати и захари с високо молекулно тегло. Всички видове въглехидрати съдържат въглеродни, водородни и кислородни атоми.

Простите захари или монози се разделят на пентози и хептози според броя на въглеродните единици в молекулата. От въглехидратите с ниско молекулно тегло в природата най-разпространени са захарозата, малтозата и лактозата. Въглехидратите с високо молекулно тегло се делят на прости и сложни. Прости са полизахаридите, чиито молекули се състоят от остатъци от всяка една моноза. Това са нишесте, гликоген, целулоза. Комплексните включват пектин, слуз. Съставът на сложните въглехидрати, освен монози, включва продуктите на тяхното окисление и редукция.

Въглехидратите изпълняват строителна функция, формирайки основата на клетъчната стена. Но основната функция на въглехидратите е енергията. Когато сложните въглехидрати се разграждат на прости, а простите на въглероден диоксид и вода, се отделя значително количество енергия.

Всички животински и растителни клетки съдържат липиди. Липидите включват вещества с различна химична природа, но с общи физични и химични свойства, а именно: Неразтворимост във вода и добра разтворимост в органични разтворители - етер, бензен, бензин, хлороформ.

Според химичния си състав и структура липидите се делят на фосфолипиди, сулфолипиди, стероли, мастноразтворими пигменти, мазнини и восъци. Липидните молекули са богати на хидрофобни радикали и групи.

Строителната функция на липидите е страхотна. По-голямата част от биологичните мембрани се състои от липиди. При разграждането на мазнините се отделя голямо количество енергия. Липидите включват някои витамини (A, D). Липидите изпълняват защитна функция при животните. Те се отлагат под кожата, създавайки слой с ниска топлопроводимост. Камилската мазнина е източникът на вода. Един килограм мазнини се окислява, за да даде един килограм вода.

Нуклеиновите киселини, подобно на протеините, играят водеща роля в метаболизма и молекулярната организация на живата материя. Те са свързани с протеиновия синтез, клетъчния растеж и делене, образуването на клетъчни структури и следователно формирането и наследствеността на тялото.

Нуклеиновите киселини съдържат три основни градивни елемента: фосфорна киселина, въглехидрат от пентозен тип и азотни основи; когато се комбинират, те образуват нуклеотиди. Нуклеиновите киселини са полинуклеотиди, тоест продукти на полимеризация на голям брой нуклеотиди. В нуклеотидите структурните елементи са свързани в следната последователност: фосфорна киселина - пентоза - азотна основа. В същото време пентозата е свързана с фосфорната киселина чрез етерна връзка, а с основата - чрез глюкозидна връзка. Връзката между нуклеотидите в нуклеиновата киселина се осъществява чрез фосфорна киселина, свободните радикали на която причиняват киселинните свойства на нуклеиновите киселини.

В природата има два вида нуклеинови киселини – рибонуклеинова и дезоксирибонуклеинова (РНК и ДНК). Те се различават по въглеродния компонент и набора от азотни основи.

РНК съдържа рибоза като въглероден компонент, ДНК съдържа дезоксирибоза.

Азотните основи на нуклеиновите киселини са производни на пурин и пирамидин. Първите включват аденин и гуанин, които са основни компоненти на нуклеиновите киселини. Пирамидиновите производни са цитозин, тимин, урацил. От тях за двете нуклеинови киселини е необходим само цитозин. Що се отнася до тимин и урацил, първият е характерен за ДНК, а вторият за РНК. В зависимост от наличието на азотна основа, нуклеотидите се наричат ​​аденин, цитозил, гуанин, тимин, урацил.

Структурната структура на нуклеиновите киселини става известна след най-голямото откритие, направено през 1953 г. от Уотсън и Крик.

Молекулата на ДНК се състои от две спирални полинуклеотидни вериги, усукани около обща ос. Тези вериги са изправени една срещу друга с азотни основи. Последните държат двете вериги заедно в цялата молекула. В молекулата на ДНК са възможни само две комбинации: аденин с тимин и гуанин с цитозин. По протежение на спиралата в макромолекулата се образуват две "бразда" - едната малка е разположена между две полинуклеотидни вериги, другата - голяма представлява отвор между завоите. Разстоянието между базовите двойки по оста на молекулата на ДНК е 3,4 A. 10 двойки нуклеотиди се вписват в един завой на спиралата, съответно дължината на един завой е 3,4 A. Диаметърът на напречното сечение на спиралата е 20 A. ДНК в еукариотите се съдържа в клетъчното ядро, където е част от хромозомите, и в цитоплазмата, където се намира в митохондриите и хлоропластите.

Особено свойство на ДНК е способността й да се дублира - този процес на самовъзпроизвеждане ще определи прехвърлянето на наследствени свойства от майчината клетка към дъщерната.

Синтезът на ДНК се предшества от прехода на нейната структура от двуверижна към едноверижна. След това върху всяка полинуклеотидна верига, тъй като върху матрицата се образува нова полинуклеотидна верига, нуклеотидната последователност в която съответства на оригиналната, такава последователност се определя от принципа на комплементарността на базата. Срещу всеки А стои T, срещу C - G.

Рибонуклеиновата киселина (РНК) е полимер, чиито мономери са рибонуклеотиди: аденин, цитозин, гуанин, урацил.

В момента съществуват три вида РНК – структурна, разтворима или транспортна, информационна. Структурната РНК се намира главно в рибозомите. Следователно, тя се нарича рибозомна РНК. Той съставлява до 80% от цялата клетъчна РНК. Трансферната РНК се състои от 80-80 нуклеотида. Намира се в основното вещество на цитоплазмата. Той съставлява приблизително 10-15% от цялата РНК. Той играе ролята на носител на аминокиселини към рибозомите, където се осъществява протеиновия синтез. Информационната РНК не е много хомогенна; той може да има молекулно тегло от 300 000 до 2 милиона или повече и е изключително метаболитно активен. Информационната РНК непрекъснато се образува в ядрото върху ДНК, която играе ролята на шаблон и се изпраща до рибозомите, където участва в синтеза на протеини. В тази връзка информационната РНК се нарича информационна РНК. Това е 10-5% от общото количество РНК.

Сред органичните вещества на клетката аденин трифосфорната киселина заема специално място. Съдържа три известни компонента: азотна основа аденин, въглехидрат (рибоза) и фосфорна киселина. Характерна особеност на структурата на АТФ е наличието на две допълнителни фосфатни групи, прикрепени към вече съществуващия остатък от фосфорна киселина, което води до образуването на богати на енергия връзки. Такива връзки се наричат ​​макроенергийни. Една макроенергийна връзка в грам-молекула на вещество съдържа до 16 000 калории. АТФ и АДФ се образуват по време на дишането поради енергията, която се отделя при окислителното разграждане на въглехидрати, мазнини и др. Обратният процес, т.е. преходът от АТФ към АДФ, е придружен от освобождаване на енергия, която се използва директно в определен живот процеси - в синтезните вещества, в движението на основното вещество на цитоплазмата, в провеждането на възбуждения и пр. АТФ е единичен и универсален източник на енергия, снабдяващ клетката. Както стана известно през последните години, ATP и ADP, AMP са изходният материал за образуването на нуклеинови киселини.

Регулаторни и сигнални вещества.

Протеините имат редица забележителни свойства.

Ензими. Повечето от реакциите на асимилация и дисимилация в организма протичат с участието на ензими - протеини, които са биологични катализатори. В момента е известно съществуването на около 700 ензима. Всички те са прости или сложни протеини. Последните са съставени от протеин и коензим. Коензимите са различни физиологично активни вещества или техни производни – нуклеотиди, флавини и др.

Ензимите се характеризират с изключително висока активност, която до голяма степен зависи от рН на средата. За ензимите тяхната специфичност е най-характерна. Всеки ензим е в състояние да регулира само строго определен тип реакция.

Така ензимите действат като ускорители и регулатори на почти всички биохимични процеси в клетката и в тялото.

Хормоните са тайните на жлезите с вътрешна секреция. Хормоните осигуряват синтеза на определени ензими в клетката, активират или инхибират тяхната работа. Така те ускоряват растежа на тялото и клетъчното делене, засилват мускулната функция, регулират усвояването и отделянето на вода и соли. Хормоналната система, заедно с нервната система, осигурява дейността на тялото като цяло, чрез специалното действие на хормоните.

витамини. Тяхната биологична роля.

Витамините са органични вещества, произвеждани в животинския организъм или доставяни с храната в много малки количества, но абсолютно необходими за нормалния метаболизъм. Липсата на витамини води до заболяването хипо- и авитаминоза.

В момента са известни повече от 20 витамина. Това са витамини от група В, витамини Е, А, К, С, РР и др.

Биологичната роля на витамините се крие във факта, че при тяхната липса или дефицит се нарушава работата на определени ензими, нарушават се биохимичните реакции и нормалната клетъчна активност.

Биосинтеза на протеини. Генетичен код.

Биосинтезата на протеини, или по-скоро полипептидни вериги, се извършва върху рибозоми, но това е само последният етап от сложен процес.

Информация за структурата на полипептидната верига се съдържа в ДНК. Сегмент от ДНК, който носи информация за полипептидна верига, е ген. Когато това стана известно, стана ясно, че нуклеотидната последователност на ДНК трябва да определя аминокиселинната последователност на полипептидната верига. Тази връзка между основи и аминокиселини е известна като генетичен код. Както знаете, ДНК молекулата е изградена от четири вида нуклеотиди, които включват една от четирите бази: аденин (А), гуанин (G), тимин (Т), цитозин (С). Нуклеотидите са свързани в полинуклеотидна верига. С тази четирибуквена азбука са написани инструкции за синтеза на потенциално безкраен брой протеинови молекули. Ако една база определя позицията на една аминокиселина, тогава веригата ще съдържа само четири аминокиселини. Ако всяка аминокиселина беше кодирана от две бази, тогава 16 аминокиселини биха могли да бъдат кодирани с помощта на такъв код. Само код, състоящ се от базови триплети (триплетен код), може да гарантира, че всички 20 аминокиселини са включени в полипептидната верига. Този код включва 64 различни тризнаци. В момента генетичният код е известен за всичките 20 аминокиселини.

Основните характеристики на генетичния код могат да бъдат формулирани по следния начин.

Кодът, който определя включването на аминокиселина в полипептидната верига, е триплет от бази в ДНК полипептидната верига.

Кодът е универсален: едни и същи триплети кодират едни и същи аминокиселини в различни микроорганизми.

Кодът е дегенериран: дадена аминокиселина може да бъде кодирана от повече от един триплет. Например, аминокиселината левцин се кодира от триплетите GAA, GAG, GAT, GAC.

Припокриващ се код: например нуклеотидната последователност AAACAATTA се чете само като AAA/CAA/TTA. Трябва да се отбележи, че има триплети, които не кодират аминокиселина. Функцията на някои от тези тризнаци е установена. Това са стартови кодони, кодони за нулиране и т.н. Функциите на другите изискват декодиране.

Базовата последователност в един ген, която носи информация за полипептидната верига, „се пренаписва в нейната комплементарна базова последователност от информационна или информационна РНК. Този процес се нарича транскрипция.Молекулата I-RNA се образува в резултат на свързване на свободни рибонуклеотиди един с друг под действието на РНК полимераза в съответствие с правилата за сдвояване на ДНК и РНК бази (A-U, G-C, T-A, C-G). Синтезираните I-RNA молекули, носещи генетична информация, напускат ядрото и отиват към рибозомите. Тук се осъществява процес, наречен транслация – последователността от триплети от бази в молекулата на I-RNA се транслира в специфична последователност от аминокиселини в полипептидната верига.

Няколко рибозоми са прикрепени към края на ДНК молекулата, образувайки полизома. Цялата тази структура е серия от свързани рибозоми. В същото време върху една молекула I-RNA може да се извърши синтеза на няколко полипептидни вериги. Всяка рибозома се състои от две субединици, малка и голяма. I-RNA Прикрепя се към повърхността на малката субединица в присъствието на магнезиеви йони. В този случай първите му два транслирани кодона се оказват обърнати към голямата субединица на рибозомата. Първият кодон свързва t_RNA молекула, съдържаща комплементарен антикодон и носеща първата аминокиселина на синтезирания полипептид. След това вторият антикодон свързва комплекс аминокиселина-tRNA, съдържащ антикодон, комплементарен на този кодон.

Функцията на рибозомата е да държи i-RNA, t-RNA и протеиновите фактори, участващи в процеса на транслация, в правилната позиция, докато се образува пептидна връзка между съседни аминокиселини.

Веднага след като нова аминокиселина се присъедини към растящата полипептидна верига, рибозомата се движи по веригата на иРНК, за да постави следващия кодон на правилното му място. Молекулата t-RNA, която преди е била свързана с полипептидната верига, сега освободена от аминокиселината, напуска рибозомата и се връща в основното вещество на цитоплазмата, за да образува нов комплекс аминокиселина-t-RNA. Това последователно "четене" от рибозомата на "текста", съдържащ се в иРНК, продължава, докато процесът достигне един от стоп кодоните. Такива кодони са триплети UAA, UAG или UGA. На този етап полипептидната верига, чиято първична структура е била кодирана в областта на ДНК - гена, напуска рибозомата и транслацията е завършена.

След като полипептидните вериги се отделят от рибозомата, те могат да придобият своя собствена вторична, третична или кватернерна структура.

В заключение трябва да се отбележи, че целият процес на протеинов синтез в клетката протича с участието на ензими. Те осигуряват синтеза на i-RNA, "улавянето" на t-RNA аминокиселини, свързването на аминокиселините в полипептидна верига, образуването на вторична, третична, кватернерна структура. Именно поради участието на ензими протеиновият синтез се нарича биосинтеза. За да се осигурят всички етапи на протеиновия синтез, се използва енергията, освободена по време на разграждането на АТФ.

Регулиране на транскрипцията и транслацията (протеинов синтез) в бактерии и висши организми.

Всяка клетка съдържа пълен набор от ДНК молекули. С информация за структурата на всички полипептидни вериги, които могат да се синтезират само в даден организъм. Само част от тази информация обаче се реализира в определена клетка.Как се осъществява регулирането на този процес?

Понастоящем са изяснени само отделни механизми на протеинов синтез. Повечето ензимни протеини се образуват само в присъствието на субстратни вещества, върху които действат. Структурата на ензимния протеин е кодирана в съответния ген (структурен ген). До структурния ген е друг операторен ген. Освен това в клетката присъства специално вещество - репресор, който може да взаимодейства както с операторския ген, така и със субстратното вещество. Синтезът на репресора се регулира от регулаторен ген.

Присъединявайки се към операторния ген, репресорът пречи на нормалното функциониране на съседния структурен ген. Въпреки това, след свързване със субстрат, репресорът губи способността си да се свързва с операторния ген и да предотвратява синтеза на иРНК. Образуването на самите репресори се контролира от специални регулаторни гени, чието функциониране се контролира от репресори от втори ред. Ето защо не всички, а само специфични клетки реагират на даден субстрат чрез синтезиране на съответния ензим.

Йерархията на репресорните механизми обаче не спира дотук, има репресори от по-висок порядък, което показва невероятната сложност на гена в клетката, свързан с изстрелването.

Четенето на "текста", съдържащ се в i-RNA, спира, когато този процес достигне стоп кодона.

Автотрофни (автотрофни) и хетеротрофни организми.

Автотрофните организми синтезират органични вещества от неорганични, използвайки енергията на Слънцето или енергията, освободена по време на химични реакции. Първите се наричат ​​хелиотрофи, вторите - хемотрофи. Автотрофните организми включват растения и някои бактерии.

В природата има и смесен тип хранене, което е характерно за някои бактерии, водорасли и протозои. Такива организми могат да синтезират органичните вещества на тялото си от готови органични вещества и от неорганични.

Обемът на веществата в клетката.

Обемът на веществата е процес на последователна консумация, трансформация, използване, натрупване, загуба на вещества и енергия, който позволява на клетката да се самосъхранява, расте, развива и размножава. Метаболизмът се състои от непрекъснати процеси на асимилация и дисимилация.

Пластичен обмен в клетката.

Пластичният метаболизъм в клетката е съвкупност от реакции на асимилация, т.е. трансформация на определени вещества вътре в клетката от момента на навлизането им до образуването на крайни продукти - протеини, глюкоза, мазнини и др. Всяка група живи организми се характеризира с специален, генетично фиксиран вид пластичен метаболизъм.

Пластичен метаболизъм при животните. Животните са хетеротрофни организми, тоест се хранят с храна, съдържаща готови органични вещества. В чревния тракт или чревната кухина те се разграждат: протеини до аминокиселини, въглехидрати до монози, мазнини до мастни киселини и глицерол. Продуктите на разцепването проникват в кръвния поток и директно в клетките на тялото. В първия случай продуктите на разцепването отново се озовават в клетките на тялото. В клетките се синтезират вещества, които вече са характерни за дадена клетка, т.е. образува се специфичен набор от вещества. От реакциите на пластичния обмен най-прости са реакциите, които осигуряват синтеза на протеини. Синтезът на протеин се осъществява върху рибозомите, според информацията за структурата на протеина, съдържащ се в ДНК, от аминокиселини, които влизат в клетката. Синтезът на ди-, полизахариди идва от монози в апарата на Голджи. Мазнините се синтезират от глицерол и мастни киселини. Всички реакции на синтез протичат с участието на ензими и изискват изразходване на енергия; АТФ осигурява енергия за реакциите на асимилация.

Пластичният метаболизъм в растителните клетки има много общо с пластичния метаболизъм в животинските клетки, но има известна специфика, свързана с метода на хранене на растенията. Растенията са автотрофни организми. Растителните клетки, съдържащи хлоропласти, са способни да синтезират органични вещества от прости неорганични съединения, използвайки светлинна енергия. Този процес, известен като фотосинтеза, позволява на растенията да произвеждат една молекула глюкоза и шест молекули кислород, използвайки хлорофил от шест молекули въглероден диоксид и шест молекули вода. В бъдеще преобразуването на глюкозата следва познатия ни път.

Метаболитите, възникващи в растенията в процеса на метаболизма, пораждат съставните елементи на протеините - аминокиселини и мазнини - глицерол и мастни киселини. Синтезът на протеини в растенията протича като животните върху рибозомите, а синтезът на мазнини в цитоплазмата. Всички реакции на пластичния метаболизъм в растенията протичат с участието на ензими и АТФ. В резултат на пластичния метаболизъм се образуват вещества, които осигуряват растежа и развитието на клетката.

Енергиен метаболизъм в клетката и неговата същност.

Съвкупността от реакции на дисимилация, придружени от освобождаване на енергия, се нарича енергиен метаболизъм. Най-енергийните вещества са протеините, мазнините и въглехидратите.

Енергийният метаболизъм започва с етапа на производство, когато протеините се разграждат до аминокиселини, мазнините до глицерол и мастни киселини, полизахаридите до монозахариди. Генерираната на този етап енергия е незначителна и се разсейва под формата на топлина. От получените вещества основният доставчик на енергия е глюкозата. Разграждането на глюкозата в клетката, което води до синтеза на АТФ, протича на два етапа. Всичко започва с безкислородно разделяне - гликолиза. Вторият етап се нарича разделяне на кислород.

Гликолизата е името, дадено на последователността от реакции, при които една молекула глюкоза се разпада на две молекули пирогроздна киселина. Тези реакции протичат в основното вещество на цитоплазмата и не изискват присъствието на кислород. Процесът протича на два етапа. На първия етап глюкозата се превръща във фруктоза -1,6,-бифосфат, а на втория етап последният се разделя на две тривъглеродни захари, които по-късно се превръщат в пирогроздена киселина. В същото време две молекули АТФ се консумират в първия етап в реакциите на фосфорилиране. По този начин нетният добив на АТФ по време на гликолиза е две АТФ молекули. Освен това по време на гликолизата се освобождават четири водородни атома .. Общата реакция на гликолизата може да се запише по следния начин:

CHO 2CHO + 4H + 2 ATP

По-късно, в присъствието на кислород, пирогрозената киселина преминава в митохондриите за пълно окисление до CO и вода (аеробно дишане). Ако няма кислород, той се превръща или в етанол, или в млечна киселина (анаеробно дишане).

Разграждането на кислорода (аеробно дишане) се случва в митохондриите, където под действието на ензими пирогроздната киселина реагира с вода и напълно се разлага, за да образува въглероден диоксид и водородни атоми. Въглеродният диоксид се отстранява от клетката. Водородните атоми навлизат в митохондриалната мембрана, където се окисляват в резултат на ензимния процес. Електроните и водородните катиони се транспортират до противоположните страни на мембраната с помощта на молекули носители: електрони отвътре, протони навън. Електроните се комбинират с кислород. В резултат на тези пренареждания мембраната се зарежда положително отвън и отрицателно отвътре. Когато се достигне критично ниво на потенциална разлика през мембраната, положително заредените частици се изтласкват през канал в ензимната молекула, вградена в мембраната, към вътрешната страна на мембраната, където се комбинират с кислород, за да образуват вода.

Процесът на кислородно дишане може да бъде представен като следното ниво:

2CHO + 6O + 36ADP + 36HPO 36ATP + 6CO + 42HO.

И общото уравнение на гликолизата и кислородния процес изглежда така:

CHO + 6O + 38ADP + 38HPO 38ATP + 6CO + 44HO

Така разграждането на една молекула глюкоза в клетката до въглероден диоксид и вода осигурява синтеза на 38 молекули АТФ.

Това означава, че в процеса на енергийния метаболизъм се образува АТФ – универсалният източник на енергия в клетката.

Хемосинтеза.

Всеки организъм се нуждае от постоянно снабдяване с енергия, за да поддържа живота и да осъществява процесите, изграждащи метаболизма.

Процесът на образуване от някои микроорганизми на органични вещества от въглероден диоксид поради енергията, получена от окисляването на неорганични съединения (амоняк, водород, серни съединения, двувалентно желязо) се нарича хемосинтеза.

В зависимост от минералните съединения, в резултат на чието окисляване микроорганизмите, и това са предимно бактерии, могат да получат енергия, хемоавтотрофите се делят на нитрифициращи, водородни, серни бактерии и железни бактерии.

Нитрофитните бактерии окисляват амоняка до азотна киселина. Този процес протича в две фази. Първо, амонякът се окислява до азотна киселина:

2NH + 3O = 2HNO + 2HO + 660 kJ.

След това азотната киселина се превръща в азотна киселина:

2HNO + O = 2HNO + 158 kJ.

Общо се отделят 818 kJ, които се използват за оползотворяване на въглероден диоксид.

При железните бактерии окисляването на двувалентното желязо протича съгласно уравнението

Тъй като реакцията е придружена от нисък енергиен добив (46,2*10 J/g окислено желязо), бактериите трябва да окисляват голямо количество желязо, за да поддържат растежа.

При окисляването на една молекула сероводород се отделя 17,2 * 10 J, една молекула сяра - 49,8 * 10 J. и една молекула - 88,6 * 10 J.

Процесът на хемосинтеза е открит през 1887 г. от S.N. Виноградски. Това откритие не само хвърли светлина върху особеностите на метаболизма при бактериите, но и направи възможно определянето на значението на бактериите - хемоавтотрофи. Това е особено вярно за азотфиксиращите бактерии, които превръщат недостъпния за растенията азот в амоняк, като по този начин повишават плодородието на почвата. Стана ясен и процесът на участие на бактериите в кръговрата на веществата в природата.

размножаване на организми.

Форми на размножаване на организмите.

Способността за възпроизвеждане, т.е. произвеждат ново поколение от същия вид, една от основните характеристики на живите организми.

Има два основни типа размножаване - безполово и сексуално.

Безполово размножаване.

При асексуално размножаване потомството идва от един организъм. Идентичното потомство от един и същи родител се нарича клонинг. Членовете на един и същи клонинг могат да бъдат генетично различни само ако възникнат случайни мутации. Безполовото размножаване не се среща само при висши животни. Известно е обаче, че клонирането е извършено успешно за някои видове и висши животни - жаби, овце, крави.

В научната литература се разграничават няколко форми на безполово размножаване.

дивизия. Едноклетъчните организми се възпроизвеждат чрез делене: всеки индивид се разделя на две или повече дъщерни клетки, идентични с родителската клетка. Така се развиват бактерии, амеба, еуглена, хламидомонада и др.

Формиране на спорове. Спората е едноклетъчна репродуктивна структура. Образуването на спори е характерно за всички растения и гъби.

Пъпкуване. Пъпкуването е форма на безполово размножаване, при която нов индивид се образува като израстък върху тялото на родителския индивид, след което се отделя от не- и се превръща в независим организъм. Пъпкуването се среща при кишечнополостите и при дрождите.

Възпроизвеждане чрез фрагменти. Фрагментацията е разделянето на индивида на няколко части, което нараства и образува нов индивид. Така се размножават спирогира, лишеи и някои видове червеи.

вегетативно размножаване. Това е форма на безполово размножаване, при която относително голяма, обикновено диференцирана част се отделя от растението и се развива в самостоятелно растение. Това е размножаване чрез луковици, грудки, коренища и др. Вегетативното размножаване е описано подробно в раздела Ботаника. (Ботаника. Ръководство за кандидати в университети. Съставено от M. A. Galkin).

Полово размножаване.

При половото размножаване потомството се получава в резултат на половото размножаване – сливането на генетичния материал на хаплоидните ядра. Ядрата са разположени в специализирани полови клетки – гамети. Гаметите са хаплоидни - съдържат един набор от хромозоми, получени в резултат на мейоза; те служат като връзка между това поколение и следващото. Гаметите могат да бъдат еднакви по размер и форма, със или без флагели, но по-често мъжките гамети се различават от женските. Женски гамети – яйцата обикновено са по-големи от мъжките, имат закръглена форма и обикновено нямат двигателни органи. В яйцата елементите на протопласта също са ясно разграничени, както и ядрото. Основното вещество на цитоплазмата натрупва голямо количество хранителни вещества. Мъжките гамети имат много опростена структура. Те са мобилни, т.е. имат флагели. Това са сперматозоиди. Има и сперматозоиди без жгутици.

Сексуалното размножаване е от голямо биологично значение. По време на мейозата, когато се образуват гамети, в резултат на случайна дивергенция на хромозомите и обмен на генетичен материал между хомоложни хромозоми, възникват нови комбинации от гени, които попадат в една гамета, което увеличава генетичното разнообразие.

По време на оплождането гаметите се сливат, образувайки диплоидна зигота - клетка, съдържаща по един хромозомен набор от всяка гамета. Тази асоциация на два набора хромозоми е генетичната основа на вътрешновидовата вариабилност.

Партеногенеза.

Една от формите на половото размножаване е партеногенезата - при която развитието на ембриона става от неоплодено яйце. Партеногенезата е често срещана сред насекомите (листни въшки, пчели), различни коловратки, протозои, като изключение се среща при някои гущери.

Има два вида партеногенеза - хаплоидна и диплоидна. При мравките в резултат на хаплоидна партеногенеза в рамките на общността възникват различни касти организми – войници, чистачи и т. н. При пчелите търтеите се появяват от неоплодено яйце, в което чрез митоза се образуват сперматозоиди. Листните въшки претърпяват диплоидна партеногенеза. При тях през периода на клетъчно образуване в анафаза хомоложните хромозоми не се разминават - и самото яйце се оказва диплоидно с три "стерилни" полярни тела. При растенията партеногенезата е доста типично явление. Тук се нарича апомиксис. В резултат на "стимулация" в яйцеклетката се получава удвояване на хромозомите. Нормалният ембрион се развива от диплоидна клетка.

Систематика на растенията.

Систематиката изучава разнообразието на растенията. Обект на изследване на систематиката са системните категории. Основните систематични категории са: вид, род, семейство, клас, отдел, царство.

Видът е съвкупност от популации от индивиди, способни да се кръстосват в естествени условия и да образуват плодородно потомство. Родът е съвкупност от тясно свързани видове. Семейството е съвкупност от тясно свързани родове. Класът обединява близкородствени семейства, отделът – близкородствени класове. В този случай растенията действат като царство.

Научните наименования на всички систематични категории са дадени на латински. Имената на систематичните категории над видовете се състоят от една дума. От 1753 г., благодарение на C. Linnaeus, бинарните имена са възприети за видовете. Първата дума обозначава вида, втората е видовият епитет. Имената на систематични категории на руски език рядко се превеждат от латински, по-често това са оригинални имена, родени сред хората.

Образуването на зародишни клетки при хората. Структурата на човешките зародишни клетки. Оплождане при хора. Биологичното значение на торенето.

Сперматозоидите - мъжките полови клетки се образуват в резултат на поредица от последователни клетъчни деления - сперматогенеза, последвана от сложен процес на диференциация, наречен спермиогенеза.

Първо, клетъчното делене на ембрионалния епител, който се намира в семенните тубули, води до сперматогония, която се увеличава по размер и се превръща в сперматоцити от първи ред. В резултат на първото деление на мейозата те образуват диплоидни сперматоцити от втори ред; след второто деление на мейозата те дават начало на сперматозоиди. Възрастен сперматозоид се състои от глава, междинна част и флагел (опашка). Главата се състои от акрозома и ядро, заобиколено от мембрана. Вратът има центриол. Митохондриите са разположени в междинната част.

Образуването на яйцеклетка при човека – оогенезата протича на няколко етапа. На първия етап в резултат на метотично делене се образуват оогония от клетките на рудиментарния епител. Oogonia се разделят според вида на митозата и дават началото на ооцити от първи ред. Ооцитите и полярните тела се образуват от ооцити от първи ред в резултат на митотично делене.

Оплождането при хората е вътрешно. В резултат на проникването на сперматозоидите в яйцеклетката, ядрата на зародишните клетки се сливат. Образува се зигота.

В резултат на оплождането се възстановява диплоидният набор от хромозоми, образува се нов организъм, носещ признаците на майка и баща. По време на образуването на зародишни клетки настъпва генна рекомбинация, така че новият организъм съчетава най-добрите черти на родителите.

Индивидуално развитие на организма - онтогенез.

Онтогенезата е периодът на развитие на организма от първото деление на зиготата до естествената смърт.

Развитието на ембриона (на примера на животните).

Независимо къде се случва развитието на ембриона, началото на неговото развитие се свързва с първото митотично делене. След ядрено делене, цитокинезата води до образуването на две диплоидни дъщерни клетки, които се наричат ​​бластомери. Бластомерите продължават да се делят според вида на митозата, като надлъжното делене се редува с напречно. Разделянето на бластомера се нарича смачкване, тъй като по време на този процес не настъпва клетъчен растеж, а получената бучка клетки - морулата е равна по обем на два първични бластомера. По-нататъшното развитие на ембриона е свързано с образуването на бластула. В този случай бластомерите образуват еднослойна стена около централната кухина, пълна с течност. Клетките на стената на бластулата в една от областите започват да се делят и образуват вътрешна клетъчна маса. Впоследствие от тази клетъчна маса се образува вътрешният слой на стената, като по този начин се отделя ектодермата – външният слой и ендодермата – вътрешният слой на клетките. Този двуслоен етап на развитие се нарича гаструла. На по-късен етап от развитието на ембриона се образува мезодермата – третият зародишен лист. Ектодермата, ендодермата и мезодермата пораждат всички тъкани на развиващия се ембрион. Клетките на ектодермата дават началото на първата ламина, първия хребет и ектобласта. По ръба на първата плоча се появяват гънки, насочени нагоре, а в централната част на нервния жлеб, който се задълбочава и се превръща в неврална тръба - рудиментът на централната нервна система. От предната част на невралната тръба се образуват мозъкът и зачатъците на очите. В предната част на ембриона от ектобласта се образуват рудиментите на органите на слуха и обонянието. Епибластът поражда епидермиса, косата, перата и люспите. Невралният гребен се трансформира в зачатъци на нервната субстанция на гръбначния стълб, челюстите. От ектодермата, първичното черво, вътрешния епител, рудиментите на жлезите и др. Мезодермата поражда хордата, сомити, мезехим и нефротоми. От сомитите се развиват рудиментите на дермата, мускулите на стените на тялото, прешлените и скелетните мускули. От мезенхима, рудиментите на сърцето, гладката мускулатура, кръвоносните съдове и самата кръв. Нефротомите пораждат матката, надбъбречната кора, уретерите и др.

По време на развитието на производни зародишни листове външният вид на ембриона се променя. Той придобива определена форма, достига определен размер. Развитието на ембриона завършва с излюпване от яйцето или раждането на малко.

Постембрионално развитие.

От момента, в който ембрионът се излюпи от яйцето или раждането на малкото, започва постембрионалното развитие. Тя може да бъде пряка, когато роденият организъм е подобен по структура на възрастен, и косвен, когато ембрионалното развитие води до развитие на ларва, която има морфологични, анатомични и физиологични различия от възрастен. Директното развитие е характерно за повечето гръбначни животни, които включват влечуги, птици и бозайници. Постембрионалното развитие на тези организми е свързано с прост растеж, който вече води до качествени изменения - развитие.

Животните с непряко развитие включват кишечни червеи, метили, тении, ракообразни, насекоми, мекотели, бодлокожи, ципести, земноводни.

Непрякото развитие се нарича още развитие с метаморфоза. Терминът "метаморфоза" се отнася до бързите промени, които настъпват от стадия на ларва до възрастната форма. Ларвите обикновено служат като етап на разпръскване, тоест осигуряват разпространението на вида.

Ларвите се различават от възрастните по своето местообитание, биология на хранене, начин на придвижване и поведенчески особености; благодарение на това видът може да използва възможностите, предоставени от два екологични типа по време на онтогенезата, което увеличава шансовете му за оцеляване. Много видове, като водните кончета, се хранят и растат само в стадий на ларва. Ларвите играят ролята на своеобразен преходен етап, през който видът може да се адаптира към новите условия на живот. Освен това ларвите понякога имат физиологична издръжливост, поради което действат като стадий на покой при неблагоприятни условия. Например майският бръмбар зимува в почвата под формата на ларва. Но в повечето случаи при насекомите това се случва на друг етап от метаморфозата - на етапа на какавидата.

И накрая, ларвните стадии понякога имат предимството, че на тези етапи е възможно увеличаване на броя на ларвите. Както се случва при някои плоски червеи.

Трябва да се отбележи, че в много случаи ларвите достигат много висока организация, като например ларвите на насекоми, при които само репродуктивните органи остават недоразвити.

По този начин структурните и функционални промени, които настъпват по време на метаморфозата, подготвят организма за възрастен живот в ново местообитание.

Биологичният часовник. Саморегулация. Влиянието на различни фактори върху развитието на организма. Адаптиране на тялото към променящите се условия, анабиоза.

На всички етапи на развитие - стадий на ембриона, етап на постембрионално развитие, тялото се влияе от фактори външна среда– температура, влажност, светлина, хранителни ресурси и др.

Организмът е особено податлив на влиянието на факторите на околната среда на етапа на ембриона и на етапа на постембрионалното развитие. През феталния етап, когато организмът се развива в тялото на майката и е свързан с нея чрез кръвоносната система, поведението на майката е определящо за нормалното му развитие. Майката пуши, плодът също "пуши". Майката пие алкохол, "пие алкохол" и плодът. Ембрионът е особено податлив на влияние през 1-3 месеца от своето развитие. Нормалният начин на живот в постембрионалното развитие позволява на организма да съществува нормално до естествена смърт. Един организъм е генотипно приспособен да съществува в определен диапазон от температури, влажност, соленост и осветеност. Той се нуждае от определена диета.

Моржът, туризъм през Антарктика, космически полети, глад, лакомия със сигурност ще доведат до развитие на редица заболявания.

Здравословният начин на живот е ключът към дълголетието.

Всички биологични системи се характеризират с по-голяма или по-малка способност за саморегулация. Саморегулация - състоянието на динамично постоянство на природната система е насочено към максимално ограничаване на въздействията на външната и вътрешната среда, поддържане на относителното постоянство на структурата и функциите на тялото.

Освен това влиянието на различни фактори върху тялото се изглажда в резултат на формирането на сложна система от физиологични реакции в организмите към временни - сезонни и по-специално краткосрочни - ежедневни промени в факторите на околната среда, които са показва се в биологичния часовник. Пример е ясното запазване на цъфтежа в растенията в определени часове от деня.

Специален тип адаптация на тялото към променящите се условия е анабиозата - временно състояние на тялото, при което жизнените процеси са толкова бавни, че всички видими прояви на живот практически липсват. Способността за изпадане в анабиоза допринася за оцеляването на организмите в рязко неблагоприятни условия. Анабиозата е често срещана при гъбички, микроорганизми, растения и животни. Когато настъпят благоприятни условия, организмите, които са изпаднали в анабиоза, се връщат към активен живот. Нека си припомним изсушените коловратки, цисти, спори и др.

Всички адаптации на организмите към променящите се условия са продукт на естествения подбор. Естественият подбор определя и амплитудата на действието на факторите на околната среда, което позволява на организма да съществува нормално.

Еволюционният процес и неговите закономерности.

Предпоставки за възникването на еволюционната теория на Ч. Дарвин.

Появата на еволюционната теория на Чарлз Дарвин, изложена в неговата книга "Произходът на видовете", е предшествана от дълго развитие на биологията, нейните функционални и приложни дисциплини. Много преди Чарлз Дарвин са правени опити да се обясни очевидното разнообразие на организмите.Изложени са различни еволюционни хипотези, които биха могли да обяснят приликите между животинските организми. Тук трябва да споменем Аристотел, който през 4 век пр.н.е. д. Той формулира теорията за непрекъснатото и постепенно развитие на живите същества от нежива материя, създава представа за стълбата на природата. В края на 18 век Джон Рей създава концепцията за видовете. И през 1771-78г. K. Linnaeus вече е предложил система от растителни видове. Биологията дължи по-нататъшното си развитие на този учен.

Творби на К. Линей.

По време на разцвета на К. Линей, който пада в средата на 18 век, биологията е доминирана от метафизична концепция за природата, основана на неизменност и първична целесъобразност.

C. Linnaeus имаше под ръка огромни колекции от растения и започна да ги систематизира. Въз основа на учението на Д. Рей за вида, той започва да групира растенията в обема на тази категория. През този период на дейност К. Линей създава езика на ботаниката: той дефинира същността на даден признак и групира чертите в свойства, създавайки диагнози от край до край - описание на видовете. К. Линей легализира бинарната номенклатура на вида. Всеки вид започва да се нарича с две думи на латински. Първият обозначава родова принадлежност, вторият е видов епитет. Описанията на видовете също са написани на латински. Това даде възможност да се направят достъпни всички описания за учени от всички страни, тъй като латинският език се изучава във всички университети. Изключително постижение на К. Линей е създаването на система от растения и разработването на систематични категории. Въз основа на структурата на репродуктивните органи, K. Linnaeus обединява всички известни растения в класове. Първите 12 класа се отличават с броя на тичинките: клас 1 - единични тичинки, клас 2 - две тичинки и т.н. Растенията без цветове са включени в клас 14. Тези растения той нарече мистогамни. К. Линей разделя класовете на семейства, въз основа на структурата на цветето и други органи. От K. Linnaeus произлизат семейства като Compositae, Umbelliferae, Cruciferae и др. K. Linnaeus разделя семействата на родове. К. Линей счита рода за категория от реалния живот, създадена отделно от създателя. Той смяташе видовете за варианти на родове, развили се от първоначалния прародител. Така на по-ниските нива К. Линей признава съществуването на еволюционен процес, който в момента остава незабелязан от някои автори на учебници и научнопопулярни публикации.

Значението на трудовете на К. Линей е огромно: той узаконява бинарната номенклатура, въвежда стандартни описания на видовете, предлага система от таксономични единици: вид, род, семейство, клас, разред. И най-важното, той създаде системи от растения и животни, в тяхната научна валидност, надминавайки всички системи, съществували преди него. Те се наричат ​​изкуствени, поради малкия брой използвани характеристики, но именно системите на K. Linnaeus направиха възможно да се говори за разнообразието от видове и техните прилики. Простотата на системите привлече много изследователи към биологията, даде тласък на описанието на нови видове и доведе биологията до нов етап на развитие. Биологията започна да обяснява живите, но не само да го описва.

Еволюционната теория на Дж. Б. Ламарк.

През 1809 г. френският биолог Ж. Б. Ламарк публикува книгата Философия на зоологията, която очертава механизма на еволюция на органичния свят. Еволюционната теория на Ламарк се основава на два закона, които са известни като закон за упражняване и неупражнение на органи и закон за наследяване на придобитите характеристики. За Ламарк тези закони звучат така. Първи закон. „При всяко животно, което не е достигнало предела на своето развитие, по-честото и ненарушено използване на някой орган укрепва този орган, развива го, увеличава и му придава сила, пропорционално на продължителността на самото използване, докато постоянното неизползването на органа неусетно го отслабва, води до упадък, прогресивно намалява способностите му и накрая причинява изчезването му." Втори закон. „Всичко, което природата е принудила да спечели или загуби, тя запазва чрез размножаване на други индивиди.” И така, същността на теорията на Ламарк е, че под влиянието на околната среда организмите преживяват промени, които са наследени. Тъй като промените са индивидуални по природа, процесът на еволюция води до различни организми. Класически пример за механизма на еволюция на Ламарк е появата на дълъг врат при жираф. Много поколения от неговите късоврати предци се хранели с листата на дърветата, за което трябвало да достигат все по-високо. Лекото удължаване на шията, което се случва при всяко поколение, се предава на следващото поколение, докато тази част от тялото достигне настоящата си дължина.

Теорията на Ламарк изигра значителна роля в развитието на възгледите на Чарлз Дарвин. Всъщност връзката "околна среда - променливост - наследственост" Дарвин взе от Ламарк. Ламарк открива причината за променливостта. Причината е околната среда. Той също така се опита да комбинира предаването на промените на потомството, тоест механизмите на наследствеността. Неговата теория за "непрекъснатостта на зародишната плазма" съществува до края на 19 век.

С огромното си значение и лекота на възприемане, еволюционната теория на Ламарк не е получила широко признание. Каква е причината за това. Ламарк предполага, че човекът произлиза от някакъв вид четириръки. За това той беше под ръководството на Наполеон, който нареди да унищожи книгата му. Ламарк отрече реалното съществуване на вида, което настрои срещу себе си почитателите на Линей, включително повечето биолози от началото на 19 век. И накрая, основната му методологическа грешка: „всички придобити черти се унаследяват“. Проверката на тази разпоредба не даде 100% потвърждение и следователно цялата теория беше поставена под въпрос. И все пак, значението на теорията на J.B. Ламарк е огромен. Именно той е измислил термина – „фактори на еволюцията“. И тези фактори имаха материална основа.

Безспорен отпечатък върху мирогледа на Ч. Дарвин дават трудовете на Ж. Кювие върху изкопаемите останки и К. Лайел, които демонстрират прогресивни промени във фосилните останки.

Пътувайки по света с кораба "Бил", самият Чарлз Дарвин успя да види и оцени разнообразието от растения и животни, живеещи на различни континенти в различни условия. И живеейки в Англия - страна с добре развито земеделие, страна, която донесе на острова всичко, което беше в света, Чарлз Дарвин можеше да види резултатите от "еволюционната" човешка дейност.

И разбира се, най-важната предпоставка за възникването на еволюционната теория на Чарлз Дарвин беше самият Чарлз Дарвин, чийто гений успя да обхване, анализира целия огромен материал и да създаде теория, която положи основите на дарвинизма - доктрината за еволюция на живите организми.

Основните положения на еволюционната теория на Ч. Дарвин.

Теорията за еволюцията чрез естествен подбор е формулирана от Чарлз Дарвин през 1839 г. Еволюционните възгледи на Ч. Дарвин са представени изцяло в книгата "Произходът на видовете чрез естествен подбор, или запазването на предпочитаните породи в борбата за живот".

Самото заглавие на книгата подсказва, че Дарвин не си е поставил за цел да докаже съществуването на еволюция, чието съществуване е посочено и от Конфуций. По времето, когато е написана книгата, никой не се съмнява в съществуването на еволюцията. Основната заслуга на Чарлз Дарвин е, че той обясни как може да се случи еволюцията.

Пътуването на „Бийгъл“ позволи на Дарвин да събере много данни за изменчивостта на организмите, което го убеди, че видовете не могат да се считат за непроменени. Връщайки се в Англия, Чарлз Дарвин поема практиката на отглеждане на гълъби и други домашни животни, което го довежда до концепцията за изкуствен подбор като метод за отглеждане на породи домашни животни и сортове културни растения. Избирайки отклоненията, от които се нуждае, човекът, привеждайки тези отклонения до необходимите изисквания, създава необходимите за него породи и сортове.

Според Чарлз Дарвин движещите сили на този процес са наследствената вариабилност и човешкият подбор.

Въпреки това, К. Дарвин трябваше да реши проблема с подбора в естествени условия. Механизмът на действие на селекцията на Чарлз Дарвин е подтикнат от идеите, изложени през 1778 г. от Т. Малтус в неговия труд „Трактат за населението”. Малтус ярко описва ситуацията, до която би могъл да доведе нарастването на населението, ако не се ограничава с нищо. Дарвин прехвърли разсъжденията на Малтус върху други организми и обърна внимание на такива фактори: въпреки високия репродуктивен потенциал, популацията остава постоянна. Сравнявайки огромно количество информация, той стигна до заключението, че в условия на ожесточена конкуренция между членовете на населението, всякакви промени, които са благоприятни при тези условия, биха увеличили способността на индивида да се възпроизвежда и оставя след себе си плодородно потомство, а неблагоприятните промени са очевидно неблагоприятни, а за тези, които ги имат организми, шансовете за успешно размножаване са намалени. Всичко това послужи като основа за определяне на движещите сили (фактори на еволюцията, които според Дарвин са променливостта, наследствеността, борбата за съществуване, естествения подбор.

По същество основният смисъл на еволюционната теория на Чарлз Дарвин е, че еволюцията се осъществява въз основа на настъпването на наследствени промени, като ги претегля чрез борбата за съществуване и подбирайки промени, които позволяват на организмите да спечелят в интензивна конкуренция. Резултатът от еволюцията според Чарлз Дарвин е появата на нови видове, което води до разнообразие от флора и фауна.

Движещи се сили (фактори) на еволюцията.

Движещите сили в еволюцията са: наследственост, променливост, борба за съществуване, естествен подбор.

Наследственост.

Наследствеността е свойството на всички живи организми да съхраняват и предават признаци и свойства от предците на потомството. По времето на Чарлз Дарвин естеството на това явление не е било известно. Дарвин, както и предполага наличието на наследствени фактори. Критиката на тези твърдения от страна на опонентите принуди Дарвин да изостави възгледите си за местоположението на факторите, но самата идея за наличието на материални фактори на наследствеността прониква в цялото му учение. Същността на явлението стана ясна след развитието на хромозомната теория от Т. Морган. Когато структурата на гена беше дешифрирана и разбрана, механизмът на наследствеността стана съвсем ясен. Тя се основава на следните фактори: характеристиките на организма (фенотип) се определят от генотипа и околната среда (скорост на реакцията); признаците на даден организъм се определят от набор от протеини, които се образуват от полипептидни вериги, синтезирани върху рибозоми, информация за структурата на синтезираната полипептидна верига се съдържа в i-RNA, i-RNA получава тази информация по време на периода на синтеза на матрицата върху ДНК секция, която е ген; Гените се предават от родители на деца и са материалната основа на наследствеността. При интеркинезата ДНК се дублира и следователно гените се дублират. По време на образуването на зародишни клетки настъпва намаляване на броя на хромозомите, а по време на оплождането в зиготата се комбинират женски и мъжки хромозоми. Образуването на ембриона и организма става под влиянието на гените както на майчините, така и на бащините организми. Унаследяването на белези става в съответствие със законите на наследствеността на Г. Мендел или според принципа на междинния характер на унаследяването на чертите. Както дискретните, така и мутиралите гени се наследяват.

Така самата наследственост действа, от една страна, като фактор, който запазва вече установените характеристики, от друга страна, осигурява навлизането на нови елементи в структурата на организма.

Променливост.

Променливостта е общо свойство на организмите в процеса на онтогенезата да придобиват нови характеристики. C. Дарвин отбеляза, че няма две еднакви индивида в едно кучило, няма две еднакви растения, отгледани от родителски семена. Концепцията за формите на променливостта е разработена от Ч. Дарвин на базата на изследването на породите домашни животни. Според Ч. Дарвин съществуват следните форми на изменчивост: определена, неопределена, корелативна, наследствена, ненаследствена.

Определена вариабилност се свързва с поява в голям брой индивиди или при всички индивиди от даден вид, сорт или порода по време на онтогенезата. Променливостта на масата според Дарвин може да бъде свързана с определени условия на околната среда. Добре подбраната диета ще доведе до увеличаване на млечността за всички членове на стадото. Комбинацията от благоприятни условия допринася за увеличаване на размера на зърната при всички житни индивиди. По този начин могат да се предвидят промени, произтичащи от определена променливост.

Несигурната вариабилност е свързана с появата на черти в отделни или няколко индивида. Такива промени не могат да се обяснят с действието на фактори на околната среда.

Относителната променливост е много интересно явление. Появата на един знак води до появата на други. Така че увеличаването на дължината на класа на зърнените култури води до намаляване на дължината на стъблото. Така че получавайки добра реколта, губим слама. Увеличаването на крайниците при насекомите води до увеличаване на мускулите. И има много такива примери.

Ч. Дарвин отбеляза, че някои промени, които настъпват в онтогенезата, се проявяват в потомството, други не. Той приписва първата на наследствена вариабилност, втората - на ненаследствената. Дарвин също отбеляза такъв факт, че се наследяват главно промените, свързани с неопределена и относителна променливост.

Дарвин разглежда действието на околната среда като пример за известна променливост. Причини за неопределена променливост Дарвин не би могъл, откъдето идва и самото име на тази форма на променливост.

Към момента причините и механизмът на променливостта са повече или по-малко ясни.

Съвременната наука прави разлика между две форми на вариабилност – мутационна или генотипна и кодификационна или фенотипна.

Мутационната вариабилност е свързана с промяна в генотипа. Появява се в резултат на мутации. Мутациите са резултат от излагане на генотипа на мутагени. Самите мутагени се делят на физически, химични и др. Мутациите биват генни, хромозомни, геномни. Мутациите се наследяват с генотипа.

Променливостта на модификацията е взаимодействието на генотипа и околната среда. Променливостта на модификацията се проявява чрез скоростта на реакцията, т.е. въздействието на факторите на околната среда може да промени проявата на даден признак в екстремните му граници, определени от генотипа. Такива промени не се предават на потомството, но могат да се появят в следващото поколение чрез повтаряне на параметрите на факторите на околната среда.

Обикновено дарвиновата неопределена променливост се свързва с мутация, а определената с модификация.

Борба за съществуване.

В основата на Дарвиновата теория за естествения подбор е борбата за съществуване, която неизбежно произтича от безграничното желание на организмите да се размножават. Това желание винаги се изразява в геометрични прогресии.

Дарвин се позовава на Малтус в това. Въпреки това много преди Малтус биолозите са знаели за това явление. Да, и наблюденията на самия Дарвин потвърдиха способността на живите същества към потенциалната интензивност на възпроизвеждане. Дори К. Линей посочва, че една муха, чрез потомството си, може да има конски труп няколко дни преди костите.

Дори бавноразмножаващите се слонове, според изчисленията на Чарлз Дарвин, биха могли да овладеят цялата земя, ако има всички условия за това. Според Дарвин от една двойка слонове за 740 години биха се получили около 19 милиона индивида.

Защо потенциалната и реалната раждаемост се различават толкова много?

Дарвин отговаря и на този въпрос. Той пише, че истинското значение на изобилието от яйца или семена е да се покрият значителните им загуби, причинени от унищожаване в някое поколение живот, т.е. размножаването среща съпротива на околната среда. Въз основа на анализа на това явление Чарлз Дарвин въвежда понятието „борба за съществуване“.

„Концепцията за борбата за съществуване“ може да има смисъл и оправдание само в широкия „метафоричен“ смисъл на Дарвин: „включвайки тук зависимостта на едно същество от друго, и също така включвайки (по-важното) не само живота на един индивид, но също така успехът му в напускането след самите потомци." Дарвин пише: „Относно две животни от редица лъвове, В период на глад може съвсем правилно да се каже, че се бият помежду си за храна и живот. НО за растението в покрайнините на пустинята също се казва, че се бори за живот срещу сушата, макар че би било по-правилно да се каже, че зависи от влагата. За растение, което годишно произвежда хиляди семена, от които средно расте само едно, дори може да се каже по-правилно, че се бори с растения от същия род и други, които вече покриват почвата ... в цялото това знание ... Аз за улеснение прибягвам до общия термин борба за съществуване”.

Текстът „Произходът на видовете” потвърждава многообразието от форми на борбата за съществуване, но в същото време показва, че във всички тези форми има елемент на конкуренция или съревнование.

Вътрешновидовата борба се провежда в условия на ожесточена конкуренция, тъй като индивидите от един и същи вид изискват едни и същи условия на съществуване. На първо място е ролята на самия организъм и неговите индивидуални характеристики. Отбелязва се значението на неговите средства за защита, неговата дейност, желанието му за размножаване.

Борбата за съществуване на нивото на вида е ясно активна и нейната интензивност нараства с увеличаване на гъстотата на популацията.

Организмите се конкурират помежду си в борбата за храна, за женската, за ловната зона, както и в средствата за защита от неблагоприятните въздействия на климата, в защитата на потомството.

Влошаването на условията на хранене, високата гъстота на населението и т.н., позволяват на най-конкурентните да оцелеят. Пример за вътрешновидова борба е ситуацията в стадо диви елени. Увеличаването на броя на индивидите води до увеличаване на гъстотата на населението. Броят на мъжете в населението се увеличава. Увеличаването на гъстотата на населението води до липса на храна, появата на епидемии, борбата на мъжките за женска и т. н. Всичко това води до смърт на индивиди и намаляване на популацията. По-силните оцеляват.

По този начин вътрешновидовата борба допринася за подобряването на вида, появата на адаптации към околната среда, към факторите, които предизвикват тази борба.

Често междувидовата борба върви в една посока. Класически пример е връзката между зайци и вълци. Два зайца бягат от вълк. В един момент се разпръскват и вълкът остава без нищо. Междувидовата борба допринася за регулирането на популациите, унищожаването на болни или слаби организми.

Борбата с факторите на неорганичната среда принуждава растенията да се адаптират към новите условия на съществуване, тласка ги към повишаване на плодородието си. От друга страна се определя ограничаването на даден вид или популация до определени условия на местообитание. Индивидите на синята трева, растящи в прериите и в равнините, имат изправено стъбло, а индивидите, растящи в планински условия, имат издигащо се стъбло. В резултат на борбата за съществуване са оцелели индивиди, при които в ранните етапи на развитие стъблото е притиснато към земята, тоест се бори с нощните студове; растенията, които са силно понижени, също са най-жизнеспособни в планински условия .

Доктрината за борбата за съществуване потвърждава, че този фактор е движещата сила на еволюцията. Това е борбата, както и да я наречете, конкуренцията, конкуренцията. Принуждава организмите да придобиват нови черти, които им позволяват да спечелят.

Факторът на борбата за съществуване се отчита и от практическата дейност на човека. При засаждане на растения от един и същи вид е необходимо да се спазва определено разстояние между индивидите. При зарибяване на водоеми с ценни видове риби от него се отстраняват хищници и нискоценни видове. При издаване на разрешителни за обстрел на вълци се взема предвид броят на индивидите и др.

Естествен подбор.

„Естественият подбор не протича чрез подбор на най-приспособените, а чрез унищожаване на форми, най-приспособени към условията на жизнената среда“, казва Чарлз Дарвин в „Произходът на видовете“. Естественият подбор се основава на следните допускания: а) индивидите от всеки вид, в резултат на изменчивостта, биологично не са равни на условията на околната среда; някои от тях отговарят в по-голяма степен на условията на околната среда, други в по-малка степен; б) индивидите от всеки вид се борят с неблагоприятни за тях фактори на околната среда и се конкурират помежду си. В процеса на тази борба и съревнование, „като правило – чрез унищожаване на незадоволителното” – оцеляват най-приспособените форми. Опитът на най-силните е свързан с процесите на дивергенция, по време на които под непрекъснатото влияние на естествения подбор се формират нови вътрешновидови форми. Последните са все по-изолирани и служат като източник за образуване на нови видове и тяхното прогресивно развитие. Естествен подбор - създава нови форми на живот, създава удивителна адаптивност на живите форми, осигурява процес на увеличаване на организацията, разнообразието на живота.

Подборът започва на ниво, където конкуренцията между индивидите е най-висока. Нека се обърнем към класическия пример, за който пише самият Чарлз Дарвин. В брезовата гора преобладават светли пеперуди. Това предполага, че пеперудите със светли цветове са заменили пеперудите с тъмни и пъстри цветове. Този процес беше под влияние на естествения подбор за най-добър защитен цвят. Когато брезата е заменена от скали с тъмен цвят на кората в дадена област, пеперудите със светъл цвят започват да изчезват - те се изяждат от птици. Частта от населението с тъмен цвят, останала в незначителен брой, започва бързо да се размножава. Има селекция от индивиди, които имат шанс да оцелеят и да дадат плодородно потомство. В този случай говорим за междугрупова конкуренция, т.е. подборът се извършва между вече съществуващи форми.

Индивидите също са обект на естествен подбор. Всяко леко отклонение, което дава предимство на индивида в борбата за съществуване, може да бъде уловено чрез естествен подбор. Това е творческата роля на подбора. Той винаги действа на фона на подвижен материал, който непрекъснато се променя в процесите на мутация и комбиниране.

Естественият подбор е основната движеща сила на еволюцията.

Видове (форми) на естествен подбор.

Има два основни избора: стабилизиращ и насочен.

Стабилизираща селекция се случва в случаите, когато фенотипните черти са максимално съвместими с условията на околната среда и конкуренцията е доста слаба. Такъв подбор действа в цялата популация, унищожавайки индивиди с екстремни отклонения. Например, има някаква оптимална дължина на крилата за водно конче с определен размер с определен начин на живот в дадена среда. Стабилизиращата селекция действа чрез диференциално размножаване, ще унищожи онези водни кончета, които имат размах на крилата по-голям или по-малък от оптималния. Стабилизиращата селекция не насърчава еволюционната промяна, но поддържа фенотипната стабилност на популацията от поколение на поколение.

Насочен (движещ се) избор. Тази форма на селекция възниква в отговор на постепенна промяна в условията на околната среда. Насоченият подбор засяга обхвата от фенотипове, които съществуват в дадена популация, и упражнява селективен натиск, който измества средния фенотип в една или друга посока. След като новият фенотип влезе в оптимално съответствие с новите условия на околната среда, стабилизиращата селекция влиза в игра.

Насоченият подбор води до еволюционна промяна. Ето един пример.

Откриването на антибиотиците през 40-те години на миналия век създава силен селекционен натиск в полза на бактериални щамове, които са генетично устойчиви на антибиотици. Бактериите се размножават много силно, в резултат на случайна мутация може да се появи устойчива клетка, чиито потомци ще процъфтяват поради липсата на конкуренция от други бактерии, които са унищожени от този антибиотик.

изкуствен подбор.

Изкуствената селекция е метод за отглеждане на нови породи домашни животни или сортове растения.

Човекът от най-ранните времена на своята цивилизация използва изкуствен подбор при отглеждането на растения и животни. Дарвин използва данни от изкуствен подбор, за да обясни механизма на естествения подбор. Основните фактори на изкуствения подбор са наследствеността, изменчивостта, действието на човек, който се стреми да доведе наследствените отклонения до абсурдност и селекция. Променливостта, като свойството на всички организми да се променят, дава материал за селекция – различна поредица от отклонения. Човек, забелязвайки отклоненията, от които се нуждае, пристъпва към подбора. Изкуственият подбор се основава на изолиране на естествени популации или индивиди с необходимите отклонения и селективно кръстосване на организми, които имат характеристики, които са желани за хората.

Извършена е селекция на породите Чернефорд и Абърдийн-Ангус за количеството и качеството на месото, Чернзи и Джърси - за млекопроизводство. Овцете от породите Champshire и Suffalan узряват бързо и произвеждат добро месо, но са по-малко издръжливи и по-малко активни в храненето, отколкото, например, шотландските чернолице овце. Тези примери показват, че е невъзможно да се комбинират всички черти, необходими за максимален икономически ефект в една порода.

С изкуствения подбор човек създава насочено селективно действие, което води до промяна в честотите на алелите и генотипите в популацията. Това е еволюционен механизъм, водещ до появата на нови породи, линии, разновидности, раси и подвидове. Генофондовете на всички тези групи са изолирани, но запазват основната генна и хромозомна структура, характерна за вида, към който все още принадлежат. Не е по силите на човека да създаде нов вид или да възстанови изчезнал!

Дарвин прави разлика между методичен или систематичен подбор и несъзнателен подбор в рамките на изкуствения подбор. С методичния подбор селекционерът си е поставил много категорична цел, да произвежда нови породи, които да превъзхождат всичко създадено в тази посока. Несъзнателният подбор е насочен към запазване на вече съществуващите качества.

В съвременното развъждане има две форми на изкуствен подбор: инбридинг и аутбридинг. Инбридингът се основава на селективно кръстосване на тясно свързани индивиди с цел запазване и разпространение на особено желани черти. Аутбридингът е кръстосване на индивиди от генетично различни популации. Потомството на такива кръстоски обикновено превъзхожда родителите си.

Появата на устройства. Относителната природа на фитнеса.

Резултатът от естествения подбор е появата на признаци, които позволяват на организмите да се адаптират към условията на съществуване. От тук идва идеята за адаптивната природа на еволюцията. Въз основа на изследването на възникването на адаптациите (адаптациите) възниква цяло направление в биологията - доктрината за адаптациите. Адаптивните признаци или адаптации се делят на физиологични и морфологични.

Физиологични адаптации. Изобилието и голямото значение за жизнеността на организма на малки физиологични мутации допринасят за това, че диференциацията започва в популациите. Това е разбираемо, ако мутациите по своята природа са биологични промени, които водят преди всичко до промени в процесите на вътреклетъчния метаболизъм и само чрез това до морфологични трансформации. Примери са такива характеристики на организма като устойчивост на известни температури, способност за натрупване на хранителни вещества, обща активност и др. Те лесно дават изместване в двете посоки и и в двата случая могат да бъдат благоприятни. Изследването на кълняемостта на семената на червена детелина при различни температури показа, че най-висок % кълняемост се дава при +12C, но някои семена покълват само в диапазона от +4-10C. Това допринася за оцеляването на вида при ниски пролетни температури.

Пигментацията на животните по своето развитие и променливост се доближава до физиологичните особености. По-високата или по-ниската интензивност на цвета може да има защитни стойности при подходящ общ фон и условия на осветление. Това вече са морфологични адаптации.

Добре известните проучвания на Харисън показаха механизма на самото възникване на разлики в оцветяването на две популации пеперуди, възникнали от една непрекъсната популация, когато гората беше разделена от широка поляна. В тази част на гората, където борът е заменен с бреза, естественият подбор (преобладаващо изяждане на по-тъмни екземпляри от птици) доведе до значително осветяване на популацията на пеперудите.

Дори К. Дарвин обърна внимание на факта, че насекомите на островите са или добри летци, или имат намалени крила. Такова явление като намаляването на органи, които са загубили своето значение, не е трудно да се обясни, тъй като повечето мутации са свързани именно с феномена на недоразвитие.

Анализ на адаптациите показа, че те позволяват на организмите да оцелеят само при определени условия. Това може да се разбере дори като се анализират примерите, които дадохме. Когато брезовите дървета се отсичат, леките пеперуди стават лесна плячка за птиците. Същите птици, които се появиха под островите, унищожават насекоми с намалени крила. Тези факти вече показват, че фитнесът не е абсолютен, а относителен.

Доказателство за еволюцията на органичния свят.

Дарвинизмът отдавна е общоприета доктрина. Именно от най-ниските дарвинистки идеи могат да се обяснят всички исторически трансформации на органичния свят на Земята.

В края на 19 век, когато броят на поддръжниците на еволюционното учение на Чарлз Дарвин е по-малък от противниците, последователите на Чарлз Дарвин започват да събират доказателства за съществуването на еволюцията на органичния свят.

Работата в тази насока е извършена в областта на палеонтологията, сравнителната морфология, сравнителната анатомия, ембриологията, биогеографията, биохимията и др.

Палеонтологични находки като доказателство за еволюцията.

По време на съществуването на научната биология са се натрупали множество палеонтологични находки на изчезнали растения и животни. Тези находки станаха особено ценни, когато учените се научиха да определят възрастта на находищата, в които са открити. Беше възможно не само да се възстанови външният вид на изкопаемите организми, но и да се посочи времето, когато те са живели на нашата планета. Така са открити останки от семенни папрати, които са били междинна форма между папрати и семенни растения. Открит е стегоцефал - междинна форма между риби и земноводни. От пермските находища е известен гущерът с животински зъби, който е междинна форма между влечугите и бозайниците. Има още много такива примери.

Сравнителни морфологични и ембриологични доказателства за еволюцията.

Сравнителните морфологични доказателства се основават на понятия: аналогия и хомология на органите, на концепцията за рудименти и атавизми. Особено ценни в процеса на доказване на еволюцията са хомологията, рудиментите и атавизмите.

Примери за хомоложни органи включват предните крайници на гръбначни животни; жабешки лапи, гущери, птичи крила, плавници на водни бозайници, къртинови лапи, човешки ръце. Всички те имат единен устройствен план и съставляват еволюционно-морфологичен род. Такива ясни доказателства за еволюцията включват присъствието в човешката раса на "опашати хора" и хора, чиято линия на косата покрива цялата повърхност на тялото.

Едно от основните доказателства за еволюцията се счита за информация за ембрионалното развитие на организмите, което допринесе за появата на ново направление в биологията - еволюционната биология. В полза на еволюцията вече е фактът, че всички многоклетъчни животни в своето ембрионално развитие имат зародишни листчета, от които по различен начин се образуват различни органи. Ембрионът в своето развитие сякаш „помни“ етапите, през които са преминали неговите предци.

Доказателство за еволюцията от екология и география.

Биохимични доказателства за еволюцията.

Поразително доказателство за еволюцията е наличието на единен наследствен материал – ДНК и способността на различни групи организми да „включват“ различни части от генома в процеса на живот!

Основните насоки на еволюционния процес.

Процесът на еволюция протича непрекъснато под знака на приспособяването на организмите към околната среда.

Основните направления на еволюционния процес трябва да се считат за биологичен прогрес, биологична стабилизация, биологична регресия.

Ясни дефиниции на тези явления бяха дадени от A. N. Severtsov.

Биологичният прогрес означава повишаване на приспособимостта на организма към околната среда, което води до увеличаване на броя и по-широко разпространение на даден вид в пространството. Пример за биологичен прогрес е еволюцията на дихателната система от дишане на хрилете до белодробно дишане. Именно този процес доведе до завладяването на земята и въздушното пространство от животните.

Според А. Н. Северцов биологичната стабилизация означава поддържане на физическата годност на тялото на определено ниво. Тялото се променя според промените в околната среда. Числеността му не се увеличава, но и не намалява.

При растенията с намаляване на средната годишна температура се увеличава броят на покриващите косми на епидермиса. Това явление позволява на всички индивиди да оцелеят, но няма предимство между другите видове, тъй като те показват една и съща реакция.

Биологичният прогрес е от най-голямо значение в еволюцията, следователно в биологията се отделя голямо внимание на изучаването на биологичния прогрес.

Ароморфозите и идеоадаптацията се считат за основни направления на биологичния прогрес, наред с други посоки на биологичния прогрес може да се посочи и обща дегенерация.

Ароморфозите са адаптивни промени, при които има разширяване на условията на живот, свързано с усложняване на организацията и повишаване на жизнената активност. Класически пример за ароморфоза трябва да се счита за подобряване на белите дробове при птици и бозайници, пълното отделяне на артериална и венозна кръв в сърцето на птици и бозайници, разделяне на функциите в пластидите на висшите растения.

Идеологическите адаптации са посоки в еволюцията, при които някои адаптации се заменят с други, които са биологически еквивалентни на тях. Идеологическите адаптации, за разлика от ароморфозите, са от частен характер. Пример за идеологически адаптации е еволюцията на устния апарат на насекомите, който е бил формиран, за да отговаря на околната среда и съвместната еволюция.

Обща дегенерация - адаптивни промени в възрастните потомци, при които общата енергия на жизнената дейност намалява. Той се отнася до посоките на биологичния прогрес, тъй като намаляването на някои органи, което се случва по време на дегенерация, е придружено от компенсаторно развитие на други органи. Така при пещерните и подземните животни намаляването на органите на зрението се съпровожда от компенсаторно развитие на други сетивни органи.

Човешки произход.

В антропологията има няколко гледни точки за това кога човешкият клон е станал изолиран. Според една хипотеза преди около 10 милиона години маймуните са били разделени на три вида. Един вид - прагорилите - отивали в планинските гори, където се задоволявали с вегетарианска храна. Друг вид - прошимпанзето - избра групов начин на живот. Основната храна за него бяха маймуни от дребни видове. Третият вид – предчовекът – предпочитал лова в богатия живот на саваната. Това беше клонът, който доведе до съвременния човек.

Според съвременната хипотеза, изложена от Тим ​​Витън, антрополог от Калифорнийския университет в Бъркли, само преди пет милиона години клоните на проточовека и маймуната се разделят. Тиман Уайт смята, че появилият се по това време Australopithecus ramidus, в зависимост от обстоятелствата, се е движил или на четири, или на два крайника. И вероятно са минали стотици хиляди години, преди смесеното движение да бъде заменено от двукраката.

Преди около три милиона години клонът на човека даде две линии на развитие. Един от тях даде началото на цяла галактика от изправени видове австралопитеци, а другият доведе до появата на нов род, наречен Homo.

Обща биология.

Помощ за влизане в университети.

Съставител: Galkin M.A.

Наръчникът представя материал от курса на обща биология, вариращ от теорията за произхода на живота на Земята до учението за биосферата.

Наръчникът е предназначен за кандидати, гимназисти, ученици от подготвителни курсове и катедри.

Предговор.

Ръководството е съставено в съответствие с програмата за кандидатстване в университетите на Руската федерация, където биологията е общ предмет.

Целта на това ръководство е да помогне на кандидата да се подготви за приемните изпити. По това се различава от училищния учебник "Обща биология", който има познавателен характер.

При съставянето на ръководството преди всичко бяха взети предвид изискванията за приемни изпити. Това се отнася както за съдържанието, така и за обема на материала, даден в ръководството.

Помощта е предназначена за кандидати със завършено средно образование или изучаващи обща биология в подготвителните отделения.

Ръководството не включва някои раздели, традиционно разглеждани в курса "Обща биология". Това са „Клетъчна структура“, „Клетъчно деление“, „Фотосинтеза“.

Материалът по тези раздели е подробно описан в ръководството за кандидати в университети, съставено от Galkin M.A.

Всички коментари и предложения относно формата и съдържанието на ръководството ще бъдат приемани с благодарност.

Ръчен компилатор.

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА

РУСКА ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛНА ДЪРЖАВНА БЮДЖЕТНА ОБРАЗОВАТЕЛНА ИНСТИТУЦИЯ

ВИСШЕ ПРОФЕСИОНАЛНО ОБРАЗОВАНИЕ

"ДЪРЖАВЕН УНИВЕРСИТЕТ ВЯТКА"

Катедра по биология

Катедра по микробиология

И.В. ДЪРМОВ

Обща биология

Лекционен курс

Урок

Одобрен от редакционно-издателския комитет на Методическия съвет на FGBOU VPO "Вятски държавен университет" като учебник за студенти от направление 020400.62 "Биология" от всички профили на обучение

Рецензенти:

доцент на катедрата по биотехнологии FGBOU VPO "Вятски държавен университет",

кандидат биологични науки О. Н. Шуплецова;

Главен научен сътрудник, Изследователски център 33 Централен изследователски институт на Министерството на отбраната на Руската федерация, Киров, доктор на биологичните науки, професор V.B. Калинински

Дърмов, И.В.

УДК 573(07)

Учебникът е предназначен за студенти от направление 020400.62 "Биология" от всички профили на обучение, изучаващи дисциплината "Обща биология".

Тези. редактор Е.В. Кайгородцева

© VyatSU, 2014

1. Биологията като наука. Свойства на живите системи…………………………………………4

2. Основи на цитологията. Прокариоти……………………………………………………..17

3. Основи на цитологията. еукариоти. Мембранни компоненти …………….21

4. Основи на цитологията. еукариоти. Немембранни компоненти…………..29

5. Безполово размножаване. Митоза………………………………………………………..34

6. Полово размножаване. Мейоза………………………………………………………………43

7. Основните модели на наследственост………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………

8.Основни модели на променливост…………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………

9. Биологично разнообразие…………………………………………………………….79

Списък на използваните източници………………………………………………….105

Лекция №1

Тема на лекцията: Биологията като наука . Свойства на живите системи.

План на лекцията:

1. Биологията като наука

2. Методи на биологията

3. Основни понятия по биология

4. Нива на организация на живите

5. Основни свойства на живите системи

6. Съвременна дефиниция за жив организъм и живот

1. Биологията като наука

Биология (гр. биос- живот, лога- дума, учение) - набор от науки за живота, за дивата природа. Предмет по биология - структурата на живите организми, техните функции, произход, развитие, връзка с околната среда. Наред с физика, химия, астрономия, геология и т.н. отнася се до естествени науки.

Биологията е една от най-старите науки, въпреки че този термин се появява едва през 1797 г. (авторът му е немският професор по анатомия Т. Руз (1771-1803). Аристотел (384-322 г. пр. н. е.) често е наричан „бащата на биологията”, който принадлежи към първата класификация на животните.

Какво са особеностибиологията като наука?

1.1 Биология отблизо свързани с философията. Това се дължи на факта, че от 3-те фундаментални проблема на естествената наука 2 са обект на биологични изследвания.

1. Проблемът за произхода на Вселената, космоса, природата изобщо (с него се занимава физика, астрономия).

2. Проблемът за произхода на живота, т.е. живеещи от неживо.

3. Проблемът за произхода на Разума и човека като негов носител.

Решението на тези въпроси е тясно свързано с решението основен въпрос на философиятаКакво е първо - материята или съзнанието? Следователно, значително място в биологията заемат философските аспекти.

1.2. Връзка на биологията със социалните и етичните въпроси.

Социалният дарвинизъм например пренася концепцията за "естествен подбор" в човешкото общество, разликите между класовете се обясняват с биологични фактори.

Други примери: расизъм, трансплантации на органи, проблемът със стареенето.

1.3. Дълбок специализациябиология.

В резултат на диференциацията на биологията по обект на изследваневъзникват частни биологични науки: ботаника, зоология, микробиология (бактериология, вирусология, микология и др.).

Друго разделение на биологичните науки - по нива на организация и свойства на живата материя: генетика (наследственост), цитология (клетъчно ниво), анатомия и физиология (строеж и функциониране на организмите), екология (отношения на организмите с околната среда) и др.

Като резултат интеграция с други науки възникват: биохимия, биофизика, радиобиология, космическа биология и др.

Тези. биологията е комплекс от науки и обща биология занимава се с изучаване на най-общите модели на структура, живот, развитие, произход на живите организми. Основният въпрос, на който общата биология се опитва да отговори, е какво е животът?

1.4. В момента биология, докато остава теоретична основа познанието за живите става директно производителна сила , поражда нови технологии: биотехнология, генетично и клетъчно инженерство и др.

Биология– науката за живата природа, която изучава живота като специална форма на материята, законите на нейното съществуване и развитие.Биологията, преди всичко, е комплекс от знания за живота и набор от научни дисциплини (повече от 300), които изучават живите същества: химичен състав, фина и груба структура, разпространение, функциониране, неговото минало, настояще и бъдеще, както и като практическо значение и приложение. Терминът "биология" в съвременния смисъл е въведен едновременно през 1802 г. от Ж.-Б. Ламарк и немският натуралист Г. Р. Тревиранус.

Нещо изучаване на биология - всички прояви на живота:

Структура и функции, развитие и разпространение на живите организми (прокариоти, протисти, растения, гъби, животни и хора);

Структура, функции и развитие на природните съобщества, връзката им помежду си и околната среда;

Историческо развитие и еволюция на живите организми.

Задачиче биологията решава:

Идентифициране и обяснение на общите свойства и разнообразие на живите организми;

Познаване на закономерностите в устройството и функционирането на живи системи от различен ранг, техните взаимовръзки, стабилност и динамичност;

Изучаване на историческото развитие органичен свят;

Изготвяне на научна картина на света въз основа на получените данни;

Осигуряване на безопасността на биосферата и способността на природата да се възпроизвежда.

Методиизползва се за решаване на проблеми:

- наблюдение: дава възможност за описване на биологични явления;

-сравнение: ви позволява да намерите модели, общи за различни явления;

- експериментален (експеримент): изследователят изкуствено създава ситуация, която помага за изследване на свойствата на биологичните обекти;

- моделиране: чрез компютърна технологияимитират се отделни биологични процеси или явления (поведението на биологична система при дадените параметри):

- исторически: позволява въз основа на данни за съвременния органичен свят и неговото минало да се изследват процесите на развитие на живата природа (за първи път се използва от Ч. Дарвин).

За описване и изследване на биологични процеси биолозите използват и методи: химически, физически, математически, технически науки, география, геология, геохимия и др. В резултат на това възникват сродни (гранични) дисциплини - биохимия, биофизика, почвознание, радиобиология, радиоекология и др. d.

Всички науки могат да бъдат класифицирани:

· по предмета на обучение:

- зоология(изучава произхода, структурата и развитието на животните, техния начин на живот, разпространение в Глобусът), което включва по-тесни дисциплини - ентомология(относно насекомите) орнитология(за птиците) ихтиология(за рибата) териология(за бозайници);

- ботаника(изучава разпределителните организми, техния произход, структура, развитие, жизнена дейност, свойства, разнообразие, класификация, както и структурата, развитието и разположението на растителните съобщества на земната повърхност - фитоценози), в рамките на които разграничават бриология (за мъхове), дендрология (за дървета);

- микробиология(микроорганизми);

- микология(гъби);

- лихенология(лишеи);

- алгология(морски водорасли);

- вирусология(вируси);

- хидробиология(изучава организми, които живеят във водната среда) и др .;

· за изследване на свойствата на тялото:

- анатомияи морфология(предмет на тяхното изследване е външната и вътрешната структура и форма на организмите);

- физиология(изучава функциите на живите организми, тяхната взаимовръзка, зависимост от външни и вътрешни условия); подразделя се на човешка физиология, физиология на животните, растенията и др.;

-цитология(изучава клетката като структурна и функционална единица на организмите;

- хистология(изучава структурата на тъканите на животинските организми);

- ембриология и биология на индивидуалното развитие(изучава модели на индивидуално развитие);

- екология(изучава бита на животните и растенията във връзката им с условията на околната среда) и др.

· относно използването на определени изследователски методи:

- биохимия(изучава химичния състав на организмите, структурата и функциите химични веществахимични методи);

- биофизика(изучава физични и физико-химични явления в клетките и организмите с помощта на физични методи);

- биометрични данни(въз основа на измерване на живи тела, техните части, процеси и реакции и последващо изчисление, извършва математическа обработка на данните с цел установяване на зависимости, закономерности, които са невидими при описание на отделни явления и процеси) и др.;

- генетика(изучава моделите на наследственост и вариабилност);

· На практическо приложение биологични знания:

- биотехнология(набор от индустриални методи, които позволяват използването на живи организми с висока ефективност за получаване на ценни продукти - антибиотици, аминокиселини, протеини, витамини, хормони и др., за защита на растенията от вредители и болести, за борба със замърсяването на околната среда, в пречиствателни съоръженияи др.);

- агробиология(комплекс от знания за отглеждането на земеделски култури);

- избор(науката за методите за създаване на сортове растения, породи животни и щамове микроорганизми със свойствата, необходими за човека);

- животновъдство, ветеринарна медицина, медицинска биология, фитопатологияи т.н.;

· върху изучаването на нивото на организация на живите същества:

- молекулярна биология(изследва житейските явления на молекулярно-генетично ниво и отчита значението на триизмерната структура на молекулите);

- цитологияи хистология(изучаване на клетките и тъканите на живите организми);

- популационно-видова биология(проучва популации);

- биоценология(изучава биогеоценози);

- обща биология(изучава общите закономерности, които разкриват същността на живота);

- биогеография(изучава общите закономерности на географското разпространение на живите организми на Земята;

- таксономия(изучава разнообразието на организмите и тяхното разпределение в групи);

- палеонтология(изучава историята на органичния свят върху останките от животни и растения);

- еволюционна доктрина(изучава историческото развитие на дивата природа и разнообразието на органичния свят).

Практическа значимост и приложение на постиженията съвременна биология:

1. Биологията е теоретичната основа на много науки.

2. Познанията по биология са необходими за разбиране на мястото на човека в системата на природата, за разбиране на взаимоотношенията между организмите и заобикалящата ги нежива природа.

3. Биологията оказва решаващо влияние върху напредъка на селскостопанското производство и медицината:

опазване на околната среда;

Разпознаване, профилактика и лечение на болести по растенията, животните и хората;

Разширяване на рибовъдството и отглеждането на кожи;

Включване в икономическия оборот на нови територии;

Разработване на селекция на микроорганизми, растения и животни;

Прогнозиране на екологичната ситуация в различни региони и състоянието на биосферата като цяло.

4. Биологичното обучение заема специално място в системата на медицинското образование.

5. Много биологични принципи и разпоредби

Използва се в технологиите:

Те са в основата на редица индустрии в хранително-вкусовата, леката, микробиологичната и други индустрии.

6. Широко се въвеждат съвременни биотехнологии, създадени на базата на клетъчното и генното инженерство (получаване на щамове микроорганизми, способни да синтезират човешки инсулин, соматотропен хормон, интерферони, имуногенни препарати, ваксини и др.).

8. Генетичните изследвания направиха възможно разработването на методи за ранна (пренатална) диагностика, лечение и профилактика на много наследствени заболявания при човека.

самообновяване – способността на организмите постоянно да обновяват структурни елементи - молекули, ензими, органели, клетки - като заменят "износените" такива, които са изпълнили функциите си (кръвни клетки, кожни епидермални клетки и др.).В този случай организмите използват вещества и енергия, които влизат в клетките ( поток от материя и енергия). Осигурете самообновяване метаболизъми преобразуване на енергия, реакции на матричен синтез, дискретност.

самовъзпроизвеждане – способността на живите организми да произвеждат свой собствен вид, като същевременно запазват структурата и функциите на родителските форми в своите потомци. Когато живите организми се размножават, потомството обикновено прилича на родителите си: котките раждат котенца, кучетата раждат кученца. Семената на глухарчетата ще прераснат отново в глухарчета. Възпроизвеждане и осигурява свойството на самовъзпроизвеждане. Процесът на самовъзпроизвеждане се осъществява на почти всички нива на организацията. Благодарение на размножаването не само цели организми, но и клетки, клетъчни органели (митохондрии, пластиди) след разделяне са подобни на своите предшественици. От една молекула ДНК, когато се удвои, се образуват две дъщерни молекули, напълно повтарящи оригиналната. Самовъзпроизвеждането се основава на реакции на матричен синтезт.е. образуването на нови молекули и структури въз основа на информация ( Поток на информация) вградена в ДНК нуклеотидната последователност. Следователно самовъзпроизвеждането е тясно свързано с явлението наследственост.

Саморегулация – способността на организмите в непрекъснато променящи се условия на околната среда да поддържат постоянството си химичен състави интензивността на протичането на физиологичните процеси (хомеостаза) въз основа на потока на материята, енергията и информацията.В същото време липсата на прием на хранителни вещества мобилизира вътрешните ресурси на тялото, а излишъкът предизвиква складирането на тези вещества. Саморегулацията се осъществява по различни начини поради дейността на регулаторните системи - нервна и ендокринна - и се основава на на принципа на обратната връзка: сигнал за включване на определена система може да бъде промяна в концентрацията на вещество или състоянието на системата. По този начин повишаването на концентрацията на глюкоза в кръвта води до увеличаване на производството на хормона на панкреаса инсулин, което намалява съдържанието на тази захар в кръвта; намаляването на нивата на кръвната глюкоза забавя освобождаването на хормона в кръвния поток. Намаляването на броя на клетките в тъканта (по време на пилинг, кожно дермабразио, в резултат на травма) причинява повишено възпроизвеждане на останалите клетки; възстановяването на нормален брой клетки дава сигнал за прекратяване на интензивното клетъчно делене).

От другите свойства, характерни за живите същества, някои са повече или по-малко сходни с процесите, протичащи в неживата природа.

Единство на химичния състав. Живите организми са доста ясно отделени от неживите по химичен състав (нуклеинови киселини, протеини, въглехидрати, мазнини и др.). Живите същества са съставени от същите елементи като неодушевените предмети. Но те образуват сложни молекули в тялото, които не се срещат в неживата природа. Освен това съотношенията на тези елементи в живите и неживите същества също са различни. Ако елементният състав на неживата природа, заедно с кислорода, е представен от силиций, желязо, магнезий, алуминийи т.н., тогава в живите организми 98% от химическия състав се пада само на четири елемента - въглерод, азот, водороди кислород.Освен това всички живи организми са изградени предимно от четири групи сложни органични молекули: протеини, въглехидрати, липиди и нуклеинови киселини. Трябва също да се отбележи, че съставът химични елементив различни среди на неживата природа, за разлика от живите организми, е различно. Хидросферата е доминирана от водороди кислород, в атмосферата азоти кислород,в литосферата силицийи кислород.

Метаболизъм и преобразуване на енергия. Това е обща собственостна всички живи същества е съвкупност от всички химични трансформации, които се случват в тялото и осигуряват запазването и възпроизводството на живота. организъме отворена система в стабилно стационарно състояние:скоростта на непрекъснато доставяне на материя и енергия от околната среда се балансира от скоростта на непрекъснато пренасяне на материя и енергия от системата.

Тялото консумира вещества и енергия от околната среда, използва ги за осигуряване химична реакция, и след това се връща в околната среда, но в различна форма, еквивалентно количество енергия (под формата на топлина) и материя (под формата на продукти на разпад). Организмите консумират вещества от околната среда в процеса храна. Автотрофи- Растенията, повечето протисти и някои от прокариотите, способни сами да фотосинтезират, създават органични вещества от неорганични вещества, използвайки светлинна енергия. Хетеротрофи- животни, гъби, част от протисти и повечето прокариоти използват органични вещества от други организми, разграждат ги с ензими и усвояват продуктите на разцепването.

значителна част органична материя(въглехидрати, протеини, липиди), идващи в резултат на автотрофно или хетеротрофно хранене, съдържат енергия в химични връзки. По време на дишането тази енергия се освобождава и съхранява в АТФ. Крайни продукти на метаболизма, често токсични, в процеса разпределяне, или екскрециисе отделят от тялото.

По този начин организмите се характеризират с метаболизъм с околната среда и енергийна зависимост. Метаболизмът и преобразуването на енергия осигуряват постоянството на химичния състав и структурата на всички части на тялото и в резултат на това постоянството на тяхното функциониране в непрекъснато променящи се условия на околната среда. Други признаци - растеж, раздразнителност, наследственост, променливост, размножаване - всичко това е резултат от метаболизма и неговото проявление.

възпроизвеждане. По време на размножаването организмите произвеждат свой собствен вид и по този начин увеличават броя на индивидите. В процеса на размножаване от поколение на поколение се предават признаци, свойства и особености на развитието на организмите на даден вид. Благодарение на размножаването популацията на вида се поддържа дълго време на определено ниво. Смяната на поколенията се осигурява чрез сексуално и безполово размножаване.

Наследственост.Е в способността на организмите да възпроизвеждат своите характеристики, свойства и особености на развитие от поколение на поколение. Основата на наследствеността е стабилността на носителите на генетична информация, т.е. постоянството на структурата на ДНК молекулите. Генетичната информация, съдържаща се в ДНК, определя възможните граници на развитието на организма, неговите структури, функции и реакции към заобикаляща среда. В същото време потомството обикновено е подобно на родителите си, но не е идентично с тях.

Променливост. Способността на организмите да придобиват нови свойства и характеристики по време на онтогенезата и да губят стари,Наречен променливост. Това свойство е като че ли обратното на наследствеността, но в същото време е тясно свързано с него, тъй като в този случай се променят гените, които определят развитието на определени черти. Ако възпроизвеждането на матрици - ДНК молекули - винаги се случваше с абсолютна точност, тогава по време на размножаването на организмите ще бъдат наследени само характеристиките, които са съществували преди, и адаптирането на видовете към променящите се условия на околната среда би било невъзможно. следователно, променливост - това е способността на организмите да придобиват нови признаци и свойства, която се основава на промени в молекулите на ДНК. По този начин самоудвояването на ДНК молекулите дава възможност не само да се запазят наследствените характеристики на родителите в потомците, но и да се отклонят от тях, т.е. вариабилност, в резултат на което организмите придобиват нови характеристики и свойства. Променливостта създава разнообразен материал за естествен подборт.е. подборът на най-приспособените индивиди към конкретни условия на съществуване в природни условия, което от своя страна води до появата на нови форми на живот, нови видове организми.

Растеж и развитие.Независимо от метода на размножаване (асексуален или сексуален), всички дъщерни индивиди, образувани от една зигота, спори, пъпки или клетки, се наследяват само генетична информация, тоест способността да се показват определени признаци и свойства. Новият организъм реализира получената наследствена информация в хода на растеж и развитие. Развитие – промяна във външната или вътрешната структура на тялото.Представено е развитието на живите организми онтогенезата ( индивидуално развитие) и филогенеза ( историческо развитие) . По време на онтогенезата постепенно и последователно се проявяват индивидуалните свойства на организма (проява на цвета на очите, способността за задържане на главата, седене, ходене, поява на зъби и др. при децата). Развитието е придружено растеж – постепенно увеличаване на размера на развиващия се организъм,поради процеса на увеличаване броя на клетките и натрупване на маса извънклетъчни образувания в резултат на метаболизма.В процеса на развитие възниква специфична структурна организация на индивида, а увеличаването на неговата маса се дължи на възпроизвеждане на макромолекули, елементарни структури на клетките и самите клетки. Със смяната на многобройни поколения настъпва смяна на видовете, или филогенеза (еволюция) – това е необратимо и насочено развитие на живата природа, придружено от образуване на нови видове и прогресивно усложняване на живота.

Раздразнителност.По време на еволюцията организмите са се развили способността селективно да реагира на влиянията на външната или вътрешната среда– раздразнителност. Например, при бозайници, когато телесната температура се повиши, кръвоносните съдове в кожата се разширяват, разсейвайки излишната топлина и по този начин възстановявайки оптималната телесна температура.

Всяка промяна в условията на околната среда около тялото едразнещ , а реакцията на тялото към външни дразнители служи като индикатор за неговата чувствителност и проява на раздразнителност. Най-ярката форма на проява на раздразнителност е движение. В растенията това тропизмии nastia, за протист - таксита; реакции на многоклетъчни организми - рефлексиосъществява се през нервната система. Комбинацията от "дразнител - реакция" може да се натрупа под формата на опит и да се използва от тялото в бъдеще.

Адаптиране към околната среда.Живите организми не само са добре адаптирани към околната среда, но и перфектно съответстват на начина им на живот. Наричат ​​се характеристиките на устройството, живота и поведението, които осигуряват оцеляване и размножаване в местообитанието им адаптации (устройства).

Дискретност и почтеност. Дискретността е универсално свойство на материята: всеки атом се състои от елементарни частици, атомите образуват молекула. Простите молекули са част от сложни съединения или кристали и т. н. Живите системи се различават рязко от неодушевените обекти по своята изключителна сложност и висок структурен и функционален ред. В същото време отделен организъм или друга биологична система (вид, биогеоценоза и др.) е дискретна и интегрална, тоест се състои от отделни изолирани (изолирани и ограничени в пространството), но въпреки това тясно свързани и взаимодействащи между части, които образуват функционално единство. Всеки вид организми включва отделни индивиди. Тялото на силно организиран индивид образува пространствено ограничени органи, които от своя страна се състоят от отделни клетки. Енергийният апарат на клетката е представен от митохондриите, апаратът за синтез на протеини от рибозоми и др. до макромолекули (протеини, нуклеинови киселини и др.), всяка от които може да изпълнява своята функция само ако е пространствено изолирана от останалите . Дискретността на структурата на тялото е в основата на неговия структурен ред, създава възможност за постоянното му самообновяване чрез подмяна на „износените“ конструктивни елементи, без да спира изпълнението на функцията. Дискретността на даден вид определя възможността за неговата еволюция чрез смърт или елиминиране на неадаптирани индивиди от размножаването и запазване на индивиди с черти, полезни за оцеляването.