ЛЕКЦИЯ № 1. Введение

1. Клеточная теория (КТ) Предпосылки клеточной теории

Предпосылками создания клеточной теории были изобретение и усовершенствование микроскопа и открытие клеток (1665 г., Р. Гук - при изучении среза коры пробкового дерева, бузины и др.). Работы известных микроскопистов: М. Мальпиги, Н. Грю, А. ван Левенгука - позволили увидеть клетки растительных организмов. А. ван Левенгук обнаружил в воде одноклеточные организмы. Сначала изучалось клеточное ядро. Р. Браун описал ядро растительной клетки. Я. Э. Пуркине ввел понятие протоплазмы - жидкого студенистого клеточного содержимого.

Немецкий ботаник М. Шлейден первым пришел к выводу, что в любой клетке есть ядро. Основателем КТ считается немецкий биолог Т. Шванн (совместно с М. Шлейденом), который в 1839 г. опубликовал труд "Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений". Его положения:

1) клетка - главная структурная единица всех живых организмов (как животных, так и растительных);

2) если в каком-либо образовании, видимом под микроскопом, есть ядро, то его можно считать клеткой;

3) процесс образования новых клеток обусловливает рост, развитие, дифференцировку растительных и животных клеток. Дополнения в клеточную теорию внес немецкий ученый Р. Вирхов, который в 1858 г. опубликовал свой труд "Целлюлярная патология". Он доказал, что дочерние клетки образуются путем деления материнских клеток: каждая клетка из клетки. В конце XIX в. были обнаружены митохондрии, комплекс Гольджи, пластиды в растительных клетках. После окрашивания делящихся клеток специальными красителями были обнаружены хромосомы. Современные положения КТ

1. Клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов, является наименьшей структурной единицей живого.

2. Клетки всех организмов (как одно-, так и многоклеточных) сходны по химическому составу, строению, основным проявлениям обмена веществ и жизнедеятельности.

3. Размножение клеток происходит путем их деления (каждая новая клетка образуется при делении материнской клетки); в сложных многоклеточных организмах клетки имеют различные формы и специализированы в соответствии с выполняемыми функциями. Сходные клетки образуют ткани; из тканей состоят органы, которые образуют системы органов, они тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным механизмам регуляции (у высших организмов).

Значение клеточной теории

Стало ясно, что клетка - важнейшая составляющая часть живых организмов, их главный морфофизиологический компонент. Клетка - это основа многоклеточного организма, место протекания биохимических и физиологических процессов в организме. На клеточном уровне в конечном итоге происходят все биологические процессы. Клеточная теория позволила сделать вывод о сходстве химического состава всех клеток, общем плане их строения, что подтверждает филогенетическое единство всего живого мира.

2. Определение жизни на современном этапе развития науки

Довольно трудно дать полное и однозначное определение понятию жизни, учитывая огромное разнообразие ее проявлений. В большинстве определений понятия жизни, которые давались многими учеными и мыслителями на протяжении веков, учитывались ведущие качества, отличающие живое от неживого. Например, Аристотель говорил, что жизнь - это "питание, рост и одряхление" организма; А. Л. Лавуазье определял жизнь как "химическую функцию"; Г. Р. Тревиранус считал, что жизнь есть "стойкое единообразие процессов при различии внешних влияний". Понятно, что такие определения не могли удовлетворить ученых, так как не отражали (и не могли отражать) всех свойств живой материи. Кроме того, наблюдения свидетельствуют, что свойства живого не исключительны и уникальны, как это казалось раньше, они по отдельности обнаруживаются и среди неживых объектов. А. И. Опарин определял жизнь как "особую, очень сложную форму движения материи". Это определение отражает качественное своеобразие жизни, которое нельзя свести к простым химическим или физическим закономерностям. Однако и в этом случае определение носит общий характер и не раскрывает конкретного своеобразия этого движения.

Ф. Энгельс в "Диалектике природы" писал: "Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является обмен веществом и энергией с окружающей средой".

Для практического применения полезны те определения, в которых заложены основные свойства, в обязательном порядке присущие всем живым формам. Вот одно из них: жизнь - это макромолекулярная открытая система, которой свойственны иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, самосохранению и саморегуляции, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии. Согласно данному определению жизнь представляет собой ядро упорядоченности, распространяющееся в менее упорядоченной Вселенной.

Жизнь существует в форме открытых систем. Это означает, что любая живая форма не замкнута только на себе, но постоянно обменивается с окружающей средой веществом, энергией и информацией.

3. Фундаментальные свойства живой материи

Эти свойства в комплексе характеризуют любую живую систему и жизнь вообще:

1) самообновление. Связано с потоком вещества и энергии. Основу обмена веществ составляют сбалансированные и четко взаимосвязанные процессы ассимиляции (анаболизм, синтез, образование новых веществ) и диссимиляции (катаболизм, распад). В результате ассимиляции происходят обновление структур организма и образование новых его частей (клеток, тканей, частей органов). Диссимиляция определяет расщепление органических соединений, обеспечивает клетку пластическим веществом и энергией. Для образования нового нужен постоянный приток необходимых веществ извне, а в процессе жизнедеятельности (и диссимиляции, в частности) образуются продукты, которые нужно вывести во внешнюю среду;

2) самовоспроизведение. Обеспечивает преемственность между сменяющимися генерациями биологических систем. Это свойство связано с потоками информации, заложенной в структуре нуклеиновых кислот. В связи с этим живые структуры постоянно воспроизводятся и обновляются, не теряя при этом сходства с предыдущими поколениями (несмотря на непрерывное обновление вещества). Нуклеиновые кислоты способны хранить, передавать и воспроизводить наследственную информацию, а также реализовывать ее через синтез белков. Информация, хранимая на ДНК, переносится на молекулу белка с помощью молекул РНК;

3) саморегуляция. Базируется на совокупности потоков вещества, энергии и информации через живой организм;

4) раздражимость. Связана с передачей информации извне в любую биологическую систему и отражает реакцию этой системы на внешний раздражитель. Благодаря раздражимости живые организмы способны избирательно реагировать на условия внешней среды и извлекать из нее только необходимое для своего существования. С раздражимостью связана саморегуляция живых систем по принципу обратной связи: продукты жизнедеятельности способны оказывать тормозящее или стимулирующее воздействие на те ферменты, которые стояли в начале длинной цепи химических реакций;

5) поддержание гомеостаза (от гр. homoios - "подобный, одинаковый" и stasis - "неподвижность, состояние") - относительного динамического постоянства внутренней среды организма, физико-химических параметров существования системы;

6) структурная организация - определенная упорядоченность, стройность живой системы. Обнаруживается при исследовании не только отдельных живых организмом, но и их совокупностей в связи с окружающей средой - биогеоценозов;

7) адаптация - способность живого организма постоянно приспосабливаться к изменяющимся условиям существования в окружающей среде. В ее основе лежат раздражимость и характерные для нее адекватные ответные реакции;

8) репродукция (воспроизведение). Так как жизнь существует в виде отдельных (дискретных) живых системы (например, клеток), а существование каждой такой системы строго ограничено во времени, поддержание жизни на Земле связано с репродукцией живых систем. На молекулярном уровне воспроизведение осуществляется благодаря матричному синтезу, новые молекулы образуются по программе, заложенной в структуре (матрице) ранее существовавших молекул;

9) наследственность. Обеспечивает преемственность между поколениями организмов (на основе потоков информации).

Тесно связана с ауторепродукцией жизни на молекулярном, субклеточном и клеточном уровнях. Благодаря наследственности из поколения в поколение передаются признаки, которые обеспечивают приспособление к среде обитания;

10) изменчивость - свойство, противоположное наследственности. За счет изменчивости живая система приобретает признаки, ранее ей несвойственные. В первую очередь изменчивость связана с ошибками при репродукции: изменения в структуре нуклеиновых кислот приводят к появлению новой наследственной информации. Появляются новые признаки и свойства. Если они полезны для организма в данной среде обитания, то они подхватываются и закрепляются естественным отбором. Создаются новые формы и виды. Таким образом, изменчивость создает предпосылки для видообразования и эволюции;

11) индивидуальное развитие (процесс онтогенеза) - воплощение исходной генетической информации, заложенной в структуре молекул ДНК (т. е. в генотипе), в рабочие структуры организма. В ходе этого процесса проявляется такое свойство, как способность к росту, что выражается в увеличении массы тела и его размеров. Этот процесс базируется на репродукции молекул, размножении, росте и дифференцировке клеток и других структур и др.;

12) филогенетическое развитие (закономерности его установлены Ч. Р. Дарвином). Базируется на прогрессивном размножении, наследственности, борьбе за существование и отборе. В результате эволюции появилось, огромное количество видов. Прогрессивная эволюция прошла ряд ступеней. Это доклеточные, одноклеточные и многоклеточные организмы вплоть до человека.

При этом онтогенез человека повторяет филогенез (т. е. индивидуальное развитие проходит те же этапы, что и эволюционный процесс);

13) дискретность (прерывистость) и в то же время целостность. Жизнь представлена совокупностью отдельных организмов, или особей. Каждый организм, в свою очередь, также дискретен, поскольку состоит из совокупности органов, тканей и клеток. Каждая клетка состоит из органелл, но в то же время автономна. Наследственная информация осуществляется генами, но ни один ген в отдельности не может определять развитие того или иного признака.

4. Уровни организации жизни

Живая природа - это целостная, но неоднородная система, которой свойственна иерархическая организация. Иерархической называется такая система, в которой части (или элементы целого) расположены в порядке от высшего к низшему. Иерархический принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни, что весьма удобно при изучении жизни как сложного природного явления. Можно выделить три основные ступени живого: микросистемы, мезосистемы и макросистемы.

Микросистемы (доорганизменная ступень) включают в себя молекулярный (молекулярно-генетический) и субклеточный уровни.

Мезосистемы (организменная ступень) включают в себя клеточный, тканевый, органный, системный, организменный (организм как единое целое), или онтогенетический, уровни.

Макросистемы (надорганизменная ступень) включают в себя популяционно-видовой, биоценотический и глобальный уровни (биосферу в целом). На каждом уровне можно выделить элементарную единицу и явление.

Элементарная единица (ЭЕ) - это структура (или объект), закономерные изменения которой (элементарные явления, ЭЯ) составляют ее вклад в развитие жизни на данном уровне.

Иерархические уровни:

1) молекулярно-генетический уровень. ЭЕ представлена геном. Ген - это участок молекулы ДНК (а у некоторых вирусов-молекулы РНК), который ответствен за формирование какого - либо одного признака. Информация, заложенная в нуклеиновых кислотах, реализуется посредством матричного синтеза белков;

2) субклеточный уровень. ЭЕ представлена какой-либо субклеточной структурой, т. е. органеллой, которая выполняет свойственные ей функции и вносит свой вклад в работу клетки в целом;

3) клеточный уровень. ЭЕ - это клетка, которая является самостоятельно функционирующей элементарной биологической системой. Только на этом уровне возможны реализация генетической информации и процессы биосинтеза. Для одноклеточных организмов этот уровень совпадает с организменным. ЭЯ - это реакции клеточного метаболизма, составляющие основу потоков энергии, информации и вещества;

4) тканевый уровень. Совокупность клеток с одинаковым типом организации составляет ткань (ЭЕ). Уровень возник с появлением многоклеточных организмов с более или менее дифференцированными тканями. Ткань функционирует как единое целое и обладает свойствами живого;

5) органный уровень. Образован совместно с функционирующими клетками, относящимися к разным тканям (ЭЕ). Всего четыре основные ткани входят в состав органов многоклеточных организмов, шесть основных тканей образуют органы растений;

6) организменный (онтогенетический) уровень. ЭЕ - это особь в ее развитии от момента рождения до прекращения ее существования в качестве живой системы. ЭЯ - это закономерные изменения организма в процессе индивидуального развития (онтогенеза). В процессе онтогенеза в определенных условиях среды происходит воплощение наследственной информации в биологические структуры, т. е. на основе генотипа особи формируется ее фенотип;

7) популяционно-видовой уровень. ЭЕ - это популяция, т. е. совокупность особей (организмов) одного вида, населяющих одну территорию и свободно скрещивающихся между собой. Популяция обладает генофондом, т. е. совокупностью генотипов всех особей. Воздействие на генофонд элементарных эволюционных факторов (мутаций, колебаний численности особей, естественного отбора) приводит к эволюционно значимым изменениям (ЭЯ);

8) биоценотический (экосистемный) уровень. ЭЕ - биоценоз, т. е. исторически сложившееся устойчивое сообщество популяций разных видов, связанных между собой и с окружающей неживой природой обменом веществ, энергии и информации (круговоротами), которые и представляют собой ЭЯ;

9) биосферный (глобальный) уровень. ЭЕ - биосфера (область распространения жизни на Земле), т. е. единый планетарный комплекс биогеоценозов, различных по видовому составу и характеристике абиотической (неживой) части. Биогеоценозы обусловливают все процессы, протекающие в биосфере;

10) носферный уровень. Это новое понятие было сформулировано академиком В. И. Вернадским. Он основал учение о ноосфере как сфере разума. Это составная часть биосферы, которая изменена благодаря деятельности человека.

Авторы: Курбатова Н.С., Козлова Е.А.

>> Вперед: Химический состав живых систем. Биологическая роль белков, полисахаридов, липидов и АТФ (Обзор химического строения клетки. Биополимеры Белки)

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ История экономических учений. Шпаргалка

▪ Планирование на предприятии. Шпаргалка

▪ Факультетская терапия. Конспект лекций

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Свое и общее 23.03.2022 Стремление разумно тратить свои ресурсы и одновременно доводить до истощения общие запасы связано с особенностями работы центров удовольствия. Представим, что у нас дома есть огромный запас чего-нибудь, но при этом мы идем в магазин и наперегонки с другими пытаемся взять последние упаковки того же самого, от чего у нас самих ломятся все полки. С одной стороны, поведение довольно странное, с другой стороны, здесь можно резонно заметить, что из-за общей неопределенности разумнее свои запасы приберечь, и пока есть возможность, пользоваться общими ресурсами. Правда, то же самое происходит и безо всякой неопределенности. Так, в 1968 году было замечено, что общественные пастбища в Шотландии вытоптаны и выедены подчистую - фермеры при любой возможности старались выгнать скот на общее поле, чтобы не трогать свою землю, и в результате общественные пастбища пришли просто в негодность. Другой пример - то, что происходит с рыболовецким промыслом: даже если у рыбопромышленников есть свои большие ресурсы, которые больше никто не может трогать, они предпочитают ловить рыбу в водах общего пользования. По статистике запасы рыбы в водах общего пользования кое-где упали на 95%, в то время как по частным ресурсам вообще не заметно, что из них кто-то отбирает рыбу. Опять же, если рассуждать на уровне житейского опыта, то нет ничего удивительного в том, что мы предпочитаем израсходовать общие запасы, а свои собственные оставить на потом. Но сотрудников Высшей школы экономики и Базельского университета интересовало, что при этом происходит в мозге. В эксперименте участвовали пятьдесят человек, которые ловили виртуальную рыбу в виртуальных прудах и продавали ее виртуальным покупателям; деньги за продажу рыбы были не виртуальные, а настоящие. Пруды в игре или принадлежали саму игроку, или были общим достоянием. Если участник эксперимента ловил рыбу у себя, ему приходилось учитывать миграции рыбы, из-за которых улов время от времени уменьшался. Если он ловил рыбу в общественном водоеме, то тут он должен был принять во внимание других рыболовов, из-за которых рыбы опять же становилось меньше. Пока рыболовы ловили рыбу, за их мозгом наблюдали с помощью магнитно-резонансной томографии. Когда рыбы в прудах становилось меньше, в мозге слабела активность нижней части полосатого тела, или стриатума. Полосатое тело входит в известную систему мозговых центров, называемую системой подкрепления, или систему вознаграждения. Она дарит нам приятные ощущения в связи с достижением какой-нибудь цели, завершением дела, получением долгожданного результата и т. д. Собственно, в состав нижней (вентральной) части полосатого тела входит нервный центр под названием прилежащее ядро, у которого есть и второе название - центр удовольствия. (Хотя справедливости ради центров удовольствия в мозге много, и по большому счету так можно назвать все узлы системы подкрепления.) Истощение ресурсов не дает нам достичь цели, никакого удовольствия мы связи с этим не испытываем, и даже наоборот - и понятно, почему активность полосатого тела падала, когда виртуальной рыбы становилось меньше. Однако в работе полосатого тела были особенности, проявлявшиеся в зависимости от того, из какого пруда вылавливали рыбу. Когда рыбу ловили в своем собственном пруду, центр удовольствия следил за тем, чтобы в пруду осталось достаточно рыбы, чтобы поддержать численность популяции - то есть активность центра удовольствия менялась так, что рыболов не переходил в своей жадности за определенную черту. Если же рыбу ловили в общем водоеме, то тут центр удовольствия реагировал не на количество оставшейся рыбы, а на то, сколько ее поймали конкуренты. И если рыболов видел, что в общем пруду рыбы становится все меньше, это только подталкивало его самого ловить еще и еще, не обращая внимания на возможное истощение ресурса. То есть, как видим, разное экономическое поведение зависит от одного из центров удовольствия, который анализирует социально-экономические обстоятельства, пытаясь извлечь из них максимальную выгоду. Нетрудно заметить, что по условиям эксперимента рыболовы не могли договариваться друг с другом. Естественно, в таком случае ты по умолчанию считаешь, что все остальные преследуют только свою выгоду, и если ты начнешь ловить меньше рыбы, то и рыбу не спасешь, и сам останешься в дураках с меньшим уловом. Но если вдруг рыболовы соберутся и достигнут некоего соглашения (как это происходит более-менее во всем мире, причем не только в рыболовстве, но и вообще в других отраслях экономики), им не нужно будет лихорадочно следить друг за другом и вылавливать из-под носа друг у друга жалкие остатки общей рыбы. Вполне возможно, что при заключении и соблюдении договора активность центров системы подкрепления тоже как-то меняется, и было бы интересно взглянуть, как именно.

Другие интересные новости:

▪ Космический туризм Virgin Galactic

▪ Аэродинамический велосипед

▪ Открыты нейронные механизмы кашля и чихания

▪ Проблемы плавания в сиропе

▪ Эпоха активного солнца

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Ограничители сигнала, компрессоры. Подборка статей

▪ статья Как снять домашнее видео так, чтобы его потом было интересно смотреть. Искусство видео

▪ статья Как изменяется температура воздуха в зависимости от высоты? Подробный ответ

▪ статья Частичное использование страхователями страховых взносов на профилактику страховых случаев

▪ статья Модель ветродвигателя. Постройка головки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Глаз не успевает. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026