|
Тема: Химическая организация клетки. Неорганические веществаСтр 1 из 22Следующая ⇒ Лекция общая биологии План
1. Биология (греч. bios — жизнь, logos — наука) — наука о жизни (точнее, совокупность наук о живой природе), изучающая строение, проявление жизнедеятельности, среду обитания всех живых существ, связи их друг с другом и с живой природой. Жизнь — форма движения материи более высокого уровня, чем химическая, физическая, механическая и др. Жизнь — активное поддержание и самовоспроизведение специфической структуры, идущее с затратой полученной извне энергии. По определению биофизика Михаила Владимировича Волькенштейна, «живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот». Термин «биология» впервые введен в 1802 г. одновременно французским естествоиспытателем и эволюционистом Жаном Батистом Ламарком (1744— 1829) и немецким естествоиспытателем Готфридом Рейнхольдом Тревиранусом (1776—1837). Современная биология — система наук, изучающих живую природу как особую форму движения материи, законы ее существования и развития. Одними из первых в истории биологии сформировались комплексные науки по объектам исследования: о растениях — ботаника; о животных — зоология; о человеке — анатомия и физиология. В пределах каждой из этих наук выделились более узкие дисциплины. Например, альгология — наука о водорослях, бриология — о мхах, протозоология — о простейших, орнитология — наука о птицах и т. д. По изучаемому структурному уровню живого различают молекулярную биологию, учение о клетке — цитологию, которая в свою очередь подразделяется на цитоморфологию, цитофизиологию, цитохимию и др. Гистология занимается изучением тканей. Это все отделы организменной биологии. Ветви надорганизменной биологии изучают распространение организмов по Земле (биогеография) и их взаимоотношения с внешней средой (экология). Методы биологических наук:
По преобладающим методам различают описательную (например, морфология), экспериментальную (физиология растений или животных) и теоретическую биологию. Общая биология изучает общие закономерности развития живой природы, проблемы сущности жизни, разнообразие ее форм. Живая природа, как и отдельный организм, представляет собой сложно организованную иерархическую систему, состоящую из нескольких взаимосвязанных уровней, каждый из которых изучается в соответствующих разделах биологических наук с помощью специфических методов и средств. 2. Уровни организации живой природы:
3. Главные свойства живых организмов:
Тема: Клеточная теория План
1. Представление о клетке как элементарной биологической системе в науке установилось не сразу. Роберт Гук (1635—1703) — английский физик и ботаник первым применил микроскоп для исследования растительных и животных тканей (1665). Изучая срез пробки и сердцевины бузины, Р. Гук установил, что они состоят из мелких образований, похожих по форме на ячейки пчелиных сот. Он дал им название ячейки, или клетки (от англ. cell — клетка). Этот термин утвердился в биологии (лат. cellula — ячейка, клетка), хотя Р. Гук видел не собственно растительные клетки, а только их оболочки. В XIX в. ученые обратили внимание на полужидкое студенистое содержимое, заполняющее клетку, названное чешским ученым Яном Пуркинье (1787— 1869) протоплазмой. Впоследствии обязательную внутреннюю часть клетки называли цитоплазмой (от греч. kytos — вместилище и plasma — вылепленное, оформленное). В 1831 г. английский ботаник Роберт Броун (1773— 1858) обнаружил ядро в растительных клетках. Строение растительных и животных клеток изучали в 30-х годах XIX в. немецкие ученые Маттиас Шлейден (1804— 1881) и Теодор Шванн (1810—1882). 2. Клеточная теория — все организмы имеют клеточное строение — была сформулирована и опубликована в 1839 г. Т. Шванном, в дальнейшем многие ученые продолжали ее развитие и совершенствование. Так, немецкий ученый Рудольф Вирхов (1821—1902) доказал, что клетки образуются только в результате деления клетки. Основные положения клеточной теории на современном этапе развития биологии формулируются таким образом:
3. Создание клеточной теории явилось крупнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы. Клеточная теория считается и поныне одним из важнейших открытий естествознания, равным по значению открытию закона сохранения энергии и дарвиновской теории естественного отбора. Открытие клетки и создание клеточной теории способствовали объяснению основных закономерностей живой природы. В 70-х гг. XIX в. у самых разных биологических объектов были обнаружены хромосомы. В 1879-1882 гг. А. Флеминг описал митоз, вскоре появилась гипотеза о том, что наследственные признаки заключаются в ядре. В 1876 г. был открыт клеточный центр, в 1894 г. — митохондрии, в 1898 г. — аппарат Гольджи. К концу века были открыты большинство общих и специальных органоидов в цитоплазме. Открытие этих и других органоидов показало, что в цитоплазме совершаются важнейшие и разнообразные процессы, связанные с жизнедеятельностью и функциональной активностью клетки. Крупный вклад в развитие учения о клетке второй половины XIX — начала XX в. внесли отечественные цитологи. Иван Дорофеевич Чистяков (1843-1877) описал фазы митотического деления; Иван Николаевич Горожанкин (1848-1904) установил цитологические основы оплодотворения у растений; Сергей Гаврилович Навашин (1857-1930) открыл в 1898 г. явление двойного оплодотворения у цветковых растений. Использование цитологии в медицине дало толчок развитию иммунологии (благодаря учению Ильи Ильича Мечникова о фагоцитах). Внимание биологов все больше концентрировалось на клетке как основной структурной единице живых организмов. Становилось все более очевидным, что особенности строения и функционирования клетки являются важной фундаментальной областью среди проблем, исследуемых биологией. Все это привело к тому, что с конца XIX в. цитология выделилась в самостоятельную область биологии. До начала 30-х гг. XX в. в цитологии преобладало морфологическое изучение структур клетки, видимых в световой микроскоп. Но уже в 1928-1931 гг. был сконструирован электронный микроскоп, благодаря которому описано мельчайшее строение клетки и открыты многие ранее неизвестные структуры. Развитие биохимии, генетики, методов электронной микроскопии, появившийся в середине XX в. сканирующий электронный микроскоп (и ряд других сложных приборов и методик — фазово-контрастная и флуоресцентная микроскопия, интерференционный микроскоп и др.), а также широкое использование методов физики и химии обусловили прогресс, достигнутый в конце XX в. в изучении строения, функционирования и воспроизведения клетки. В настоящее время особое значение в цитологических исследованиях приобрели методы изучения физиологии клетки, ее биохимии и физико-химической и молекулярной организации. Ведутся работы с просвечивающим электронным микроскопом и сканирующим электронным микроскопом. С их помощью можно проникать в структуры клетки, о которых раньше не имели никакого представления. Стало возможным работать с клеткой, не убивая ее красителями. Это позволило рассматривать отдельные молекулы в клетке и манипулировать с ними, сохраняя при этом клетку живой. Успехи цитологии значительно повлияли на развитие генетики, эмбриологии, эволюционного учения и других биологических наук. Все эти достижения позволили по-новому взглянуть на клетку, что отразилось в современном толковании клеточной теории. Теперь клеточная теория включает в себя следующие главные положения: Тема: Химическая организация клетки. Неорганические вещества План
1. Химический состав клетке В состав клеток входит почти 80 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева, встречающихся и в неживой природе. Элементов, свойственных только живой материи, не существует. Это одно из доказательств общности живой и неживой природы. По содержанию в клетке химические элементы подразделяются на три группы: макро-, микро- и ультрамикроэлементы.
Таблица 1 Биогенные элементы клетки
2. Неорганические соединения, минеральные соли Э Катионы К+, Na+, Са2+, Mg2+ и анионы Н2РО, HCО3, С1 имеют наибольшее значение для жизнедеятельности клетки. Содержание катионов и анионов в клетке обычно значительно отличается от их количества в среде обитания. Так, концентрация К+ внутри живой клетки очень высокая, a Na+ — низкая; содержание этих катионов в окружающей клетку среде обратное. Такое различие в концентрациях стойко удерживается до тех пор, пока клетка жива. Концентрация солей в клетке определяет ее буферные свойства. Буферность — способность клетки сохранять определенную концентрацию водородных ионов. В клетке поддерживается слабощелочная реакция (рН 7,2) в основном за счет анионов. 3. Вода, ее роль в живых системах. Вода — важнейшее неорганическое соединение живых клеток и организмов; в среднем в многоклеточном организме вода составляет до 80% от массы тела. Функции воды (растворитель многих веществ, сохранение структур клеток в условиях высоких или низких температур и многие другие) обусловлены структурой ее молекул. Молекула воды вследствие пространственного расположения атомов в ней представляет собой диполь. Дипольное строение молекулы воды способствует расщеплению ряда водорастворимых веществ на катионы и анионы. По отношению к воде все вещества делятся на гидрофильные (греч. hydros - вода, phileo — люблю) — растворимые в воде (например, сахар, соль) ^гидрофобные (греч. hydros — вода, phobos — боязнь) — нерастворимые (жиры, сложные углеводы). В качестве растворителя вода обеспечивает как приток в клетку веществ, так и удаление из нее продуктов жизнедеятельности. Между молекулами воды существует водородная связь. Она образуется за счет того, что частично отрицательный атом кислорода одной молекулы воды притягивает частично положительный атом водорода другой молекулы воды. Структура молекул воды и их способность образовывать водородные связи обеспечивает воде ряд свойств, имеющих большое значение для жизни. Молекулы воды способны слипаться сами с собой, такое явление называется когезией (от лат. соhaesus — связанный, сцепленный). Слипание молекул воды с молекулами других веществ называют адгезией (от лат. adhaesio — прилипание). Благодаря когезии и адгезии возможны явления капиллярности и поверхностного натяжения воды. Хорошая теплопроводность и большая теплоемкость воды обеспечивают живым организмам сохранение жизненных функций при резких изменениях температуры окружающей среды. В клетках эмали зубов воды примерно 10%, в клетках развивающегося зародыша — более 90%. При потере большого количества воды многие организмы гибнут, некоторые одноклеточные и даже многоклеточные — переходят в состояние анабиоза — временного замедления внешних жизненных функций. ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между... Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам... ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала... Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|