На головну

біохімічна еволюція

  1.  VII Еволюція Мейєрхольда
  2.  Аграрна еволюція США в 18-19 ст.
  3.  Біохімічна очистка стічних вод
  4.  БІОХІМІЧНА ТЕОРІЯ НЕВРОЗІВ і психозів
  5.  біохімічна еволюція
  6.  біохімічна еволюція

Генобіоза і голобіоза Залежно від того, що вважається первинним, розрізняють два методологічних підходи до питання виникнення життя: Генобіоз- методологічний підхід в питанні походження життя, заснований на переконанні в первинності молекулярної системи з властивостями первинного генетичного коду. Голобіоз- методологічний підхід в питанні походження життя, заснований на ідеї первинності структур, наділених здатністю до елементарного обміну речовин за участю ферментного механізму.

Білково-коацерватная теорія Опаріна
 Відповідно до цієї теорії процес, який призвів до виникнення життя на Землі, може бути розділений на три етапи:
 Виникнення органічних речовин
 виникнення білків
 Виникнення білкових тіл
 Астрономічні дослідження показують, що як зірки, так і планетні системи виникли з газопилового речовини. Поряд з металами і їх оксидами в ньому містилися водень, аміак, вода і найпростіший вуглеводень - метан.
 Умови для початку процесу формування білкових структур встановилися з моменту появи первинного океану. У водному середовищі похідні вуглеводнів могли піддаватися складним хімічним змінам і перетворенням.
 В результаті такого ускладнення молекул могли утворитися більш складні органічні речовини, а саме вуглеводи.
 Наука довела, що в результаті застосування ультрафіолетових променів можна штучно синтезувати не тільки амінокислоти, а й інші біохімічні речовини. Великою перемогою сучасної біохімії є перший повний синтез молекули білків: синтезований гормон інсулін, керуючий вуглеводним обміном.
 Відповідно до теорії Опаріна, подальшим кроком по шляху до виникнення білкових тіл могло з'явитися освіту коацерватних крапель. При певних умовах водна оболонка органічних молекул набувала чіткі межі і відділяла молекулу від навколишнього розчину. Молекули, оточені водною оболонкою, об'єднувалися, утворюючи многомолекулярние комплекси - Коацервати.
 Коацерватние краплі також могли виникати при простому змішуванні різноманітних полімерів. При цьому відбувалася самосборка полімерних молекул в многомолекулярние освіти - видимі під оптичним мікроскопом краплі.
 Краплі були здатні поглинати ззовні речовини за типом відкритих систем. При включенні в коацерватние краплі різних каталізаторів (в тому числі і ферментів) в них відбувалися різні реакції, зокрема полімеризація надходять із зовнішнього середовища мономерів. За рахунок цього краплі могли збільшуватися в об'ємі і вазі, а потім дробитися на дочірні освіти. Таким чином, Коацервати могли рости, розмножуватися, здійснювати обмін речовин.
 Далі коацерватние краплі піддавалися природному відбору, що забезпечило їх еволюцію.
 Теорія була обгрунтована, крім однієї проблеми, на яку довго закривали очі майже всі фахівці в області походження життя. Якщо спонтанно, шляхом випадкових безматрічних синтезів в коацервати виникали поодинокі вдалі конструкції білкових молекул (наприклад, ефективні каталізатори, що забезпечують перевагу даному коацервату в зростанні і розмноженні), то як вони могли копіюватися для поширення всередині коацервата, а тим більше для передачі коацерватам-нащадкам? Теорія виявилася нездатною запропонувати вирішення проблеми точного відтворення - всередині коацервата і в поколіннях - одиничних, випадково з'явилися ефективних білкових структур. Однак, було показано, що перші Коацервати могли утворитися спонтанно з ліпідів, синтезованих абіогенним шляхом, і вони могли вступити в симбіоз з "живими розчинами" - колоніями самовідтворюються молекул РНК, серед яких були і рибозими, що каталізують синтез ліпідів, а таке співтовариство вже можна назвати організмом.

Світ РНК як попередник сучасного життя. світ РНК - Гіпотетична стадія виникнення життя на Землі, в яку функції як зберігання генетичної інформації, так і каталізу хімічних реакцій виконували ансамблі молекул РНК. Згодом з їх асоціацій виникла сучасна ДНК-РНК-білкова життя, відособлена мембраною від зовнішнього середовища.

40.біологічна адаптація(Від лат. Adaptatio - пристосування) - пропозиція пристосування організму до зовнішніх умов в процесі еволюції, включаючи морфофизиологический і поведінкову складові. Адаптація може забезпечувати виживання в умовах конкретного місця проживання, стійкість до впливу чинників абиотического і біологічного характеру, а також успіх у конкуренції з іншими видами, популяціями, особинами. Кожен вид має власну здатність до адаптації, обмежену фізіологією (індивідуальна адаптація), межами прояви материнського ефекту і модифікацій, епігенетичні різноманітністю, внутрішньовидової мінливістю, мутаційними можливостями, коадаптаціоннимі характеристиками внутрішніх органів і іншими видовими особливостями. пристосованість живих істот до природних умов зовнішнього середовища була усвідомлена людьми ще в античні часи. Аж до середини XIX століття це пояснювалося початкової доцільністю природи. В теорії еволюції Чарльза Дарвіна було запропоновано наукове пояснення адаптаційного процесу на основі природного відбору.
 Адаптації видів в рамках одного біоценозу часто тісно пов'язані один з одним (одним з найбільш вражаючих прикладів міжвидової коадаптаціі є жорстка прив'язка будови органів деяких видів квіткових рослин і комах один до одного з метою запилення і харчування). Якщо адаптаційний процес у будь-якого виду чи не знаходиться в стані рівноваги, то еволюціонувати може весь біоценоз (іноді - з негативними наслідками) навіть в стабільних умовах навколишнього середовища. Поняття А. виникло в біології для позначення пристосування будови і функцій організмів до умов існування або звикання до них. Психологічний. А. визначається активністю особистості і виступає як єдність акомодації (Засвоєння правил середовища, «уподібнення» їй) і асиміляції ( «Уподібнення» собі? Перетворення середовища). Середовище впливає на особистість або на групу, які вибірково сприймають і переробляють ці впливу відповідно до своєї внутр. природою, а особистість або група активно впливають на середу. Звідси - адаптивна і, одночасно, що адаптує активність особистості або групи. Такий механізм А., складаючись в процесі соціалізації особистості, стає основою її поведінки і діяльності. Найважливіша роль при цьому належить соціальному контролю. При недооцінці фактора соціальної та псіхіч. активності (Напр., В психоаналізі) А. зводиться до простого рівноваги Біологічний. бажань людини і соціальних вимог і заборон, а сама особистість - до пасивного результату зіткнення того і іншого.

На власне соціальному рівні А. в першу чергу визначається діяльнісної, активної природою соціальних суб'єктів. З боку соціального середовища А. визначається цілями діяльності, соціальними нормами - способами їх досягнення і санкціями за відхилення від цих норм.

Розрізняють слід, варіанти адаптаційного взаємодії, залежать від ступеня активності і спрямованості діяльності особистості і групи. Підпорядкування середовищі, при якому собств. мети особистості або групи і способи їх досягнення вироблені суспільно-історично, загальноприйняті, традиційні, повністю відповідають соціальним нормам. Оновлення середовища, при якому для досягнення загальноприйнятих і схвалюваних цілей особистість або група використовують нешаблонні, несхвалювані або невідомі раніше способи. Ритуалізм, при якому, переслідуючи не загальноприйняті цілі, особистість або група використовують зовні благопристойні, схвалювані і загальноприйняті способи, строго дотримуючись традицій і ритуалів. Відхід від життя, при кром пропущені, дивні з т. зр. середовища цілі досягаються такими ж незрозумілими і несхвального способами. Бунт, заколот, при яких, відмовляючись від загальноприйнятих цілей, особистість або група виступають не з реакц. позицій, а висувають нові цілі і використовують нові способи їх досягнення, що часто виступає як творч. конструктивне перетворення середовища.

Однією з умов успішної А. є оптим. поєднання адаптивної і адаптують діяльності, варьируемой в залежності від конкретних ситуацій, т, е. правильне визначення того, як, наскільки і до всього чи можлива і необхідна А. Основа цього - високоосознанная творч. діяльність, безперервний містять, обмін з соціальним середовищем, з суспільством в цілому, сприяють якостей, оновленню середовища, особистості або групи, переходу їх на новий більш високий рівень. Це вимагає усвідомлення себе як діяча, вірного поєднання розумних потреб особистості або групи з завданнями соціального середовища, що можливо лише при потужність. соціальних умовах. Так, в бурж. суспільстві, в якому цілі особистості, як правило, не поєднуються з громадськими, успішна А. у мн. випадках в принципі неможлива, в результаті чого виникають різні форми відхилень у поведінці.

Поняття А. використовується також при аналізі систем «людина-машина», соціальнонсмхологіч. клімату груп і колективів, асоціальної і антисоціальної поведінки, в педагогіці і психології виховання. У ряді областей (Юриспруденція, медицина) прийнятий термін «реадаптация», що означає А. до колишніх соціальних умов після сталися з особистістю або групою змін.

41. КЛЕТКА - елементарна структурна і функціональна одиниця рослинних і тваринних організмів, здатна до самовідтворення і розвитку. Клітини існують як самостійні організми (напр., Найпростіші, бактерії, нек-риє водорості, гриби) і в складі багатоклітинних організмів (до них відносяться більшість рослин і тварин). Віруси собою неклітинні форми життя. Розміри клітин варіюють від часток мікрометра (бактерії і мікоплазми) до сотень мікрометрів (клітини багатьох рослин і тварин). Будова клітини. Всі клітини мають складну будову, складаються з різних компонентів, що виконують в процесі життєдіяльності різні функції. Зовні клітина покрита клітинної, або плазматичної, оболонкою. Усередині клітини (в її цитоплазмі) розташовані (рис. 1) клітинне ядро, мітохондрії, ендоплазматична мережа (ендоплазматичнийретикулум), комплекс Гольджі (пластинчастий комплекс), лізосоми, мікротрубочки і інші внутрішньоклітинні структури, що отримали назву органел, або органоїдів. В основній речовині цитоплазми (гіалоплазме) нек-яких клітин зустрічаються також включення, що складаються з продуктів життєдіяльності клітин, к-які або відкладаються про запас і довгий час не включаються в активний обмін речовин (зерна глікогену, крапельки жирів і ін.), Або підлягають видалення з клітини (секреторні гранули, продукти життєдіяльності). Клітинна, або плазматична, оболонка являє собою мембрану товщиною 6-10 нм, утворену подвійним шаром (бішару) молекул фосфоліпідів, орієнтованих так, що неполярні ланцюга залишків жирних к-т зосереджуються всередині самої мембрани, а полярні групи фосфоліпідів звернені до водного оточення, т. е. розташовуються на зовнішній та внутрішній поверхнях мембрани (рис. 2). Між молекулами фосфоліпідів знаходяться молекули різних білків і холестерину. Ділянки молекул білків, що виступають над зовнішньою поверхнею мембрани, можуть бути пов'язані з молекулами олигосахаридов. При цьому вони утворюють різні рецепторні ділянки, що володіють спорідненістю до тих чи інших речовин - гормонів, ліпопротеїнів, группоспецифических і тканеспецифическим речовин і ін. (Див. Мембрани біологічні). Нек-риє клітини оточені оболонкою, утвореної продуктами виділення самої клітини Вона служить елементом опори, виконує функцію захисту клітини, утримання в ній води і т. Д. (Так зв. Гликокаликс). Різноманітні поєднання білків колагену, еластину або Ретикулін з вуглеводами хондроітінсульфата і гіалуронової до-тієї, що входять до складу глікокаліксу, забезпечують різну ступінь еластичності і міцності клітинних систем в різних тканинах. У клітинах кісткової тканини гликокаликс містить значну кількість мінеральних солей, к-які надають кістки міцність і жорсткість.

Ядро - обов'язкова частина клітини тварин, що містить мікроструктури, що зберігають спадкову інформацію клітини (див. Ген, Спадковість). Більшість клітин мають одне ядро, але бувають і багатоядерні клітини Нек-риє клітини втрачають ядро ??(напр., Еритроцити). Ядро зазвичай має сферичну форму, хоча зустрічаються клітини з ядрами неправильної форми (багатолопатеву, підковоподібні, еліпсоїдальні, грушоподібні, ланцетоподібні і ін.). Ядро оточене ядерною оболонкою з двох мембран. У ній є великі наскрізні отвори - пори, по яких в гіалоплазму клітини можуть переходити макромолекули інформаційної рибонуклеїнової кислоти - РНК (див. Нуклеїнові кислоти) і субодиниці рибосом. В ядрі є особлива структура - ядерце, відповідальне за синтез рибосомних РНК і субодиниці рибосом. У ядрі розміщуються хромосоми - гігантські ниткоподібні структури, утворені макромолекулами дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) і специфічними білками (в основному гистонами). Саме ДНК є носієм спадкової інформації. Перед поділом клітини хромосоми скручуються (спирализуются), так що їх довжина значно зменшується, а діаметр збільшується. Форма, розміри і число таких хромосом є характерними і постійними ознаками для даного виду організмів.

Процес скручування - розкручування хромосом має великий біологічний сенс: сильно спіралізує форма хромосом є транспортну форму. У стані повного розкручування (деспіралізаціі) на ниткоподібних мікромолекулами ДНК хромосом, як на матрицях, синтезуються макромолекули інформаційних РНК або комплементарні макромолекули ДНК перед поділом клітини.

Ендоплазматична мережа - органела клітини, що представляє собою систему найтонших канальців і сплощені мішечків (цистерн), оточених мембраною. Розрізняють гладку (гладкий) і шорстку (гранулярную) ендоплазматичну мережу, на мембранах якої розташовані рибосоми - нуклеопротеїдні частки діам. 15-30 нм, що складаються на 50-65% з рибосомальної РНК і на 35-50% з білка. З'єднуючись з інформаційної РНК, рибосоми утворюють великі комплекси, що забезпечують биохим, синтез білків з амінокислот. У ендоплазматичної мережі відбувається також синтез жирних к-т, тригліцеридів і стероїдів, зокрема холестерину.

Мітохондрії - веретеноподібні частинки розміром ок. 0, 2-2, 0 мкм, що представляють собою "енергетичні станції" клітини, в яких брало відбувається синтез аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ) та інших трифосфатов - акумуляторів великої кількості енергії, яка використовуватиметься для всіх внутрішньоклітинних хімічних процесах. Мітохондрії мають дві мембрани, причому внутрішня утворює складки, або перегородки (рис. 3), на яких брало прикріплені ферментні комплекси, що каталізують окислення біол, речовин і синтез АТФ. Усередині мітохондрій є власна ДНК і свої рибосоми, за рахунок яких брало мітохондрії здатні до самостійного біосинтезу частини своїх білків. У клітинах, що характеризуються високою активністю процесів біосинтезу або виконують велику роботу (в м'язових клітинах, в клітинах печінки і ін.), Кількість мітохондрій дуже велике (до 2 тис.), І вони займають до 20% об'єму клітини.

Лізосоми - внутрішньоклітинні органели, що мають форму округлих пухирців, діаметром 0, 2-0, 8 мкм, оточені мембраною. Усередині них містяться різні ферменти, здатні розщеплювати (лизировать) макромолекули, і таким чином здійснювати внутрішньоклітинне травлення. Ферменти лізосом синтезуються на рибосомах ендоплазматичної мережі і транспортуються в зону комплексу Гольджі, де відбувається остаточне формування специфічного для лізосом набору ферментів і їх упаковка в мембранний каркас. У нек-яких типах клітин лізосоми формуються в ділянках ендоплазматичної мережі поблизу комплексу Гольджі. Крім внутрішньоклітинного травлення, лізосоми беруть участь в лизисе мікроорганізмів і вірусів, в початковій стадії імуногенезу, в позаклітинному гідролізі біополімерів і т. Д. За участю лізосом відбувається очищення клітини від втратили своє функціональне значення структур і макромолекул, процеси ембріонального і постембріонального розвитку (клітинна диференціація, регресія, інволюція і т. д.), утилізація надлишків накопичених в клітці харчових речовин і ін. (рис. 4).

Комплекс Гольджі складається з мережі сплощених мішечків (цистерн), зібраних в стопки. Від країв і серединної частини цих цистерн отшнуровиваются бульбашки з "упакованими" в них ферментами, гликопротеинами, гормонами і іншими речовинами, призначеними для виділення назовні (секреції) або позаклітинного травлення харчових речовин. Комплекс Гольджі займає значний обсяг в клітинах печінки, келихоподібних клітинах жел. -кіш. тракту, клітинах залоз, в клітинах, що утворюють емаль зубів, в хрящових клітинах, в фібробластах, що синтезують білок колаген, в В-лімфоцитах, в епідермальних клітинах і в ряді інших. Мембрани бульбашок комплексу Гольджі, мабуть, служать матеріалом для добудови клітинної мембрани при збільшенні її поверхні (напр., При діленні клітини).

Микротрубочки є елементами внутрішньої опори клітини, її еластичним цитоскелетом. Вони мають форму циліндра діам. ок. 0, 025 мкм, утвореного при скручуванні в спіраль кількох довгих ланцюжків з молекул білка тубуліну. Микротрубочки здатні перебудовуватися при змінах физиол, стану клітини і беруть участь в переміщеннях інших внутрішньоклітинних структур, складають основу мікрореснічек в клітці миготливого епітелію; їх виявляють у внутрішній поверхні мембрани клітини в області появи ендоцитозних впячіваній. З мікротрубочок утворені діплосоми, що складаються з двох центріолей, розташованих перпендикулярно один одному (рис. 5); вони беруть участь в утворенні структури веретена поділу клітини, службовця для переміщення хромосом до полюсів клітини при її розподілі (див. нижче).

Життєдіяльність клітини. Клітина є микросистемой, к-раю здатна створювати і тривалий час підтримувати в працездатному стані свої органели; здійснювати різні хім. перетворення, в т. ч. процеси синтезу складних макромолекул білків, нуклеїнових к-т, вуглеводів, ліпідів та ін. На певній стадії розвитку клітини може відтворювати свою повну копію, т. е. розділятися на дві клітини, практично ідентичні один одному. У процесі життєдіяльності клітини потребують споживанні будівельних матеріалів і енергії ззовні, к-які надходять в клітину з харчових речовин (див. Обмін речовин і енергії). Вуглеводи, жири і білки їжі є джерелами як вільної хімічної енергії, так і будівельних матеріалів - амінокислот, азотистих основ, Сахаров, жирних кислот і ін. Крім поглинання, клітина здатна виводити за свої межі синтезовані нею продукти та кінцеві продукти хім. реакцій (секреція і екскреція). Гідроліз складних органічних речовин їжі у ссавців спочатку здійснюється поза клітиною травного тракту за допомогою секретується залозистими клітинами гидролитических ферментів, потім триває вже всередині клітини за участю лізосом в травних вакуолях (рис. 4) і потім в мітохондріях.

Одне з найважливіших властивостей клітини - здатність до розвитку і диференціювання. Остання полягає в послідовній реалізації спадкової інформації клітини. При диференціюванні набір хромосом в клітині, як правило, не змінюється, змінюється лише співвідношення активних і неактивних генів, що кодують біосинтез різних білків. Завдяки здатності клітини до диференціювання стало можливим поява на Землі багатоклітинних організмів, що складаються з безлічі спеціалізованих клітин.

Життєвий цикл клітини починається з моменту її утворення після ділення батьківської клітини і закінчується або новим поділом, або перетворенням в спеціалізовану клітину. Клітини, які досягли деякої стадії розвитку при диференціюванні, можуть втрачати здатність до поділу.

Поділ клітини на дві ідентичні - мітоз - характеризується зміною ряду морфологічно і фізіологічно розрізняються стадій (рис. 6). Перед розподілом подвоюється кількість спадкового матеріалу. Головне в цьому процесі - синтез копій ДНК на наявних макромолекулах ДНК, як на матрицях. На першій стадії мітозу довгі неспіралізованние нитки хромосом щільно упаковуються в компактні, злегка витягнуті мікрочастинки, кожна з яких брало складається з двох ідентичних половинок (хроматид) - майбутніх дочірніх хромосом. Потім за допомогою мітотичного веретена дочірні хромосоми розходяться до протилежних полюсів клітини. Після остаточного розбіжності дочірні хромосоми знову розкручуються, перетворюючись в довгі і тонкі нитки, окружаются ядерної оболонкою; веретено зникає, а між дочірніми ядрами утворюється поперечна перегородка з двох клітинних мембран. Утворилося дві клітини; кожна хромосома в ядрі соматичної клітини має свого двійника - майже однакову з нею, гомологичную хромосому. Тому набір хромосом в таких клітинах називають подвійним, або диплоїдним. Він виникає при злитті двох статевих клітин, або гамет (сперматозоїда і яйцеклітини), в процесі запліднення. У статевих клітинах кількість хромосом вдвічі менше (гаплоїдний, або одиничний, набір), ніж в соматичних. Причому в цьому наборі представлені всі різні типи хромосом.

Процес утворення статевих клітин з гаплоїдним набором хромосом називається редукційним поділом, або мейозом (рис. 7). Мейоз, як і мітоз, починається з подвоєння хроматінових ниток. Але потім відбувається зчеплення (кон'югація) гомологічних батьківських хромосом один з одним, часто супроводжується обміном окремими ділянками хромосом. До протилежних полюсів клітини розходяться гомологічні батьківські хромосоми. Потім слід другий розподіл, при к-ром половинки батьківських хромосом розходяться з утворенням чотирьох ядер. Кожне з них містить гаплоїдний набір дочірніх хромосом. Так утворюються попередники статевих клітин.

Типи клітин людини відповідають типам тканин - епітеліальної, сполучної, м'язової та нервової. Зберігаючи характерні риси даного типу тканини, клітини можуть відрізнятися і зовні, і функціонально. У кожної тканини є клітини, що зберігають здатність до поділу. Частина їх нащадків починає диференціюватися і замінює відмирають клітини даної тканини. Інша частина - стовбурові клітини залишаються недиференційованими або частково диференційованими, здатними до наступних поділів.

Епітеліальні клітини (рис. 8) вистилають всі внутрішні порожнини організму (жел. -кіш. Тракт, дихальні і сечовивідні шляхи, протоки залоз і ін.), Покривають тіло зовні і т. Д. (Див. Епітеліальна тканина).

Клітини сполучної тканини. До них відносяться клітини, які виділяють в міжклітинний простір білок колаген, який є основним компонентом волокон сполучної тканини, клітини імунної системи, клітини крові і ін. Кісткову тканину утворюють остеобласти, остеоцити, остеокласти (див. Кость). Особливий вид сполучнотканинних клітин представляють ретикулоцити. З них при появі в тканинах, крові, лімфі молекул чужорідних білків або мікрочастинок (в т. Ч. Бактерій) формуються імунні клітини - лімфоцити, а також фагоцитирующие клітини - моноцити, макрофаги і гранулоцити. Лімфоцити - досить великі кулясті клітини діаметром 5-13 мкм. У них синтезуються антитіла - білки (імуноглобуліни), що мають спорідненість до антигенів - чужорідних макромолекулам певної природи. З стовбурових клітин - еритробластів в кістковому мозку утворюються еритроцити. В їх оболонці знаходяться речовини-агглютіногени, що зумовлюють групові антигенні властивості крові. Еритроцити - це клітини, що втратили ядро. Вони мають форму (рис. 9) двояковогнутого диска діаметром близько 8 і товщиною ок. 2 мкм. З мегакариоцитов формуються кров'яні пластинки, або тромбоцити, що несуть фактори згортання крові (див. Системи згортання крові).

Клітини м'язової тканини поділяють на гладкі (неісчерченние) і поперечносмугасті (смугастих) м'язові клітини (рис. 10). Гладкі м'язові клітини утворюють функціональну основу гладкою (неісчерченних) мускулатури кровоносних судин, дихальних і сечовивідних шляхів, заліз. -кіш. тракту, стінок матки і маткових труб (див. М'язи). Гладеньких м'язів невеликі, мають веретеноподібну або розгалужену форму і містять тонкі Актинові і товсті міозіновие нитки. Поперечно м'язові клітини складають функціональну основу скелетних м'язів і м'язи серця. М'язові клітини поперечносмугастих (смугастих) м'язів - великі подовжені циліндричні освіти, звані м'язовими волокнами. Вони утворюються при злитті великого числа м'язових клітинах Усередині цих клітин паралельно поздовжньої осі волокон розташовуються тонкі Актинові і товсті міозіновие нитки. Скорочення волокна відбувається при ковзанні тонких ниток щодо товстих. М'язові клітини серця (так зв. Кардіоміоцити) схожі на м'язові клітини скелетних м'язів, але відрізняються від них деталями будови і характером функціонування. Кардіоміоцити - одноядерні клітини веретеноподібної форми, довжиною 50-120 мкм і товщиною 15-17 мкм. У них більше мітохондрій (на одиницю об'єму), ніж в м'язових клітинах скелетних м'язів, відсутня сувора впорядкованість (паралельність) в розташуванні міофібрил. На відміну від інших м'язових клітин кардіоміоцити працюють (скорочуються) постійно з певною періодичністю (в регульованих організмом межах).

Клітини нервової тканини, або нейрони, здійснюють переробку, зберігання та передачу по певних шляхах інформації, необхідної для координації роботи різних тканин багатоклітинного організму (див. Нервова система). Їх поділяють на аферентні, або чутливі, рецепторні клітини (див. Рецептори) і еферентні, або рухові, нервові клітини. Перші сприймають світло (зорові рецептори), звуки (слухові рецептори), специфічно взаємодіють з різними хімічними сполуками (нюхові і смакові рецептори), реагують на механічні контактні і теплові впливи. Інтероцепторние клітини (див. Інтероцепціі) сприймають зміни тиску крові, концентрації вуглекислоти в ній, сигналізують про стан внутрішніх органів організму та ін.

У рухових нейронах виникають електричні імпульси і передаються по нервових волокнах до виконавчих клітинам різних тканин (м'язовим, клітинам залоз і ін.). Рухові нейрони можуть мати велику кількість відростків - дендритів. Діаметр тіла нервової клітини коливається від 5-7 до 120- 150 мкм. Аксони (нервові волокна) нек-яких нейронів (рис. 11) досягають в довжину 1-1, 5 м. Аксон оточений спірально закрученими навколо нього так зв. шванновскими клітинами, що утворюють миелиновую оболонку, к-раю має гарні електроізоляційні властивості. У певних місцях аксона, де ця оболонка відсутня (так зв. Перехоплення Ранвье), відбувається посилення електричних імпульсів. У місці контакту нейрона з іншими клітинами (т. Е. В синапсі) виділяються хімічні речовини-посередники, або медіатори. Медіатори, в свою чергу, викликають виникнення електричного імпульсу в наступних клітинах.

Особливий вид клітин, тісно пов'язаний з функціонуванням нервових клітин, представляють клітини нейроглії. Вони здійснюють опорну, трофічну, захисну і ряд інших функцій; грають певну роль в процесах виникнення, передачі і проведення нервових імпульсів.

Патологія клітини. Значні відхилення від нормального функціонування, незворотні порушення метаболізму і передчасне руйнування органел і загибель клітин є результатом дії несприятливих зовнішніх і внутрішніх факторів або бувають запрограмовані як необхідне явище в процесах морфогенезу багатоклітинного організму. До несприятливих зовнішніх факторів належать різного роду фізичні впливу (іонізуючі випромінювання, висока або низька температура), хімічні впливи (активні хімічні речовини, в т. Ч. Виділяються патогенними мікроорганізмами та ін.), Нестача в їжі з'єднань, що забезпечують клітини або хімічної енергією, або специфічними будівельними матеріалами (напр., незамінними амінокислотами і жирними к-тами, вітамінами, мікроелементами та ін.). Несприятливими можуть бути і внутрішні чинники. Так, мутації спадкового матеріалу призводять до вроджених або придбаних дефектів синтезу білка (напр., Ферментів), ліпідів та ін. (Див. Спадкові хвороби). Частина пошкоджень ліквідується кліткою завдяки наявній у неї системі репарації (відновлення), напр, репарації ДНК в ядрі. Якщо клітина не справляється з виникаючими ушкодженнями, то відбуваються незворотні зміни структури і функціонування окремих її компонентів і систем (порушення структури і проникності мембран мітохондрій, ендоплазматичної мережі, лізосом). Зокрема, при цукровому діабеті (див. Діабет цукровий), голодуванні, алкоголізмі, хворобах серця, нирок і т. Д. Мітохондрії набувають вигляду бульбашки, обмеженого лише однієї мембраною і не має внутрішніх складок або перегородок - крист. Це супроводжується значним зменшенням освіти в мітохондріях макроергічних з'єднань типу АТФ, що негативно позначається на енергетичному балансі всієї клітини. Патологічні зміни мембрани ендоплазматичної мережі при нестачі в їжі незамінних амінокислот і жирних к-т призводять до порушень біосинтезу білків. Підвищення проникності мембрани лізосом при силікоз і асбестозе (див. Пневмоконіози), при гіповітамінозі Е (див. Вітамінна недостатність), гипервитаминозе А (див. Гіпервітаміноз), при впливі іонізуючого випромінювання призводить до виходу в цитоплазму гідролітичних ферментів і до часткового або повного руйнування клітини . Широко поширеною причиною патології клітин є проникнення в клітину і розмноження в ній вірусів, мікоплазм і бактерій.

42.ДНК (Дезоксирибонуклеїнової кислоти), нуклеїновими кислотами, яка є основним компонентом ХРОМОСОМ ЕУКАРІОТОВИХ клітин і деяких вірусів. ДНК часто називають «будівельним матеріалом» життя, оскільки в ній зберігається ГЕНЕТИЧНИЙ КОД, що є основою спадковості. Молекулярну структуру ДНК вперше встановили Джеймс УОТСОН і Френсіс КРИК в 1953 р Вона складається з ПОДВІЙНИЙ СПІРАЛІ, складеної двома довгими стрічками чергуються молекул цукру (дезоксирибози) і фосфатних груп, пов'язаних азотистими підставами. В цілому молекула має форму, що нагадує скручену мотузяну драбину, перекладинами якої служать азотисті основи - аденін (А), ЦИТОЗИН (С), ГУАНІН (G) і тимін (Т). Підстави з'єднуються попарно завжди в одному і тому ж порядку: аденін з тиміном, гуанін з цитозином. Правильність цього з'єднання забезпечує точність самовідтворення. При відтворенні стрічки ДНК поділяються, і кожна створює зразок для синтезу нової стрічки РНК (ІНФОРМАЦІЙНОЇ РНК). Цей процес матрицювання, що протікає при посередництві ензимів, призводить до виникнення копії, тотожною вихідної спіралі. Кількість ДНК завжди постійно для всіх клітин даного виду рослини або тварини. В процесі відтворення кількість ДНК подвоюється, коли утворюються репліки хромосом перед початком мітозу; в гаметах, яйцеклітинах і спермотозоидов (гаплоїдний клітинами) це кількість вдвічі менше, ніж в інших клітинах тіла (см. Мейоз). Комбінація підстави з відповідними молекулами фосфату і цукру називається нуклеотидів, а весь ланцюжок в цілому називається полинуклеотидной. Генетичний код зберігається у вигляді послідовності нуклеотидів: кожна амінокислота кодується трьома нуклеотидами, а ряд кислот являє собою ген. Див. також БІОТЕХНОЛОГІЯ, генна інженерія, МУТАЦІЯ, ДОСЛІДЖЕННЯ рекомбінації ДНК. За допомогою методики, називаються ваемоі ідентифікацією по ДНК, можна дуже точно олре ділити особистість людини Ця методика дозволяє представити ДНК візуально (1). Рису нок кожної ДНК унікальний (по добно відбитками пальців), у кожної людини він свої, за винятком близнюків У випадках, коли є сомне ня щодо батьківства, за допомогою ідентифікації ДНК його можна встановити точно. ДНК присутня у всіх клітинах, тому в качес! ве вихідного матеріалу можна брати кров (2), частки шкіри і навіть краплі поту ДНК виділяється зі зразка (3), а потім додається ензим, що розділяє її Ензим впливає на ділянки між генами (4). Потім гени сортуються за розміром в електричному полі (5). Для цього застосовується методика гелевого електрофорезу, оскільки прирікаючи ДНК володіють зарядом, достатнім, щоб пройти крізь гель. Наскільки далеко вони просунуться, залежить від розміру про ривка. У резулиаге виходить візерунок, унікальний для кожної особистості. У ДНК дитини поєднуються риси ДНК обох батьків, тому між візерунками їх ДНК буде певна схожість Батьківство підтверджується при збігу певних рис (6) В окремій клітці людського тіла міститься 4 м ДНК (дезоксірібонуклеі-нової кислоти), упакованих в ядро, діаметр якого вимірюється 5000 -ними частками міліметра. У цьому клубку ниток утримується вся інформація, необхідна для створення людської істоти. ДНК управляє розвитком організму і підтримує його життєдіяльність, постачаючи клітки інформацією про те, як будуються білки - молекули, гнучко пристосовуються до різних функцій, від яких залежить життя. ДНК клітини можна порівняти з великою бібліотекою закодованих команд; довгі молекули розміщені в хромосомах, а на них, подібно намистинами на нитці, нанизані гени. Вважається, що кожна хромосома містить більше 100 000 різних генів - коротких, що виконують різні функції відрізків ДНК, кожен з яких містить одну з програм створення і існування організму, який породив їх. Повний набір генів живого організму носить назву гено-ма, і кожна клітина організму несе в собі щонайменше одну копію цього набору. ДНК постійно перебуває замкнутої в ядрі клітини. Однак механізм створення білків розташовується в цитоплазмі, із зовнішнього боку клітинної мембрани. ДНК повідомляється з цим механізмом за допомогою інформаційної молекули, що називається РНК. Інформаційна РНК (іРНК) хімічно аналогічна ДНК, але має не подвійну, а одинарну структуру, в якій одна з підстав, тимін, замінено на урацил. Коли ген активується, послідовність основ ДНК, що відповідають цьому гену, переноситься в інформаційну РНК. Ензими, що містяться в ядрі клітини, «зчитують» цю послідовність і конструюють доповнює стрічку з іРНК (4) з складових частин-комплексів підставу-цукор-фосфат (5). Після того, як весь код гена переписаний в іРНК, ця молекула (6) проходить в цитоплазму через пори в оболонці ядра (7). Потім іРНК прикріплюється до однієї або декількох рибосом (8) - дрібним часткам цитоплазми, в яких і відбувається синтез білків. Рибосома рухається уздовж молекули іРНК, проходячи послідовно через кожне Трьохелементний «слово», що визначає конкретну амінокислоту. Після цього вступає в справу інший тип РНК, транспортний (тРНК) (9). Ця молекула діє як перехідна ланка між тричленними «словами» в іРНК і амінокислотами, які, з'єднуючись, утворюють білки На одному кінці кожної молекули тРНК є послідовність з трьох підстав (10). є доповненням до певної комбінації на іРНК, а на іншому кінці знаходиться амінокислота (11), яка визначається цією комбінацією. Відповідні тРНК вклинюються в іРНК, і амінокислоти, носіями яких вони є, зв'язуються за допомогою ензимів. У міру руху рибосоми вздовж стрічки іРНК ланцюжок білків поступово подовжується (12). Зазвичай ланцюжок білків, утворена таким чином, може містити послідовність від 100 до 500 амінокислот, з'єднаних ензимами. Будова ДНК визначає її роль як сховища інформації про клітинах (А). Її молекулу часто називають подвійною спіраллю, оскільки в її основі лежать два «каркаса», вигнутих по спіралі (1,2), що складаються з цукрових і фосфатних груп. Зв'язок між двома половинками спирали здійснюють так звані підстави (3), розташовані подібно пере-кпадінам сходи - аденін, тимін, гуанін і цитозин. Ці поперечини складені з пари підстав, по одному від кожної половинки каркаса, причому пари складаються за строгим правилом: аденін (блакитний колір на малюнку) завжди з тиміном (синій колір), а цитозин (червоний) - з гуаніном (жовтий). Тому послідовність підстав на одній з половин каркаса є точним дзеркальним відображенням, або доповненням, до послідовності на іншій половині. Коли відбувається реплікація ДНК в процесі поділу клітини, ця строго дотримувана структура сприяє зменшенню ймовірно -і. сти помилок - абоне-JF "» 'сприятливих мутацій. Зв'язки між парами підстав щодо слабкі, що дозволяє молекулі ДНК «розщіпатися» перед початком реплікації або матрицирования. При розгляді під мікроскопом хромосома ділиться клітини має просту хрестоподібну форму (А), яка приховує справжню складність «упаковки» ДНК всередині неї Якщо збільшити маленький відрізок хромосоми (В), можна побачити щільно згорнуту спіраллю смужку хроматину -ДНК, тісно пов'язаної з білком. При подальшому збільшенні сегмента хроматину (с) стає видно, що він представляє собою туго закручену спіраль нуклеосом - нагадують намистини елементів, що складаються з білкової серцевини, оточеної молекулою ДНК (D). Білкова серцевина має позитивний заряд і завдяки цьому зв'язується з негативно зарядженої молекулою ДНК (Е). має структуру подвійної спіралі (F). Для будови клітини важливо те, що ДНК можна таким чином стискати. Інакше вона займала б набагато більше місця. Збереження ДНК у вигляді компактних зв'язок полегшує її функціонування всередині клітини: окремі ділянки розгортаються в міру того, як виникає необхідність в генах, що містяться на них.

ген - Структурна і функціональна одиниця спадковості, що контролює розвиток певної ознаки чи властивості. Сукупність генів батьки передають нащадкам під час розмноження. Однак перенесення генів від батьків до нащадків не є єдиним способом передачі генів. У 1959 році був описаний випадок горизонтального переносу генів. На відміну від вертикального перенесення, в горизонтальному організм передає гени організму, який не є його нащадком. Цей спосіб передачі широко поширений серед одноклітинних організмів і в меншій мірі серед багатоклітинних.

Термін "ген" був введений у вжиток в 1909 році датським ботаніком Вільгельмом Йоханнсеном. Вивченням генів займається наука генетика, родоначальником якої вважається Грегор Мендель, який в 1865 році опублікував результати своїх досліджень про передачі у спадок ознак при схрещуванні гороху. Сформульовані ним закономірності згодом назвали Законами Менделя.

Серед вчених немає єдиної думки під яким кутом розглядати ген. Одні вчені його розглядають як інформаційну спадкову одиницю, а одиницею природного відбору є вид, група, популяція або окремий індивід. Інші вчені, як наприклад Річард Докінз у своїй книзі "Егоїстичний ген", розглядає ген як одиницю природного відбору, а сам організм - як машину для виживання генів.

В даний час, в молекулярній біології встановлено, що гени - це ділянки ДНК, що несуть якусь цілісну інформацію - про будову однієї молекули білка або однієї молекули РНК. Ці та інші функціональні молекули визначають розвиток, ріст і нормальний стан організму.

У той же час, кожен ген характеризується низкою специфічних регуляторних послідовностей ДНК, таких як промотори, які беруть безпосередню участь в регулюванні прояви гена. Регуляторні послідовності можуть перебувати як в безпосередній близькості від відкритої рамки зчитування, що кодує білок, або початку послідовності РНК, як у випадку з промоторами (так звані cis-регуляторние елементи, англ. cis-regulatory elements), Так і на відстані багатьох мільйонів пар основ (нуклеотидів), як у випадку з енхансером, інсуляторамі і супрессорами (іноді класифікуються як trans-регуляторние елементи, англ. trans-regulatory elements). Таким чином, поняття гена не обмежена тільки кодує ділянкою ДНК, а являє собою більш широку концепцію, що включає в себе і регуляторні послідовності.

спочатку термін ген з'явився як теоретична одиниця передачі дискретної спадкової інформації. Історія біології пам'ятає суперечки про те, які молекули можуть бути носіями спадкової інформації. Більшість дослідників вважали, що такими носіями можуть бути тільки білки, так як їх будова (20 амінокислот) дозволяє створити більше варіантів, ніж будова ДНК, яке складено всього з чотирьох видів нуклеотидів. Пізніше було експериментально доведено, що саме ДНК включає в себе спадкову інформацію, що було виражено у вигляді центральної догми молекулярної біології.

Гени можуть піддаватися мутаціям - випадковим або цілеспрямованим змінам послідовності нуклеотидів у ланцюгу ДНК. Мутації можуть призводити до зміни послідовності, а отже зміни біологічних характеристик білка або РНК, які, в свою чергу, можуть призвела б до загального або локальне змінений або неправильна функціонування організму. Такі мутації в ряді випадків є патогенними, так як їх результатом є захворювання, або летальними на ембріональному рівні. Однак, далеко не всі зміни послідовності нуклеотидів призводять до зміни структури білка (завдяки ефекту вирожденність генетичного коду) або до істотної зміни послідовності і не є патогенними. Зокрема, геном людини характеризується однонуклеотидний поліморфізм і варіаціями числа копій (англ. copy number variations), Такими як делеції і дуплікації, які становлять близько 1% всієї нуклеотидної послідовності людини.[1] Однонуклеотидний поліморфізм, зокрема, визначають різні аллели одного гена.

Мономери, що становлять кожну з ланцюгів ДНК, є складні органічні сполуки, що включають в себе азотисті основи: аденін (А) або тимін (Т) або цитозин (Ц) або гуанін (Г), п'ятиатомний цукор-пентозу-дезоксирибози, на ім'я якої і отримала назву сама ДНК, а так же залишок фосфорної кислоти. ці сполуки звуться нуклеотидів.


 За аналогією з генами Річард Докінз був введений у вжиток термін "мем" - одиниця культурної інформації. Якщо ген поширюється в хімічному середовищі, використовуючи для розмноження хімічні речовини, то мем поширюється в інформаційному середовищі: на носіях інформації, в людській пам'яті, а також в мережі. Також як гени конкурують між собою за ресурси: хімічні речовини, так і меми конкурують за інформаційний простір.

По-перше, генетичний матеріал повинен володіти здатністю до самовідтворення, щоб в. процесі розмноження передавати спадкову інформацію, на основі якої буде здійснюватися формування нового покоління. По-друге, для забезпечення стійкості характеристик в ряду поколінь спадковий матеріал повинен зберігати постійної свою організацію. По-третє, матеріал спадковості і мінливості повинен мати здатність здобувати зміни і відтворювати їх, забезпечуючи можливість історичного розвитку живої матерії в мінливих умовах. Тільки в разі відповідності зазначеним вимогам матеріальний субстрат спадковості і мінливості може забезпечити тривалість і безперервність існування живої природи та її еволюцію.

Сучасні уявлення про природу генетичного апарату дозволяють виділити три рівня його організації: генний, хромосомний и геномної. На кожному з них виявляються основні властивості матеріалу спадковості і мінливості і певні закономірності його передачі і функціонування.

43. Вірусивідіграють велику роль в житті людини. Вони є збудниками ряду небезпечних захворювань - віспи, гепатиту, енцефаліту, сказу, грипу та ін.

Віруси можуть проявляти властивості живих організмів тільки в клітинах, це внутрішньоклітинні паразити, нездатні розмножуватися поза клітиною. Якщо все клітинні організми обов'язково мають дві нуклеїнові кислоти ДНК і РНК, то віруси містять тільки одну з них. Незалежно від того, яка з нуклеїнових кислот міститься у вірусі, вона виконує функції носія спадкової інформації. На цій підставі всі віруси ділять на 2 великі групи - ДНК-содержат і РНК-содержат.

У вірусів, на відміну від клітинних організмів, відсутня власна система метаболізму в тому числі і система, що синтезує білки. Віруси вносять в клітку тільки свою генетичну інформацію. З матриці - вірусної ДНК і РНК - синтезується інформаційна РНК, яка і служить основою для утворення вірусних білків рибосомами інфікованої клітини. Молекула ДНК вірусів, або їх геном, може вбудовуватися в геном клітини господаря і існувати в такому вигляді, будучи як би додатковим геномом, або навіть не проявляючи себе невизначено довгий час. Таким чином, паразитизм вірусів носить особливий характер - це паразитизм на генетичному рівні.

Просто організовані віруси являють собою нуклеопротеїни, т. Е. Складаються з нуклеїнової кислоти та кількох білків, що утворюють оболонку навколо нуклеїнової кислоти. Прикладом може служити вірус тютюнової мозайки. Його оболонка містить всього один вид білка з невеликою молекулярною масою. Складно організовані віруси мають додаткову оболонку, білкову або ліпопротеїнову. Іноді в зовнішніх оболонках складних вірусів крім білків містяться вуглеводи. Прикладом складно організованих вірусів служать збудник грипу та герпесу. Їх зовнішня оболонка є фрагментом ядерної або цитоплазматичної мембрани клітини-хазяїна, з якої вірус виходить в позаклітинне середовище.

Як правило, проникненню вірусу передує зв'язування його з особливим білком-рецептором на поверхні клітини. Зв'язування з рецептором здійснюється за допомогою спеціальних білків на поверхні вірусної частки, які "впізнають" відповідний рецептор на поверхні чутливої ??клітини. Ділянка поверхні клітини, до якого приєднався вірус, занурюється в цитоплазму і перетворюється в вакуоль. Вакуоль, стінка якої складається з цитоплазматичної мембрани, може зливатися з іншими вакуолями або ядром. Так вірус доставляється в будь-яку ділянку клітини.

44. Антропний принцип - один з принципів сучасної космології, що встановлює залежність існування людини як складної системи і космічної істоти від фізичних параметрів Всесвіту. Фізичні розрахунки показують, що якби змінилася хоча б одна з наявних фундаментальних постійних (при незмінності інших параметрів і збереженні всіх фізичних законів), то стало б неможливим існування тих чи інших фізичних об'єктів - ядер, атомів і т. Д. Осмислення цих залежностей і призвело до висунення в науці і філософії А. п. Існують різні формулювання А. п., але частіше за все він використовується в формі двох тверджень (слабкої і сильної), висунутих в 1973 фахівцем з теорії гравітації Б. Картером. «Слабкий» А. п. Говорить: «Те, що ми очікуємо спостерігати, повинно бути обмежено умовами, необхідними для нашого існування як спостерігачів». «Сильний» А. п. Говорить про те, що «Всесвіт (і, отже, фундаментальні параметри, від яких вона залежить) повинна бути такою, щоб у ній на деякому етапі еволюції допускалося існування спостерігачів». Іншими словами, наш світ виявився «влаштованим» так вдало, що в ньому виникли умови, при яких людина могла з'явитися. Очевидно, що в світоглядному плані А. п. Втілює в собі філософську ідею взаємозв'язку людини і Універсуму, висунуту ще в античності і розвивається цілою плеядою філософів і натуралістів. А. п. Допускає як релігійну, так і наукову інтерпретацію. Згідно з першою, антропні характеристики Всесвіту виглядають як «підтвердження віри в Творця, що спроектував світ так, щоб задовольнити в точності нашим вимогам» (Хойл). Наукова позиція заснована на тезі про принципову можливість природного існування безлічі світів, в яких втілюються найрізноманітніші комбінації фізичних параметрів і законів. При цьому в одних світах реалізуються найпростіші стаціонарні фізичні стану, в інших же можливе формування складних фізичних систем - в тому числі і життя в її різноманітних формах. Значення А. п. Зростає в наш час, для якого характерні космічна активність людини і все більш серйозний поворот сучасної науки до гуманістичної проблематики.

45. Будь-яку сукупність організмів і неорганічних компонентів, в якій може здійснюватися кругообіг речовин, називають екосистемою. Термін був запропонований в 1935 р англійським екологом А. Тенслі, який підкреслював, що при такому підході неорганічні і органічні чинники виступають як рівноправні компоненти і ми не можемо відокремити організми від конкретної навколишнього їхнього середовища. А. Тенсли розглядав екосистеми як основні одиниці природи на поверхні Землі, хоча вони і не мають певного обсягу і можуть охоплювати простір будь-якої протяжності.

Для підтримки круговороту речовин в системі необхідна наявність запасу неорганічних молекул в засвоєній формі і трьох функціонально різних екологічних груп організмів: продуцентів, консументів і редуцентов.

Продуцентами виступають автотрофні організми, здатні будувати свої тіла за рахунок неорганічних сполук. Гетеротрофи - це гетеротрофні організми, які споживають органічну речовину продуцентів або інших консументів і трансформують його в нові форми. Редуценти живуть за рахунок мертвої органічної речовини, переводячи його знову в неорганічні сполуки. Класифікація ця відносна, так як і консументи, і самі продуценти виступають частково в ролі редуцентов, протягом життя виділяючи в навколишнє середовище мінеральні продукти обміну речовин.

В принципі круговорот атомів може підтримуватися в системі і без проміжної ланки - консументів, за рахунок діяльності двох інших груп. Однак такі екосистеми зустрічаються скоріше як виключення, наприклад на тих ділянках, де функціонують спільноти, сформовані тільки з мікроорганізмів. Роль консументов виконують в природі в основному тварини, їх діяльність з підтримки та прискорення циклічної міграції атомів в екосистемах складна й різноманітна.

Масштаби екосистеми в природі надзвичайно різні. Неоднакова також ступінь замкнутості підтримуваних в них кругообігів речовини, т. Е. Багаторазовість залучення одних і тих самих атомів в цикли. Як окремих екосистем можна розглядати, наприклад, і подушку лишайників на стовбурі дерева, і руйнується пень з його населенням, і невеликий тимчасовий водойму, луг, ліс, степ, пустелю, весь океан і, нарешті, всю поверхню Землі, зайняту життям.

У подушці лишайників ми знайдемо всі необхідні компоненти екосистеми. Продуценти - симбіотичні водорості, які здійснюють фотосинтез. Як консументов виступають деякі дрібні членистоногі, які харчуються живими тканинами лишайника, а також грибні гіфи, по суті паразитують на клітинах водоростей. І гіфи грибів, і більшість мікроскопічних тварин, що мешкають в лишайникових подушках (кліщі, коллемболи, нематоди, коловертки, найпростіші), виступають і в ролі редуцентов. Грибні гіфи живуть не тільки за рахунок живих, але і за рахунок загиблих клітин водоростей, а дрібні тварини-сапрофаги переробляють відмерлі слані, в руйнуванні яких їм допомагають численні мікроорганізми. Ступінь замкнутості кругообігу в такій системі дуже невелика: значна частина продуктів розпаду виноситься за межі лишайника - вимивається дощовими водами, обсипається вниз зі стовбура. Крім того, частина тварин мігрує в інші місця проживання. Проте частина атомів встигає пройти кілька циклів, включаючись в тіла живих організмів і звільняючись з них, перш ніж покине цю екосистему.

У деяких типах екосистем винос речовини за їх межі настільки великий, що їх стабільність підтримується в основному за рахунок припливу такої ж кількості речовини ззовні, тоді як внутрішній круговорот малоефективний. Такі проточні водойми, річки, струмки, ділянки на крутих схилах гір. Інші екосистеми мають значно повніший круговорот речовин і відносно автономні (ліси, луки, степи на плакорні ділянках, озера і т. П.). Однак жодна, навіть найбільша, екосистема Землі не має повністю замкнутого кругообігу. Материки інтенсивно обмінюються речовиною з океанами, причому більшу роль в цих процесах відіграє атмосфера, і вся наша планета частина матерії отримує з космічного простору, а частина віддає в космос.

Відповідно до ієрархією спільнот життя на Землі проявляється і в ієрархічності відповідних екосистем. Еко-системна організація життя є одним з необхідних умов її існування. Запаси біогенних елементів, з яких будують тіла живі організми, на Землі в цілому і на кожній конкретній ділянці на її поверхні небезмежні. Лише система кругообігів могла надати цим запасам властивість нескінченності, необхідне для продовження життя. Підтримувати і здійснювати круговорот можуть тільки функціонально різні групи організмів. Таким чином, функціонально-екологічне різноманітність живих істот і організація потоку витягають із навколишнього середовища речовин в цикли - найдавніше властивість життя.

47. Біогеохімічних циклів, біогеохімічні кругообіги речовин, обмін в-вом і енергією між разл. компонентами біосфери, обумовлений життєдіяльністю організмів і носить циклич. характер. Основи уявлень про біогеохім. циклічності закладені В. І. Вернадським у вченні про біосферу і працях по біогеохімії. Встановлено, що Б. ц. незамкнені. Частина в-ва завжди виходить з суч. біосферного циклу тривалістю від десятків і сотень до декількох. тисяч років в геол. цикл, тривалість догрого мільйони років. За всю історію розвитку біосфери в результаті неповної оборотності Б. ц. утворилися кисень і азот в атмосфері, родовища вугілля, горючих сланців, вапняків (цикл вуглецю), диатомитов, трепелов, опок (цикл кремнію), фосфоритів (цикл фосфору), бокситів (цикл алюмінію) і ін. корисних копалин у земній корі. рушійною силою Б. ц. служать потоки енергії сонця і діяльність живого в-ва (всієї сукупності організмів), що призводять до переміщення величезних мас хім. елементів, концентрування і перерозподілу акумульованої в процесі фотосинтезу енергії. Сформована в ході розвитку біосфери спрямованість планетарних і регіональних Б. ц. привела до створення стійкого біогеохім. т. н. "Нормального фону", характерного для тієї чи іншої місцевості. Цей фон розрізняється для определ. регіонів біосфери, в межах яких брало через брак або надлишку потужність. хім. елементів виділяються природ. геохим. аномалії - біогеохім. провінції, з к-рими зв'язані ендемічні хвороби с.-г. ж-них. З біогеохім. циклічністю вуглецю, кисню, водню, натрію, фосфору, сірки, кальцію, магнію, калію та ін. біогенних елементів пов'язано формування біомаси культурних р-ний і гумусового горизонту грунту. Для заповнення виносяться з урожаєм елементів живлення і підтримки нормального функціонування біосфери, особливо її грунтового покриву на с.-г. угіддях, необхідно систематич. науково обгрунтоване внесення мінер. і органічного. добрив. Неправильне, несвоєчасне або надмірне внесення добрив стає одним з потужних факторів забруднення навколишнього середовища. Особливу небезпеку для с.-г. ж-них і людини представляють порушення Б. ц. азоту, фосфору і важких металів (свинець, цинк, кадмій, ртуть і ін.). Так, при високих дозах внесення азотних добрив (100-250 кг / га) можливі важкі і навіть смертельні захворювання метгемоглобінемією ( "синюшностью"), пов'язаної з токсичний. концентрацією нітратного азоту (св. 95 мг / л NO3) у воді. Викиди оксидів азоту пром. підприємствами і надзвуковими літаками можуть стати причиною руйнування озонового екрану, що оберігає все живе від згубної дії ультрафіолетової радіації.



 біохімічна еволюція |  Роль антропогенного чинника на функціонування екосистем. Парниковий ефект. Руйнування озонового шару. Кислотні дощі. Концепція сталого розвитку людства.

 Порядок і безладдя в природі. |  моделі атомів |  Квантово-механічна модель атома |  Самоорганізація в соціальних системах |  Історія становлення поняття |  Класифікація хімічних реакцій |  Класифікація окисно-відновних реакцій |  Теорії виникнення життя |  Теорія стаціонарного стану |  теорія панспермії |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати