Sistem je skupek funkcionalnih elementov, ki so med seboj naravno povezani in tvorijo enotno celoto. Biološki sistem je niz medsebojno delujočih in soodvisnih elementov, ki tvorijo enotno celoto, ki opravlja določeno funkcijo in je v interakciji z okoljem in drugimi sistemi. Že Hegel je pozval, naj naravo obravnavamo kot sistem korakov, od katerih vsak sledi drugemu. Biološki sistemi je celica, tkivo, organ, aparat, organski sistem, organizem, populacija, ekosistem. Značilnosti bioloških sistemov: 1. Biološki sistem opravlja določeno funkcijo (biokemično, fiziološko). 2. Biološki sistem ima lastnosti celovitosti (nezvodljivost lastnosti sistema na vsoto lastnosti njegovih elementov). 3. Biološki sistem je sestavljen iz podsistemov. 4. Nenehno se spreminja kot odgovor na povratne signale (sposoben prilagajanja). 5. Relativno stabilen. 6. Sposobnost razvoja - razvijanja. 7. Sposoben samoreprodukcije. 1.2. Koncept ravni organizacije žive snovi Raven organizacije žive snovi so relativno homogeni biološki sistemi, za katere je značilna določena vrsta interakcije elementov, prostorske in časovne lestvice procesov. To je funkcionalno mesto biološkega sistema v skupni sistemživa snov. Koncept nivojev organiziranosti žive snovi je koncept diferenciacije žive snovi planeta na diskretne, podrejene strukturne sklope, ki se je izoblikoval sredi 20. stoletja. V živi naravi se biološki sistemi podrejajo principu hierarhije: ravni organizacije tvorijo zapleteno piramido podrejenosti - vsaki strukturni ravni sledi druga raven, vendar višjega ranga. Za vsako raven so značilne specifične interakcije komponent in značilnosti odnosov z nižje in višje lociranimi sistemi. 1.3. Ravni organizacije žive snovi Obstajajo takšne ravni organizacije žive snovi - ravni biološke organizacije: molekularna, celična, tkivna, organska, organska, populacijska, ekosistemska. Molekularna raven organizacije je raven delovanja bioloških makromolekul – biopolimerov: nukleinskih kislin, proteinov, polisaharidov, lipidov, steroidov. S tega nivoja se začnejo najpomembnejši življenjski procesi: presnova, pretvorba energije, prenos dednih informacij. To stopnjo preučujejo: biokemija, molekularna genetika, molekularna biologija, genetika, biofizika. Celična raven je nivo celic (celice bakterij, cianobakterij, enoceličnih živali in alg, enocelične glive, celice večcelični organizmi). Celica je strukturna enota bivalna, funkcionalna enota, enota razvoja. To raven preučujejo citologija, citokemija, citogenetika, mikrobiologija. Tkivna raven organizacije je raven, na kateri proučujemo strukturo in delovanje tkiv. To raven preučujeta histologija in histokemija. Organska raven organizacije je raven organov večceličnih organizmov. Anatomija, fiziologija, embriologija preučujejo to raven. Organizemska raven organiziranosti je raven enoceličnih, kolonialnih in večceličnih organizmov. Specifičnost ravni organizma v dejstvu, da na tej ravni poteka dekodiranje in uresničevanje genetskih informacij, oblikovanje lastnosti, ki so lastne posameznikom določene vrste. To raven preučujejo morfologija (anatomija in embriologija), fiziologija, genetika, paleontologija. Populacijsko-vrstni nivo je nivo agregatov osebkov – populacij in vrst. To raven preučujejo sistematika, taksonomija, ekologija, biogeografija in populacijska genetika. Na tej ravni so genetski in ekološke lastnosti populacije, elementarni evolucijski dejavniki in njihov vpliv na genski sklad (mikroevolucija), problem ohranjanja vrst. Ekosistemska raven organiziranosti je raven mikroekosistemov, mezoekosistemov, makroekosistemov. Na tej ravni se preučujejo vrste prehrane, vrste odnosov med organizmi in populacijami v ekosistemu, velikost populacije, populacijska dinamika, gostota populacije, produktivnost ekosistema, sukcesije. Ta stopnja preučuje ekologijo. Obstaja tudi biosferska raven organizacije žive snovi. Biosfera je velikanski ekosistem, ki zavzema del geografskega ovoja Zemlje. To je mega ekosistem. Biosfera kroži in kemični elementi, kot tudi pretvorbo sončne energije. 1.1.
biološki sistem(v psihofiziologiji) - niz funkcionalno povezanih elementov ali procesov, združenih v celoto za doseganje biološko pomembnega rezultata. Najpopolnejša vsebina B. s. se razkriva v načelih funkcionalnega sistema (P.K. Anohin). Glavna lastnost B. z. - Pridobivanje uporabnega prilagoditvenega rezultata. B. s. se nanaša na dinamične sisteme. En in isti biološki objekt lahko deluje tako kot celosten sistem kot kot podrejen sistem. B. s. ima številne lastnosti: 1) rezultat kot dejavnik oblikovanja sistema; 2) prisotnost povezav in odnosov (velika pozornost je namenjena povezavam hrbtenice); 3) obstoj strukture in organizacije; 4) hierarhija povezav; 5) samoregulacija; 6) stabilnost; 7) nastanek (sistem ima lastnost ali lastnosti, ki jih njegove komponente nimajo); 8) večparametrična regulacija itd.
Bistvena značilnost B. z. je hierarhija njegove strukture, povezav, organizacije, vodenja itd. B. s. je kompleksen dinamičen sistem. Biološki objekt lahko hkrati deluje kot celovit sistem in kot podsistem več visoka stopnja. Na primer, dihala kot samoregulativni homeostatski sistem za uravnavanje izmenjave plinov v telesu so hkrati podsistem v sistemu celotnega organizma, slednji je podsistem populacijskega biosistema itd. Sistem višjega ranga podreja sisteme nižjega ranga svojim zakonom. Hierarhija strukture, povezave, organizacija upravljanja B. s. - rezultat dolgega evolucijskega razvoja organizmov. Po teoriji funkcionalnih sistemov (P.K. Anokhin) je interakcija med B. s. različnega ranga se izvaja preko rezultata (načelo hierarhije rezultatov). Rezultat dejavnosti nižje hierarhične B. s. je vključen kot sestavina v rezultat dejavnosti višje hierarhične B. s.
V nasprotju s klasičnimi vedami, ki so se v svojih konstrukcijah naslanjale predvsem na substratne koncepte (teža, masa itd.), pri sistemskem pristopu konceptualni koncepti temeljijo na kvalitativno drugačnih pojmih – »korelacija«, »organizacija«, »upravljanje« , itd. povezave v B. z. vodi do koncepta "strukture" in "organizacije", ki zagotavljata urejenost B. s. Sistemski pristop usmerja pozornost predvsem na identifikacijo v celotni organizaciji B. strani. skozi študij njegovih povezav, odnosov in upravljanja. Zaradi razvoja pojma "organizacija" je treba uvesti koncepte, kot so "upravljanje", "postavljanje ciljev", "rezultat" itd. Koncept "organizacije" je najbolj v celoti razkrit v načelih funkcionalnega sistema ( glejte Funkcionalni sistem).
Biološki sistemi, njihove temeljne lastnosti. Evolucijsko pogojene ravni organizacije življenja. Elementarne enote, elementarni pojavi na različnih ravneh organizacije življenja.
Biološki sistemi- biološki objekti različne kompleksnosti (celice, tkiva, organi, organski sistemi in organizmi, biocenoze in ekosistemi, vse do biosfere kot celote), ki imajo več ravni strukturne in funkcionalne organizacije, ki predstavljajo niz med seboj povezanih in medsebojno delujočih elementov.
Osnovne lastnosti živih sistemov:
· Samoigranje
Posebnosti organizacije (celične strukture, tkiva, organi, organski sistemi)
Urejenost strukture
Presnova (preprečuje povečanje entropije)
· Rast in razvoj
Celovitost in diskretnost
Razdražljivost in razdražljivost
· Premikanje
Dedovanje in variabilnost
· Samoregulacija
Celična teorija T. Schwanna in M. Schleidena, njene glavne določbe. Trenutno stanje celična teorija.
1. Celica - edina oblika obstoja živega, je osnovna strukturna in funkcionalna enota živega.
2. Nove celice nastanejo šele z delitvijo prvotne celice
3. Celica je strukturna in funkcionalna enota večceličnega živega organizma
4. Celice rastlin in živali so homologne po svoji zgradbi in izvoru.
Trenutno stanje celične teorije:
1. Celica je osnovna enota vseh obstoječih biosistemov.
2. Celice nastanejo iz celic z mitozo, tj. mitoza je univerzalni način nastajanje celic v vseh organizmih na zemlji.
3. Vse celice v vseh naravno prisotnih organizmih so homologne tvorbe, saj so zanje značilni enoten strukturni načrt in način nastanka.
4. Pomemben dokaz homologije celic je temeljna podobnost v njihovih presnovnih, energetskih procesih in informacijski interakciji, zlasti genetski kodi. Genetska koda univerzalni.
5. Celica je pomembna stopnja v razvoju bioloških sistemov iz nebioloških sestavin, od neživih do živih.
6. Celice imajo pomembna lastnina- sposobnost večceličnosti, ki služi kot osnova za nastanek organske ravni organizacije.
7. V procesu filo- in ontogeneze so celice homologne, vendar postopoma prenehajo biti podobne, kar povzroči diferenciacijo in specializacijo celic.
8. Diferenciacija in specializacija celične strukture to je eden glavnih mehanizmov individualnega razvoja biosistemov, vključno s telesom.
9. Kljub diferenciaciji in specializaciji celic je večcelični organizem kompleksno organiziran integriran sistem, sestavljen iz delujočih in medsebojno delujočih celic.
10. Telo ni preprosta vsota celic, ampak njihova enotnost kot celota. Lastnosti organizma se ne pojasnjujejo z lastnostmi njegovih sestavnih celic.
11. Jedro in citoplazma sodelujeta pri vitalni dejavnosti celic. Toda v življenju celic ima zelo pomembno vlogo delitev njene vsebine.
12. Celice različne kakovosti v telesu tvorijo strukturne in funkcionalne enote organov in tkiv, ki opravljajo funkcije organov in tkiv.
13. V genetskem aparatu celice so enote dednosti (geni).
Preučevanje splošne ultrastrukturne organizacije celic in njenih procesov ter vzorcev nastajanja celic, interakcije med celicami in celične homeostaze je bistveno okrepilo pomen celične teorije.
Celične stene, njegove strukture. Molekularna organizacija in funkcije biološka membrana. Vrste transporta snovi.
Celice večceličnih organizmov, tako živalskih kot rastlinskih, so od svojega okolja ločene z membrano.
Školjke v rastlinskih celicah iz vlaken ali pektina.
Celična membrana ali plazmalema, živalske celice tvori membrana, ki je na zunanji strani prekrita s plastjo glikokaliksa debeline 10-20 nm.
Glavne sestavine glikokaliksa so kompleksi polisaharidov z beljakovinami (glikoproteini) in maščobami (glikolipidi). Z notranje strani se membrani prilega kortikalna plast citoplazme (0,1-0,5 μm), v kateri ribosomov in veziklov ni, ampak v pomemben znesek so mikrotubuli in mikrofilamenti, ki vsebujejo kontraktilne proteine.
Plazmalema opravlja razmejevalno, pregradno, transportno in receptorsko funkcijo, uravnava kemična sestava notranje okolje celic, vsebuje receptorske molekule, ki selektivno prepoznajo določene biološko aktivne snovi (hormone).
biološka membrana- tanke mejne strukture molekularnih velikosti, ki se nahajajo na površini celic in podceličnih delcev, pa tudi tubulov in veziklov . Lastnosti membrane: je gost, tanek, plastičen, prežet s kanali in polaren (zunaj +, znotraj -)
Membrana je sestavljena iz bimolekularne plasti lipidov. Hidrofobni deli njihovih molekul so obrnjeni drug proti drugemu, medtem ko se hidrofilni deli nahajajo na površini plasti.
V to plast ali na njeno površino so vdelane različne beljakovinske molekule. Opravljajo številne funkcije :
Razmejevanje
uravnavanje in zagotavljanje selektivne prepustnosti snovi (transport ionov, sladkorjev, aminokislin in drugih presnovnih produktov)
· Tvorba vmesnikov med vodno in nevodno fazo z namestitvijo encimskih kompleksov na te površine.
Zaradi prisotnosti lipidov ( maščobe v-v) membrane tvorijo hidrofobno znotrajcelično fazo kot prostor za kemične reakcije v nevodnem okolju. Molekulska sestava membran – nabor spojin in ionov, ki se nahajajo na površinah, se razlikuje od strukture do strukture. S tem dosežemo funkcionalno specializacijo celičnih membran. Vključitev receptorskih molekul v celično membrano jo naredi dovzetno za biološko aktivne spojine, kot so hormoni, kar prispeva k manifestaciji razlike v bioelektričnih potencialih.
Vrste prevoza snovi:
Pasivni transport- prenos snovi iz območja visoka koncentracija na območje nizke koncentracije
direktna difuzija (transport H2O, plinov, nepolarnih molekul skozi lipidno plast)
Olajšana difuzija skozi membranske kanale Prenos preko proteinov, ki tvorijo kanale
aktivni prevoz– s porabo energije proti elektrokemijskemu gradientu. To se zgodi s pomočjo nosilnih proteinov in vira energije molekule ATP
Vrste aktivnega prevoza:
endocitoza (absorpcija makromolekul v celici), pinocitoza in fagocitoza - samo živali
eksocitoza (iz celice se odstranijo različne makromolekule)
natrijeva-kalijeva črpalka.
Zgradba DNK. Model J. Watsona in F. Cricka. Lastnosti in funkcije dednega materiala.
Realizacija genetske informacije. Glavne stopnje: transkripcijski in posttranskripcijski procesi, prevodni in posttranslacijski procesi.
Transkripcija- Sinteza RNA na predlogi DNA.
Funkcionalna enota je segment DNK, sestavljen iz 3 delov:
1) Promotor (P) - odsek DNA pred strukturnim genom, s katerim se veže F-RNA polimeraza
2) Strukturni
3) Terminator (T) - terminacijsko mesto transkripcije
Faze transkripcije
1) Inicializacija - vezava RNA polimeraze na promotor, odvijanje druge vijačnice DNA
Obravnavati – tvorba zrele RNA RNA polimeraze Ekscizija intronovOddaja- sinteza beljakovin na matriki mRNA na ribosomih.
1. Aktivacija aminokislin - pritrditev aminokislin na lastne tRNA.
F - aminoacil - tRNA sintetaza
Pravzaprav oddaja
1) Iniciacija - nastanek iniciacijskega kompleksa med malo podenoto ribosoma, iniciatorskim kodonom AUG in tRNA metioninom.
Velika podenota ribosoma se pridruži iniciacijskemu kompleksu in tvori 2 aktivna centra
P-center - tvorba peptidnih vezi med aminokislinami
A-center - vezava tRNA na kodone mRNA
2) Elongacija - sinteza proteinske molekule
3. Prekinitev - konec oddaje
Kot rezultat prevajanja nastane prva struktura proteina. Nadalje pride do zvijanja v kanalih ER (tvorba 2,3,4 proteinskih struktur)
Teorija operona: v DNK so poleg strukturnih genov geni, ki nadzorujejo delo strukturnih genov – regulatorni geni.
Operon ali enota genetske regulacije - 1 ali več strukturnih genov, odgovornih za 1 biokemično reakcijo, ki se nahaja na kromosomu poleg skupine regulatornih genov.
Sestava operona:
1. Promotor (P)
2. Operator (O) – uravnava področje operona, na katerega je vezan represorski protein
3. 3 strukturni geni, ki kodirajo 3 F, ki so odgovorni za absorpcijo laktoze v celici
4. Terminator (T)
5. Regulatorni gen (P) - kodira represorski protein, izvaja delo operona; preprečuje prehod RNA polimeraze do strukturnih genov.
Regulacija biosinteze beljakovin pri prokariontih poteka v operonih na ravni transkripcije.
Značilnosti regulacije pri evkariontih:
1. Brez operonov
2. Strukturno gensko aktivnost uravnava veliko število regulatornih genov
3. Enhancer geni (povečajo transkripcijo) in silencer geni (inhibirajo transkripcijo) igrajo pomembno vlogo pri regulaciji dela genov.
4. Regulacija dela genov poteka na vseh ravneh realizacije informacij: transkripcija, prevajanje in posttranslacijski procesi
5. Sodelujem pri uravnavanju hormonov
6. Prisotnost alternativnega spajanja (geni humanega imunoglobulina)
Profaza 2n4c
Kromosomska kondenzacija
Izginotje nukleola
Metafaza 4n4c
Sestrske kromatide so ločene z vrzeljo in povezane v centromeri.
Telofaza
Zgodaj - 4n4c
Grozd jedrsko ovojnico
Videz nukleolusa
Začetek citotomije
Pozno - 2n2c
Despiralizacija kromosomov
Zaključek citotomije
Atipične oblike mitoze
Atipične oblike mitoze so amitoza, endomitoza in politenija.
1. Amitoza je neposredna delitev jedrca. Te metode delitve ni mogoče šteti za polnopravni način razmnoževanja evkariontskih celic.
2. Endomitoza. Pri tej vrsti delitve se po replikaciji DNK kromosomi ne ločijo na dve hčerinski kromatidni vrsti. To vodi do povečanja števila kromosomov v celici, včasih več desetkrat v primerjavi z diploidnim nizom. Tako nastanejo poliploidne celice. Z genetskega vidika pa je endomitoza genomska somatska mutacija.
3. Politenija. Pride do večkratnega povečanja vsebnosti DNA (kromonemov) v kromosomih brez povečanja vsebnosti samih kromosomov. Hkrati lahko število kromonemov doseže 1000 ali več, medtem ko kromosomi pridobijo velikanska velikost. Med politenijo izpadejo vse faze mitotičnega cikla, razen reprodukcije primarnih verig DNA. To vrsto delitve opazimo v nekaterih visoko specializiranih tkivih (jetrne celice, celice žleze slinavke dvokrilne žuželke). Politenski kromosomi Drosophila se uporabljajo za izdelavo citoloških zemljevidov genov v kromosomih.
Pomen mitoze: zagotavlja enakomerno porazdelitev kromosomov med hčerinskimi celicami.
Profaza 2n4c
Kromosomska kondenzacija
Izginotje nukleola
Raztapljanje jedrske membrane
Divergenca centriolov proti nasprotnim polom celice
Nastanek mitotičnega vretena
Pojav kinetohorov v območju centromere, ki delujejo kot mikrotubuli kinetohorov. Interakcija kinetohorov in polov mikrotubulov vodi do gibanja kromosomov.
Metafaza 4n4c
Največja stopnja kondenzacije kromosomov.
Nastanek metafazne plošče ali "matične zvezde" na ekvatorju.
7. Anafaza 4n4c (najhitrejša in najbolj turbulentna faza)
Divergenca hčerinskih kromatid proti nasprotnim polom celice s hitrostjo 0,5–1 µm/min.
Telofaza
Zgodaj - 4n4c
Kopičenje enakih nizov kromosomov na polih celice
Kopičenje jedrske ovojnice
Videz nukleolusa
Začetek citotomije
Pozno - 2n2c
Despiralizacija kromosomov
Zaključek citotomije
Porazdelitev organelov med hčerinskimi celicami
Posledično sta nastali dve hčerinski celici, manjši od matične, ki se srečata v G 1 - obdobju.
Amitoza
Endomitoza
paranekroza
Nekroza
apoptoza
Profaza 2n4c
Kromosomska kondenzacija
Izginotje nukleola
Raztapljanje jedrske membrane
Divergenca centriolov proti nasprotnim polom celice
Nastanek mitotičnega vretena
Pojav kinetohorov v območju centromere, ki delujejo kot mikrotubuli kinetohorov. Interakcija kinetohorov in polov mikrotubulov vodi do gibanja kromosomov.
2. Metafaza 4n4c
Največja stopnja kondenzacije kromosomov.
Nastanek metafazne plošče ali "matične zvezde" na ekvatorju.
Sestrske kromatide so ločene z vrzeljo in povezane v centromeri.
3. Anafaza 4n4c (najhitrejša in najbolj turbulentna faza)
Divergenca hčerinskih kromatid proti nasprotnim polom celice s hitrostjo 0,5–1 µm/min.
Telofaza
zgodaj– 4n4c
Kopičenje enakih nizov kromosomov na polih celice
Kopičenje jedrske ovojnice
Videz nukleolusa
Začetek citotomije
Pozen - 2n2c
Despiralizacija kromosomov
Zaključek citotomije
Porazdelitev organelov med hčerinskimi celicami
Posledično sta nastali dve hčerinski celici, manjši od matične, ki se srečata v G 1 - obdobju.
Amitoza- neposredna delitev somatskih celic. Izvaja se na različne načine: s prepletanjem, invaginacijo ali fragmentacijo jedra, kar povzroči nastanek celic z neenakomerno dedno obveščenostjo (anevploidija). V primerih, ko ni citotomije, nastanejo velikanske celice. Amitoza je značilna za staranje, odmiranje celic, za maligni tumorji in obsevanih tkivih.
Endomitoza- različica mitoze, pri kateri se število kromosomov podvoji brez prekinitve jedrske ovojnice. Pri ponavljajočih se endomitozah se število kromosomov poveča, z večkratnim povečanjem DNA opazimo poliploidijo. Poliploidija je lahko posledica nepopolnih mitoz, odsotnosti citotomije, blokade mitoze na samem začetku ali prehoda njene G2 dobe v profazo. Poliploidijo spremlja povečanje volumna jedra. Glavni pomen razvoja poliploidije je povečanje funkcionalne aktivnosti celic.
paranekroza je niz reverzibilnih nespecifične spremembe citoplazme, ki nastanejo pod vplivom škodljivih dejavnikov.
Nekroza- nastane pod vplivom izrazitega in podaljšano delovanječas škodljivih dejavnikov.
apoptoza- (celična smrt) programirana selektivna celična smrt - naravni, evolucijsko določen in genetsko nadzorovan mehanizem morfogeneze.
nespolno razmnoževanje
1. Monocitogeni (za enocelične):
Bisekcija (flagelati, bakterije);
Shizogonija - večkratna delitev (alge, glive);
Brstenje ali endodiogonija (toksoplazma, glive, volvoks);
Sporogonije (bakterije, sporozoji).
Policitogeni
· Vegetativno razmnoževanje - deli telesa (rastline);
· Redovne (morske zvezde, anelidi);
Razdrobljenost (ploščati črvi);
Brstenje (hidra);
· Poliembrionija (rojstvo dvojčkov).
spolno razmnoževanje - zlitje dveh celic z različno dednostjo (z in brez oploditve).
1. Z oploditvijo:
A) hologamija (brez oblikovanja specializiranih genitalij celice – gamete)
Kopulacija (sporozoji, flagele);
Konjugacija - začasno zlitje (ciliati);
Somatogamija (gobe).
B) gametogamija - s tvorbo gameta.
Izogamija - velikost jajčeca z repom \u003d velikost sperme (za nižje rastline);
Heterogamija - jajčece z repom je večje od semenčice;
Oogamija - velikost jajčeca nad velikostjo sperma (za višje živali).
2. Brez oploditve - partenogeneza(ginogeneza - ženske; androgeneza - moški). Partenogeneza:
Diploid (listne uši, vodna bolha);
Haploid (čebele - samci);
Ciklična - partenogeneza se izmenjuje z oploditvijo (umetna - nenadoma brez oploditve; naravna).
hermafroditizem- moške in ženske zarodne celice, gamete obeh spolov proizvaja en posameznik.
Lažni (zunanji) - spolni dimorfizem - moški in ženski posamezniki se razlikujejo po strukturi in velikosti.
Pomen spolnega razmnoževanja:
Oblikovanje novih kombinacij;
· Privede do podpreiskovalne variabilnosti potomcev – pomemben evolucijski dejavnik (razmnoževanje s spremembami).
Morfologija spolnih celic.
jajce- ženska spolna celica, za katero je značilna oogamija.
Membrane oocitov:
Primarni - derivati citoplazmatsko membrano. Zlasti pri sesalcih se ta membrana imenuje zona pellucida.
Sekundarni (horion) - produkt izolacije folikularnih celic.
Terciarni - izločajo ga žleze ovidukta. Še posebej dobro razvita pri pticah.
sperma – moška spolna celica, moška gameta, ki služi za oploditev ženske spolne celice, jajčeca.
Moški spermatozoid ima značilno strukturo in je sestavljen iz glave, srednjega dela in repa.
Človeško semenčico ima elipsoidno glavo. V glavi sperme se nahajajo naslednje celične strukture:
1) Jedro, ki nosi en niz kromosomov. Tako jedro imenujemo haploidno;
2) Akrosom - modificiran lizosom - membranski vezikel, ki nosi litične encime - snovi, ki raztopijo lupino jajčeca;
3) Centrosom - središče organizacije mikrotubulov, zagotavlja gibanje repa sperme.
Za glavico je tako imenovani "srednji del" semenčice. Srednji del je ločen od glave z rahlim zožitvijo - "vratom". Za srednjim delom je rep. Citoskelet flageluma, ki ga sestavljajo mikrotubule, poteka skozi celoten srednji del spermatozoida. Mitohondrij se nahaja v srednjem delu okoli citoskeleta bička. Mitohondrij opravlja funkcijo sinteze ATP in s tem zagotavlja gibanje flageluma.
Rep ali flagellum se nahaja za srednjim delom. Tanjši je od srednjega dela in precej daljši od njega. Rep je organ gibanja semenčic. Njegova zgradba je tipična za bičke evkariontske celice.
21. Evolucijske transformacije jajčec hordatov. Vrste jajčnih celic glede na količino rumenjaka in njegovo porazdelitev v citoplazmi. Ovoplazemska segregacija.
Po količini rumenjaka:
Polilecitalni - vsebujejo veliko število rumenjak (členonožci, plazilci, ptice, ribe, razen jesetrov);
Mezolecitalni - vsebujejo povprečno količino rumenjaka (jesetra, dvoživke);
Oligolecitalni - vsebujejo malo rumenjaka (mehkužci, iglokožci);
Glede na lokacijo rumenjaka:
Telolecital - rumenjak se premakne na vegetativni pol jajčeca. To vključuje nekatera polilecitalna (ribe razen jesetra, plazilci, ptice) in vsa mezolecitalna jajca (jeseter, dvoživke);
Izolecital - rumenjak je enakomerno porazdeljen (nižji hordati, sesalci);
Centrolecital - rumenjak se nahaja v središču jajca. Sem spadajo nekatera polilecitalna jajca (členonožci);
Anizolecetal - vegetativni pol ima več rumenjaka (vretenčarji).
Ovoplazemski segregacija - pojav lokalnih razlik v lastnostih citoplazme jajčeca, ki se pojavi v obdobjih rasti in zorenja oocita, med oploditvijo jajčeca.
Segregacija je osnova za začetno diferenciacijo zarodka: v procesu drobljenja jajčeca deli citoplazme padejo v različne blastomere; njihova interakcija z jedri iste jakosti vodi do različne aktivacije genoma.
Primeri segregacije: nastanek polarne plazme v jajčecih anelidov in mehkužcev, koncentracija RNK v bodoči dorzalni hemisferi jajčeca sesalca.
Embrionalni razvoj organizem. Tvorba organov in tkiv. zarodne lističe in njihovi derivati.
Organogeneza- niz procesov diferenciacije in spreminjanja oblike delov telesa na podlagi izvajanja genetske informacije.
organogeneza, sestavljen iz tvorbe posameznih organov, sestavljajo glavno vsebino embrionalnega obdobja.
Nadaljuje se v ličinki in konča v juvenilnem obdobju
razlikujejo po najbolj zapletenih in raznolikih morfogenetskih transformacijah
Nujen predpogoj za prehod na organogenezo je, da zarodek doseže stopnjo gastrule, in sicer tvorbo zarodnih plasti.
Zarodne plasti, ki zasedajo določen položaj drug glede na drugega, s stikom in medsebojnim delovanjem zagotavljajo takšne odnose med različnimi celičnimi skupinami, ki spodbujajo njihov razvoj v določeni smeri. Ta t.i embrionalna indukcija - najpomembnejša posledica interakcije med zarodnimi plastmi.
Med organogenezo:
spremembe v obliki, strukturi in kemični sestavi celic
Ločene celične skupine, ki so zametki bodočih organov.
Postopoma se razvije določena oblika organov, med njimi se vzpostavijo prostorske in funkcionalne povezave.
· Procese morfogeneze spremlja diferenciacija tkiv in celic ter selektivna in neenakomerna rast posameznih organov in delov telesa.
Sam začetek organogeneze imenujemo obdobje nevrulacije.
Nevrulacija zajema procese od pojava prvih znakov nastajanja nevralne plošče do njenega zaprtja v nevralno cev.
Vzporedno oblikovana notochord in sekundarno črevo , in mezoderm, ki leži na straneh akorda, se v kraniokavdalni smeri razcepi na segmentirane parne strukture - somiti .
Živčni sistem vretenčarjev, vključno s človekom, je značilna stabilnost osnovnega strukturnega načrta skozi celotno evolucijsko zgodovino podtipa. Pri oblikovanju nevralne cevi imajo vsi hordati veliko skupnega. Sprva se nespecializirani hrbtni ektoderm, ki se odziva na indukcijsko delovanje iz hordomezoderma, spremeni v nevralna plošča, predloženo nevroepitelnih celic.
Nevralna plošča ne ostane dolgo sploščena. Kmalu se njegovi stranski robovi dvignejo in nastanejo nevralne gube , ki ležita na obeh straneh plitke vzdolžnice nevronski žleb . Robovi nevralnih gub se nato zaprejo in tvorijo zaprto nevralno cev s kanalom v notranjosti - nevrokelem . Najprej se zapiranje nevronskih gub pojavi na ravni začetka hrbtenjača, nato pa se širi v smeri glave in repa.
Dokazano je, da imajo mikrotubuli in mikrofilamenti nevroepitelnih celic pomembno vlogo pri morfogenezi nevralne cevi. Uničenje celičnih struktur s kolhicinom in citohalazinom B vodi do dejstva, da nevralna plošča ostane odprta. Nezapiranje živčnih gub vodi v prirojene okvare razvoj nevralne cevi.
Po zaprtju nevralnih gub nastanejo celice, ki so se prvotno nahajale med nevralno ploščo in bodočo kožno ektodermo. živčni greben. Celice nevralnega grebena se odlikujejo po svoji sposobnosti obsežne, vendar zelo regulirane migracije po telesu in tvorijo dva glavna toka. Celice ene od njih - površinske - so vključene v povrhnjico ali dermis kože, kjer se diferencirajo v pigmentne celice. Drugi tok migrira v abdominalni smeri, tvori občutljive hrbtenične ganglije, simpatične ganglije, medulo nadledvične žleze, parasimpatične ganglije. Celice iz kranialnega živčnega grebena nastanejo kot živčne celice in številne druge strukture, kot je škržni hrustanec, nekatere prekrivajo kosti lobanje.
Mezoderm, ki zavzema mesto na straneh notohorde in se razteza naprej med kožnim ektodermom in endodermom sekundarnega črevesa, je razdeljen na hrbtni in ventralni del. Hrbtni del je segmentiran in predstavljen v parih. somiti. Polaganje somitov poteka od glave do repa. Ventralni del mezoderma, ki je videti kot tanka plast celic, se imenuje stransko ploščo. Somiti so povezani z lateralno ploščo z vmesnim mezodermom v obliki segmentov somite noge.
Vsa področja mezoderma se postopoma diferencirajo. Na začetku nastajanja imajo somite konfiguracijo, značilno za epitelij z votlino v notranjosti. Pod indukcijskim učinkom, ki prihaja iz notochorda in nevralne cevi, ventromedialni deli somitov - sklerotomi - se spremenijo v sekundarni mezenhim, se izločijo iz somita in obdajajo notohord in ventralni del nevralne cevi. Na koncu iz njih nastanejo vretenca, rebra in lopatice.
Dorsolateralni del somitov z znotraj obrazci miotomi , iz katerega se bodo razvile progaste skeletne mišice telesa in udov. Oblikuje se zunanji dorzolateralni del somitov dermatomi, iz katerih nastane notranja plast kože – dermis. Iz predela nog somitov z zametki nefrotom in gonotomija nastanejo izločevalni organi in spolne žleze.
Desna in leva nesegmentirana stranska plošča se razcepita na dva lista, ki omejujeta sekundarno telesno votlino - na splošno. Notranji list, ki meji na endodermo, se imenuje visceralni. Z vseh strani obdaja črevo in tvori mezenterij, pokriva pljučni parenhim in srčno mišico. Zunanji list stranske plošče meji na ektoderm in se imenuje parietalni. V prihodnosti tvori zunanje liste peritoneuma, poprsnice in perikarda.
Endoderma pri vseh zarodkih končno tvori epitelij sekundarnega črevesa in številne njegove derivate. Samo sekundarno črevo se vedno nahaja pod akordom.
Tako v procesu nevrulacije nastane kompleks aksialni organi nevralna cev – akord – črevo, ki so funkcija organizacija telesa vseh strunarjev. Enak izvor, razvoj in medsebojna razporeditev aksialnih organov razkrivajo njihovo popolno homologijo in evolucijsko kontinuiteto.
Ektoderm, mezoderm in endoderm med nadaljnjim razvojem medsebojno sodelujejo pri nastanku določenih organov. Pojav rudimenta organa je povezan z lokalnimi spremembami na določenem območju ustreznega zarodnega sloja. Iz ektoderma razvijejo se povrhnjica kože in njeni derivati (perje, lasje, nohti, koža in mlečne žleze), sestavni deli organov vida, sluha, vonja, epitelija ustne votline, zobna sklenina. Ektodermalni derivati so nevralna cev, nevralni greben in vse iz njih izpeljane živčne celice.
Derivati endoderma so epitelij želodca in črevesja, jetrne celice, izločevalne celice trebušne slinavke, črevesne in želodčne žleze. Sprednji del Embrionalno črevo tvori epitelij pljuč in dihalnih poti ter izločevalne celice sprednjega in srednjega režnja hipofize, ščitnice in obščitničnih žlez.
Mesoderm tvori skeletne mišice, dermis kože, organe izločalnega in reproduktivnega sistema, kardio - žilni sistem, limfni sistem, poprsnica, peritonej in perikard. Iz mezenhima, ki ima zaradi celic treh zarodnih listov mešan izvor, se razvijejo vsi tipi. vezivnega tkiva, gladkih mišic, krvi in limfe.
Začetek določenega organa se sprva oblikuje iz določenega zarodnega lista, nato pa organ postane kompleksnejši in posledično pri njegovem nastanku sodelujeta dve ali tri zarodne lističe.
Funkcije
Posteljica tvori hematoplacentalno pregrado, ki jo morfološko predstavljajo plast fetalnih vaskularnih endotelijskih celic, njihova bazalna membrana, plast ohlapnega perikapilarnega vezivnega tkiva, bazalna membrana trofoblasta, plasti citotrofoblasta in sinciciotrofoblasta. Povzroča naslednje funkcije posteljice.
izmenjava plinov
Trofični in izločevalni
Preko posteljice dobi plod vodo, elektrolite, hranila in minerali, vitamini; posteljica sodeluje tudi pri odstranjevanju metabolitov (sečnina, kreatin, kreatinin) z aktivnim in pasivnim transportom;
Hormonska
Placenta igra vlogo endokrina žleza: v njej se tvori horionski gonadotropin, ki vzdržuje funkcionalno aktivnost posteljice in spodbuja nastajanje velikih količin progesterona. rumeno telesce; placentni laktogen, ki igra pomembno vlogo pri zorenju in razvoju mlečnih žlez med nosečnostjo in pri njihovi pripravi na dojenje; prolaktin, odgovoren za laktacijo; progesteron, ki spodbuja rast endometrija in preprečuje sproščanje novih jajčec; estrogeni, ki povzročajo hipertrofijo endometrija. Poleg tega je posteljica sposobna izločati testosteron, serotonin, relaksin in druge hormone.
Zaščitna
Posteljica ima imunske lastnosti- omogoča materina protitelesa do ploda in s tem zagotavlja imunološko zaščito. Del protiteles prehaja skozi placento in ščiti plod. Posteljica ima vlogo pri regulaciji in razvoju imunski sistem mati in plod. Hkrati preprečuje nastanek imunskega konflikta med organizmi matere in otroka - imunske celice matere, ki bi prepoznale tujek, bi lahko povzročile zavrnitev ploda. Vendar posteljica ne ščiti ploda pred nekaterimi narkotične snovi, droge, alkohol, nikotin in virusi.
Mehanizmi ontogeneze
delitev celic igra pomembno vlogo v procesih ontogeneze. Prvič, zahvaljujoč delitvi iz zigote, ki ustreza enocelični stopnji razvoja, nastane večcelični organizem. Drugič, celična proliferacija, ki se pojavi po stopnji cepitve, zagotavlja rast organizma. Tretjič, selektivno celično razmnoževanje igra pomembno vlogo pri zagotavljanju morfogenetskih procesov. V poporodnem
Podajte kratko definicijo »življenja« oz
"v živo" ni lahko ... Morda najboljši
način pristopa k problemu je
opišemo, kaj vemo o glavnem
življenjskih procesov, odstranjevanje lupine iz
čebulice, dokler ni
malo ali sploh nič, in
nato povzamemo, kaj smo se naučili.
F. Creek
Kako lahko definirate "življenje"? Katere so hierarhične ravni organizacije žive snovi? Koliko nivojev organizacije bivanja je in kakšni so kriteriji za njihov izbor? Zakaj se je treba zavedati hierarhije in sistemske organiziranosti narave?
Lekcija-predavanje
KAJ SO BIOLOŠKI SISTEMI. Poskusimo identificirati glavne značilnosti, ki so lastne vsem živim bitjem.
Vsak živ organizem je zelo zapleten. Sestavljen je iz komponent, ki so urejene na določen način in so v interakciji med seboj in z okoljem, od katerih vsaka opravlja svoje inherentne funkcije. To in posameznih teles v telesu večceličnih živali in organele v celici ter celo molekule v sestavi celičnih struktur.
Takšna naprava nam omogoča, da sklepamo, da je živi organizem posebej organiziran sistem - biološki. Ta sistem, zgrajen na osnovi beljakovin in nukleinskih kislin, je odprt, saj živi organizmi izmenjujejo snov, energijo in informacije z zunanjim okoljem. Pridobivajo iz okolju energija (kot hranila, sončno sevanje) in snovi, ki jih potrebujejo, jih preoblikujejo in uporabljajo za ohranjanje svojega obstoja, vključno z rastjo, razvojem in razmnoževanjem; nato vrnejo razpadne produkte in predelano energijo nazaj v okolje v obliki toplote, mišičnih kontrakcij, živčnih impulzov itd.
Živi organizmi so sposobni uravnavati svoj odnos z okoljem. To se izraža v pojavu homeostaze, to je v sposobnosti organizmov, da prenesejo nihanja parametrov okolja (temperatura, vlažnost itd.) In v določenih mejah ohranjajo stalnost svoje sestave in lastnosti.
Življenje lahko opredelimo kot posebna oblika organizacija odprtih sistemov, zgrajenih na osnovi proteinov in nukleinskih kislin, ki imajo sposobnost samoorganizacije, samoreprodukcije in evolucije.
Moritz Asher. trije svetovi
Živi organizmi zaznavajo informacije, ki prihajajo iz okolja - toploto in mraz, svetlobo in senco, vonj, hrup, mehanski vpliv in veliko več. Ti signali se obdelajo, razvrstijo in nato sledi ustrezen odziv. Bolj ko je organizem kompleksen, bolj raznolike so informacije, ki jih lahko zajame iz zunanjega okolja, popolnejše so metode njegove analize in narava odziva.
Najpomembnejša lastnost bioloških sistemov je sposobnost shranjevanja in prenosa informacij o njihovi strukturi in funkcijah v več generacijah. To zagotavlja mehanizem, univerzalen za vse žive sisteme, katerega osnova so molekule DNK. Zaradi sposobnosti molekule DNK za samopodvojitev (replikacijo) se te informacije prenašajo od staršev do potomcev, kar pomeni, da je zagotovljena dednost. Pri živih bitjih, pa naj bo to ameba ali človek, podobnost med starši in potomci ni nikoli popolna. To kaže spremenljivost, katere mehanizmi nastanka so skupni vsem živim bitjem. Poleg tega je ta variabilnost lahko podedovana, z drugimi besedami, nove lastnosti, ki so se v nekem organizmu pojavile prvič, se lahko prenesejo na njegove potomce. In kjer je dedna variabilnost, je področje delovanja za naravna selekcija in zato je evolucija možna. V procesu evolucije nastajajo oblike življenja, ki se vedno bolj prilagajajo določenim pogojem obstoja. Zahvaljujoč sposobnosti evolucije je na našem planetu nastala ogromna raznolikost vrst živih organizmov.
STOPNJE ORGANIZACIJE ŽIVLJENJA. Za biološke sisteme je značilna hierarhična organizacija. To pomeni, da lahko v strukturi živih sistemov ločimo različne nivoje, vsak naslednji nivo pa vključuje vse prejšnje. Ne gre za preprosto dodajanje. strukturni elementi, so podrejeni in zaradi interakcije med seboj tvorijo kakovostno novo strukturo - novo raven organizacije. Pomembno je vedeti, da na vsaki ravni organizacije sistem pridobi kvalitativno nove lastnosti, ki jih ni na nižjih ravneh.
Slavni ruski genetik Nikolaj Vladimirovič Timofejev-Resovski je v organizaciji živih sistemov identificiral štiri glavne hierarhične ravni: molekularno genetsko, ontogenetsko, populacijsko-vrstno in ekosistemsko (slika 31).
riž. 31. Hierarhične ravni organizacije živega
Molekularno genetski nivo- to je raven biopolimerov, kompleksnih makromolekul, ki so lastne samo živim organizmom. Najprej govorimo o beljakovinah in nukleinskih kislinah, s pojavom katerih se je pred mnogimi milijoni let začel proces evolucije življenja na Zemlji. Na molekularni ravni potekajo tako pomembni procesi vitalne aktivnosti organizmov, kot sta presnova in prenos dednih informacij, ki so kodirane v strukturi molekul DNA ali RNA.
Pogosto se uporablja zelo frakcijska klasifikacija in razlikujejo naslednje ravni: molekularna, celičnih organelov, celične, tkivne, organizmske itd. - do biosfere. Takšna podrobna delitev v veliki meri odraža ravni, na katerih se izvaja preučevanje živih predmetov (na primer histologi preučujejo tkivno raven, citologi preučujejo celično raven itd.).
Sodobne tehnologije znanstvenikom omogočajo, da svoje raziskave izvajajo natančno na molekularni ravni. Oblikovala se je nova veja biologije - molekularna biologija in njen praktični del - molekularna biotehnologija. Razvoj slednjega je povezan s prejemom novih zdravila in cepiva, prehrambeni izdelki, razvoj metod za zdravljenje onkoloških in dedne bolezni in veliko več.
Naslednja stopnja organizacije življenja je ontogenetski. Enota življenja na tem nivoju je posameznik (posameznik), ki je lahko sestavljen iz ene ali več celic. Vsakemu posamezniku je lastna ontogeneza, kar pomeni celoto njegovih transformacij od trenutka rojstva med oploditvijo jajčeca (med spolnim razmnoževanjem) ali delitvijo. materinega organizma(pri nespolno razmnoževanje) do konca svojega življenja. Ta raven organizacije je prva v hierarhiji, za katero je značilna samozadostnost. Dejansko ima samo organizem (ne pa molekula) možnost relativno avtonomnega obstoja v zunanje okolje. Vsi živi organizmi imajo celično zgradbo.
Virusi veljajo za necelične oblike življenja. Njihov videz je postal mogoč po nastanku celic. Virusi so samo potencialno sposobni razmnoževanja. Za uresničitev te moči morajo uporabiti celico drugega organizma. Virusi se zunaj celice ne morejo razmnoževati.
TO enocelični organizmi vključujejo številne protozoe - amebe, ciliate. flagelati itd.
Med večceličnimi organizmi ločimo kolonialne, sestavljene iz skupine celic, ki so po delitvi ostale med seboj povezane (na primer kolonija zelene alge Volvox), in tkivne. Znotraj tkiva so vse celice specializirane in imajo podobno zgradbo in funkcijo. Tkivni organizmi so višje rastline in živali. tkanine različni tipi tvorijo ločene organe, povezane v organske sisteme. iz katerega je organizem že sestavljen.
Začenši z populacija-vrsta ravni, ne upoštevamo več posamezni organizmi, temveč skupine organizmov. Ključno vlogo na populacijsko-vrstnem nivoju ima prebivalstvo- skupek osebkov (organizmov) iste vrste, ki naseljujejo določeno ozemlje in komunicirajo drug z drugim.
Znotraj populacije obstajajo mehanizmi, ki nadzorujejo njeno številčnost, prostorsko porazdelitev in odnose s populacijami drugih vrst. Med posamezniki, vključenimi v populacijo, poteka intenzivna izmenjava genov v procesu spolnega razmnoževanja. Zaradi tega nastajajoče genetske spremembe se lahko hitro razširi znotraj populacije in njen genski sklad (celota genov ene skupine osebkov) postane drugačen od genskega sklada druge populacije dane vrste. Kopičenje genetskih razlik med populacijami je eden od predpogojev za proces speciacije.
Naslednja višja hierarhična raven je raven ekosistemi skupne populacije različni tipi v medsebojni povezavi z okoljem, kjer poteka pretok energije in se izvaja kroženje snovi. Osnova vsakega ekosistema so rastline in (ali) bakterije, edina živa bitja, ki so sposobna ustvariti primarni organska snov kot posledica procesov fotosinteze ali kemosinteze. Velikost ekosistemov je različna in med njimi ni jasnih meja.
Končno je največji ekosistem na našem planetu biosfera, ki vključuje vsa živa bitja planeta in njihove življenjske prostore: litosfero, hidrosfero, atmosfero in pedosfero (plast prsti Zemlje).
Ekosistem je lahko majhna mlaka ali podrto drevo v gozdu, skupaj s populacijami mikroorganizmov, gliv, žuželk itd., ki živijo v njem. O ekosistemih lahko govorimo, geografska območja kopno in oceani, - ekosistemi tundre, gozdov, step, puščav itd.
V organizaciji živega lahko ločimo štiri temeljne hierarhične ravni, na vsaki od katerih so živi sistemi predstavljeni z elementarnimi enotami. Na molekularno-genetskem nivoju so to biopolimeri (nukleinske kisline in proteini), na ontogenetskem merilu osebki (enocelični in večcelični), na populacijsko-vrstnem merilu skupine osebkov (populacije in vrste), na ekosistemskem merilu pa so to biopolimeri (populacije in vrste). , skupine populacij različnih vrst organizmov in njihovo okolje, življenjski prostor.
- Kaj je bistvo principa hierarhije ravni organizacije bioloških sistemov?
- Kakšen je pomen homeostaze za biološke sisteme?
- Zakaj sta sposobnost razmnoževanja in razvoja med najpomembnejšimi lastnostmi živih sistemov?