Биологические термины цитологии

Гомеостаз (гомо - одинаковый, стасис — состояние) - поддержание постоянства внутренней среды живой системы. Одно из свойств всего живого.

Фагоцитоз (фаго - пожирать, цитос — клетка) - крупных твердых частиц. Фагоцитозом питаются многие простейшие. С помощью фагоцитоза, иммунные клетки, уничтожают чужеродные микроорганизмы.

Пиноцитоз (пино - пью, цитос — клетка) - жидкости (вместе с растворенными веществами).

Прокариоты , или доядерные (про - до, карио - ядро) - наиболее примитивного строения. Прокариотические клетки не имеют оформленного , нет , генетическая информация представлена одной кольцевой (иногда линейной) хромосомой. У прокариот отсутствуют мембранные органоиды, за исключением фотосинтезирующих органелл у цианобактерий. К прокариотическим организмам относятся Бактерии и Археи.

Эукариоты , или ядерные (эу - хорошо, карио - ядро) - и многоклеточные организмы, имеющее оформленное ядро. Имеют более сложную организацию, по сравнению в прокариотами.

Кариоплазма (карио - ядро, плазма - содержимое) -жидкое содержимое клетки.

Цитоплазма (цитос - клетка, плазма - содержимое) - внутренняя среда клетки. Состоит из гиалоплазмы (жидкой части) и органойдов.

Органоид , или органелла (орган - инструмент, ойд - подобный) - постоянное структурное образование клетки, выполняющее определенные функции.

В профазе 1 мейоза, каждая из уже скрученных двухроматидных хромосом тесно сближается с гомологичной ей. Это называется конъюгация (ну путать с конъюгацией инфузорий).

Пара сблизившихся гомологичных хромосом называется бивалентом .

Затем хроматида перекрещивается с гомологичной (несестренской) хроматидой на соседней хромосоме (с которой образован бивалент).

Места скрещивания хроматид называется хиазмами . Хиазмы открыл в 1909 году бельгийский ученый Франс Альфонс Янсенс.

А потом кусочек хроматиды отрывается в месте хиазмы и перескакивает на другую (гомологичную т.е. несестренскую) хроматиду.

Произошла рекомбинация генов. Результат: часть генов перекочевало с одной гомологичной хромосомы на другую.

До кроссинговера одна гомологичная хромосома обладала генами от материнского организма, а вторая от отцовского. А после обе гомологичные хромосомы обладают генами как материнского так и отцовского организма.

Значение кроссинговера таково: в результате этого процесса образуются новые комбинации генов, следовательно, больше наследственная изменчивость, следовательно, больше вероятность появления новых признаков, которые могут оказаться полезными.

Митоз – непрямое деление эукариотической клетки.

Основной тип деления клеток у эукариот. При митозе происходит равномерное, одинаковое распределение генетической информации.

Митоз проходит в 4 фазы (профаза, метафаза, анафаза, телофаза). Образуются две одинаковых клетки.

Термин ввел в употребление Вальтер Флеминг.

Амитоз – прямое, «неправильное» деление клетки. Первым описал амитоз Роберт Ремак. Хромосомы не спирализуются, репликации ДНК не происходит, нити веретена деления не образуются, ядерная мембрана не распадается. Происходит перетяжка ядра, с образованием двух неполноценных ядер, с, как правило, неравномерно распределенной наследственной информацией. Иногда даже клетка не делится, а просто образуется двухядерной. После амитоза клетка теряет способность к митозу. Этот термин ввел в употребление Вальтер Флеминг.

• эктодермы(внешнего слоя),
• энтодермы(внутреннего слоя) и
• мезодермы (среднего слоя).

Амеба обыкновенная –

простейшее типа Саркомастигофоры (Саркожгутиконосцы), класса Корненожки, отряда Амебы.

Тело не имеет постоянной формы. Передвигаются с помощью ложноножек — псевдоподий.

Питаются фагоцитозом.

Инфузория-туфелька – гетеротрофное простейшее.

Тип Инфузории. Органоиды движения – реснички. Пища проницает в клетку через специальный органойд — клеточное ротовое отверстие.

В клетке два ядра: большое (макронуклеус) и малое (микронуклеус).

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Что изучает анатомия?

Анатомия человека - наука о форме, строении и развитии человеческого организма в соответствии с половыми, возрастными и индивидуальными особенностями.

Анатомия изучает внешние формы и пропорции тела человека и его частей, отдельные органы, их конструкцию, микроскопическое строение. В задачи анатомии входит исследование основных этапов развития человека в процессе эволюции, особенностей строения тела и отдельных органов в различные возрастные периоды, а также в условиях внешней среды.

2. Что изучает физиология?

Физиология - (от греч. physis -- природа и логос -- слово, учение), наука о процессах жизнедеятельности и механизмах их регулирования в организме человека. Физиология изучает механизмы различных функций живого организма (рост, размножение, дыхание и др.), их связь между собой, регуляцию и приспособление к внешней среде, происхождение и становление в процессе эволюции и индивидуального развития особи. Решая принципиально общие задачи, физиологиия животных и человека и физиология растений имеют различия, обусловленные строением и функциями их объектов. Так, для физиологии животных и человека одна из основных задач -- изучение регулирующей и интегрирующей роли нервной системы в организме. В решении этой проблемы участвовали крупнейшие физиологи (И.М. Сеченов, Н.Е. Введенский, И.П. Павлов, А.А. Ухтомский, Г. Гельмгольц, К. Бернар, Ч. Шеррингтон и др.). Для физиологии растений, выделившейся из ботаники в 19 в., традиционно изучение минерального (корневого) и воздушного (фотосинтез) питания, цветения, плодоношения и др. Она служит теоретической основой растениеводства и агрономии. Основоположники отечественной физиологии растений -- А.С. Фаминцын и К.А. Тимирязев. Физиология связана с анатомией, цитологией, эмбриологией, биохимией и др. биологическими науками.

3. Что изучает гигиена?

Гигиена - (от др.-греч. ?гйейнЮ «здоровая», из?гЯейб «здоровье») -- наука о влиянии окружающей среды на здоровье человека.

Как следствие, гигиена имеет два объекта изучения -- факторы среды и реакцию организма, и пользуется знаниями и методами физики, химии, биологии, географии, гидрогеологии и др. наук, изучающих окружающую среду, а также физиологии, анатомии и патофизиологии.

Факторы среды разнообразны и подразделяются на:

· Физические -- шум, вибрация, электромагнитное и радиоактивное излучения, климат и т. п.

· Химические -- химические элементы и их соединения.

· Факторы деятельности человека - режим дня, тяжесть и напряжённость труда и т.д.

· Социальные.

В рамках гигиены выделяют следующие основные разделы:

· Гигиена окружающей среды -- изучающая воздействие природных факторов -- атмосферного воздуха, солнечного излучения и т. п.

· Гигиена труда -- изучающая воздействие производственной среды и факторов производственного процесса на человека.

· Коммунальная гигиена -- в рамках которой разрабатываются требования к градостроительству, жилищу, водоснабжению и т. п.

· Гигиена питания -- изучающая значение и воздействие пищи, разрабатывающая мероприятия по оптимизации и обеспечении безопасности питания (часто этот раздел путают с диетологией).

· Гигиена детей и подростков -- изучающая комплексное воздействие факторов на растущий организм.

· Военная гигиена -- направлена на сохранение и повышение боеспособности личного состава.

· Личная гигиена -- совокупность гигиенических правил, выполнение которых способствует сохранению и укреплению здоровья.

Также некоторые узкие разделы: радиационная гигиена, промышленная токсикология и др.

Основные задачи гигиены:

· изучение влияния внешней среды на состояние здоровья и работоспособность людей. При этом под внешней средой следует понимать весь сложный комплекс природных, социальных, бытовых, производственных и иных факторов.

· научное обоснование и разработка гигиенических нормативов, правил и мероприятий по оздоровлению внешней среды и устранению вредно действующих факторов;

· научное обоснование и разработка гигиенических нормативов, правил и мероприятий по повышению сопротивляемости организма к возможным вредным влияниям окружающей среды в целях улучшения здоровья и физического развития, повышения работоспособности. Этому способствуют рациональное питание, физические упражнения, закаливание, правильно организованный режим труда и отдыха, соблюдение правил личной гигиены.

4. К каким факторам, нарушающим равновесие между окружающей средой и организмом, относятся токсины?

В организме каждого человека находится определённое количество вредных веществ, которые называются токсинами (от греч. toxikon -- яд). Они подразделяются на две большие группы.

Экзотоксины -- вредные вещества химического и природного происхождения, которые попадают в организм из внешней среды с пищей, воздухом или водой. Чаще всего это нитраты, нитриты, тяжёлые металлы и множество иных химических соединений, присутствующих почти во всём, что нас окружает. Жизнь в больших промышленных городах, работа на вредном производстве и даже приём лекарств, содержащих токсичные вещества, -- всё это, в той или иной степени, факторы отравления организма.

Эндотоксины -- это вредные вещества, которые образуются в процессе жизнедеятельности организма. Особенно много их появляется при различных заболеваниях и нарушениях обмена веществ, в частности, при плохой работе кишечника, отклонениях функционирования печени, при ангине, фарингите, гриппе, ОРЗ, заболеваниях почек, аллергических состояниях, даже стрессах.

Токсины отравляют организм и нарушают его слаженную работу -- чаще всего они подрывают иммунную, гормональную, сердечно-сосудистую и обменную систему. Это приводит к осложнению течения различных болезней и препятствует выздоровлению. Токсины приводят к снижению сопротивляемости организма, ухудшению общего состояния и упадку сил.

Одна из теорий старения предполагает, что оно обусловлено накоплением в организме токсинов. Они угнетают работу органов, тканей, клеток, нарушают в них течение биохимических процессов. Это в итоге приводит к ухудшению их функций и, как следствие, к старению всего организма.

Практически любое заболевание протекает значительно легче и проще поддаётся лечению, если токсины не накапливаются и быстро выводятся из организма.

Природа наделила человека различными системами и органами, способными разрушать, нейтрализовать и удалять из организма вредные вещества. Это, в частности, системы печени, почек, лёгких, кожи, желудочно-кишечного тракта и др. В современных условиях становится всё труднее справиться с агрессивными токсинами, и человеку нужна дополнительная надёжная и эффективная помощь.

5. К каким факторам относится радиация?

Радиоактивностью называют неустойчивость ядер некоторых атомов, которая проявляется в их способности к самопроизвольному превращению (по научному -- распаду), что сопровождается выходом ионизирующего излучения (радиации). Энергия такого излучения достаточно велика, поэтому она способна воздействовать на вещество, создавая новые ионы разных знаков. Вызывать радиацию с помощью химических реакций нельзя, это полностью физический процесс.

Различают несколько видов радиации:

· Альфа-частицы -- это относительно тяжелые частицы, заряженные положительно, представляют собой ядра гелия.

· Бета-частицы -- обычные электроны.

· Гамма-излучение -- имеет ту же природу, что и видимый свет, однако гораздо большую проникающую способность.

· Нейтроны -- это электрически нейтральные частицы, возникающие в основном рядом с работающим атомным реактором, доступ туда должен быть ограничен.

· Рентгеновские лучи -- похожи на гамма-излучение, но имеют меньшую энергию. Кстати, Солнце -- один из естественных источников таких лучей, но защиту от солнечной радиации обеспечивает атмосфера Земли.

Источники радиации -- ядерно-технические установки (ускорители частиц, реакторы, рентгеновское оборудование) и радиоактивные вещества. Они могут существовать значительное время, никак не проявляя себя, и Вы можете даже не подозревать, что находитесь рядом с предметом сильнейшей радиоактивности.

Организм реагирует на саму радиацию, а не на её источник. Радиоактивные вещества могут проникать в организм через кишечник (с пищей и водой), через лёгкие (при дыхании) и даже через кожу при медицинской диагностике радиоизотопами. В этом случае имеет место внутреннее облучение. Кроме того, значительное влияние радиации на организм человека оказывает внешнее облучение, т.е. источник радиации находится вне тела. Наиболее опасно, безусловно, внутреннее облучение.

Воздействие радиации на организм человека называют облучением. Во время этого процесса энергия радиация передается клеткам, разрушая их. Облучение может вызывать всевозможные заболевания: инфекционные осложнения, нарушения обмена веществ, злокачественные опухоли и лейкоз, бесплодие, катаракту и многое другое. Особенно остро радиация воздействует на делящиеся клетки, поэтому она особенно опасна для детей.

Радиация относится к тем факторам физиологического воздействия на организм человека, для восприятия которых у него отсутствуют рецепторы. Ни увидеть, ни услышать, ни почувствовать ее на ощупь или на вкус он просто не в состоянии.

Отсутствие прямых причинно-следственных связей между радиацией и реакцией организма на ее воздействие позволяет постоянно и достаточно успешно эксплуатировать идею опасности влияния малых доз на здоровье человека.

6. К каким факторам относятся вирусы?

Вирусы (образовано от лат. virus -- «яд») -- мельчайшие микроорганизмы, не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы и способные к воспроизведению лишь в клетках высокоорганизованных форм жизни. Для обозначения агента, способного вызывать инфекционную болезнь, оно впервые было применено в 1728 году.

Появление вирусов на эволюционном древе жизни неясно: некоторые из них могли образоваться из плазмид, небольших молекул ДНК, способных передаваться от одной клетки к другой, в то время как другие могли произойти от бактерий. В эволюции вирусы являются важным средством горизонтального переноса генов, обусловливающего генетическое разнообразие.

Вирусы распространяются многими способами: вирусы растений часто передаются от растения к растению насекомыми, питающимися растительными соками, к примеру, тлями; вирусы животных могут распространяться кровососущими насекомыми, такие организмы известны как переносчики. Вирус гриппа распространяется воздушно-капельным путём при кашле и чихании. Норовирус и ротавирус, обычно вызывающие вирусные гастроэнтериты, передаются фекально-оральным путём при контакте с заражённой пищей или водой. ВИЧ является одним из нескольких вирусов, передающихся половым путём и при переливании заражённой крови. Каждый вирус имеет определённую специфичность к хозяевам, определяющуюся типами клеток, которые он может инфицировать. Круг хозяев может быть узок или, если вирус поражает многие виды, широк.

Вирусы хотя очень малы, их невозможно увидеть, являются объектом изучения наук:

Для медика вирусы - наиболее частые возбудители инфекционных болезней: гриппа, кори, оспы, тропических лихорадок.

Для патолога вирусы - этиологические агенты (причина) рака и лейкозов, наиболее частых и опасных патологических процессов.

Для ветеринарного работника вирусы - виновники эпизоотий (массовых заболеваний) ящура, птичьей чумы, инфекционной анемии и других болезней, поражающих сельскохозяйственных животных.

Для агронома вирусы - возбудители пятнистой полосатости пшеницы, табачной мозаики, желтой карликовости картофеля и других болезней сельскохозяйственных растений.

Для цветовода вирусы - факторы, вызывающие появление изумительных расцветок тюльпанов.

Для медицинского микробиолога вирусы - агенты, вызывающие появление токсических (ядовитых) разновидностей дифтерийных или других бактерий, или факторы, способствующие развитию бактерий, устойчивых к антибиотикам.

Для промышленного микробиолога вирусы - вредители бактерий, продуцентов, антибиотиков и ферментов.

Для генетика вирусы - переносчики генетической информации.

Для дарвиниста вирусы - важные факторы эволюции органического мира.

Для эколога вирусы - факторы, участвующие в формировании сопряженных систем органического мира.

Для биолога вирусы - наиболее простые формы жизни, обладающие всеми основными её проявлениями.

Для философа вирусы - ярчайшая иллюстрация диалектики природы, пробный камень для шлифовки таких понятий, как живое и неживое, часть и целое, форма и функция.

Вирусы возбудители важнейших болезней человека, сельскохозяйственных животных и растений, и значение их всё время возрастает по мере снижения заболеваемости бактериальными, протозойными и грибковыми болезнями.

7. Что такое гомеостаз?

Жизнь возможна только при относительно небольшом диапазоне отклонений различных характеристик внутренней среды -- физико-химических (кислотность, осмотическое давление, температура и др.) и физиологических (артериальное давление, содержание сахара в крови и др.) -- от определенной средней величины. Постоянство внутренней среды живого организма называют гомеостазом (от греческих слов homoios -- подобный, одинаковый и stasis -- состояние).

Под действием факторов внешней среды жизненно важные характеристики внутренней среды могут изменяться. Тогда в организме возникают реакции, направленные на их восстановление или предотвращение таких изменений. Эти реакции называются гомеостатическими. При потере крови, например, происходит сужение сосудов, препятствующее падению артериального давления. При увеличении расхода сахара во время физической работы увеличивается его выделение в кровь из печени, что предотвращает падение уровня сахара в крови. При увеличении выработки тепла в организме расширяются кожные сосуды, и поэтому усиливается теплоотдача, что препятствует перегреву тела.

Гомеостатические реакции организует центральная нервная система, которая регулирует активность вегетативной и эндокринной систем. Последние уже непосредственно влияют на тонус кровеносных сосудов, интенсивность обмена веществ, работу сердца и других органов. Механизмы одной и той же гомеостатической реакции и их эффективность могут быть различными и зависят от множества факторов, в том числе наследственных.

Гомеостазом называют также сохранение постоянства видового состава и числа особей в биоценозах, способность популяции поддерживать динамическое равновесие генетического состава, что обеспечивает ее максимальную жизнеспособность (генетический гомеостаз).

8. Что такое цитолемма?

Цитолемма - универсальная кожа клетки, выполняет барьерную, защитную, рецепторную, выделительную функции, переносит питательные вещества, передает нервные импульсы и гормоны, соединяет клетки в ткани.

Это самая толстая (10 нм) и сложно организованная мембрана клетки. В её основе лежит универсальная биологическая мембрана, покрытая снаружи гликокаликсом, а изнутри, со стороны цитоплазмы, подмембранным слоем. Гликокаликс (3-4 нм толщины) представлен наружными, углеводными участками сложных белков - гликопротеинов и гликолипидов, входящих в состав мембраны. Эти углеводные цепочки играют роль рецепторов, обеспечивающих распознавание клеткой соседних клеток и межклеточого вещества и взаимодействие с ними. В этот слой также входят поверхностные и полуинтегральные белки, функциональные участки которых находятся в надмембранной зоне (например, иммуноглобулины). В гликокаликсе находятся рецепторы гистосовместимости, рецепторы многих гормонов и нейромедиаторов.

Подмембранный, кортикальный слой образован микротрубочками, микрофибриллами и сократимыми микрофиламентами, которые являются частью цитоскелета клетки. Подмембранный слой обеспечивает поддержание формы клетки, создание её упругости, обеспечивает изменения клеточной поверхности. За счёт этого клетка участвует в эндо- и экзоцитозе, секреции, движении.

Цитолемма выполняет множество функций:

1) разграничительная (цитолемма отделяет, отграничивает клетку от окружающей среды и обеспечивает её связь с внешней средой);

2) распознавание данной клеткой других клеток и прикрепление к ним;

3) распознавание клеткой межклеточного вещества и прикрепление к его элементам (волокнам, базальной мембране);

4) транспорт веществ и частиц в цитоплазму и из неё;

5) взаимодействие с сигнальными молекулами (гормонами, медиаторами, цитокинами) благодаря наличию на её поверхности специфических рецепторов к ним;

6) обеспечивает движение клетки (образование псевдоподий) благодаря связи цитолеммы с сократимыми элементами цитоскелета.

В цитолемме расположены многочисленные рецепторы, через которые биологически активные вещества (лиганды, сигнальные молекулы, первые посредники: гормоны, медиаторы, факторы роста) действуют на клетку. Рецепторы представляют собой генетически детерминированные макромолекулярные сенсоры (белки, глико- и липопротеины) встроенные в цитолемму или расположенные внутри клетки и специализированные на восприятии специфических сигналов химической или физической природы. Биологически активные вещества при взаимодействии с рецептором вызывают каскад биохимических изменений в клетке, трансформируясь при этом в конкретный физиологический ответ (изменение функции клетки).

Все рецепторы имеют общий план строения и состоят из трёх частей: 1) надмебранной, осуществляющей взаимодействие с веществом (лигандом); 2) внутримембранной, осуществляющей перенос сигнала и 3) внутриклеточной, погружённой в цитоплазму.

9. Какое значение имеет ядро?

Ядро - обязательная составная часть клетки (исключение: зрелые эритроциты), где сосредоточена основная масса ДНК.

В ядре протекают два важнейших процесса. Первый из них -- это синтез самого генетического материала, в ходе которого количество ДНК в ядре удваивается (о ДНК и РНК см. Нуклеиновые кислоты). Этот процесс необходим для того, чтобы при последующем делении клетки (митозе) в двух дочерних клетках оказалось одинаковое количество генетического материала. Второй процесс -- транскрипция -- производство всех типов молекул РНК, которые, мигрируя в цитоплазму, обеспечивают синтез белков, необходимый для жизнедеятельности клетки.

Ядро отличается от окружающей его цитоплазмы по показателю преломления света. Именно поэтому его можно увидеть в живой клетке, но обычно для выявления и изучения ядра пользуются специальными красителями. Русское название «ядро» отражает наиболее характерную для этого органоида шарообразную форму. Такие ядра можно видеть в клетках печени, нервных клетках, но в гладкомышечных и эпителиальных клетках ядра овальные. Есть ядра и более причудливой формы.

Самые непохожие по форме ядра состоят из одних и тех же компонентов, т.е. имеют общий план строения. В ядре различают: ядерную оболочку, хроматин (хромосомный материал), ядрышко и ядерный сок. У каждого ядерного компонента своя структура, состав и функции.

Ядерная оболочка включает в себя две мембраны, располагающиеся на некотором расстоянии друг от друга. Пространство между мембранами ядерной оболочки называется перинуклеарным. В ядерной оболочке есть отверстия -- поры. Но они не сквозные, а заполнены специальными белковыми структурами, которые называются комплексом ядерной поры. Через поры из ядра в цитоплазму выходят молекулы РНК, а навстречу им в ядро передвигаются белки. Сами же мембраны ядерной оболочки обеспечивают диффузию низкомолекулярных соединений в обоих направлениях.

Хроматин (от греческого слова chroma -- цвет, краска) -- это вещество хромосом, которые в интерфазном ядре значительно менее компактны, чем во время митоза. При окрашивании клетки они красятся ярче других структур.

В ядрах живых клеток хорошо заметно ядрышко. Оно имеет вид тельца округлой или неправильной формы и отчетливо выделяется на фоне довольно однородного ядра. Ядрышко -- это образование, возникающее в ядре на тех хромосомах, которые участвуют в синтезе РНК рибосом. Район хромосомы, формирующий ядрышко, называют ядрышковым организатором. В ядрышке протекает не только синтез РНК, но и сборка субчастиц рибосом. Число ядрышек и их размеры могут быть различными. Продукты деятельности хроматина и ядрышка поступают первоначально в ядерный сок (кариоплазму).

Для роста и размножения клеток ядро совершенно необходимо. Если экспериментальным путем отделить от ядра основную часть цитоплазмы, то этот цитоплазматический комочек (цитопласт) может просуществовать без ядра лишь несколько суток. Ядро же, окруженное самым узким ободком цитоплазмы (кариопластом), полностью сохраняет свою жизнеспособность, постепенно обеспечивая восстановление органоидов и нормального объема цитоплазмы. Тем не менее некоторые специализированные клетки, например эритроциты млекопитающих, длительное время функционируют без ядра. Его лишены и тромбоциты -- кровяные пластинки, образующиеся как фрагменты цитоплазмы больших клеток -- мегакариоцитов. У сперматозоидов ядро есть, но оно совершенно неактивно.

10. Что такое оплодотворение?

Оплодотворение - слияние мужской половой клетки (сперматозоида) с женской (яйцеклеткой), приводящее к образованию зиготы, которая даёт начало новому организму. Оплодотворению предшествуют сложные процессы созревания яйцеклетки (оогенез) и сперматозоида (сперматогенез). В отличие от сперматозоидов, яйцеклетка не обладает самостоятельной подвижностью. Зрелая яйцеклетка выходит из фолликула в брюшную полость в середине менструального цикла в момент овуляции и попадает в маточную трубу благодаря её присасывающим перистальтическим движениям и мерцанию ресничек. Период овуляции и первые 12-24ч. после неё являются наиболее благоприятными для оплодотворения. Если оно не произошло, то в последующие дни происходят регресс и гибель яйцеклетки.

При половом сношении во влагалище женщины попадает сперма (семенная жидкость). Под действием кислой среды влагалища часть сперматозоидов погибает. Наиболее жизнеспособные из них проникают через канал шейки матки в щелочную среду её полости и через 1,5-2 ч после полового сношения достигают маточных труб, в ампулярном отделе которых происходит оплодотворение. К зрелой яйцеклетке устремляется множество сперматозоидов, однако через покрывающую её блестящую оболочку проникает, как правило, лишь один из них, ядро которого сливается с ядром яйцеклетки. С момента слияния половых клеток начинается беременность. Образуется одноклеточный зародыш, качественно новая клетка - зигота, из которой в результате сложного процесса развития в течение беременности формируется человеческий организм. Пол будущего ребёнка зависит от того, каким типом сперматозоида была оплодотворена яйцеклетка, всегда являющаяся носительницей Х-хромосомы. В том случае, если яйцеклетка была оплодотворена сперматозоидом с X (женской) половой хромосомой, возникает зародыш женского пола (XX). При оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом с Y (мужской) половой хромосомой развивается эмбрион мужского пола (XY). Имеются данные о том, что сперматозоиды, содержащие Y-хромосому, менее долговечны и быстрее погибают по сравнению со сперматозоидами, содержащими Х-хромосому. Очевидно, в связи с этим вероятность зачатия мальчика возрастает, если оплодотворяющий половой акт произошёл во время овуляции. В том случае, если половое сношение было за несколько дней до овуляции, больше шансов, что произойдёт оплодотворение. Яйцеклетки сперматозоидами, содержащими Х-хромосому, т. е. выше вероятность рождения девочки.

Оплодотворённая яйцеклетка, продвигаясь по маточной трубе, подвергается дроблению, проходит стадии бластулы, морулы, бластоцисты и на 5-6-й день от момента оплодотворения достигает полости матки. К этому моменту зародыш (эмбриобласт) снаружи покрыт слоем особых клеток - трофобластом, который обеспечивает питание и имплантацию (внедрение) его в слизистую оболочку матки, называемую во время беременности децидуальной. Трофобласт выделяет ферменты, растворяющие елизистую оболочку матки, что облегчает погружение оплодотворённой яйцеклетки в её толщу.

11. Что характеризует стадию дробления?

Дробление - это серия быстрых делений зиготы без промежуточного роста.

После объединения геномов яйцеклетки и сперматозоида зигота сразу же приступает к митотическому делению - начинается развитие многоклеточного диплоидного организма. Первый этап этого развития называется дроблением. Он имеет ряд особенностей. Прежде всего, в большинстве случаев деление клеток не чередуется с их ростом. Число клеток зародыша увеличивается, а его общий объем остается примерно равным объему зиготы. Во время дробления объем цитоплазмы остается примерно постоянным, а число ядер, их общий объем и в особенности площадь поверхности увеличиваются. Это значит, что в период дробления восстанавливаются нормальные (т.е. свойственные соматическим клеткам) ядерно-плазменные отношения. Митозы в ходе дробления особенно быстро следуют один за другим. Это происходит за счет сокращения интерфазы: период Gx полностью выпадает, период G2 также сокращается. Интерфаза практически сводится к S-периоду: как только ДНК целиком удваивается, клетка вступает в митоз.

Клетки, образующиеся в ходе дробления, называются бластомерами. У многих животных в течение довольно длительного времени они делятся синхронно. Правда, иногда эта синхронность нарушается рано: например, у аскариды на стадии четырех бластомеров, а у млекопитающих несинхронно делятся уже первые два бластомера. При этом первые два деления обычно происходят в меридианальных плоскостях (проходят через анимально- вегетативную ось), а третье деление - в экваториальной (перпендикулярно этой оси).

Еще одна характерная черта дробления - отсутствие у бластомеров признаков тканевой дифференцировки. Клетки уже могут "знать" свою будущую судьбу, но еще не имеют признаков нервных, мышечных или эпителиальных.

12. Что такое имплантация?

физиология цитолемма зигота

Имплантация (от лат. in (im) -- в, внутрь и plantatio -- сажание, пересадка), прикрепление зародыша к стенке матки у млекопитающих с внутриутробным развитием и у человека.

Различают три типа имплантации:

· Центральная имплантация -- когда зародыш остаётся в просвете матки, прикрепляясь к её стенке либо всей поверхностью трофобласта, либо только её частью (у рукокрылых, жвачных).

· Эксцентрическая имплантация -- зародыш проникает в глубь складки слизистой оболочки матки (так называемой маточной крипты), стенки которой затем срастаются над зародышем и образуют имплантационную камеру, изолированную от полости матки (у грызунов).

· Интерстициальная имплантация -- характерна для высших млекопитающих (приматы и человек) -- зародыш активно разрушает клетки слизистой оболочки матки и внедряется в образовавшуюся полость; дефект матки заживает, и зародыш оказывается полностью погруженным в стенку матки, где происходит его дальнейшее развитие.

13. Что такое гаструляция?

Гаструляция -- сложный процесс морфогенетических изменений, сопровождающийся размножением, ростом, направленным перемещением и дифференцировкой клеток, в результате чего образуются зародышевые листки (эктодерма, мезодерма и энтодерма) -- источники зачатков тканей и органов. Второй после дробления этап онтогенеза. При гаструляции происходит перемещение клеточных масс с образованием из бластулы двухслойного или трёхслойного зародыша -- гаструлы.

Тип бластулы определяет способ гаструляции.

Зародыш на этой стадии состоит из явно разделенных пластов клеток -- зародышевых листков: наружного (эктодерма) и внутреннего (энтодерма).

У многоклеточных животных, кроме кишечнополостных, параллельно с гаструляцией или, как у ланцетника, вслед за ней возникает и третий зародышевый листок -- мезодерма, который представляет собой совокупность клеточных элементов, расположенных между эктодермой и эндодермой. Вследствие появления мезодермы зародыш становится трехслойным.

У многих групп животных именно на стадии гаструляции появляются первые признаки дифференцировки. Дифференцировка (дифференциация) -- процесс возникновения и нарастания структурных и функциональных различий между отдельными клетками и частями зародыша.

Из эктодермы образуется нервная система, органы чувств, эпителий кожи, эмаль зубов; из энтодермы -- эпителий средней кишки, пищеварительные железы, эпителий жабр и легких; из мезодермы -- мышечная ткань, соединительная ткань, кровеносная система, почки, половые железы и др.

У разных групп животных одни и те же зародышевые листки дают начало одним и тем же органам и тканям.

Способы гаструляции:

· Инвагинация -- происходит путем впячивания стенки бластулы в бластоцель; характерна для большинства групп животных.

· Деляминация (характерна для кишечнополостных) -- клетки, находящиеся снаружи, преобразуются в эпителиальный пласт эктодермы, а из оставшихся клеток формируется энтодерма. Обычно деляминация сопровождается делениями клеток бластулы, плоскость которых проходит «по касательной» к поверхности.

· Иммиграция -- миграция отдельных клеток стенки бластулы внутрь бластоцеля.

· Униполярная -- на одном участке стенки бластулы, обычно на вегетативном полюсе;

· Мультиполярная -- на нескольких участках стенки бластулы.

· Эпиболия -- обрастание одних клеток быстро делящимися другими клетками или обрастание клетками внутренней массы желтка (при неполном дроблении).

· Инволюция -- вворачивание внутрь зародыша увеличивающегося в размерах наружного пласта клеток, который распространяется по внутренней поверхности остающихся снаружи клеток.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Физиология как наука о функциях и процессах, протекающих в организме, ее разновидности и предметы изучения. Возбудимые ткани, общие свойства и электрические явления. Этапы исследования физиологии возбуждения. Происхождение и роль мембранного потенциала.

контрольная работа , добавлен 12.09.2009


Изучение понятия, целей, функций и классификаций науки; определение ее роли в обществе. Сущность и отличительные признаки аналитических, синтетических и неожиданных открытий. Рассмотрение истории становления естествознания как научной дисциплины.

реферат , добавлен 23.10.2011


Анатомно-гистологическое строение трахеи и бронхов. Особенности кровообращения плода. Строение среднего и промежуточного мозга. Железы внешней и внутренней секреции. Роль трофобласта в питании зародыша. Дробление яйца млекопитающих и формирование зиготы.

контрольная работа , добавлен 16.10.2013


Роль Павлова в создании учения о высшей нервной деятельности, объяснении высших функций мозга животных и человека. Основные периоды научной деятельности ученого: исследования в областях кровообращения, пищеварения, физиологии высшей нервной деятельности.

реферат , добавлен 21.04.2010


Состав минеральных веществ в организме взрослого человека. Основные функции минеральных веществ в организме: пластическая, участие в обменных процессах, поддержание осмотического давления в клетках, воздействие на иммунную систему и свертываемость крови.

реферат , добавлен 21.11.2014


Исследование биографии и научной деятельности Чарльза Дарвина, основоположника эволюционной биологии. Обоснование гипотезы происхождения человека от обезьяноподобного предка. Основные положения эволюционного учения. Сфера действия естественного отбора.

презентация , добавлен 26.11.2016


Рассмотрение участия железа в окислительных процессах и в синтезе коллагена. Ознакомление со значением гемоглобина в процессах кровообразования. Головокружения, одышка и нарушение обмена веществ как результат дефицита железа в человеческом организме.

презентация , добавлен 08.02.2012


Биология как наука, предмет и методы ее изучения, история и этапы становления и развития. Основные направления изучения живой природы в XVIII в., яркие представители биологической науки и вклад в ее развитие, достижения в области физиологии растений.

контрольная работа , добавлен 03.12.2009


Строение ствола мозга, основные функции его тонических рефлексов. Особенности функционирования продолговатого мозга. Расположение варолиева моста, анализ его функций. Ретикулярная формация мозга. Физиология среднего и промежуточного мозга, мозжечка.

презентация , добавлен 09.10.2016


Развитие физиологических функций организма на каждом возрастном этапе. Анатомия и физиология как предмет. Организм человека и составляющие его структуры. Обмен веществ и энергии и их возрастные особенности. Гормональная регуляция функций организма.

АБИОТИЧЕСКАЯ СРЕДА, совокупность неорганических условий существования организмов. Эти условия оказывают влияние на распределение всего живого на планете. Абиотическую среду определяют различные факторы, в т. ч. химические (состав атмосферного воздух...

Абрикос

АБРИКОС, род деревьев и кустарников сем. розоцветных. Включает 10 видов, дико произрастающих преимущественно в Азии. В культуре более 5 тыс. лет. Выращивают в основном абрикос обыкновенный. Дерево выс. до 8 м, долговечно, светолюбиво, жаростойко, за...

Авиценна

Авокадо

АВОКАДО(персея американская), вечнозелёное дерево сем. лавровых, плодовая культура. Родина – Центральная и Южная Америка, где с давних пор выращивается. Культивируется также в Австралии, на Кубе. В России – на Черноморском побережье Кавказа. Ствол в...

Австралийская ехидна

АВСТРАЛИЙСКАЯ ЕХИДНА, млекопитающее сем. ехидновых отр. однопроходных (яйцекладущих). Обитает в Восточной Австралии и на западной её оконечности. Дл. тела ок. 40 см, масса 2,5–6 кг. Тело покрыто толстыми иглами дл. 6–8 см. Наиболее мощные иглы распо...

Австралопитековые

АВСТРАЛОПИТЕКОВЫЕ, ископаемые представители отр. приматов, передвигавшиеся на двух ногах. Имеют общие признаки как с обезьянами (напр., примитивное строение черепа), так и с человеком (напр., более развитый, чем у обезьяны, мозг, прямохождение). В...

Автотрофы

АВТОТРОФЫ, организмы, синтезирующие нужные им органические вещества из неорганических соединений. К автотрофам относятся наземные зелёные растения (образуют органические вещества из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза), водоросли,...

Агава

АГАВА, род многолетних растений сем. агавовых. Включает св. 300 видов. Родина – Центральная Америка и острова Карибского моря. Суккуленты. Многие виды (агава американская, оттянутая и др.) выращивают как комнатные растения. Стебли короткие ил...

Адаптация

АДАПТАЦИЯ, приспособление организма, популяции или биологического вида к условиям окружающей среды. Включает морфологические, физиологические, поведенческие и др. изменения (или их совокупность), обеспечивающие выживание в данных условиях. Адаптации...

Аденозинтрифосфат

АДЕНОЗИНТРИФОСФАТ (АТФ), нуклеотид, универсальный аккумулятор и переносчик химической энергии в живых клетках. Молекула АТФ состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты (фосфатов). Химическая энергия АТФ...

Аденоиды

АДЕНОИДЫ, увеличение глоточной (носоглоточной) миндалины за счёт разрастания её лимфоидной ткани. Причины – аллергия, перенесённые детские инфекции. Аденоиды вызывают нарушение носового дыхания, снижение слуха, гнусавость голоса. Часто присоединяютс...

Всё, что нужно знать об ОГЭ по биологии в 2019 году, можно почитать - как готовиться, на что обращать внимание, почему могут снять баллы, что советуют участники ОГЭ прошлого года.

Подпишись на нас в Вконтакте и будь в курсе последних новостей!

Биология (от греч. биос - жизнь, логос - слово, наука) - это комплекс наук о живой природе.

Предметом биологии являются все проявления жизни: строение и функции живых существ, их разнообразие, происхождение и развитие, а также взаимодействие с окружающей средой. Основная задача биологии как науки состоит в истолковании всех явлений живой природы на научной основе, учитывая при этом, что целостному организму присущи свойства, в корне отличающиеся от его составляющих.

Термин «биология» встречается в трудах немецких анатомов Т. Роозе (1779) и К. Ф. Бурдаха (1800), однако только в 1802 году он был впервые употреблен независимо друг от друга Ж. Б. Ламар ком и Г. Р. Тревиранусом для обозначения науки, изучающей живые организмы.

Биологические науки

В настоящее время в состав биологии включают целый ряд наук, которые можно систематизировать по таким критериям: по предмету и преобладающим методам исследования и по изучаемому уровню организации живой природы. По предмету исследования биологические науки делят на бактериологию, ботанику, вирусологию, зоологию, микологию.

Ботаника - это биологическая наука, комплексно изучающая растения и растительный покров Земли. Зоология - раздел биологии, наука о многообразии, строении, жизнедеятельности, распространении и взаимосвязи животных со средой обитания, их происхождении и развитии. Бактериология - биологическая наука, изучающая строение и жизнедеятельность бактерий, а также их роль в природе. Вирусология - биологическая наука, изучающая вирусы. Основным объектом микологии являются грибы, их строение и особенности жизнедеятельности. Лихенология - биологическая наука, изучающая лишайники. Бактериология, вирусология и некоторые аспекты микологии часто рассматриваются в составе микробиологии - раздела биологии, науке о микроорганизмах (бактериях, вирусах и микроскопических грибах). Систематика, или таксономия , - биологическая наука, которая описывает и классифицирует по группам все живые и вымершие существа.

В свою очередь, каждая из перечисленных биологических наук подразделяется на биохимию, морфологию, анатомию, физиологию, эмбриологию, генетику и систематику (растений, животных или микроорганизмов). Биохимия - это наука о химическом составе живой материи, химических процессах, происходящих в живых организмах и лежащих в основе их жизнедеятельности. Морфология - биологическая наука, изучающая форму и строение организмов, а также закономерности их развития. В широком смысле она включает в себя цитологию, анатомию, гистологию и эмбриологию. Различают морфологию животных и растений. Анатомия - это раздел биологии (точнее - морфологии), наука, изучающая внутреннее строение и форму отдельных органов, систем и организма в целом. Анатомия растений рассматривается в составе ботаники, анатомия животных - в составе зоологии, а анатомия человека является отдельной наукой. Физиология - биологическая наука, изучающая процессы жизнедеятельности растительных и животных организмов, их отдельных систем, органов, тканей и клеток. Существуют физиология растений, животных и человека. Эмбриология (биология развития) - раздел биологии, наука об инди видуальном развитии организма, в том числе развитии зародыша.

Объектом генетики являются закономерности наследственности и изменчивости. В настоящее время это одна из наиболее динамично развивающихся биологических наук.

По изучаемому уровню организации живой природы выделяют молекулярную биологию, цитологию, гистологию, органологию, биологию организмов и надорганизменных систем. Молекулярная биология является одним из наиболее молодых разделов биологии, наука, изучающая, в частности, организацию наследственной информации и биосинтез белка. Цитология, или клеточная биология , - биологическая наука, объектом изучения которой являются клетки как одноклеточных, так и многоклеточных организмов. Гистология - биологическая наука, раздел морфологии, объектом которой является строение тканей растений и животных. К сфере органологии относят морфологию, анатомию и физиологию различных органов и их систем.

Биология организмов включает все науки, предметом которых являются живые организмы, например, этологию - науку о поведении организмов.

Биология надорганизменных систем подразделяется на биогеографию и экологию. Распространение живых организмов изучает биогеография , тогда как экология - организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы.

По преобладающим методам исследования можно выделить описательную (например, морфологию), экспериментальную (например, физиологию) и теоретическую биологию.

Выявление и объяснение закономерностей строения, функционирования и развития живой природы на различных уровнях ее организации является задачей общей биологии . К ней относят биохимию, молекулярную биологию, цитологию, эмбриологию, генетику, экологию, эволюционное учение и антропологию. Эволюционное учение изучает причины, движущие силы, механизмы и общие закономерности эволюции живых организмов. Одним из его разделов является палеонтология - наука, предметом которой являются ископаемые останки живых организмов. Антропология - раздел общей биологии, наука о происхождении и развитии человека как биологического вида, а также разнообразии популяций современного человека и закономерностях их взаимодействия.

Прикладные аспекты биологии отнесены к сфере биотехнологии, селекции и других быстроразвивающихся наук. Биотехнологией называют биологическую науку, изучающую использование живых организмов и биологических процессов в производстве. Она широко применяется в пищевой (хлебопечение, сыроделие, пивоварение и др.) и фармацевтической промышленностях (получение антибиотиков, витаминов), для очистки вод и т. п. Селекция - наука о методах создания пород домашних животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами. Под селекцией понимают и сам процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей.

Прогресс биологии тесно связан с успехами других естественных и точных наук, таких как физика, химия, математика, информатика и др. Например, микроскопирование, ультразвуковые исследования (УЗИ), томография и другие методы биологии основываются на физических закономерностях, а изучение структуры биологических молекул и процессов, происходящих в живых системах, было бы невозможным без применения химических и физических методов. Применение математических методов позволяет, с одной стороны, выявить наличие закономерной связи между объектами или явлениями, подтвердить достоверность полученных результатов, а с другой - смоделировать явление или процесс. В последнее время все большее значение в биологии приобретают компьютерные методы, например моделирование. На стыке биологии и других наук возник целый ряд новых наук, таких как биофизика, биохимия, бионика и др.

Достижения биологии

Наиболее важными событиями в области биологии, повлиявшими на весь ход ее дальнейшего развития, являются: установление молекулярной структуры ДНК и ее роли в передаче информации в живой материи (Ф. Крик, Дж. Уотсон, М. Уилкинс); расшифровка генетического кода (Р. Холли, Х. Г. Корана, М. Ниренберг); открытие структуры гена и генетической регуляции синтеза белков (А. М. Львов, Ф. Жакоб, Ж. Л. Моно и др.); формулировка клеточной теории (М. Шлейден, Т. Шванн, Р. Вирхов, К. Бэр); исследование закономерностей наследственности и изменчивости (Г. Мендель, Х. де Фриз, Т. Морган и др.); формулировка принципов современной систематики (К. Линней), эволюционной теории (Ч. Дарвин) и учения о биосфере (В. И. Вернадский).

Значимость открытий последних десятилетий еще предстоит оценить, однако наиболее крупными достижениями биологии были признаны: расшифровка генома человека и других организмов, определение механизмов контроля потока генетической информации в клетке и формирующемся организме, механизмов регуляции деления и гибели клеток, клонирование млекопитающих, а также открытие возбудителей «коровьего бешенства» (прионов).

Работы по программе «Геном человека», которые проводились одновременно в нескольких странах и были завершены в начале нынешнего века, привели нас к пониманию того, что у человека имеется около 25–30 тыс. генов, но информация с большей части нашей ДНК не считывается никогда, так как в ней содержится огромное количество участков и генов, кодирующих признаки, утратившие значение для человека (хвост, оволосение тела и др.). Кроме того, был расшифрован ряд генов, отвечающих за развитие наследственных заболеваний, а также геновмишеней лекарственных препаратов. Однако практическое применение результатов, полученных в ходе реализации данной программы, откладывается до тех пор, пока не будут расшифрованы геномы значительного количества людей, и тогда станет понятно, в чем же все-таки их различие. Эти цели поставлены перед целым рядом ведущих лабораторий всего мира, работающих над реализацией программы «ENCODE».

Биологические исследования являются фундаментом медицины, фармации, широко используются в сельском и лесном хозяйстве, пищевой промышленности и других отраслях человеческой деятельности.

Хорошо известно, что только «зеленая революция» 1950-х годов позволила хотя бы частично решить проблему обеспечения быстро растущего населения Земли продуктами питания, а животноводство - кормами за счет внедрения новых сортов растений и прогрессивных технологий их выращивания. В связи с тем, что генетически запрограммированные свойства сельскохозяйственных культур уже почти исчерпаны, дальнейшее решение продовольственной проблемы связывают с широким введением в производство генетически модифицированных организмов.

Производство многих продуктов питания, таких как сыры, йогурты, колбасы, хлебобулочные изделия и др., также невозможно без использования бактерий и грибов, что является предметом биотехнологии.

Познание природы возбудителей, процессов течения многих заболеваний, механизмов иммунитета, закономерностей наследственности и изменчивости позволили существенно снизить смертность и даже полностью искоренить ряд болезней, таких, например, как черная оспа. С помощью новейших достижений биологической науки решается и проблема репродукции человека.

Значительная часть современных лекарственных препаратов производится на основе природного сырья, а также благодаря успехам генной инженерии, как, например, инсулин, столь необходимый больным сахарным диабетом, в основном синтезируется бактериями, которым перенесен соответствующий ген.

Не менее значимы биологические исследования для сохранения окружающей среды и разнообразия живых организмов, угроза исчезновения которых ставит под сомнение существование человечества.

Наибольшее значение среди достижений биологии имеет тот факт, что они лежат даже в основе построения нейронных сетей и генетического кода в компьютерных технологиях, а также широко используются в архитектуре и других отраслях. Вне всякого сомнения, наступивший XXI век является веком биологии.

Методы познания живой природы

Как и любая другая наука, биология имеет свой арсенал методов. Помимо научного метода познания, применяемого в других отраслях, в биологии широко используются такие методы, как исторический, сравнительно-описательный и др.

Научный метод познания включает в себя наблюдение, формулировку гипотез, эксперимент, моделирование, анализ результатов и выведение общих закономерностей.

Наблюдение - это целенаправленное восприятие объектов и явлений с помощью органов чувств или приборов, обусловленное задачей деятельности. Основным условием научного наблюдения является его объективность, т. е. возможность проверки полученных данных путем повторного наблюдения или применения иных методов исследования, например эксперимента. Полученные в результате наблюдения факты называются данными . Они могут быть как качественными (описывающими запах, вкус, цвет, форму и т. д.), так и количественными , причем количественные данные являются более точными, чем качественные.

На основе данных наблюдений формулируется гипотеза - предположительное суждение о закономерной связи явлений. Гипотеза подвергается проверке в серии экспериментов.Экспериментом называется научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в контролируемых условиях, позволяющих выявить характеристики данного объекта или явления. Высшей формой эксперимента является моделирование - исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей. По существу это одна из основных категорий теории познания: на идее моделирования базируется любой метод научного исследования - как теоретический, так и экспериментальный.

Результаты эксперимента и моделирования подвергаются тщательному анализу. Анализом называют метод научного исследования путем разложения предмета на составные части или мысленного расчленения объекта путем логической абстракции. Анализ неразрывно связан с синтезом. Синтез - это метод изучения предмета в его целостности, в единстве и взаимной связи его частей. В результате анализа и синтеза наиболее удачная гипотеза исследования становится рабочей гипотезой , и если она способна устоять при попытках ее опровержения и по-прежнему удачно предсказывает ранее необъясненные факты и взаимосвязи, то она может стать теорией.

Под теорией понимают такую форму научного знания, которая дает целостное представление о закономерностях и существенных связях действительности. Общее направление научного исследования состоит в достижении более высоких уровней предсказуемости. Если теорию не способны изменить никакие факты, а встречающиеся отклонения от нее регулярны и предсказуемы, то ее можно возвести в ранг закона - необходимого, существенного, устойчивого, повторяющегося отношения между явлениями в природе.

По мере увеличения совокупности знаний и совершенствования методов исследования гипотезы и прочно укоренившиеся теории могут оспариваться, видоизменяться и даже отвергаться, поскольку сами научные знания по своей природе динамичны и постоянно подвергаются критическому переосмыслению.

Исторический метод выявляет закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функции. В ряде случаев с помощью этого метода новую жизнь обретают гипотезы и теории, ранее считавшиеся ложными. Так, например, произошло с предположениями Ч. Дарвина о природе передачи сигналов по растению в ответ на воздействия окружающей среды.

Сравнительно-описательный метод предусматривает проведение анатомо-морфологического анализа объектов исследования. Он лежит в основе классификации организмов, выявления закономерностей возникновения и развития различных форм жизни.

Мониторинг - это система мероприятий по наблюдению, оценке и прогнозу изменения состояния исследуемого объекта, в частности биосферы.

Проведение наблюдений и экспериментов требует зачастую применения специального оборудования, такого как микроскопы, центрифуги, спектрофотометры и др.

Микроскопия широко применяется в зоологии, ботанике, анатомии человека, гистологии, цитологии, генетике, эмбриологии, палеонтологии, экологии и других разделах биологии. Она позволяет изучить тонкое строение объектов с использованием световых, электронных, рентгеновских и других типов микроскопов.

Организм - это целостная система, способная к самостоятельному существованию. По количеству клеток, входящих в состав организмов, их делят на одноклеточные и многоклеточные. Клеточный уровень организации у одноклеточных организмов (амебы обыкновенной, эвглены зеленой и др.) совпадает с организменным. В истории Земли был период, когда все организмы были представлены только одноклеточными формами, но они обеспечивали функционирование как биогеоценозов, так и биосферы в целом. Большинство многоклеточных организмов представлено совокупностью тканей и органов, в свою очередь также имеющих клеточное строение. Органы и ткани приспособлены для выполнения определенных функций. Элементарной единицей данного уровня является особь в ее индивидуальном развитии, или онтогенезе, поэтому организменный уровень также называют онтогенетическим . Элементарным явлением данного уровня являются изменения организма в его индивидуальном развитии.

Популяционно-видовой уровень

Популяция - это совокупность особей одного вида, свободно скрещивающихся между собой и проживающих обособленно от других таких же групп особей.

В популяциях происходит свободный обмен наследственной информацией и ее передача потомкам. Популяция является элементарной единицей популяционно-видового уровня, а элементарным явлением в данном случае являются эволюционные преобразования, например мутации и естественный отбор.

Биогеоценотический уровень

Биогеоценоз представляет собой исторически сложившееся сообщество популяций разных видов, взаимосвязанных между собой и окружающей средой обменом веществ и энергии.

Биогеоценозы являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественноэнергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов. Сами биогеоценозы - это элементарные единицы данного уровня, тогда как элементарные явления - это потоки энергии и круговороты веществ в них. Биогеоценозы составляют биосферу и обусловливают все процессы, протекающие в ней.

Биосферный уровень

Биосфера - оболочка Земли, населенная живыми организмами и преобразуемая ими.

Биосфера является самым высоким уровнем организации жизни на планете. Эта оболочка охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхний слой литосферы. Биосфера, как и все другие биологические системы, динамична и активно преобразуется живыми существами. Она сама является элементарной единицей биосферного уровня, а в качестве элементарного явления рассматривают процессы круговорота веществ и энергии, происходящие при участии живых организмов.

Как уже было сказано выше, каждый из уровней организации живой материи вносит свою лепту в единый эволюционный процесс: в клетке не только воспроизводится заложенная наследственная информация, но и происходит ее изменение, что приводит к возникновению новых сочетаний признаков и свойств организма, в свою очередь подвергающихся действию естественного отбора на популяционно-видовом уровне и т. д.

Биологические системы

Биологические объекты различной степени сложности (клетки, организмы, популяции и виды, биогеоценозы и саму биосферу) рассматривают в настоящее время в качествебиологических систем.

Система - это единство структурных компонентов, взаимодействие которых порождает новые свойства по сравнению с их механической совокупностью. Так, организмы состоят из органов, органы образованы тканями, а ткани формируют клетки.

Характерными чертами биологических систем являются их целостность, уровневый принцип организации, о чем говорилось выше, и открытость. Целостность биологических систем в значительной степени достигается за счет саморегуляции, функционирующей по принципу обратной связи.

К открытым системам относят системы, между которыми и окружающей средой происходит обмен веществ, энергии и информации, например, растения в процессе фотосинтеза улавливают солнечный свет и поглощают воду и углекислый газ, выделяя кислород.

Одним из основополагающих понятий в современной биологии является представление о том, что всем живым организмам присуще клеточное строение. Изучением строения клетки, ее жизнедеятельности и взаимодействия с окружающей средой занимается наукацитология , в настоящее время чаще именуемая клеточной биологией. Своему появлению цитология обязана формулировке клеточной теории (1838–1839 гг., М. Шлейден, Т. Шванн, дополнена в 1855 г. Р. Вирховым).

Клеточная теория является обобщенным представлением о строении и функциях клеток как единиц живого, об их размножении и роли в формировании многоклеточных организмов.

Основные положения клеточной теории:

Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов - вне клетки жизни нет. Клетка - единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование. Клетки всех организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям. Новые клетки образуются только в результате деления материнских клеток («клетка от клетки »). Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, из тканей состоят органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток. Клетки многоклеточных организмов имеют полный набор генов, но отличаются друг от друга тем, что у них работают различные группы генов, следствием чего является морфологическое и функциональное разнообразие клеток - дифференцировка.

Благодаря созданию клеточной теории стало понятно, что клетка является мельчайшей единицей жизни, элементарной живой системой, которой присущи все признаки и свойства живого. Формулировка клеточной теории стала важнейшей предпосылкой развития воззрений на наследственность и изменчивость, так как выявление их природы и присущих им закономерностей неизбежно наводило на мысль об универсальности строения живых организмов. Выявление единства химического состава и плана строения клеток послужило толчком и для развития представлений о происхождении живых организмов и их эволюции. Кроме того, происхождение многоклеточных организмов из единственной клетки в процессе эмбрионального развития стало догмой современной эмбриологии.

В живых организмах встречается около 80 химических элементов, однако только для 27 из этих элементов установлены их функции в клетке и организме. Остальные элементы присутствуют в незначительных количествах, и, по-видимому, попадают в организм с пищей, водой и воздухом. Содержание химических элементов в организме существенно различается. В зависимости от концентрации их делят на макроэлементы и микроэлементы.

Концентрация каждого из макроэлементов в организме превышает 0,01 %, а их суммарное содержание - 99 %. К макроэлементам относят кислород, углерод, водород, азот, фосфор, серу, калий, кальций, натрий, хлор, магний и железо. Первые четыре из перечисленных элементов (кислород, углерод, водород и азот) называют такжеорганогенными , поскольку они входят в состав основных органических соединений. Фосфор и сера также являются компонентами ряда органических веществ, например белков и нуклеиновых кислот. Фосфор необходим для формирования костей и зубов.

Без оставшихся макроэлементов невозможно нормальное функционирование организма. Так, калий, натрий и хлор участвуют в процессах возбуждения клеток. Калий также необходим для работы многих ферментов и удержания воды в клетке. Кальций входит в состав клеточных стенок растений, костей, зубов и раковин моллюсков и требуется для сокращения мышечных клеток, а также для внутриклеточного движения. Магний является компонентом хлорофилла - пигмента, обеспечивающего протекание фотосинтеза. Он также принимает участие в биосинтезе белка. Железо, помимо того, что оно входит в состав гемоглобина, переносящего кислород в крови, необходимо для протекания процессов дыхания и фотосинтеза, а также для функционирования многих ферментов.

Микроэлементы содержатся в организме в концентрациях менее 0,01 %, а их суммарная концентрация в клетке не достигает и 0,1 %. К микроэлементам относятся цинк, медь, марганец, кобальт, йод, фтор и др. Цинк входит в состав молекулы гормона поджелудочной железы - инсулина, медь требуется для процессов фотосинтеза и дыхания. Кобальт является компонентом витамина В12, отсутствие которого приводит к анемии. Йод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы, обеспечивающих нормальное протекание обмена веществ, а фтор связан с формированием эмали зубов.

Как недостаток, так и избыток или нарушение обмена макро- и микроэлементов приводят к развитию различных заболеваний. В частности, недостаток кальция и фосфора вызывает рахит, нехватка азота - тяжелую белковую недостаточность, дефицит железа - анемию, а отсутствие йода - нарушение образования гормонов щитовидной железы и снижение интенсивности обмена веществ. Уменьшение поступления фтора с водой и пищей в значительной степени обусловливает нарушение обновления эмали зубов и, как следствие, предрасположенность к кариесу. Свинец токсичен почти для всех организмов. Его избыток вызывает необратимые повреждения головного мозга и центральной нервной системы, что проявляется потерей зрения и слуха, бессонницей, почечной недостаточностью, судорогами, а также может привести к параличу и такому заболеванию, как рак. Острое отравление свинцом сопровождается внезапными галлюцинациями и заканчивается комой и смертью.

Недостаток макро- и микроэлементов можно компенсировать путем увеличения их содержания в пище и питьевой воде, а также за счет приема лекарственных препаратов. Так, йод содержится в морепродуктах и йодированной соли, кальций - в яичной скорлупе и т. п.

Клетки растений

Растения относятся к эукариотическим организмам, следовательно, их клетки обязательно содержат ядро хотя бы на одном из этапов развития. Также в цитоплазме растительных клеток имеются разнообразные органоиды, однако их отличительным свойством является наличие пластид, в частности хлоропластов, а также крупных вакуолей, наполненных клеточным соком. Основное запасающее вещество растений - крахмал - откладывается в виде зерен в цитоплазме, особенно в запасающих органах. Еще одним существенным признаком растительных клеток является наличие целлюлозных клеточных оболочек. Следует отметить, что у растений клетками принято называть и образования, живое содержимое которых отмерло, а клеточные стенки остались. Нередко эти клеточные стенки пропитываются лигнином в процессе одревеснения, или суберином при опробковении.

Ткани растений

В отличие от животных, у растений клетки склеены углеводной срединной пластинкой, между ними также могут быть межклетники, заполненные воздухом. В течение жизни ткани могут изменять свои функции, например, клетки ксилемы вначале выполняют проводящую функцию, а затем - опорную. У растений насчитывают до 20–30 типов тканей, объединяющих около 80 видов клеток. Ткани растений делят на образовательные и постоянные.

Образовательные , или меристематические, ткани принимают участие в процессах роста растения. Они расположены на верхушках побегов и корней, в основаниях междоузлий, образуют слой камбия между лубом и древесиной в стебле, а также подстилают пробку в одревесневших побегах. Постоянное деление этих клеток поддерживает процесс неограниченного роста растений: образовательные ткани верхушек побега и корня, а у некоторых растений - и междоузлий обеспечивают рост растений в длину, а камбий - в толщину. При повреждении растения из клеток, оказавшихся на поверхности, формируются раневые образовательные ткани, которые заполняют возникшие промежутки.

Постоянные ткани растений специализируются на выполнении определенных функций, что отражается на их строении. Они неспособны к делению, однако при определенных условиях могут вновь приобретать эту способность (за исключением мертвых тканей). К постоянным тканям относятся покровные, механические, проводящие и основные.

Покровные ткани растений защищают их от испарения, механических и термических повреждений, проникновения микроорганизмов, обеспечивают обмен веществ с окружающей средой. К покровным тканям относятся кожица и пробка.

Кожица , или эпидерма , - это однослойная ткань, лишенная хлоропластов. Кожица покрывает листья, молодые побеги, цветки и плоды. Она пронизана устьицами и может нести различные волоски и железки. Сверху кожица покрыта кутикулой из жироподобных веществ, которая защищает растения от избыточного испарения. Для этого же предназначены и некоторые волоски на ее поверхности, тогда как железки и железистые волоски могут выделять различные секреты, в том числе воду, соли, нектар и др.

Устьица - это специальные образования, через которые происходит испарение воды -транспирация . В устьицах замыкающие клетки окружают устьичную щель, под ними располагается свободное пространство. Замыкающие клетки устьиц чаще всего имеют бобовидную форму, в них встречаются хлоропласты и зерна крахмала. Внутренние стенки замыкающих клеток устьиц утолщены. Если замыкающие клетки насыщены водой, то внутренние стенки растягиваются и устьице открывается. Насыщение водой замыкающих клеток связано с активным транспортом в них ионов калия и других осмотически активных веществ, а также накоплением растворимых углеводов в процессе фотосинтеза. Через устьица происходит не только испарение воды, но и газообмен в целом - поступление и удаление кислорода и углекислого газа, которые проникают далее по межклетникам и потребляются клетками в процессе фотосинтеза, дыхания и т. д.

Клетки пробки , которая в основном покрывает одревесневшие побеги, пропитываются жироподобным веществом суберином, что, с одной стороны, вызывает гибель клеток, а с другой - пред отвращает испарение с поверхности растения, обеспечивая тем самым термическую и механическую защиту. В пробке, как и в кожице, имеются специальные образования для проветривания - чечевички . Клетки пробки образуются в результате деления пробкового камбия, подстилающего ее.

Механические ткани растений выполняют опорную и защитную функции. К ним относят колленхиму и склеренхиму. Колленхима - это живая механическая ткань, имеющая удлиненные клетки с утолщенными целлюлозными стенками. Она характерна для молодых, растущих органов растений - стеблей, листьев, плодов и т. д. Склеренхима - это мертвая механическая ткань, живое содержимое клеток которой отмирает вследствие одревеснения клеточных стенок. По сути дела, от клеток склеренхимы остаются только утолщенные и одревесневшие клеточные стенки, что как нельзя лучше способствует выполнению ими соответствующих функций. Клетки механической ткани чаще всего вытянуты в длину и называются волокнами. Они сопровождают клетки проводящей ткани в составе луба и древесины. Одиночные или собранные в группыкаменистые клетки склеренхимы округлой или звездчатой формы обнаруживаются в незрелых плодах груши, боярышника и рябины, в листьях кувшинки и чая.

По проводящей ткани осуществляется транспорт веществ по телу растения. Существует два вида проводящей ткани: ксилема и флоэма. В состав ксилемы , или древесины , входят проводящие элементы, механические волокна и клетки основной ткани. Живое содержимое клеток проводящих элементов ксилемы - сосудов и трахеид - рано отмирает, от них остаются только одревесневшие клеточные стенки, как и в склеренхиме. Функцией ксилемы является восходящий транспорт воды и растворенных в ней минеральных солей от корня к побегу. Флоэма , или луб , также является сложной тканью, поскольку образована проводящими элементами, механическими волокнами и клетками основной ткани. Клетки проводящих элементов - ситовидных трубок - живые, однако в них исчезают ядра, а цитоплазма смешивается с клеточным соком для облегчения транспорта веществ. Клетки располагаются одна над другой, клеточные стенки между ними имеют многочисленные отверстия, что делает их похожими на сито, из-за чего клетки называют ситовидными . По флоэме транспортируются вода и растворенные в ней органические вещества из надземной части растения в корень и другие органы растения. Загрузку и разгрузку ситовидных трубок обеспечивают прилегающие к ним клетки-спутницы. Основная ткань не только заполняет промежутки между другими тканями, но и выполняет питательную, выделительную и другие функции. Питательную функцию выполняют фотосинтезирующие и запасающие клетки. Большей частью это паренхимные клетки , т. е. они имеют почти одинаковые линейные размеры: длину, ширину и высоту. Основные ткани расположены в листьях, молодых стеблях, плодах, семенах и других запасающих органах. Некоторые виды основной ткани способны выполнять всасывающую функцию, как, например, клетки волосконосного слоя корня. Выделение осуществляют разнообразные волоски, железки, нектарники, смоляные ходы и вместилища. Особое место среди основных тканей принадлежит млечникам, в клеточном соке которых накапливаются каучук, гутта и др. вещества. У водных растений возможно разрастание межклетников основной ткани, вследствие чего образуются крупные полости, с помощью которых осуществляется проветривание.

Органы растений

Вегетативные и генеративные органы

В отличие от животных, тело растений расчленено на небольшое количество органов. Они делятся на вегетативные и генеративные. Вегетативные органы поддерживают жизнедеятельность организма, но не участвуют в процессе полового размножения, тогда как генеративные органы выполняют именно эту функцию. К вегетативным органам относят корень и побег, а к генеративным (у цветковых) - цветок, семя и плод.

Корень

Корень - это подземный вегетативный орган, выполняющий функции почвенного питания, закрепления растения в почве, транспорта и запасания веществ, а также вегетативного размножения.

Морфология корня. Корень имеет четыре зоны: роста, всасывания, проведения и корневой чехлик. Корневой чехлик защищает клетки зоны роста от повреждения и облегчает продвижение корня среди твердых частиц почвы. Он представлен крупными клетками, способными со временем ослизняться и отмирать, что облегчает рост корня.

Зона роста состоит из клеток, способных к делению. Часть из них после деления увеличивается в размерах в результате растяжения и начинает выполнять присущие им функции. Иногда зону роста подразделяют на две зоны: деления и растяжения.

В зоне всасывания расположены клетки корневых волосков, выполняющие функцию всасывания воды и минеральных веществ. Клетки корневых волосков живут недолго, слущиваясь через 7–10 дней после образования.

В зоне проведения , или боковых корней , вещества транспортируются из корня в побег, а также происходит ветвление корня, т. е. образование боковых корней, что способствует заякориванию растения. Кроме того, в данной зоне возможно запасание веществ и закладывание почек, с помощью которых может происходить вегетативное размно