Якісні особливості живої матерії Рівні організації живого

Федеральне агентство з охорони здоров'я і соціального

Контрольна робота з біології

Якісні особливості живої матерії. Рівні організації живого.

Хімічний склад клітини (білки, їх структура та функції)

Виконала студентка

1 курсу 195 групи

заочного відділення

фармацевтичного факультету

Челябінськ 2009

Якісні особливості живої матерії. Рівні організації живого

Будь-яка жива система, як би складно вона була організована, складається з біологічних макромолекул: нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів, а також інших важливих органічних речовин. З цього рівня починаються різноманітні процеси життєдіяльності організму: обмін речовин і перетворення енергії, передача спадкової інформації та ін

Клітини багатоклітинних організмів утворюють тканини - системи подібних за будовою і функцій клітин і пов'язаних з ними міжклітинних речовин. Тканини інтегруються в більші функціональні одиниці, звані органами. Внутрішні органи характерні для тварин; тут вони входять до складу систем органів (дихальної, нервової і пр). Наприклад, система органів травлення: порожнина рота, глотка, стравохід, шлунок, дванадцятипала кишка, тонка кишка, товста кишка, задній отвір. Подібна спеціалізація, з одного боку, покращує роботу організму в цілому, а з іншого - вимагає підвищення рівня координації та інтеграції різних тканин і органів.

Клітина - структурна і функціональна одиниця, а також одиниця розвитку всіх живих організмів, що мешкають на Землі. На клітинному рівні сполучаються передача інформації та перетворення речовин і енергії.

Елементарною одиницею организменного рівня служить особина, яка у розвитку - від моменту зародження до припинення існування - як жива система. Виникають системи органів, спеціалізованих для виконання різних функцій.

Сукупність організмів одного і того ж виду, об'єднана загальним місцем проживання, у якій створюється популяція - надорганизменная система. У цій системі здійснюються елементарні еволюційні перетворення.

Біогеоценоз - сукупність організмів різних видів і різної складності організації з чинниками середовища їх проживання. У процесі спільного історичного розвитку організмів різних систематичних груп утворюються динамічні, стійкі спільноти.

Біосфера - сукупність усіх біогеоценозів, система, яка охоплює всі явища життя на нашій планеті. На цьому рівні відбувається кругообіг речовин і перетворення енергії, пов'язані з життєдіяльністю всіх живих організмів.

Таблиця 1. Рівні організації живої матерії

Кожен з цих рівнів досить специфічний, має свої закономірності, свої методи дослідження. Навіть можна виділити науки, провідні свої дослідження на певному рівні організації живого. Наприклад, на молекулярному рівні живе вивчають такі науки як молекулярна біологія, біоорганічна хімія, біологічна термодинаміка, молекулярна генетика і т.д. Хоча рівні організації живого і виділяються, але вони тісно пов'язані між собою і витікають один з іншого, що говорить про цілісність живої природи.

Клітинна мембрана. Поверхневий апарат клітини, її основні частини, їх призначення

Жива клітина є фундаментальною часткою структури живого речовини. Вона є найпростішою системою, яка має всім комплексом властивостей живого, в тому числі здатністю переносити генетичну інформацію. Клітинна теорія була створена німецькими вченими Теодором Шванном і Матіасом Шлейденом. Її основне положення полягає в твердженні, що всі рослинні і тваринні організми складаються з клітин, подібних за своєю будовою. Дослідження в області цитології показали, що всі клітини здійснюють обмін речовин, здатні до саморегуляції і можуть передавати спадкову інформацію. Життєвий цикл будь-якої клітини завершується або розподілом і продовженням життя в оновленому вигляді, або загибеллю. Разом з тим з'ясувалося, що клітини дуже різноманітні, вони можуть існувати як одноклітинні організми або у складі багатоклітинних. Термін життя клітин може не перевищувати декількох днів, а може збігатися з терміном життя організму. Розміри клітин сильно коливаються: від 0,001 до 10 см. Клітини утворюють тканини, кілька типів тканин - органи, групи органів, пов'язані з вирішенням яких-небудь загальних завдань називаються системами організму. Клітини мають складну структуру. Вона відокремлюється від зовнішнього середовища оболонкою, яка, будучи нещільної і рихлою, забезпечує взаємодію клітини з зовнішнім світом, обмін з них речовиною, енергією та інформацією. Метаболізм клітин служить основою для іншого їх найважливішого властивості - збереження стабільності, стійкості умов внутрішнього середовища клітини. Це властивість клітин, притаманне всій живій системі, називають гомеостазом. Гомеостаз, тобто сталість складу клітини, підтримується метаболізмом, тобто обміном речовин. Обмін речовин - складний, багатоступінчастий процес, що включає доставку в клітку вихідних речовин, отримання з них енергії і білків, виведення з клітини в навколишнє середовище вироблених корисних продуктів, енергії та відходів.

Клітинна мембрана - це оболонка клітини, що виконує наступні функції:

розділення вмісту клітини і зовнішнього середовища;

регуляція обміну речовин між клітиною і середовищем;

місце протікання деяких біохімічних реакцій (у тому числі фотосинтезу, окисного фосфорилювання);

об'єднання клітин в тканини.

Оболонки діляться на плазматичні (клітинні мембрани) і зовнішні. Найважливіша властивість плазматичної мембрани - напівпроникливості, тобто здатність пропускати тільки певні речовини. Через неї повільно дифундують глюкоза, амінокислоти, жирні кислоти та іони, причому самі мембрани можуть активно регулювати процес дифузії.

За сучасними даними, плазматичні мембрани - це ліпопротеїнових структури. Ліпіди спонтанно утворюють бішар, а мембранні білки "плавають" у ньому. У мембранах присутні кілька тисяч різних білків: структурні, переносники, ферменти та інші. Припускають, що між білковими молекулами є пори, крізь які можуть проходити гідрофільні речовини (безпосередньому їх проникненню у клітину заважає ліпідний бішар). До деяких молекул на поверхні мембрани під'єднані глікозільние групи, які беруть участь у процесі розпізнавання клітин при утворенні тканин.

Різні типи мембран відрізняються по своїй товщині (зазвичай вона складає від 5 до 10 нм). За консистенцією ліпідний бішар нагадує оливкову олію. У залежності від зовнішніх умов (регулятором є холестерол) структура бішару може змінюватися так, що він стає більш рідким (від цього залежить активність мембран).

Важливою проблемою є транспорт речовин через плазматичні мембрани. Він необхідний для доставки поживних речовин у клітину, виведення токсичних відходів, створення градієнтів для підтримки нервової та м'язової активності. Існують наступні механізми транспорту речовин через мембрану:

дифузія (гази, жиророзчинні молекули проникають прямо через плазматичну мембрану); при полегшеної дифузії розчинна у воді речовина проходить через мембрану по особливому каналу, створюваному будь-якої специфічної молекулою;

осмос (дифузія води через полунепроніцаемие мембрани);

активний транспорт (перенесення молекул з області з меншою концентрацією в область з більшою, наприклад, за допомогою спеціальних транспортних білків, вимагає витрати енергії АТФ);

при ендоцитозу мембрана утворює впячивания, які потім трансформуються в бульбашки або вакуолі. Розрізняють фагоцитоз - поглинання твердих часток (наприклад, лейкоцитами крові) - і пиноцитоз - поглинання рідин;

екзоцитоз - процес, зворотний ендоцитозу; з клітин виводяться непереварівшіеся залишки твердих частинок і рідкий секрет.

Над плазматичною мембраною клітини можуть розташовуватися надмембранний структури. Їх будова є вологим класифікаційним ознакою. У тварин це глікокалікс (білково-вуглеводний комплекс), у рослин, грибів і бактерій - клітинна стінка. До складу клітинної стінки рослин входить целюлоза, грибів - хітин, бактерій - білково-полісахаридних комплекс муреин.

Основу поверхневого апарату клітин (ПАК) становить зовнішня клітинна мембрана, або плазмалемма. Крім плазмалеми у ПАК є надмембранний комплекс, а в еукаріотів - і субмембранний комплекс.

Основними біохімічними компонентами плазмалеми (від грец. Плазма - освіта і лема - оболонка, шкірка) є ліпіди і білки. Їх кількісне співвідношення у більшості еукаріотів становить 1: 1, а у прокаріотів в плазмалемма переважають білки. У зовнішній клітинній мембрані виявляється невелика кількість вуглеводів і можуть зустрічатися жироподібні сполуки (у ссавців - холестерол, жиророзчинні вітаміни).

Надмембранний комплекс поверхневого апарату клітин характеризується різноманіттям будови. У прокаріотів надмембранний комплекс в більшості випадків представлений клітинною стінкою різної товщини, основу якої становить складний глікопротеїн муреин (у архей - псевдомуреін). У цілого ряду еубактерій зовнішня частина надмембранний комплексу складається з ще однією мембрани з великим вмістом ліпополісахаридів. У еукаріотів універсальним компонентом надмембранний комплексу є вуглеводи - компоненти гликолипидов і глікопротеїнів плазмалеми. Завдяки цьому його початково називали гликокаликсом (від грец. Глікос - солодкий, вуглевод і лат. Каллум - товста шкіра, оболонка). Крім вуглеводів, до складу глікокаліксу відносять периферичні білки над билипидного шаром. Більш складні варіанти надмембранний комплексу зустрічаються у рослин (клітинна стінка з целюлози), грибів і членистоногих (зовнішній покрив з хітину).

Субмембранний (від лат. Суб - під) комплекс характерний тільки для еукаріотичних клітин. Він складається з різноманітних білкових ниткоподібних структур: тонких фібрил (від лат. Фібрила - волокно, ниточка), мікрофібрил (від грец. Мікрос - малий), скелетних (від грец. Скелетон - висушене) фібрил і мікротрубочок. Вони пов'язані один з одним білками і формують опорно-скорочувальний апарат клітини. Субмембранний комплекс взаємодіє з білками плазмалеми, які, у свою чергу, пов'язані з надмембранний комплексом. У результаті ПАК являє собою структурно цілісну систему. Це дозволяє йому виконувати важливі для клітини функції: ізолюючу, транспортну, каталітичну, рецепторно-сигнальну та контактну.

Хімічний склад клітини (білки, їх структура та функції)

Хімічні процеси, що протікають в клітині, - одна з основних умов її життя, розвитку, функціонування.

Всі клітини рослинних і тваринних організмів, а також мікроорганізмів подібні по хімічному складу, що свідчить про єдність органічного світу.

З 109 елементів періодичної системи Менделєєва в клітках виявлена ​​значна їхня більшість. Одні елементи містяться в клітинах у відносно великій кількості, інші - в малому (таблиця 2).

Таблиця 2. Вміст хімічних елементів у клітці

На першому місці серед речовин клітини стоїть вода. Вона становить майже 80% маси клітини. Вода - найважливіший компонент клітини не тільки за кількістю. Їй належить істотна і різноманітна роль в житті клітини.

Вода визначає фізичні властивості клітини - її обсяг, пружність. Велике значення води в утворенні структури молекул органічних речовин, зокрема структури білків, яка необхідна для виконання їх функцій. Велике значення води як розчинника: багато речовини надходять у клітину із зовнішнього середовища у водному розчині і водному ж розчині відпрацьовані продукти виводяться з клітини. Нарешті, вода є безпосереднім учасником багатьох хімічних реакцій (розщеплення білків, вуглеводів, жирів та ін.)

Біологічна роль води визначається особливістю її молекулярної структури, полярністю її молекул.

До неорганічних речовин клітини, крім води, відносяться також солі. Для процесів життєдіяльності з вхідних до складу солей катіонів найбільш важливі K ^+, Na ^+, Ca ^{2 +,} Mg ^{2 +,} з аніонів - HPO ₄ ^-, H ₂ PO ₄ ^-, Cl ^-, HCO ₃ ^-.

Концентрація катіонів та аніонів у клітині і в середовищі її проживання, як правило, різко різна. Поки клітина жива, співвідношення іонів всередині і поза клітини стійко підтримується. Після смерті клітини вміст іонів в клітині і в середовищі швидко вирівнюється. Вміщені в клітці іони мають велике значення для нормального функціонування клітини, а також для підтримки всередині клітини постійної реакції. Незважаючи на те, що в процесі життєдіяльності безперервно утворюються кислоти та луги, в нормі реакція клітини слаболужна, майже нейтральна.

Неорганічні речовини містяться в клітині не тільки в розчиненому, а й у твердому стані. Зокрема, міцність і твердість кісткової тканини забезпечуються фосфатом кальцію, а раковин молюсків - карбонатом кальцію.

Органічні речовини утворюють близько 20 - 30% складу клітини.

До біополімеру відносяться вуглеводи і білки. До складу вуглеводів входять атоми вуглецю, кисню, водню. Розрізняють прості і складні вуглеводи. Прості - моносахариди. Складні - полімери, мономерами яких є моносахариди (олігосахариди і полісахариди). Зі збільшенням числа мономерних ланок розчинність полісахаридів зменшується, солодкий смак зникає.

Моносахариди - це тверді безбарвні кристалічні речовини, які добре розчиняються у воді і дуже погано (або зовсім не) розчиняються в органічних розчинниках. Серед моносахаридів розрізняють тріози, тетрози, пентози і гексози. Серед олігосахаридів найбільш поширеними є дисахариди (мальтоза, лактоза, сахароза). Полісахариди найбільш часто зустрічаються в природі (целюлоза, крохмаль, хітин, глікоген). Їх мономерами є молекули глюкози. У воді розчиняються частково, набухаючи утворюють колоїдні розчини.

Ліпіди - нерозчинні у воді жири і жироподібні речовини, що складаються з гліцерину і високомолекулярних жирних кислот. Жири - складні ефіри трехатомного спирту гліцерину і вищих жирних кислот. Тваринні жири містяться в молоці, м'ясі, підшкірній клітковині. У рослин - в насінні, плодах. Крім жирів в клітинах присутні і їхні похідні - стероїди (холестерин, гормони та жиророзчинні вітаміни А, D, К, Е, F).

Ліпіди є:

структурними елементами мембран клітин і клітинних органел;

енергетичним матеріалом (1г жиру, окислюючись, виділяє 39 кДж енергії);

запасними речовинами;

виконують захисну функцію (у морських і полярних тварин);

впливають на функціонування нервової системи;

джерело води для організму (1кг, окислюючись, дає 1,1 кг води).

Нуклеїнові кислоти. Назва "нуклеїнові кислоти" походить від латинського слова "Нуклеус", тобто ядро: вони вперше були виявлені в клітинних ядрах. Біологічне значення нуклеїнових кислот дуже велике. Вони грають центральну роль у зберіганні і передачі спадкових властивостей клітини, тому їх часто називають речовинами спадковості. Нуклеїнові кислоти забезпечують у клітині синтез білків, точно таких же, як у материнській клітині і передачу спадкової інформації. Існує два види нуклеїнових кислот - дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) і рибонуклеїнова кислота (РНК).

Молекула ДНК складається з двох спірально закручених ланцюгів. ДНК - полімер, мономерами якого є нуклеотиди. Нуклеотиди - сполуки, що складаються з молекули фосфорної кислоти, вуглеводу дезоксирибози і азотистої основи. У ДНК чотири типи азотистих основ: аденін (А), гуанін (Г), цитозин (Ц), тимін (Т). Кожен ланцюг ДНК - полинуклеотид, що складається з декількох десятків тисяч нуклеотидів. Подвоєння ДНК - редуплікація - забезпечує передачу спадкової інформації від материнської клітини до дочірнім.

РНК - полімер, за структурою подібний з одним ланцюжком ДНК, але менших розмірів. Мономери РНК - нуклеотиди, які складаються з фосфорної кислоти, вуглеводу рибози та азотистого підстави. Замість тиміну в РНК є урацил. Відомі три види РНК: інформаційна (і-РНК) - передає інформацію про структуру білка з молекули ДНК; транспортна (т-РНК) - транспортує амінокислоти до місця синтезу білка; рибосомна (р-РНК) - міститься в рибосомах, бере участь у підтримці структури рибосоми.

Дуже важливу роль в біоенергетиці клітини грає аденіловий нуклеотид, до якого приєднані два залишки фосфорної кислоти. Така речовина називають аденозинтрифосфорної кислотою (АТФ). АТФ - універсальний біологічний акумулятор енергії: світлова енергія сонця та енергія, ув'язнена в споживаної їжі, запасається у молекулах АТФ. АТФ - нестійка структура, при переході АТФ на АДФ (аденозиндифосфат) виділяється 40 кДж енергії. АТФ утворюється в мітохондріях клітин тварин і при фотосинтезі в хлоропластах рослин. Енергія АТФ використовується для здійснення хімічної (синтез білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот), механічної (рух, робота м'язів) робіт, трансформації в електричну або світлову (розряди електричних скатів, вугрів, світіння комах) енергії.

Білки - неперіодичні полімери, мономерами яких є амінокислоти. До складу всіх білків входять атоми вуглецю, водню, кисню, азоту. У багато білки, крім того, входять атоми сірки. Є білки, до складу яких входять також атоми металів - заліза, цинку, міді. Наявність кислотної та основної груп обумовлює високу реактивність амінокислот. З аміногрупи однієї амінокислоти і карбоксилу інший виділяється молекула води, а звільнені електрони утворюють пептидний зв'язок: CO-NN (її відкрив в 1888 році професор А. Я. Данилевський), тому білки називають поліпептидами. Молекули білків - макромолекули. Відомо багато амінокислот. Але як мономерів будь-яких природних білків - тварин, рослинних, мікробних, вірусних - відомо тільки 20 амінокислот. Вони отримали назву "чарівних". Той факт, що білки всіх організмів побудовані з одних і тих самих амінокислот - ще один доказ єдності живого світу на Землі.

У будові молекул білків розрізняють 4 рівні організації:

1. Первинна структура - поліпептидний ланцюг з амінокислот, пов'язаних в певній послідовності ковалентними пептидними зв'язками.

2. Вторинна структура - поліпептидний ланцюг у вигляді спіралі. Між пептидними зв'язками сусідніх витків і іншими атомами виникають численні водневі зв'язки, що забезпечують міцну структуру.

3. Третинна структура - специфічна для кожного білка конфігурація - кулька. Утримується маломіцні гідрофобними зв'язками чи силами зчеплення між неполярними радикалами, які зустрічаються в багатьох амінокислот. Є також ковалентні SS-зв'язку, що виникають між віддаленими один від одного радикалами серосодержащей амінокислоти цистеїну.

4. Четвертинна структура виникає при поєднанні кількох макромолекул, що утворюють агрегати. Так, гемоглобін крові людини являє агрегат з чотирьох макромолекул.

Порушення природної структури білка називають денатурацією. Вона виникає під впливом високої температури, хімічних речовин, променистої енергії та ін факторів.

Роль білка в життя клітин і організмів:

будівельна (структурна) - білки - будівельний матеріал організму (оболонки, мембрани, органели, тканини, органи);

каталітична функція - ферменти, що прискорюють реакції в сотні мільйонів разів;

опорно-рухова функція - білки, що входять до складу кісток скелета, сухожиль; рух джгутикових, інфузорій, скорочення м'язів;

транспортна функція - гемоглобін крові;

захисна - антитіла крові знешкоджують чужорідні речовини;

енергетична функція - при розщепленні білків 1 г звільняє 17,6 кДж енергії;

регуляторна та гормональна - білки входять до складу багатьох гормонів і беруть участь у регуляції життєвих процесів організму;

рецепторна - білки здійснюють процес виборчого впізнавання окремих речовин та їх приєднання до молекул.

Обмін речовин в клітині. Фотосинтез. Хемосинтез

Обов'язковою умовою існування будь-якого організму є постійний приплив поживних речовин і постійне виділення кінцевих продуктів хімічних реакцій, що відбуваються в клітинах. Живильні речовини використовуються організмами як джерело атомів хімічних елементів (перш за все атомів вуглецю), з яких будуються або оновлюються всі структури. В організм, крім поживних речовин, надходять також вода, кисень, мінеральні солі.

Надійшли в клітини органічні речовини (або синтезовані в ході фотосинтезу) розщеплюються на будівельні блоки - мономери і направляються в усі клітини організму. Частина молекул цих речовин витрачається на синтез специфічних органічних речовин, властивих даному організму. У клітинах синтезуються білки, ліпіди, вуглеводи, нуклеїнові кислоти та інші речовини, які виконують різні функції (будівельну, каталітичну, регуляторну, захисну і т.д.).

Інша частина низькомолекулярних органічних сполук, що надійшли в клітини, йде на утворення АТФ, в молекулах якій укладена енергія, призначена безпосередньо для виконання роботи. Енергія необхідна для синтезу всіх специфічних речовин організму, підтримання його високоупорядоченной організації, активного транспорту речовин усередині кліток, з одних клітин в інші, з однієї частини організму в іншу, для передачі нервових імпульсів, пересування організмів, підтримки постійної температури тіла (у птахів і ссавців ) і для інших цілей.

У ході перетворення речовин у клітинах утворюються кінцеві продукти обміну, які можуть бути токсичними для організму і виводяться з нього (наприклад, аміак). Таким чином, всі живі організми постійно споживають з навколишнього середовища певні речовини, перетворюють їх і виділяють в середу кінцеві продукти.

Сукупність хімічних реакцій, що відбуваються в організмі, називається обміном речовин або метаболізмом. Залежно від загальної спрямованості процесів виділяють катаболізм і анаболізм.

Катаболізм (дисиміляція) - сукупність реакцій, що призводять до утворення простих сполук з більш складних. До катаболічним відносять, наприклад, реакції гідролізу полімерів до мономерів і розщеплення останніх до вуглекислого газу, води, аміаку, тобто реакції енергетичного обміну, в ході якого відбувається окислення органічних речовин і синтез АТФ.

Анаболізм (асиміляція) - сукупність реакцій синтезу складних органічних речовин з простіших. Сюди можна віднести, наприклад, фіксацію азоту і біосинтез білка, синтез вуглеводів з вуглекислого газу та води в ході фотосинтезу, синтез полісахаридів, ліпідів, нуклеотидів, ДНК, РНК та інших речовин.

Синтез речовин у клітинах живих організмів часто позначають поняттям пластичний обмін, а розщеплення речовин та їх окислення, що супроводжується синтезом АТФ, - енергетичним обміном. Обидва види обміну складають основу життєдіяльності будь-якої клітини, а отже, і будь-якого організму і тісно пов'язані між собою. З одного боку, всі реакції пластичного обміну потребують затрати енергії. З іншого боку, для здійснення реакцій енергетичного обміну необхідний постійний синтез ферментів, так як тривалість їхнього життя невелика. Крім того, речовини, використовувані для дихання, утворюються в ході пластичного обміну (наприклад, в процесі фотосинтезу).

Фотос нтез - процес утворення органічної речовини з вуглекислого газу і води на світлі за участю фотосинтетичних пігментів (хлорофіл у рослин, бактериохлорофилла і бактеріородопсин у бактерій). У сучасній фізіології рослин під фотосинтезом частіше розуміється фотоавтотрофної функція - сукупність процесів поглинання, перетворення та використання енергії квантів світла в різних ендергоніческіх реакціях, в тому числі перетворення вуглекислого газу в органічні речовини.

Фотосинтез є основним джерелом біологічної енергії, фотосинтезуючі автотрофи використовують її для синтезу органічних речовин з неорганічних, гетеротрофи існують за рахунок енергії, запасеної автотрофами у вигляді хімічних зв'язків, вивільняючи її в процесах дихання і бродіння. Енергія, отримувана людством при спалюванні викопного палива (вугілля, нафта, природний газ, торф), також є запасеної в процесі фотосинтезу.

Фотосинтез є головним входом неорганічного вуглецю в біологічний цикл. Весь вільний кисень атмосфери - біогенного походження і є побічним продуктом фотосинтезу. Формування окиснювальної атмосфери (киснева катастрофа) повністю змінило стан земної поверхні, зробило можливою появу дихання, а надалі, після утворення озонового шару, дозволило життю вийти на сушу.

Хемосинтез - спосіб автотрофного харчування, при якому джерелом енергії для синтезу органічних речовин з _CO2 служать реакції окислення неорганічних сполук. Подібний варіант отримання енергії використовується тільки бактеріями. Явище хемосинтезу було відкрито в 1887 році російським вченим С.М. Виноградским.

Необхідно відзначити, що виділяється в реакціях окислення неограніческіх сполук енергія не може бути безпосередньо використана у процесах ассіміліяціі. Спочатку ця енергія перетворюється на енергію макроенергетичних зв'язків АТФ і тільки потім витрачається на синтез органічних сполук.

Хемолітоавтотрофние організми:

Железобактерії (Geobacter, Gallionella) окислюють двовалентне залізо до тривалентного.

Серобактерии (Desulfuromonas, Desulfobacter, Beggiatoa) окислюють сірководень до молекулярної сірки або до солей сірчаної кислоти.

Нитрифицирующие бактерії (Nitrobacteraceae, Nitrosomonas, Nitrosococcus) окислюють аміак, що утворюється в процесі гниття органічних речовин, до азотистої й азотної кислот, які, взаємодіючи з грунтовими мінералами, утворюють нітрити та нітрати.

Тіонові бактерії (Thiobacillus, Acidithiobacillus) здатні окислювати тіосульфати, сульфіти, сульфіди і молекулярну сірку до сірчаної кислоти (часто з істотним зниженням pH розчину), процес окислення відрізняється від такого у серобактерий (зокрема тим, що тіонові бактерії не відкладають внутрішньоклітинної сірки). Деякі представники тіонових бактерій є екстремальними ацидофіли (здатні виживати і розмножуватися при зниженні pH розчину аж до 2), здатні витримувати високі концентрації важких металів і окисляти металеве і двовалентне залізо (Acidithiobacillus ferrooxidans) і вилуговувати важкі метали з руд.

Водневі бактерії (Hydrogenophilus) здатні окислювати молекулярний водень, є помірними термофіли (ростуть при температурі 50 ° C)

Хемосинтезирующие організми (наприклад, серобактерии) можуть жити в океанах на величезній глибині, в тих місцях, де з розломів земної кори в воду виходить сірководень. Звичайно ж, кванти світла не можуть проникнути у воду на глибину близько 3-4 кілометрів (на такій глибині знаходиться більшість рифтових зон океану). Таким чином, хемосинтетики - єдині організми на землі, що не залежать від енергії сонячного світла.

З іншого боку, аміак, який використовується нитрифицирующие бактеріями, виділяється в грунт при гнитті залишків рослин або тварин. У цьому випадку життєдіяльність хемосинтетики побічно залежить від сонячного світла, так як аміак утворюється при розпаді органічних сполук, отриманих за рахунок енергії Сонця.

Роль хемосинтетики для всіх живих істот дуже велика, так як вони є неодмінною ланкою природного кругообігу найважливіших елементів: сірки, азоту, заліза та ін хемосинтетики важливі також в якості природних споживачів таких отруйних речовин, як аміак і сірководень. Величезне значення мають нитрифицирующие бактерії, які збагачують грунт нітритами і нітратами - в основному саме у формі нітратів рослини засвоюють азот. Деякі хемосинтетики (зокрема, серобактерии) використовуються для очищення стічних вод.

За сучасними оцінками, біомаса "підземної бьіосфери", яка знаходиться, зокрема, під морським дном і включає хемосинтезирующих анаеробних метаноокісляющіх архей, може перевищувати біомасу решті біосфери.

Мейоз. Особливості першого і другого поділу мейозу. Біологічне значення. Відмінність мейозу від мітозу

Розуміння того факту, що статеві клітини гаплоїдний і тому повинні формуватися за допомогою особливого механізму клітинного ділення, прийшло в результаті спостережень, які до того ж чи не вперше навели на думку, що хромосоми містять генетичну інформацію. У 1883 р. було виявлено, що ядра яйця і спермия певного виду хробаків містять лише по дві хромосоми, в той час як в заплідненому яйці їх вже чотири. Хромосомна теорія спадковості могла, таким чином, пояснити давній парадокс, який полягає в тому, що роль батька і матері у визначенні ознак потомства часто здається однаковою, незважаючи на величезну різницю в розмірах яйцеклітини і сперматозоїда.

Ще один важливий сенс цього відкриття полягав у тому, що статеві клітини повинні формуватися в результаті ядерного поділу особливого типу, при якому весь набір хромосом ділиться точно навпіл. Розподіл що типу носить назву мейоз (слово грецького походження, що означає "зменшення". Назва іншого виду поділу клітин - мітоз - походить від грецького слова, що означає "нитка", в основі такого вибору назви лежить нітеподобний вид хромосом при їх конденсації під час поділу ядра - даний процес відбувається і при мітозі, і при мейозі) Поведінка хромосом під час мейозу, коли відбувається редукція їх числа, виявилося складнішим, ніж припускали раніше. Тому найважливіші особливості мейотичного поділу вдалося встановити тільки до початку 30-х років в результаті величезного числа ретельних досліджень, об'єднали цитологію і генетику.

При першому поділі мейозу кожна дочірня клітка успадковує дві копії одного з двох гомологів і тому містить диплоидное кількість ДНК.

Освіта гаплоїдних ядер гамет відбувається в результаті другого поділу мейозу, при якому хромосоми вишиковуються на екваторі нового веретена і без подальшої реплікації ДНК сестринські хроматиди відокремлюються один від одного, як при звичайному мітозі, утворюючи клітини з гаплоїдним набором ДНК.

Таким чином, мейоз складається з двох клітинних поділів, наступних за єдиною фазою подвоєння хромосом, так що з кожної клітини, яка вступає в мейоз, виходять у результаті чотири гаплоїдні клітини.

Іноді процес мейозу протікає аномально, і гомологи не можуть відокремитися один від одного - це явище називається нерасхожденіе хромосом. Деякі з утворюються в цьому випадку гаплоїдних клітин отримує недостатню кількість хромосом, в той час як інші купують їх зайві копії. З подібних гамет формуються неповноцінні ембріони, велика частина яких гине.

У профазі першого поділу мейозу під час кон'югації (сінапсіса) і поділу хромосом в них відбуваються складні морфологічні зміни. Відповідно до цих змін профаза ділиться на п'ять послідовних стадій:

лептотену;

зіготену;

пахітену;

діплотену;

діакінез.

Саме вражаюче явище - це ініціація тісного зближення хромосом в зіготене, коли між парами сестринських хроматид у кожному бівалентів починає формуватися спеціалізована структура, звана сінаптонемальним комплексом. Момент повної кон'югації хромосом вважають початком Пахіта, яка зазвичай триває кілька днів, після поділу хромосом настає стадія діплотени, коли вперше стають видні хіазми.

Після закінчення тривалої профази I два ядерних ділення без розділяє їх періоду синтезу ДНК доводять процес мейозу до кінця. Ці стадії зазвичай займають не більше 10% всього часу, необхідного для мейозу, і вони носять ті ж назви, що і відповідні стадії мітозу. У частині першого поділу мейозу розрізняють метафазу I, анафазу I і телофазу I. До кінця першого поділу хромосомний набір редукується, перетворюючись з тетраплоїдного в диплоїдний, зовсім як при мітозі, і з однієї клітини утворюються дві. Вирішальне відмінність полягає в тому, що за першим поділом мейозу в кожну клітину потрапляють дві сестринські хроматиди, з'єднані в області центромери, а при мітозі - дві розділились хроматиди.

Далі, після короткочасної інтерфази II, в якій хромосоми не подвоюються, швидко відбувається другий розподіл - профаза II, анафаза II і телофаза II. У результаті з кожної диплоїдної клітини, що вступила в мейоз, утворюються чотири гаплоїдних ядра.

Мейоз складається з двох послідовних клітинних поділів, перше з яких триває майже стільки ж, скільки весь мейоз, і набагато складніше другого.

Після закінчення першого поділу мейозу у двох дочірніх клітин знову утворювалися оболонки і починається коротка інтерфаза. У цей час хромосоми кілька деспіралізуются, однак незабаром вони знову конденсуються і починається профаза II. Оскільки в цей період синтезу ДНК не відбувається, створюється враження, що у деяких організмів хромосоми переходять безпосередньо від одного розподілу до іншого. Профаза II у всіх організмів коротка: ядерна оболонка руйнується, коли формується нове веретено, після чого, швидко змінюючи один одного, слідують метафаза II, анафаза II і телофаза II. Так само як і при мітозі, у сестринських хроматид утворюються кінетохорние нитки, що відходять від центромери в протилежних напрямках. У метафазної платівці дві сестринські хроматиди утримуються разом до анафази, коли вони поділяються завдяки раптового розбіжності їх кінетохоров. Таким чином, другий розподіл мейозу схоже з звичайним митозом, єдина істотна відмінність полягає в тому, що тут є по одній копії кожної хромосоми, а не по дві, як у мітозі.

Мейоз закінчується формуванням ядерних оболонок навколо чотирьох гаплоїдних ядер, що утворилися в телофазе II.

У загальному випадку в результаті мейозу з однієї диплоїдної клітини утворюється чотири гаплоїдні клітини. При гаметную мейозі з утворених гаплоїдних клітин утворюються гамети. Цей тип мейозу характерний для тварин. Гаметную мейоз тісно пов'язаний з гаметогенезу і заплідненням. При зиготности і спорових мейозі утворилися гаплоїдні клітини дають початок спорах або зооспорами. Ці типи мейозу характерні для нижчих еукаріот, грибів і рослин. Споровий мейоз тісно пов'язаний зі спорогенез. Таким чином, мейоз - це цитологічна основа статевого і безстатевого (спорового) розмноження.

Біологічне значення мейозу полягає в підтримці сталості числа хромосом при наявності статевого процесу. Крім того, внаслідок кросинговеру відбувається рекомбінація - поява нових поєднань спадкових задатків у хромосомах. Мейоз забезпечує також комбинативную мінливість - поява нових поєднань спадкових задатків при подальшому заплідненні.

Хід мейозу знаходиться під контролем генотипу організму, під контролем статевих гормонів (у тварин), фітогормонів (у рослин) та безлічі інших чинників (наприклад, температури).

Форми біологічних зв'язків у природі. Симбіоз, його види. Паразитизм як біологічний феномен. Приклади

Можливі такі види впливів одних організмів на інші:

позитивне - один організм отримує користь за рахунок іншого;

негативне - організму заподіюється шкода через іншого;

нейтральне - інший ніяк не впливає на організм.

Таким чином, можливі такі варіанти відносин між двома організмами за типом впливу їх один на одного:

Мутуалізм - в природних умовах популяції не можуть існувати одне без одного (приклад: симбіоз гриба і водорості в лишайнику).

Протокооперація - відносини необов'язкові (приклад: взаємини краба і актинії, актинія захищає краба і використовує його як засіб пересування).

Коменсалізм - одна популяція має користь від взаємини, а інша не отримує жодної користі ні шкоди.

Співжиття - один організм використовує іншого (або його житло) в якості місця проживання, не заподіюючи останнім шкоди.

Нахлебнічество - один організм харчується залишками їжі іншого.

Нейтралізм - обидві популяції ніяк не впливають один на одного.

Аменсалізм, Антибиоз - одна популяція негативно впливає на іншу, але сама не відчуває негативного впливу.

Паразитизм - симбіоз організмів, при якому один (паразит) використовує інший (господар) в якості джерела живлення або / і місця існування, покладаючи при цьому (частково або повністю) на господаря регуляцію своїх відносин із зовнішнім середовищем.

Хижацтво - явище, при якому один організм харчується органами і тканинами іншого, при цьому не спостерігається симбіотичних відносин.

Конкуренція - обидві популяції негативно впливають один на одного.

Симбіоз (від грец. Symbiosis "спільне життя") - це близьке співтовариство живих організмів, які належать до різних видів. Така спільнота може приймати різні форми залежно від природи відносин між двома видами і від того, корисні ці відносини або шкідливі. Відносини, корисні для обох видів, називаються мутуалізмом. Якщо відносини корисні для однієї сторони й байдужі для другої, вони називаються комменсализм. Відносини, шкідливі для однієї сторони і корисні для іншої, називаються паразитизмом.

Природі відомі численні приклади симбіотичних відносин, від яких виграють обидва партнери. Наприклад, для круговороту азоту в природі надзвичайно важливий симбіоз між бобовими рослинами і грунтовими бактеріями Rhizobium. Ці бактерії - їх ще називають азотфіксуючими - поселяються на коренях рослин і володіють здатністю "фіксувати" азот, тобто розщеплювати міцні зв'язки між атомами атмосферного вільного азоту, забезпечуючи можливість включення азоту в доступні для рослини з'єднання, наприклад аміак. У даному випадку взаємна вигода очевидна: коріння є місцем життя бактерій, а бактерії забезпечують рослину необхідними поживними речовинами.

Є також численні приклади симбіозу, вигідного для одного виду і не приносить іншого виду ні користі, ні шкоди. Наприклад, кишечник людини населяє безліч видів бактерій, присутність яких шкідливі для людей. Аналогічно, рослини, звані бромеліадамі (до яких відноситься, наприклад, ананас), мешкають на гілках дерев, але отримують поживні речовини з повітря. Ці рослини використовують дерево для опори, не позбавляючи його живильних речовин.

Не менш поширений і паразитизм. Рослини омели харчуються за рахунок дерев, до яких прикріплюються: омела висмоктує поживні речовини з дерева-господаря, нічим не компенсуючи наноситься йому шкоди. Паразитами слід вважати бактерії і віруси, що викликають різні захворювання, а також організми, подібні гельмінтами. Значна частка ресурсів сучасної медицини і суспільної охорони здоров'я витрачається на те, щоб захистити людей від такого роду паразитів.

Паразити зм - один з видів співіснування організмів. Це явище, при якому два та більше організму, не пов'язані між собою філогенетично, генетично різнорідні, співіснують протягом тривалого періоду часу, при цьому вони знаходяться в антагоністичних відносинах. Паразит використовує господаря як джерело живлення, середовища проживання. Таким чином, комар є непостійним паразитом, хоча в цьому випадку взаємодія між організмами носить епізодичний характер, самки комарів споживають кров господаря. У сфері медичної паразитології термін "паразит" означає еукаріотичний патогенний організм. Найпростіші і багатоклітинні збудники інфекції класифікуються як паразити. Гриби не обговорюються в підручниках медичної паразитології, хоча вони є еукаріотами.

Форми паразитизму та пов'язані з цим взаємні адаптації паразитів і їх господарів надзвичайно різноманітні. Розрізняють ектопаразітізма, при якому паразит живе на господарі і пов'язаний з його покривами (кліщі, блохи, воші і ін), і ендопаразітізм, при якому паразит живе в тілі господаря (паразитичні черви, найпростіші) За ступенем тісноти зв'язків паразита і господаря виділяють дві форми паразитизму: облігатний і факультативний. У першому випадку вид веде тільки паразитичний спосіб життя і не виживає без зв'язку з господарем (паразитичні черви, воші). Факультативні паразити, як правило, ведуть вільний спосіб життя і лише за особливих умов переходять до паразитичного стану. За тривалістю зв'язків з господарем існують постійні і тимчасові паразити.

Плоскі черви. Морфологія, систематика, основні представники. Цикли розвитку. Шляхи зараження. Профілактика

Плоскі черви - група організмів, в більшості сучасних класифікацій має ранг типу, що об'єднує велику кількість примітивних червоподібний безхребетних, що не мають порожнини тіла. У сучасному вигляді група явно парафілетична, однак поточний стан досліджень не дає можливості розробити задовільну суворо филогенетическую систему, у зв'язку з чим зоологи за традицією продовжують використовувати цю назву.

До складу групи входять сім класів: формально має ранг класу парафілетична група війкових хробаків (Turbellaria); моногеней, або моногенетіческіе сисуни (Monogenea); стрічкові черв'яки (Cestoda); цестодообразние (Cestodaria); гірокотіліди (Gyrocotyloidea); трематоди, або дігенетіческіе сисуни ( Trematoda); і аспідогастри (Aspidogastrea). Шість останніх класів представлені виключно паразитичними формами.

Найбільш відомі представники плоских хробаків - планарії (Turbellaria: Tricladida), печінковий сисун і котяча двуустка (трематоди), бичачий ціп'як, свинячий солітер, широкий лентец, ехінокок (стрічкові черв'яки).

Питання про систематичне положення так званих бескішечних турбеллярий (Acoela) в даний час дискутується, оскільки в 2003 році було запропоновано виділити їх у самостійний тип.

Свободноживущие плоскі черви живляться переважно як хижаки. Паразитуючі черви живляться або шляхом всмоктування живильних речовин за допомогою ротової присоски, або вбирають їх через всю поверхню тіла осмотичним шляхом.

Свободноживущие плоскі черв'яки пересуваються поповзом або вплав. Цьому сприяють шкірно-м'язовий мішок і вії. Паразитуючі черв'яки при пересуванні можуть користуватися присосками (пересуваються за типом гусениці-землеміра). Стрічкові черв'яки використовують перистальтику шкірно-м'язового мішка.

Тіло білатерально-симетричне, з чітко вираженими головним і хвостовим кінцями, кілька сплощене в дорсовентральной напрямку, у великих представників - сильно сплощене. Порожнина тіла не розвинена (за винятком деяких фаз життєвого циклу стрічкових черв'яків і сосальщиков). Обмін газами здійснюється через всю поверхню тіла; органи дихання і кровоносні судини відсутні.

Зовні тіло вкрите одношаровим епітелієм. У війчастих червів, або турбеллярий, епітелій складається з клітин, які несуть вінки. Сисуни, моногеней, цестодообразние і стрічкові черв'яки протягом більшої частини життя позбавлені війкового епітелію (хоча війчасті клітини можуть зустрічатися у личинкових форм); їх покриви представлені так званим тегументом, в ряді груп несучим мікроворсинки або хітинові гачки. Плоских хробаків, що володіють тегументом, відносять до групи Neodermata.

Під епітелієм розташовується мускульний мішок, що складається з декількох шарів м'язових клітин, не диференційованих на окремі м'язи (певна диференціація спостерігається тільки в районі глотки і статевих органів). Клітини зовнішнього м'язового шару орієнтовані поперек, внутрішнього - уздовж передньо-задньої осі тіла. Зовнішній шар називається шаром кільцевої мускулатури, а внутрішній - шаром поздовжньої мускулатури.

У всіх групах, крім цестодообразних і стрічкових черв'яків, є ковтка, ведуча в кишку або, як у так званих бескішечних турбеллярий, в травну паренхіму. Кишка сліпо замкнута і сполучається з довкіллям лише через ротовий отвір. У кількох великих турбеллярий відмічено наявність анальних пір (іноді кількох), проте це, швидше, виняток, ніж правило. У дрібних форм кишечник прямий, у великих (планарії, сисун) може сильно гілкуватися. Глотка розташовується на черевній поверхні, нерідко посередині або ближче до заднього кінця тіла, в деяких групах - зміщена вперед. У цестодообразних і стрічкових черв'яків кишка відсутня.

Нервова система так званого ортогонального типу. У більшості є шість поздовжніх стовбурів (по два на спинний і черевній стороні тіла, і два з боків), з'єднаних між собою поперечними коміссур. Поряд з ортогоном існує більш-менш густий нервовий плексус, розташований в периферичних шарах паренхіми. Деякі найбільш архаїчні представники війкових черв'яків володіють тільки нервовим плексусом.

У ряду форм розвинені прості світлочутливі вічка, нездатні до предметного зору, а також органи рівноваги (стагоцісти), дотикові клітини (сенсілли) та органи хімічного чуття.

Осморегуляція здійснюється за допомогою протонефридіїв - розгалужених каналів, що з'єднуються в один або два видільних каналу. Виділення отруйних продуктів обміну відбувається або з рідиною, що виводиться через протонефрідіі, або шляхом накопичення в спеціалізованих клітинах паренхіми (атроцітах), що грають роль "нирок накопичення".

Переважна більшість плоских хробаків (крім деяких раздельнополих сосальщиков, наприклад, Schistosomatidae) - гермафродити. Будова статевої системи, як чоловічої, так і жіночої, дуже різноманітно і відмінності в організації сім'яників і яєчників, а також будову інших частин статевої системи, включаючи чоловічі копулятивні органи, використовуються в систематиці. У деяких групах війкових черв'яків і у всіх паразитичних класах яєчник розділений на дві частини: гермарії (власне яєчник, який виробляє бідні жовтком яйцеклітини, здатні до розвитку) і вітеллярій (або жовточників, що виробляє абортивні яйцеклітини багаті жовтком або жовточні кулі). У цих групах відбувається формування так званих складних, або екзолецітальних, яєць: під загальною оболонкою, виділюваної підрядними залозами, об'єднана одна яйцеклітина і кілька жовтковий куль.

Переважна більшість представників є гермафродитом, крім кровоносних сосальщиков (шистосоми) - вони роздільностатеві. Яйця сосальщиков від світло-жовтого до темно-коричневого кольору, на одному з полюсів є кришечка. При дослідженні яйця виявляються в дуоденальному вмісті, калі, сечі, мокротинні.

Першим проміжним хазяїном у сосальщиков є різні молюски, другим господарем служать риби, земноводні. Остаточним хазяїном є різні хребетні.

Життєвий цикл (на прикладі многоусток) гранично простий: з яйця, покинувши рибу, виходить личинка, яка через невеликий відрізок часу знову присмоктується до риби і перетворюється на дорослого хробака. Двуустки мають більш складний цикл розвитку, змінюючи 2-3 господарів.

Дорослі сисуни паразитують в самих різноманітних органах, таких як кишечник, печінка, легені, сечовий міхур і навіть у таких рідкісних місцях проживання, як евстахиева труба чи кон'юнктивальний мішок.

Плоскими черв'яками-сосальщиками можна заразитися при вживанні в їжу сирої і непросмажений риби, а також раків. Вони можуть паразитувати у вивідних протоках різних органів, прісасиваясь до їх стінок. Також необхідно дотримуватися санітарно-гігієнічні норми утримання і годівлі домашніх тварин. Проводити профілактику проти паразитів-переносників (блохи, воші, волосоїдів, кліщі) і проти самих гельмінтів. Дегельмінтолізацію треба проводити мінімум 2 рази на рік.

Генотип. Геном. Фенотип. Фактори, що визначають розвиток фенотипу. Домінантність і рецесивність. Взаємодія генів у детермінації ознак: домінування, проміжне прояв, кодоминирование

Геноті п - сукупність генів даного організму, який, на відміну від понять геному і генофонду, характеризує особина, а не вид (ще відзнакою генотипу від генома є включення в поняття "геном" некодуючих послідовностей, що не входять у поняття "генотип"). Разом з чинниками зовнішнього середовища визначає фенотип організму.

Зазвичай про генотип говорять у контексті певного гена, у поліплоїдних особин він позначає комбінацію алелів даного гена. Більшість генів проявляються у фенотипі організму, але фенотип і генотип різні за наступними показниками:

1. За джерела інформації (генотип визначається при вивченні ДНК особини, фенотип реєструється при спостереженні зовнішнього вигляду організму).

2. Генотип не завжди відповідає одному і тому ж фенотипу. Деякі гени проявляються у фенотипі тільки в певних умовах. З іншого боку, деякі фенотипи, наприклад, забарвлення шерсті тварин, є результатом взаємодії декількох генів.

Гено м - сукупність всіх генів організму, його повний хромосомний набір.

Відомо, що ДНК, яка є носієм генетичної інформації у більшості організмів і, отже, складає основу генома, включає в себе не тільки гени в сучасному сенсі цього слова. Велика частина ДНК еукаріотичних клітин представлена ​​некодуючими ("надлишкові") послідовностями нуклеотидів, які не містять в собі інформації про білки і РНК.

Отже, під геномом організму розуміють сумарну ДНК гаплоїдного набору хромосом і кожного з позахромосомних генетичних елементів, що міститься в окремій клітині зародкової лінії багатоклітинного організму. Розміри геномів організмів різних видів значно відрізняються один від одного, і при цьому часто не спостерігається кореляції між рівнем еволюційної складності біологічного вигляду і розміром його генома.

Феноти п - сукупність характеристик, властивих індивіду на певній стадії розвитку. Фенотип формується на основі генотипу, опосередкованого низкою факторів зовнішнього середовища. У диплоїдних організмів у фенотипі виявляються домінантні гени.

Фенотип - сукупність зовнішніх і внутрішніх ознак організму, набутих у результаті онтогенезу (індивідуальний розвиток)

Незважаючи на удавану суворе визначення, концепція фенотипу має деякі невизначеності. По-перше, більшість молекул і структур, що кодуються генетичним матеріалом, не помітні в зовнішньому вигляді організму, хоча є частиною фенотипу. Наприклад, групи крові людини. Тому розширене визначення фенотипу повинно включати характеристики, які можуть бути виявлені технічними, медичними або діагностичними процедурами. Подальше, більш радикальне розширення може включати придбане поведінку або навіть вплив організму на навколишнє середовище та інші організми.

Фенотип можна визначити як "винос" генетичної інформації назустріч факторів середовища. У першому наближенні можна говорити про дві характеристики фенотипу: а) число напрямів виносу характеризує число факторів середовища, до яких чутливий фенотип, - мірність фенотипу; б) "дальність" виносу характеризує ступінь чутливості фенотипу до даного фактору середовища. У сукупності ці характеристики визначають багатство і розвиненість фенотипу. Чим багатомірніше фенотип і чим він чутливіший, ніж далі фенотип від генотипу, тим вона багатша. Якщо порівняти вірус, бактерію, аскариду, жабу і людини, то багатство фенотипу в цьому ряду зростає.

Деякі характеристики фенотипу безпосередньо визначаються генотипом, наприклад колір очей. Інші сильно залежать від взаємодії організму з навколишнім середовищем - наприклад однояйцеві близнюки можуть розрізнятися по зростанню, вазі і інших основних фізичних характеристиках, незважаючи на те, що несуть одні й ті ж гени.

Фенотипическая дисперсія (обумовлена ​​генотипической дисперсією) є основною передумовою для природного відбору та еволюції. Організм як ціле залишає (або не залишає) потомство, тому природний відбір впливає на генетичну структуру популяції опосередковано через вклади фенотипів. Без різних фенотипів немає еволюції. При цьому рецесивні алелі не завжди відображаються в ознаках фенотипу, але зберігаються і можуть бути передані потомству.

Фактори, від яких залежить фенотипическое різноманітність, генетична програма (генотип), умови середовища і частота випадкових змін (мутації), узагальнені в наступній залежності:

генотип + зовнішнє середовище + випадкові зміни → фенотип.

Здатність генотипу формувати в онтогенезі, залежно від умов середовища, різні фенотипи називають нормою реакції. Вона характеризує частку участі середовища в реалізації ознаки. Чим ширше норма реакції, тим більше вплив середовища і тим менше вплив генотипу в онтогенезі. Звичайно чим різноманітніший умови проживання виду, тим ширше у нього норма реакції.

Домінантність (домінування) - форма взаємовідносин між алелями одного гена, при якій один з них (домінантний) пригнічує (маскує) прояв іншого (рецесивного) і таким чином визначає прояв ознаки як у домінантних гомозигот, так і у гетерозигот.

При повному домінуванні фенотип гетерозиготи не відрізняється від фенотипу домінантною гомозиготи. Мабуть, в чистому вигляді повне домінування зустрічається вкрай рідко або не зустрічається зовсім.

При неповному домінуванні гетерозиготи мають фенотип, проміжний між фенотипами домінантною і рецесивною гомозиготи. Наприклад, при схрещуванні чистих ліній лев'ячого зіву і багатьох інших видів квіткових рослин з пурпуровими і білими квітками особини першого покоління мають рожеві квітки. На молекулярному рівні найпростішим поясненням неповного домінування може бути як раз дворазове зниження активності ферменту чи іншого білка (якщо домінінатний аллель дає функціональний білок, а рецесивний - дефектний). Можуть існувати й інші механізми неповного домінування.

При неповному домінуванні однакове розщеплення за генотипом і фенотипом буде в співвідношенні 1: 2:1.

При кодомінуваннем, на відміну від неповного домінування, у гетерозигот ознаки, за які відповідає кожен з алелів, проявляються одночасно (змішано). Типовий приклад кодомінуваннем - успадкування груп крові системи АВО у людини. Всі потомство людей з генотипами АА (друга група) та ВВ (третя група) буде мати генотип АВ (четверта група). Їх фенотип не є проміжним між фенотипами батьків, так як на поверхні еритроцитів присутні обидва агглютиногена (А і В). При кодомінуваннем назвати один з алелів домінантним, а інший - рецесивним не можна, ці поняття втрачають сенс: обидва алелі в однаковій мірі впливають на фенотип. На рівні РНК і білкових продуктів генів, мабуть, переважна більшість випадків алельних взаємодій генів - це кодоминирование, адже кожен з двох алелів у гетерозигот зазвичай кодує РНК і / або білковий продукт, і обидва білки або РНК присутні в організмі.

Екологічні фактори, їх взаємодія

Екологічний фактор - умова середовища проживання, що надає вплив на організм. Середовище включає в себе всі тіла і явища, з якими організм знаходиться в прямих чи непрямих відносинах.

Більшість екологічних факторів - температура, вологість, вітер, наявність їжі, хижаки, паразити, конкуренти і т.д. - Відрізняються значною мінливістю в часі і просторі. Ступінь мінливості кожного з цих факторів залежить від особливостей середовища проживання. Наприклад, температура сильно варіюється на поверхні суші, але майже постійна на дні океану або в глибині печер. Паразити ссавців живуть в умовах надлишку їжі, тоді як для більшості хижаків її запаси змінюються відповідно до зміни чисельності жертв. Зміна факторів середовища спостерігається протягом року і доби, залежно від припливів і відливів в океані, при бурях, зливах, обвалах, при похолоданні або потеплінні клімату, заростанні водойм, постійному випасі худоби на одному і тому ж ділянці і т.д.

Один і той же фактор середовища має різне значення в житті спільно мешкають організмів. Наприклад, сольовий режим грунту грає першорядну роль при мінеральному живленні рослин, але байдужий для більшості наземних тварин. Інтенсивність освітлення та спектральний склад світла виключно важливі в житті фототрофних рослин, а в житті гетеротрофних організмів (грибів та водних тварин) світло не робить помітного впливу на їх життєдіяльність.

Екологічні фактори діють на організми по-різному. Вони можуть виступати як подразники, що викликають пристосувальні зміни фізіологічних функцій; як обмежувачі, що обумовлюють неможливість існування тих чи інших організмів в даних умовах; як модифікатори, що визначають морфологічні і анатомічні зміни організмів.

Прийнято виділяти біотичні, антропогенні та абіотичні екологічні фактори.

Біотичні чинники - все безліч факторів середовища, пов'язаних з діяльністю живих організмів. До них відносяться фітогенні (рослини), зоогенние (тварини), мікробіогенних (мікроорганізми) чинники.

Антропогенні чинники - все безліч факторів, пов'язаних з діяльністю людини. До них відносяться фізичні (використання атомної енергії, переміщення в поїздах і літаках, вплив шуму і вібрації та ін), хімічні (використання мінеральних добрив і отрутохімікатів, забруднення оболонок землі відходами промисловості і транспорту; куріння, вживання алкоголю і наркотиків, надмірне використання лікарських коштів), біологічні (продукти харчування; організми, для яких людина може бути середовищем існування чи джерелом живлення), соціальні (пов'язані з відносинами людей і життям в суспільстві) чинники.

Абіотичні фактори - все безліч факторів, пов'язаних з процесами в неживій природі. До них відносяться кліматичні (температурний режим, вологість, тиск), едафогенние (механічний склад, повітропроникність, щільність грунту), орографічні (рельєф, висота над рівнем моря), хімічні (газовий склад повітря, сольовий склад води, концентрація, кислотність), фізичні (шум, магнітні поля, теплопровідність, радіоактивність, космічне випромінювання).

При незалежному дії екологічних факторів досить оперувати поняттям "лімітуючий фактор", щоб визначити спільний вплив комплексу екологічних чинників на даний організм. Однак у реальних умовах екологічні чинники можуть посилювати чи послаблювати дію один одного.

Облік взаємодії екологічних факторів - важлива наукова проблема. Можна виділити три основні види взаємодії факторів:

адитивну - взаємодія факторів являє собою просту алгебраїчну суму ефектів кожного з факторів при незалежному дії;

синергетичне - спільна дія факторів підсилює ефект (тобто ефект при їх спільному дії більше простої суми ефектів кожного чинника при незалежному дії);

антогоністіческое - спільна дія факторів послаблює ефект (тобто ефект при їх спільному дії менше простої суми ефектів кожного фактора).

Список використаної літератури

1. Гільберт С. Біологія розвитку. - М., 1993.

2. Грін М., Стаут У., Тейлор Д. Біологія. - М., 1993.

3. Небел Б. Наука про навколишнє середовище. - М., 1993.

4. Керролл Р. Палеонтологія і еволюція хребетних. - М., 1993.

5. Ленінджер А. Біохімія. - М., 1974.

6. Слюсарев О.О. Біологія з загальної генетикою. - М., 1979.

7. Уотсон Д. Молекулярна біологія гена. - М., 1978.

8. Чебишев Н.В., Супряга А.М. Найпростіші. - М., 1992.

9. Чебишев Н.В., Кузнєцов С.В. Біологія клітини. - М., 1992.

10. Яригін В.М. Біологія. - М., 1997.