Уровни организации живого: молекулярный, клеточный, органно-тканевой, организменный, популяционно-видовой, экосистемный и биосферный. Клеточный уровень жизни Биология клеточный уровень

Клетка является структурной единицей всех живых организмов . Она обладает всеми признаками целостного организма: растет, размножается, обменивается с окружающей средой веществами и энергией, реагирует на внешние раздражители. Известны одноклеточные организмы, состоящие из единственной клетки, которая существует автономно, и многоклеточные: от мелких, состоящих из нескольких сотен клеток, до крупных, к которым относится человеческий организм, включающий в себя 10 14 клеток. Размеры растительных и животных клеток колеблются от 5 до 20 мкм без прямой зависимости между размерами организмов и размерами их клеток.

Практически все ткани многоклеточных организмов состоят из клеток. Но есть и исключения: например, сердечная мышца животных и человека состоит из клеточной массы со множеством ядер, некоторые структуры организма (например, минеральная основа костей) образованы не клетками, а продуктами их секреции. Изучением клеток занимается наука цитология.

Появление термина «клетка» связано с именем английского биолога Роберта Гука (1665). К концу XIX в. в биологии сложилась клеточная теория строения живых организмов, основные положения которой лежат в основе современных биологических наук:

• клетка является основной единицей строения и развития живых организмов;
• клетки всех организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности;
• каждая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
• в многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани, из которых состоят органы, объединенные в общую систему (организм) и связанные процессами регуляции.

Биохимия клетки. В живых организмах наиболее распространены элементы, входящие в так называемые органические соединения: углерод, водород, кислород и азот, которые составляют около 98% массы клеток. Кроме четырех основных элементов в клетке содержатся железо, калий, натрий, кальций, магний, хлор, фосфор и сера. Их количество измеряется десятыми и сотыми долями процентов. Эти элементы названы макроэлементами в отличие от микроэлементов (цинк, медь, йод, фтор, кобальт, марганец и др.), которые находятся в клетке в значительно меньших количествах, но также необходимы для ее жизнедеятельности.

Химические элементы входят в состав неорганических (вода, минеральные соли, оксиды, кислоты, основания) и органических (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды) соединений. Вода является основным веществом живых организмов и составляет около 80% массы тела человека. Исключительно важная роль воды в обеспечении процессов жизнедеятельности обусловлена се способностью образовывать водородные связи, растворять многие вещества, создавать среду для протекания большинства химических реакций в клетке; кроме того, молекулы воды сами вступают во многие жизненно важные реакции.

Белки. Среди органических веществ живой клетки белки стоят на первом месте как по количеству (10-12% общей массы клетки), так и по важности в процессах жизнеобеспечения. Белки представляют собой высокомолекулярные соединения - цепочки аминокислот, содержащие десятки и сотни аминокислот. Молекулы различных белков отличаются друг от друга молекулярной массой, числом и составом аминокислот, последовательностью расположения их в белковой молекуле. Это обусловливает огромное разнообразие белковых молекул, которое определяет специфичность белковых молекул для разных биологических видов и для отдельных индивидуумов.

Специфичность белковых молекул является важным фактором иммунных процессов организма, которые обеспечивают сопротивляемость различным микроорганизмам, аллергические реакции, несовместимость тканей разных особей, приводящую к отторжению тканей при пересадке или тяжелым реакциям при переливании «несовместимой» крови. Так организм поддерживает постоянство своей внутренней среды - важное условие его существования. Количество разнообразных белковых молекул у всех видов живых организмов оценивается числом 10 10 -10 12 .

Молекулы белка имеют сложную структуру: цепочка аминокислот (первичная структура белка) сворачивается в спираль (вторичная структура белка), между атомами соседних витков возникает притяжение, и образуются водородные связи, которые приводят к формированию специфичной для данного белка конфигурации (третичная структура). Количество аминокислот и порядок их расположения в полипептидной цепочке специфичны для каждого белка, но биологическую активность белок проявляет только в виде третичной структуры. Поэтому нарушение первичной структуры белка из-за замены хотя бы одной аминокислоты может привести к утрате его биологической активности. Объединение белков в комплексы из нескольких молекул представляет собой четвертичную структуру белка (например, гемоглобин состоит из четырех молекул белка и только в такой форме способен присоединять и транспортировать кислород).

Функции белков в клетке важны и многообразны:

• строительная - белки участвуют в образовании всех клеточных и межклеточных структур;
• энергетическая - белки наряду с другими питательными веществами служат важным источником энергии для организма: при расщеплении 1 г белков выделяется 17,6 кДж (~4,2 ккал);
• двигательная - сократительные белки участвуют в разных видах движений, таких как мерцание ресничек у простейших или сокращение мышц у животных;
• транспортная - присоединение химических элементов или биологически активных веществ и перенос их к тканям и органам тела;
• ферментативная (каталитическая ) - белки-ферменты служат катализаторами химических реакций в живой клетке, ускоряя их протекание в сотни и тысячи миллионов раз;
• защитная (иммунная ) - выработка особых белков (антител) в ответ на проникновение в организм чужеродных белков или клеток, способных связывать и обезвреживать чужеродные вещества.

Нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение и передачу по наследству информации о структуре белковых молекул, определяющей свойства тканей и закономерности их развития. Существуют два типа нуклеиновых кислот: ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты) хранят в себе информацию о составе белков клетки, а РНК (рибонуклеиновые кислоты) переносят ее от ДНК к месту синтеза клеткой собственных белковых молекул из аминокислот, поступивших с пищей.

Углеводы, или сахариды, - органические вещества, состоящие преимущественно из углерода и воды, подразделяются на простые (моносахариды) и сложные (олигосахариды и полисахариды). Моносахариды служат источником энергии в обменных процессах организма (при окислении 1 г углеводов выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии) и участвуют в поддержании постоянства осмотического давления жидкостей организма. Сложные углеводы участвуют в построении клеточных структур, в том числе клеточных стенок, воспринимающей части клеточных рецепторов, ДНК и РНК. Запасы питательных веществ в живом организме представлены полисахаридами, которые при необходимости расщепляются до моносахаридов и могут служить непосредственным источником энергии.

Липиды - жиры и жироподобные вещества - входят в состав всех живых клеток и играют важную роль в жизненных процессах. Большинство липидов - производные высших жирных кислот, спиртов или альдегидов, они могут быть простыми (состоящими из жирных высокомолекулярных кислот или альдегидов и спиртов) и сложными (включающими производные ортофосфорной кислоты - фосфолипиды или остатки сахаров - гликолипиды). Химические и физические свойства липидов определяются наличием в их молекулах как полярных молекулярных группировок (-СООН, -ОН, - NH 2 и др.), так и неполярных углеводородных цепей. Благодаря такому строению большинство липидов являются поверхностно-активными веществами и формируют биологические мембраны (см. Клеточная мембрана). Будучи одним из основных компонентов клеточных мембран, липиды влияют на их проницаемость, на активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в межклеточном взаимодействии, в мышечном сокращении, в иммунохимических процессах. Кроме того, липиды играют важнейшую роль в энергетическом обмене организма. В ходе расщепления 1 г жиров освобождается большое количество энергии - 38,9 кДж (~9,3 ккал). Жировые вещества накапливаются в жировой ткани и служат запасным источником энергии. Низкая теплопроводность и водоотталкивающие свойства липидных субстанций обеспечивают защитную функцию липидов: покровные ткани растений и животных содержат жировые вещества, создающие термо- и гидроизоляцию внутренних органов. Кроме того, прослойка жировой ткани защищает внутренние органы от механических воздействий.

• Исключением являются вирусы, представляющие собой промежуточную форму междуживой и неживой природой и нс имеющие клеточной структуры. Каждая вирусная частицасостоит из информационного материала, зафиксированного в РНК или ДНК, заключенного в белковую оболочку, живет и размножается путем проникновения в живую клеткуи использования ее резервов для собственного размножения.

Различают такие уровни организации живой материи - уровни биологической организации: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой и экосистемный.

Молекулярный уровень организации - это уровень функционирования биологических макромолекул - биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов, стероидов. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности: обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации . Этот уровень изучают: биохимия, молекулярная генетика, молекулярная биология, генетика, биофизика.

Клеточный уровень - это уровень клеток (клеток бактерий, цианобактерий, одноклеточных животных и водорослей, одноклеточных грибов, клеток многоклеточных организмов). Клетка - это структурная единица живого, функциональная единица, единица развития. Этот уровень изучают цитология, цитохимия, цитогенетика, микробиология.

Тканевый уровень организации - это уровень, на котором изучается строение и функционирование тканей. Исследуется этот уровень гистологией и гистохимией.

Органный уровень организации - это уровень органов многоклеточных организмов. Изучают этот уровень анатомия, физиология, эмбриология.

Организменный уровень организации - это уровень одноклеточных, колониальных и многоклеточных организмов. Специфика организменного уровня в том, что на этом уровне происходит декодирование и реализация генетической информации, формирование признаков, присущих особям данного вида. Этот уровень изучается морфологией (анатомией и эмбриологией), физиологией, генетикой, палеонтологией.

Популяционно-видовой уровень - это уровень совокупностей особей - популяций и видов . Этот уровень изучается систематикой, таксономией, экологией, биогеографией, генетикой популяций . На этом уровне изучаются генетические и экологические особенности популяций , элементарные эволюционные факторы и их влияние на генофонд (микроэволюция), проблема сохранения видов.

Экосистемный уровень организации - это уровень микроэкосистем, мезоэкосистем, макроэкосистем. На этом уровне изучаются типы питания, типы взаимоотношений организмов и популяций в экосистеме, численность популяций , динамика численности популяций, плотность популяций, продуктивность экосистем, сукцессии. Этот уровень изучает экология.

Выделяют также биосферный уровень организации живой материи. Биосфера - это гигантская экосистема, занимающая часть географической оболочки Земли. Это мега-экосистема. В биосфере происходит круговорот веществ и химических элементов, а также превращение солнечной энергии.

2. Фундаментальные свойства живой материи

Обмен веществ (метаболизм)

Обмен веществ (метаболизм) - совокупность протекающих в живых системах химических превращений, обеспечивающих их жизнедеятельность, рост, воспроизведение, развитие, самосохранение, постоянный контакт с окружающей средой, способность адаптироваться к ней и ее изменениям. В процессе обмена веществ происходит расщепление и синтез молекул, входящих в состав клеток; образование, разрушение и обновление клеточных структур и межклеточного вещества. В основе метаболизма лежат взаимосвязанные процессы ассимиляции (анаболизм) и диссимиляции (катаболизм). Ассимиляция - процессы синтеза сложных молекул из простых с расходованием энергии, запасенной в ходе диссимиляции (а также накопление энергии при отложении в запас синтезированных веществ). Диссимиляция - процессы расщепления (анаэробного или аэробного) сложных органических соединений, идущее с высвобождением энергии, необходимой для осуществления жизнедеятельности организма. В отличие от тел неживой природы обмен с окружающей средой для живых организмов является условием их существования. При этом происходит самообновление. Процессы обмена веществ, протекающие внутри организма, объединены в метаболические каскады и циклы химическими реакциями, которые строго упорядочены во времени и пространстве. Согласованное протекание большого количества реакций в малом объеме достигается путем упорядоченного распределения отдельных звеньев обмена веществ в клетке (принцип компартментализации). Процессы обмена веществ регулируются с помощью биокатализаторов - особых белков-ферментов. Каждый фермент обладает субстратной специфичностью катализировать превращение лишь одного субстрата. В основе этой специфичности лежит своеобразное "узнавание" субстрата ферментом. Ферментативный катализ отличается от небиологического чрезвычайно высокой эффективностью, в результате чего скорость соответствующей реакции повышается в 1010 - 1013 раз. Каждая молекула фермента способна осуществлять от нескольких тысяч до нескольких миллионов операций в минуту, не разрушаясь в процессе участия в реакциях. Еще одно характерное отличие ферментов от небиологических катализаторов состоит в том, что ферменты способны ускорять реакции при обычных условиях (атмосферном давлении, температуре тела организма и т.п.). Все живые организмы могут быть разделены на две группы - автотрофы и гетеротрофы, отличающиеся источниками энергии и необходимых веществ для своей жизнедеятельности. Автотрофы - организмы, синтезирующие из неорганических веществ органические соединения с использованием энергии солнечного света (фотосинтетики - зеленые растения, водоросли, некоторые бактерии) или энергии, получаемой при окислении неорганического субстрата (хемосинтетики - серо-, железобактерии и некоторые другие), Автотрофные организмы способны синтезировать все компоненты клетки. Роль фотосинтезирующих автотрофов в природы является определяющей - являясь первичным продуцентом органического вещества в биосфере, они обеспечивают существование всех других организмов и ход биогеохимических циклов в круговороте веществ на Земле. Гетеротрофы (все животные, грибы, большинство бактерий, некоторые бесхлорофилльные растения) - организмы, нуждающиеся для своего существования в готовых органических веществах, которые, поступая в качестве пищи, служат как источником энергии, так и необходимым "строительным материалом". Характерной чертой гетеротрофов является наличие у них амфиболизма, т.е. процесса образования мелких органических молекул (мономеров), образующихся при переваривании пищи (процесс деградации сложных субстратов). Такие молекулы - мономеры используются для сборки собственных сложных органических соединений.

Самовоспроизведение (репродукция)

Способность к размножению (воспроизведению себе подобных, самовоспроизведению) относится к одному из фундаментальных свойств живых организмов. Размножение необходимо для того, чтобы обеспечить непрерывность существования видов, т.к. продолжительность жизни отдельного организма ограничена. Размножение с избытком компенсирует потери, обусловленные естественным отмиранием особей, и таким образом поддерживает сохранение вида в ряду поколений особей. В процессе эволюции живых организмов происходила эволюция способов размножения. Поэтому у ныне существующих многочисленных и разнообразных видов живых организмов мы обнаруживаем разные формы размножения. Многие виды организмов сочетают несколько способов размножения. Необходимо выделить два, принципиально отличающихся типа размножения организмов - бесполое (первичный и более древний тип размножения) и половое. В процессе бесполого размножения новая особь образуется из одной или группы клеток (у многоклеточных) материнского организма. При всех формах бесполого размножения потомки обладают генотипом (совокупность генов) идентичным материнскому. Следовательно, все потомство одного материнского организма оказывается генетически однородным и дочерние особи обладают одинаковым комплексом признаков. При половом размножении новая особь развивается из зиготы, образующейся путем слияния двух специализированных половых клеток (процесс оплодотворения), продуцируемых двумя родительскими организмами. Ядро в зиготе содержит гибридный набор хромосом, образующийся в результате объединения наборов хромосом слившихся ядер гамет. В ядре зиготы, таким образом, создается новая комбинация наследственных задатков (генов), привнесенных в равной мере обоими родителями. А развивающийся из зиготы дочерний организм будет обладать новым сочетанием признаков. Иными словами, при половом размножении происходит осуществление комбинативной формы наследственной изменчивости организмов, обеспечивающий приспособление видов к меняющимся условиям среды и представляющей собой существенный фактор эволюции. В этом заключается значительное преимущество полового размножения по сравнению с бесполым. Способность живых организмов к самовоспроизведению базируется на уникальном свойстве нуклеиновых кислот к репродукции и феномене матричного синтеза, лежащего в основе образования молекул нуклеиновых кислот и белков. Самовоспроизведение на молекулярном уровне обусловливает как осуществление обмена веществ в клетках, так и самовоспроизведение самих клеток. Клеточное деление (самовоспроизведение клеток) лежит в основе индивидуального развития многоклеточных организмов и воспроизведения всех организмов. Размножение организмов обеспечивает самовоспроизведение всех видов, населяющих Землю, что в свою очередь обусловливает существование биогеоценозов и биосферы.

Наследственность и изменчивость

Наследственность обеспечивает материальную преемственность (поток генетической информации) между поколениями организмов. Она тесно связана с репродукцией на молекулярном, субклеточном и клеточном уровнях. Генетическая информация, определяющая разнообразие наследственных признаков, зашифрована в молекулярной структуре ДНК (у некоторых вирусов - в РНК). В генах закодирована информация о структуре синтезируемых белков, ферментных и структурных. Генетический код - это система "записи" информации о последовательности расположения аминокислот в синтезируемых белках с помощью последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Совокупность всех генов организма называется генотипом, а совокупность признаков - фенотипом. Фенотип зависит как от генотипа, так и факторов внутренней и внешней среды, которые влияют на активность генов и обусловливают регулярные процессы. Хранение и передача наследственной информации осуществляется у всех организмов с помощью нуклеиновых кислот, генетический код един для всех живых существ на Земле, т.е. он универсален. Благодаря наследственности из поколения в поколение передаются признаки, обеспечивающие приспособленность организмов к среде их обитания. Если бы при размножении организмов проявлялась только преемственность существующих признаков и свойств, то на фоне меняющихся условий внешней среды существование организмов было бы невозможно, так как необходимым условием жизни организмов является их приспособленность к условиям среды обитания. Проявляется изменчивость в разнообразии организмов, принадлежащих к одному и тому же виду. Изменчивость может реализовываться у отдельных организмов в ходе их индивидуального развития или в пределах группы организмов в ряду поколений при размножении. Выделяют две основные формы изменчивости, различающиеся по механизмам возникновения, характеру изменения признаков и, наконец, их значимости для существования живых организмов - генотипическую (наследственную) и модификационную (ненаследственную). Генотипическая изменчивость связана с изменением генотипа и приводит к изменению фенотипа. В основе генотипической изменчивости могут лежать мутации (мутационная изменчивость) или новые комбинации генов, возникающие в процессе оплодотворения при половом размножении. При мутационной форме изменения связаны, в первую очередь, с ошибками при репликации нуклеиновых кислот. Таким образом происходит возникновение новых генов, несущих новую генетическую информацию; происходит появление новых признаков. И если вновь возникающие признаки полезны организму в конкретных условиях, то они "подхватываются" и "закрепляются" естественным отбором. Таким образом, на наследственной (генотипической) изменчивости базируется приспособляемость организмов к условиям внешней среды, разнообразие организмов, создаются предпосылки для позитивной эволюции. При ненаследственной (модификационной) изменчивости происходят изменения фенотипа под действием факторов внешней среды и не связанные с изменением генотипа. Модификации (изменения признаков при модификационной изменчивости) происходят в пределах нормы реакции, находящейся под контролем генотипа. Модификации не передаются следующим поколениям. Значение модификационной изменчивости заключается в том, что она обеспечивает приспособляемость организма к факторам внешней среды в течение его жизни.

Индивидуальное развитие организмов

Всем живым организмам свойственен процесс индивидуального развития - онтогенез. Традиционно, под онтогенезом понимают процесс индивидуального развития многоклеточного организма (образующегося в результате полового размножения) от момента формирования зиготы до естественной смерти особи. За счет деления зиготы и последующих поколений клеток формируется многоклеточный организм, состоящий из огромного числа разных типов клеток, различных тканей и органов. Развитие организма базируется на "генетической программе" (заложенной в генах хромосом зиготы) и осуществляется в конкретных условиях среды, существенно влияющей на процесс реализации генетической информации в ходе индивидуального существования особи. На ранних этапах индивидуального развития происходит интенсивный рост (увеличение массы и размеров), обусловленный репродукцией молекул, клеток и других структур, и дифференцировка, т.е. появление различий в структуре и усложнение функций. На всех этапах онтогенеза существенное регулирующее влияние оказывают на развитие организма различные факторы внешней среды (температура, гравитация, давление, состав пищи по содержанию химических элементов и витаминов, разнообразные физические и химические агенты). Изучение роли этих факторов в процессе индивидуального развития животных и человека имеет огромное практическое значение, возрастающее по мере усиления антропогенного воздействия на природу. В различных областях биологии, медицины, ветеринарии и других наук широко проводятся исследования по изучению процессов нормального и патологического развития организмов, выяснению закономерностей онтогенеза.

Раздражимость

Неотъемлемым свойством организмов и всех живых систем является раздражимость - способность воспринимать внешние или внутренние раздражители (воздействия) и адекватно на них реагировать. У организмов раздражимость сопровождается комплексом изменений, выражающихся в сдвигах обмена веществ, электрического потенциала на мембранах клеток, физико-химических параметров в цитоплазме клеток, в двигательных реакциях, а высокоорганизованным животным присущи изменения в их поведении.

4. Центральная догма молекулярной биологии - обобщающее наблюдаемое в природе правило реализации генетической информации: информация передаётся от нуклеиновых кислот к белку , но не в обратном направлении. Правило было сформулировано Френсисом Криком в 1958 году и приведено в соответствие с накопившимися к тому времени данными в 1970 году. Переход генетической информации от ДНК к РНК и от РНК к белку является универсальным для всех без исключения клеточных организмов, лежит в основе биосинтеза макромолекул. Репликации генома соответствует информационный переход ДНК → ДНК. В природе встречаются также переходы РНК → РНК и РНК → ДНК (например у некоторых вирусов), а также изменение конформации белков, передаваемое от молекулы к молекуле.

Универсальные способы передачи биологической информации

В живых организмах встречаются три вида гетерогенных, то есть состоящих из разных мономеров полимера - ДНК, РНК и белок. Передача информации между ними может осуществляться 3 х 3 = 9 способами. Центральная догма разделяет эти 9 типов передачи информации на три группы:

Общий - встречающиеся у большинства живых организмов;

Специальный - встречающиеся в виде исключения, у вирусов и у мобильных элементов генома или в условиях биологического эксперимента ;

Неизвестные - не обнаружены.

Репликация ДНК (ДНК → ДНК)

ДНК - основной способ передачи информации между поколениями живых организмов, поэтому точное удвоение (репликация) ДНК очень важна. Репликация осуществляется комплексом белков, которые расплетают хроматин , затем двойную спираль. После этого ДНК полимераза и ассоциированные с ней белки, строят на каждой из двух цепочек идентичную копию.

Транскрипция (ДНК → РНК)

Транскрипция - биологический процесс, в результате которого информация, содержащаяся в участке ДНК, копируется на синтезируемую молекулу информационной РНК . Транскрипцию осуществляют факторы транскрипции и РНК-полимераза . В эукариотической клетке первичный транскрипт (пре-иРНК) часто редактируется. Этот процесс называется сплайсингом .

Трансляция (РНК → белок)

Зрелая иРНК считывается рибосомами в процессе трансляции. В прокариотических клетках процесс транскрипции и трансляции не разделён пространственно, и эти процессы сопряжены. В эукариотических клетках место транскрипции клеточное ядро отделено от места трансляции (цитоплазмы ) ядерной мембраной , поэтому иРНК транспортируется из ядра в цитоплазму. иРНК считывается рибосомой в виде трёхнуклеотидных «слов». Комплексы факторов инициации и факторов элонгации доставляют аминоацилированные транспортные РНК к комплексу иРНК-рибосома.

5. Обратная транскрипция - это процесс образования двуцепочечной ДНК на матрице одноцепочечной РНК . Данный процесс называется обратной транскрипцией, так как передача генетической информации при этом происходит в «обратном», относительно транскрипции, направлении.

Идея обратной транскрипции вначале была очень непопулярна, так как противоречила центральной догме молекулярной биологии , которая предполагала, что ДНК транскрибируется в РНК и далее транслируется в белки. Встречается у ретровирусов , например, ВИЧ и в случае ретротранспозонов .

Трансдукция (от лат. transductio - перемещение) - процесс переноса бактериальной ДНК из одной клетки в другую бактериофагом . Общая трансдукция используется в генетике бактерий для картирования генома и конструирования штаммов . К трансдукции способны как умеренные фаги, так и вирулентные, последние, однако, уничтожают популяцию бактерий, поэтому трансдукция с их помощью не имеет большого значения ни в природе, ни при проведении исследований.

Векторная молекула ДНК - это молекула ДНК, которая выступает в роли носителя. Молекулу-носитель должен отличать ряд особенностей:

Способность к автономной репликации в клетке хозяина (чаще бактериальной или дрожжевой)

Наличие селективного маркера

Наличие удобных сайтов рестрикции

В роли векторов чаще всего выступают бактериальные плазмиды.

И как часть многоклеточного организма , влияя, таким образом, на все вышестоящие струк-турные уровни жизни .

С организмов клеточного уровня началась жизнь на Земле . Их разви-тие , сочетание наследственности и изменчивости обусловили огромное раз-нообразие форм живой материи. В этом проявляется мирового уровня значе-ние клеточного уровня жизни .

Своей жизнедеятельностью клетка вовлекает всё разнообразие химиче-ских элементов планеты Земли в другие биосистемы, запасает в них энергию Солнца и тем обеспечивает все процессы жизни в биосфере.

Значение клеточного уровня также в том, что здесь начинаются про-цессы жизни, поскольку возникающий на молекулярном уровне матричный синтез органических соединений происходит только в условиях живой клет-ки. Вне клетки эти процессы жизни не идут. Вне клетки нет жизни.

Важное значение имела специализация клеток, приведшая к разно-образию их свойств, происходящих в них процессов, появлению многооб-разия клеточных форм жизни. Благодаря специализации клеток в живом веществе возникли различные клеточные ткани, появились в процессе эволюции сложные многоклеточные организмы со своими особыми свой-ствами и способностями существования в условиях разных сред жизни на нашей планете. Специализация клеток обеспечила возможность живому веществу полнее использовать для жизни всё разнообразие условий суще-ствования.

Большое значение имеет и то, что именно на клеточном уровне произо-шло первоначальное в истории Земли появление и обособление целостных самостоятельных биосистем в виде элементарной живой клетки. При этом клетка стала основной единицей жизни и элементарной формой жизни.

На клеточном уровне в глубокой древности произошло принципиально важное событие — появление живого организма и разделение его на разные формы: прокариоты и эукариоты , автотрофы и гетеротрофы, анаэробы и аэробы, неподвижные и подвижные.

На клеточном уровне эволюция путём естественного отбора осуществля-ла поиск создания многоклеточных и симбиотических форм жизни и эффек-тивных способов размножения . Материал с сайта

На клеточном уровне началось эволюционное развитие организмов. Растения, грибы, животные, бактерии — все эти клеточные формы жизни ве-дут своё индивидуальное и эволюционное развитие от клетки.

Появление клетки стало началом существования биологического кру-говорота веществ, чем был обозначен качественно новый этап в истории планеты Земля — появление биосферы .

Все эти примеры свидетельствуют о значительной роли клеточного уровня организации в живой материи.

Таким образом, клетка является основной формой и элементарной еди-ницей организации живой матери. Из клеток построены все живые существа на Земле. Объединение комплекса внутриклеточных структур и биологических молекул в единую, целостную, дискретную биосистему как единицу жизни; способность передавать наследственную информацию от клетки к клетке — основные особенности клеточного уровня жизни.

На этой странице материал по темам:

• Доклад по теме клетка краткое содержание

• Клеточный уровень кратко

• Кратко шпаргалка о клеточном уровне

• Все значения клеточного уровня

• Значение клеточного уровня

Вопросы по этому материалу:

Развитие представлений о клетке. Клетка – основная структурно-функциональная единица всех живых организмов, элементарная живая система, которая может существовать как отдельный организм (клетки бактерий, простейших) или в составе тканей многоклеточных организмов. Лишь вирусы представляют собой особые неклеточные формы жизни, состоящие из молекулы нуклеиновой кислоты и белков. Клеточное строение организмов впервые в 1665 г. наблюдал Р. Гук (1635 - 1703) у растений. Ядро в растительной клетке впервые описал в 1831 г. Р. Броун (1831), но только в 1838 г. М. Шлейден сделал первые шаги к раскрытию и пониманию его роли. Основная заслуга в оформлении клеточной теории в 1839 г. принадлежит Т. Шванну, который, использовав собственные данные и результаты Шлейдена и сопоставив тканевые структуры животных и растений, указал на общий для них принцип клеточного строения и роста. В дальнейшем клеточная теория была распространена и на одноклеточные организмы. Р. Вирхов (1821 – 1902) в 1858 г. обосновал принцип преемственности клеток путем деления («каждая клетка – из клетки»).

Строение клетки. Все живые организмы в зависимости от строения клеток подразделяются на прокариот и эукариот. Прокариоты – примитивные и наиболее древние организмы (бактерии, сине-зеленые водоросли), клетки которых не имеют оформленного ядра. Эукариоты – одноклеточные или многоклеточные организмы, клетки которых имеют оформленное ядро, отделенное от остальной части клетки мембраной.

Рис. 6.1. Строение клетки

На рис.1 представлен общий план строения эукариотной клетки. В центре клетки находится ядро . В нем сконцентрирован наследственный материал, который представлен хромосомами , способными к самовоспроизведению и являющимися носителями генов. Вязкое внутреннее содержимое клетки, окружающее ядро, носит название цитоплазмы .

Многообразные функции клеток, выполняются специализированными внутриклеточными структурами – органоидами . Универсальными органоидами эукариотных клеток являются: в ядре – хромосомы , в цитоплазме – рибосомы, накоторых происходит синтез белка,митохондрии, содержащие «энергетические станции». преобразующие поступающую в клетку извне энергию питательных веществ в энергию нуклеотида АТФ (аденозинтрифосфата) –универсального аккумулятора клеточной энергии, которая затем расходуется на различные процессы жизнедеятельности,эндоплазматическая сеть (ЭПС) – система соединенных между собой канальцев и полостей, мембранные стенки которых служат местом прикрепления входящих из ядра рибосом,комплекс Гольджи – сетчатый аппарат, участвующий в формировании некоторых важных продуктов жизнедеятельности клетки (секретов, коллагена и др.),вакуоли – полости, служащие для регулирования осмотического давления и выведения из клетки продуктов распада,лизосомы, участвующие в расщеплении «старых» частей клеток и выполняющих защитную функцию,клеточная мембрана . В цитоплазмерастительных клеток присутствуют также специальные органоиды– пластиды, в одном из типов которых(хлоропластах) осуществляется процессфотосинтеза.

Важнейшие химические компоненты живых организмов – белки, включая ферменты, - синтезируются только в клетках. Характерной особенностью клеток является четкая пространственная организация происходящих в них химических процессов. Например, процесс клеточного дыхания у эукариот осуществляется только на мембранах митохондрий, синтез белка – на рибосомах и т.д. Концентрирование ферментов, упорядоченное их расположение в структурах ускоряет химические реакции, протекающие в клетках.

Единство и многообразие клеток. Все клетки эукариот имеют сходный набор органоидов, аналогично регулируют метаболизм , запасают и расходуют энергию, используют генетический код для синтеза белков. Общие признаки клеток свидетельствуют о единстве их происхождения, однако разные клетки организма значительно различаются по размерам, форме, числу тех или иных органоидов, набору ферментов, что обусловлено, с одной стороны, кооперированием клеток в многоклеточном организме, с другой – выполнением множества функций организма различными специализированными клетками. Размеры клеток варьируются от 0,1-0,25 мкм (бактерии) до 155 мм (яйцеклетка страуса), но диаметр большинства эукариотных клеток находится в пределах 10-100 мкм. Различия в структуре и функциях одноклеточных организмов в значительной степени связаны с их конкретными приспособлениями к определенной среде обитания.

У всех клеток одного организма геном не отличается по объему потенциальной информации. Различия в свойствах клеток многоклеточного организма обусловлены неодинаковой активностью генов, что вызывает различную дифференцировку клеток, в результате чего одни из них становятся возбудимыми (нервные клетки), другие приобретают сократимые белки, образующие миофибриллы (мышечные клетки), третьи начинают синтезировать пищеварительные ферменты или гормоны (клетки желез) и т.д. Клетки близкого происхождения и сходных функций образуют ткани (мышечную, эпителиальную и др.).

Клетка – самоорганизующаяся система. Регулирующими факторами внутри клеток являются метаболиты (продукты обмена веществ), ионы, которые действуют или на гены, приводя к изменению количества ферментов, или на сам фермент, изменяя его активность. Регуляция может осуществляться по принципу обратной связи, в результате чего поддерживается оптимальный уровень многих важных внутриклеточных процессов, иногда даже при значительных изменениях во внеклеточной среде.

Самовоспроизведение клеток. В организме человека около 10 14 клеток, из которых ежедневно погибает около 70 млрд. Постоянство количества клеток поддерживается их постоянным самовоспроизведением - делением и дифференциацией. В основе самовоспроизведения диплоидных клеток лежит процесс клеточного деления – митоз. Митоз – способ деления эукариотных клеток, при котором каждая из двух вновь возникающих клеток идентична исходной клетке. Митоз сопровождается предварительным удвоением генетического материала материнской клетки, в результате чего в каждую новую дочернюю клетку попадает полный набор всей наследственной информации клетки-предшественницы. Однако клетки некоторых типов (клетки мышечного эпителия) не самовоспроизводятся, и продолжительность их жизни соответствует таковой всего организма. В то же время минимальная продолжительность жизни клеток человека – 1-2 дня (клетки кишечного эпителия). Во всех клетках происходит интенсивное обновление веществ и структур. Огромное количество клеток в каждой ткани, объединенных метаболическими и регуляторными процессами, их постоянное внутреннее обновление обеспечивают надежность работы органов многоклеточного организма.

Половые клетки обладают одинарным гаплоидным набором хромосом. Гаплоидные клетки образуются из диплоидных в результате специального процесса деления клеток – мейоза. Мейоз – тип деления диплоидных клеток, при котором происходит уменьшение числа хромосом и образование гаплоидных клеток.

Уровни организации живых систем. Клеточный уровень. Основные положения

современной клеточной теории.

Молекулярно-генетический уровень(элементарная единица- ген)

Клеточный уровень (клетка)

Организменный уровень, по-другому онтогенетический (особь)

Популяционно-видовой (популяция)

Биогеоценотический (биогеоценозы)

Клеточный уровень - это уровень клеток (клеток бактерий, цианобактерий, одноклеточных животных и водорослей, одноклеточных грибов, клеток многоклеточных организмов).элементарные явления представлены реакциями клеточного метаболизма. Благодаря деятельности клетки поступающие извне вещества превращаются в субстраты и энергию,которые утилизируются в процессе биосинтеза белков в соответствии с существующей информацией. таким образом на клеточном уровне сопрягаются механизмы передачи информации и превращения веществ и энергии. Элементарные явления на этом уровне создают энергетическую и вещественную основу жизни на других уровнях. Клетка - это структурная единица живого, функциональная единица, единица развития. Этот уровень изучают цитология, цитохимия, цитогенетика, микробиология Современная клеточная теория включает следующие основные положения:

№1 Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет;.

№2 Клетка - единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование;

№3 Клетки всех организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям;

№4 Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток;

№5 Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, из тканей органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток;

№6 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.

Структурно-функциональная организация про- и эукариотических клеток.

Клетки прокариотического типа имеют особенно малые размеры (не более 0,5-3,0мкм в диаметре) . у них нет морфологически обособленного ядра, т.к. ядерный материал в виде ДНК не отграничен от цитоплазмы оболочкой. В клетке отсутствует развитая система мембран. Генетический аппарат образован единственной кольцевой хромосомой, которая лишена основных белков- гистонов. У прокариот отсутствует клеточный центр. Для них не типичны внутриклеточные перемещения цитоплазмы и амебоидное движение. Время, необходимое для образования двух дочерних клеток (время генерации), сравнительно мало и исчесляется десятками минут. Прокариотические клетки не делятся митозом. К этому типу клеток относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Эукариотический тип клеточной организации представлен двумя подтипами. Особенностью организмов простейших является то, что они (исключая колониальные формы) соответствуют в структурном отношении уровню одной клетки, а в физиологическом - полноценной особи. В связи с этим одной из черт клеток части простейших является наличие в цитоплазме миниатюрных образований, выполняющих на клеточном уровне функции жизненно важных органов многоклеточного организма. Таковы (например, у инфузорий) цитостом, цитофарингс и порошица, аналогичные пищеварительной системе, и сократительные вакуоли, аналогичные выделительной системе. Клетки многоклеточных организмов имеют оболочку. Плазмолемма (клеточная оболочка) образована мембраной покрытой снаружи слоем гликокаликса. В клетке выделяют ядро и цитоплазму. В ядре есть оболочка, ядерный сок, ядрышко, хроматин. Цитоплазма представлена основным веществом(матрикс, гиалоплазма), в котором распределены включения и органеллы(шероховатая и гладкая эпс, пластинчатый комплекс, митохондрии, рибосомы, полисомы, лизосомы, периксисомы, микрофибриллы, микротрубочки, центриоли клеточного центра. В растительных клетках выделяют еще и хлоропласты.
В традиционном изложении клетку растительного или животного организма описывают как объект, отграниченный оболочкой, в котором выделяют ядро и цитоплазму. В ядре наряду с оболочкой и ядерным соком обнаруживаются ядрышко и хроматин. Цитоплазма представлена ее основным веществом (матриксом, гиалоплазмой), в котором распределены включения и органеллы.

Жизненный цикл клетки. Его периоды для клеток с разной степенью

Дифференцировки.

ЖЦК- это период жизни клетки от ее образования (путем деления материнской клетки) до ее деления или смерти.

ЖЦК способных к делению клеток:

Митотический цикл: -автокаталитическая фаза-подготовка к делению. состоит из G1 периода(синтетический), S(синтетический) , G2(постсинтетический).

В многоклеточном организме есть клетки которые после своего рождения вступают в период покоя G0 (это клетки выполняющие специфические функции в составе той или иной функции)

ЖЦК не способных к делению клеток:

Гетерокаталитическая интерфаза

Митотический цикл. Митоз. Биологическое значение митоза. Возможная

патология митоза.

Митотический цикл состоит из автокаталитической интерфазы (G1-хромосомы деконденсированные, накапливаются белки и РНК, увеличивается число митохондрий, ;S- репликация ДНК, продолжается синтез белков и РНК;,G2- остановка синтеза ДНК, накапливается энергия, синтезируются РНК и белки, формирующие нити веретена деления) и митоза :

Профаза 2n4c – ядерная мембрана растворяется, ядрышко исчезает, происходит конденсация и деспирализация хромосом.

Метафаза 2n4c- хромосомы на экваторе клетки.

Анафаза 4n4c- хроматиды расходятся к полюсам клетки.

Телофаза 2n2c- формирование ядрышка, цитотомия, образование двух дочерних клеток. Биологическое значение митоза.

Биологическое значение митоза огромно. Постоянство строения и правильность функционирования органов и тканей многоклеточного организма было бы невозможным без сохранения идентичного набора генетического материала в бесчисленных клеточных поколениях. Митоз обеспечивает важные явления жизнедеятельности, как эмбриональное развитие, рост, восстановление органов и тканей после повреждения, поддержание структурной целостности тканей при постоянной утрате клеток в процессе их функционирования (замещение погибших эритроцитов, слущившихся клеток кожи и прочее). Патологии митоза:

Нарушение конденсации хромосом ведет к набуханию и слипанию хромосом

Повреждение веретена деления является причиной задержки митоза в метафазе и рассеиванию хромосом

Нарушение расхождения хроматид в анафазу митоза ведет к появлению клеток с различным количеством хромосом

При отсутствии цитотомии в конце телофазы образуются двух- и многоядерные клетки.

Воспроизведение на молекулярном уровне. Репликация ДНК у про- и эукариот.

Одна из основных функций ДНК- сохранение и передача наследственной информации. В основе этой функции лежит способность ДНК к самокопированию- репликация. В результате репликации из одной материнской молекулы ДНК образуются две дочерние молекулы ДНК- копии материнской.

Геликаза-расплетает двойную спираль ДНК

Дестабилизирующие белки – выпрямляют цепи ДНК

ДНК-топоизомераза- разрывает фосфодиэфирные связи в одной из цепей ДНК, снимает напряжение спирали.

РНК-праймаза- обеспечивает синтез РНК-затравки для фрагментов Оказаки

ДНК-полимеразы- синтез полинуклеотидной цепи в направлении 5-3

ДНК-лигаза –сшивает фрагменты Оказаки после удаления ДНК-затравки.

Понятие о репарации ДНК.

Cперматогенез

Фазы сперматогенеза, их сущность. Место сперматогенеза в онтогенезе человека.

Полигенное наследование. Понятие о МФБ. Пример полигенно наследуемой болезни в стоматологии.

Наследование признаков при полимерном взаимодействии генов. В том случае, когда сложный признак определяется несколькими парами генов в генотипе и их взаимодействие сводится к накоплению эффекта действия определенных аллелей этих генов, в потомстве гетерозигот наблюдается разная степень выраженности признака, зависящая от суммарной дозы соответствующих аллелей. Например, степень пигментации кожи у человека, определяемая четырьмя парами генов, колеблется от максимально выраженной у гомозигот по доминантным аллелям во всех четырех парах (Р 1 Р 1 Р 2 Р 2 Р 3 Р 3 Р 4 Р 4) до минимальной у гомозигот по рецессивным аллелям (р 1 р 1 р 2 р 2 р 3 р 3 р 4 р 4) (см. рис. 3.80). При браке двух мулатов, гетерозиготных по всем четырем парам, которые образуют по 2 4 = 16 типов гамет, получается потомство, 1/256 которого имеет максимальную пигментацию кожи, 1/256 - минимальную, а остальные характеризуются промежуточными показателями экспрессивности этого признака. В разобранном примере доминантные аллели полигенов определяют синтез пигмента, а рецессивные - практически не обеспечивают этого признака. В клетках кожи организмов, гомозиготных по рецессивным аллелям всех генов, содержится минимальное количество гранул пигмента.

В некоторых случаях доминантные и рецессивные аллели полигенов могут обеспечивать развитие разных вариантов признаков. Например, у растения пастушьей сумки два гена одинаково влияют на определение формы стручочка. Их доминантные аллели образуют одну, а рецессивные - другую форму стручочков. При скрещивании двух дигетерозигот по этим генам (рис. 6.16) в потомстве наблюдается расщепление 15:1, где 15/16 потомков имеют от 1 до 4 доминантных аллелей, а 1/16, не имеет доминантных аллелей в генотипе.

Многим наследственным признакам нельзя дать достаточно точного качественного описания. Между особями наблюдаются постепенные малозаметные переходы» а при расщеплении нет ясно разграниченных фенотипических классов. Такие признаки изучают путем измерений или подсчетов позволяющих дать признаку цифровую характеристику. Например, вес и размеры тела, плодовитость, урожайность, продуктивность, скороспелость» содержание белков и жиров и т. п. Это и есть количественные признаки.

И хотя четкой границы между качественными и количественными признаками нет (некоторые количественные признаки можно описать как качественные: высокий - карликовый» скороспелый - позднеспелый, а качественные можно выразить количественно, например, различия в окраске - количеством пигмента), можно выделить три важные особенности количественных признаков:

1) непрерывное варьирование;

2) зависимость от большого числа взаимодействующих генов;

3) зависимость от внешней среды, т. е сильная подверженность влиянию модификационной изменчивости, результат которой непрерывен, что еще не смазывает фенотипические различия между генотипическими классами.

Основная масса признаков» с которыми приходится иметь дело селекционеру, - количественные.

Важная особенность полигенного наследования - чем больше генон, влияющих на признак, тем более непрерывной будет изменчивость этого признака. Л изменчивость за счет влияния внешних условий делает распределение количественных признаков еще более плавным и непрерывным. В итоге распределение изменчивости количественных признаков близко к нормальному, те, генотипов, определяющих промежуточные варианты, больше, чем генотипов, определяющих крайние варианты.

Цитогенетический метод

Цитогенетический метод используют для изучения нормального кариотипа человека, а также при диагностике наследственных заболеваний, связанных с геномными и хромосомными мутациями.
Кроме того, этот метод применяют при исследовании мутагенного действия различных химических веществ, пестицидов, инсектицидов, лекарственных препаратов и др.
В период деления клеток на стадии метафазы хромосомы имеют более четкую структуру и доступны для изучения. Диплоидный набор человека состоит из 46 хромосом:
22 пар аутосом и одной пары половых хромосом (XX - у женщин, XY - у мужчин). Обычно исследуют лейкоциты периферической крови человека, которые помещают в специальную питательную среду, где они делятся. Затем готовят препараты и анализируют число и строение хромосом. Разработка специальных методов окраски значительно упростила распознавание всех хромосом человека, а в совокупности с генеалогическим методом и методами клеточной и генной инженерии дала возможность соотносить гены с конкретными участками хромосом. Комплексное применение этих методов лежит в основе составления карт хромосом человека.

Цитологический контроль необходим для диагностики хромо- сомных болезней, связанных с ансуплоидией и хромосомными мутациями. Наиболее часто встречаются болезнь Дауна(трисомия по 21-й хромосоме), синдром Клайнфелтера (47 XXY), синдром Шершевского - Тернера (45 ХО) и др. Потеря участка одной из гомологичных хромосом 21-й пары приводит к заболеванию крови - хроническому миелолейкозу.

При цитологических исследованиях интерфазных ядер соматических клеток можно обнаружить так называемое тельце Барра, или половой хроматин. Оказалось, что половой хроматин в норме есть у женщин и отсутствует у мужчин. Он представляет собой результат гетерохроматизации одной из двух Х-хромосом у женщин. Зная эту особенность, можно идентифицировать половую принадлежность и выявлять аномальное количество Х-хромосом.

Выявление многих наследствен- ных заболеваний возможно еще до рождения ребенка. Метод пренатальной диагностики заключается в получении околоплодной жидкости, где находятся клетки плода, и в последующем биохимическом и цитологическом определении возможных наследственных аномалий. Это позволяет поставить диагноз на ранних сроках беременности и принять решение о се продолжении или прерывании.

Адаптация (от лат. adaptatio -- приспособление) - это динамический процесс, благодаря которому подвижные системы живых организмов, несмотря на изменчивость условий, поддерживают устойчивость, необходимую для существования, развития и продолжения рода. Именно механизм адаптации, выработанный в результате длительной эволюции, обеспечивает возможность существования организма в постоянно меняющихся условиях среды.

1.Биологическая адаптация человека акклиматизаций

2.Социальная адаптация - процесс активного приспособления индивида (группы индивидов) к социальной среде, проявляющийся в обеспечении условий, способствующих реализации его потребностей, интересов, жизненных целей. Социальная адаптация включает в себя приспособление прежде всего к условиям и характеру труда (учебы), а также к характеру межличностных отношений, экологической и культурной среде, условиям проведения досуга, быту. Процесс социальной адаптации тесно связан с процессом социализации индивида, интериоризации общественных и групповых норм. Социальная адаптация предполагает как приспособление индивида к условиям жизнедеятельности (пассивная адаптация), так и активное целенаправленное их изменение (активная адаптация). Эмпирически установлено, что доминирование у индивида второго из названных типов адаптационного поведения обуславливает более успешное протекание социальной адаптации. Выявлена также зависимость между характером ценностных ориентаций личности и типом адаптационного поведения. Так, у людей, ориентированных на проявление и совершенствование своих способностей, доминирует установка на активно-преобразовательное взаимодействие с социальной средой, у ориентированных на материальное благополучие - избирательность, целевая ограниченность социальной активности, у ориентированных на комфорт - приспособительное поведение. Ценностные ориентации определяют также требования индивида к характеру и условиям труда, быта, досуга, характеру межличностного общения. Например, монотонный труд на конвейере, как правило, угнетающе воздействует на людей с высоким образовательным уровнем, но удовлетворяет работников с низким уровнем образования и квалификации.

Акклиматиза́ция - приспособление организмов к новым условиям существования после территориального, искусственного или естественного перемещения с образованием стабильных воспроизводящихся групп организмов (популяций); частным случаем акклиматизации является.

Акклиматизация в жарком климате может сопровождаться потерей аппетита, расстройством деятельности кишечника, нарушением сна, понижением сопротивляемости к инфекционным заболеваниям. Отмеченные функциональные отклонения обусловливаются нарушением водно-солевого обмена. Снижается мышечный тонус, увеличивается потоотделение, понижается мочевыделение, учащаются дыхание, пульс и др. По мере увеличения влажности воздуха напряжение механизмов адаптации возрастает.

Климатическую экстремальность для условий проживания населения в экстремально-холодных климатах создают:

· Большая повторяемость (45-65 % дней за год) низких отрицательных температур.

· Недостаток или полное отсутствие (полярная ночь) солнечной радиации зимой.

· Преобладание пасмурной погоды (140-150 дней за год).

· Сильный ветер с частыми низовыми метелями.

36. Биологическая адаптация. Механизмы срочной и долговременной адаптации.

Понятие о конституциональных типах.

Биологическая адаптация человека - эволюционно возникшее приспособление организма человека к условиям среды, выражающееся в изменении внешних и внутренних особенностей органа, функции или всего организма к изменяющимся условиям среды. В процессе приспособления организма к новым условиям выделяют два процесса - фенотипическую или индивидуальную адаптацию, которую более правильно называть акклиматизаций (см.) и генотипическую адаптацию, осуществляемую путем естественного отбора полезных для выживания признаков. При фенотипической адаптации организм непосредственно реагирует на новую среду, что выражается в фенотипических сдвигах, компенсаторных физиологических изменениях, которые помогают организму сохранить в новых условиях равновесие со средой. При переходе к прежним условиям восстанавливается и прежнее состояние фенотипа, компенсаторные физиологические изменения исчезают. При генотипической адаптации в организме происходят глубокие морфо-физиологические сдвиги, которые передаются по наследству и закрепляются в генотипе в качестве новых наследственных характеристик популяций, этнических групп и рас.

Специфические адаптивные механизмы, свойственные человеку, дают ему возможность переносить определенный размах отклонений факторов от оптимальных значений без нарушения нормальных функций организма.

· Срочный этап адаптации возникает непосредственно после начала действия раздражителя на организм и может быть реализован лишь на основе ранее сформировавшихся физиологических механизмов. Примерами проявления срочной адаптации являются: пассивное увеличение теплопродукции в ответ на холод, увеличение теплоотдачи в ответ на тепло, рост легочной вентиляции и минутного объема кровообращения в ответ на недостаток кислорода. На этом этапе адаптации функционирование органов и систем протекает на пределе физиологических возможностей организма, при почти полной мобилизации всех резервов, но не обеспечивая наиболее оптимальный адаптивный эффект. Так, бег нетренированного человека происходит при близких к максимуму величинах минутного объема сердца и легочной вентиляции, при максимальной мобилизации резерва глюкогена в печени. Биохимические процессы организма, их скорость, как бы лимитируют эту двигательную реакцию, она не может быть ни достаточно быстрой, ни достаточно длительной;

· Долговременная адаптация к длительно воздействующему стрессору возникает постепенно, в результате длительного, постоянного или многократно повторяющегося действия на организм факторов среды. Основными условиями долговременной адаптации являются последовательность и непрерывность воздействия экстремального фактора. По существу, она развивается на основе многократной реализации срочной адаптации и характеризуется тем, что в результате постоянного количественного накопления изменений организм приобретает новое качество - из неадаптированного превращается в адаптированный. Такова адаптация к недостижимой ранее интенсивной физической работе (тренировка), развитие устойчивости к значительной высотной гипоксии, которая ранее была несовместима с жизнью, развитие устойчивости к холоду, теплу, большим дозам ядов. Таков же механизм и качественно более сложной адаптации к окружающей действительности.

В настоящее время отсутствует общепринятая теория и классифи­кация конституций.Многообразие подходов,предлагаемых разными специалистами,по­рождает множество оценок, определений конституции,отражает сложность проблем, стоящих перед конституциологией.На сегодняшний день наиболее удачным и полным опреде­лением конституции является следующее.Конституция(лат. constitutia - установление,организация)- это комплекс индивидуальных относительно устойчивых морфологичес­ких,физиологических и психических свойств организма,обусловленных наследственнос­тью,а также длительными и интенсивными влияниями окружающей среды, проявляющи­мися в его реакциях на различные воздействия(в том числе социальные и болезнетворные).

В нашей стране наибольшее распространение получила классификация,прдложенная М.В.Черноруцким.Он выделил три типа конституции:

1) астенический;

2) нормостенический;

3) гиперстенический

Отнесение к тому или иному типу производилось на основании величины индекса Пинье (длина тела - (масса+ объем груди в покое). У астеников индекс Пинье больше 30, у гиперстеников- меньше 10, у нормостеников находится в пределах от10 до 30. Эти три типа конституции характеризуются не только особенностями внешних морфологических признаков, но и функциональных свойств.

37. Экологическая дифференциация человечества. Понятие о расах и адаптивных

типах людей.

38. Адаптивные типы людей. Морфофункциональная характеристика

представителей высокогорного и аридного типов.

Адаптивный тип
представляет собой норму биологической реакции на комплекс условий окружающей
среды и проявляется в развитии морфофункциональных, биохимических и
иммунологических признаков, обеспечивающих оптимальную приспособленность к
данным условиям обитания.

В комплексы признаков адаптивных типов из разных географических зон входят общие и специфические элементы. К первым относят, например, показатели
костно-мускульной массы тела, количество иммунных белков сыворотки крови
человека. Такие элементы повышают общую сопротивляемость организма к
неблагоприятным условиям среды. Специфические элементы отличаются разнообразием
и тесно связаны с преобладающими условиями в данном месте обитания - гипоксией, жарким или холодным климатом.
Именно их сочетание служит основанием к выделению адаптивных типов:
арктического, тропического, зоны умеренного климата, высокогорного, пустынь и
др.

Разберем особенности условий жизни человеческих популяций в различных
климатогеографических зонах и адаптивные типы людей, сформировавшиеся в них.

Условия высокогорья для человека во многих отношениях экстремальны. Их характеризуют низкое атмосферное давление, сниженное парциальное давление кислорода, холод,относительное однообразие пищи. Основным экологическим фактором формирования горного адаптивного типа явилась,по-видимому, гипоксия. У жителей высокогорья независимо от климатической зоны,расовой и этнической принадлежности наблюдаются повышенный уровень основногообмена, относительное удлинение длинных трубчатых костей скелета, расширениегрудной клетки, повышение кислородной емкости крови за счет увеличенияколичества эритроцитов, содержания гемоглобина и относительной легкости егоперехода в оксигемоглобин.

Аридный адаптивный тип сформировался у жителей пустынь. Для пустыни главным вредным фактором является воздействие сухого воздуха, имеющего большую испаряющую способность. Кроме того, в тропических пустынях наблюдается круглогодичное сильное тепловое воздействие, а во внетропической зоне резкие сезонные перепады температуры – жара летом и холод зимой. В этих условиях, так же как и в тропиках, больше распространены длиннотелые морфотипы (до 70 %), мускульный и жировой компоненты развиваются слабо, однако общие размеры тела у жителей пустынь больше. Уровень основного обмена у них невысок, количество холестерина в крови снижено

46. Трансмиссивные и нетрансмиссивные природно-очаговые заболевания.

Экологические основы их выделения.

47. Предмет медицинской гельминтологии. Понятие о гео- и биогельминтах,

антропонозах и зоонозах.

46. ПРИРОДНО-ОЧАГОВЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ

1) возбудители циркулируют в природе от одного животного к другому независимо от человека;

2) резервуаром возбудителя служат дикие животные;

3) болезни распространены не повсеместно, а на ограниченной территории с определенным ландшафтом, климатическими факторами и биогеоценозами.

Компонентами природного очага являются:

1) возбудитель;

2) восприимчивые к возбудителю животные - резервуары:

3) соответствующий комплекс природно-климатических условий, в котором существует данный биогеоценоз.

Особую группу природно-очаговых заболеваний составляют трансмиссивные болезни , такие, как лейшманиоз, трипаносомоз, клещевой энцефалит и т.д. Поэтому обязательным компонентом природного очага трансмиссивного заболевания является также наличие переносчика.

Трансмиссивные болезни - заразные болезни человека, возбудители которых передаются кровососущими членистоногими (насекомыми и клещами).

Трансмиссивные болезни включают более 200 нозологических форм, вызываемых вирусами, бактериями, риккетсиями, простейшими и гельминтами. Часть из них передаётся только с помощью кровососущих переносчиков (облигатные трансмиссивные болезни, например сыпной тиф, малярия и др.), часть различными способами, в том числе и трансмиссивно (например, туляремия, заражение которой происходит при укусах комаров и клещей, а также при снятии шкурок с больных животных).

Переносчики

инфицированных вирусами, у клещей, инфицированных вирусами, риккетсиями и спирохетами, и у москитов, инфицированных флебовирусами.

В организме механических переносчиков возбудители не развиваются и не размножаются. Попавший на хоботок, в кишечник или на поверхность тела механического переносчика возбудитель передается непосредственно (при укусе) либо путем контаминации ран, слизистых оболочек хозяина или пищевых продуктов.

Характеристика переносчика и механизм передачи возбудителя

Область распространения и особенности эпидемиологии

Профилактика

Профилактика большинства трансмиссивных болезней проводится путем уменьшения численности переносчиков. С помощью этого мероприятия в СССР удалось ликвидировать такие трансмиссивные антропонозы, как вшиный возвратный тиф, москитная лихорадка, городской кожный лейшманиоз. Большое значение имеют проведение мелиоративных работ, создание вокруг населённых пунктов зон, свободных от диких грызунов и переносчиков возбудителей трансмиссивных болезней.

Некоторые природно-очаговые заболевания характеризуются эндемизмом , т.е. встречаемостью на строго ограниченных территориях. Это связано с тем, что возбудители соответствующих заболеваний, их промежуточные хозяева, животные-резервуары или переносчики встречаются только в определенных биогеоценозах.

Небольшое количество природно-очаговых заболеваний встречается практически повсеместно. Это такие заболевания, возбудители которых, как правило, не связаны в цикле своего развития с внешней средой и поражают самых разнообразных хозяев. К заболеваниям такого рода относятся, например, токсоплазмоз и трихинеллез. Этими природно-очаговыми болезнями человек может заразиться в любой природно-климатической зоне и в любой экологической системе.

Абсолютное же большинство природно-очаговых болезней поражает человека только в случае попадания его в соответствующий очаг (на охоте, рыбной ловле, в туристических походах, в геологических партиях и т.д.) при условиях его восприимчивости к ним. Так, таежным энцефалитом человек заражается при укусе инфицированным клещом, а описторхозом - съев недостаточно термически обработанную рыбу с личинками кошачьего сосальщика.

Профилактика природно-очаговых заболеваний представляет особые сложности. В связи с тем, что в циркуляцию возбудителя бывает включено большое количество хозяев, а часто и переносчиков, разрушение целых биогеоценотических комплексов, возникших в результате эволюционного процесса, экологически неразумно, вредно и даже технически невозможно. Лишь в тех случаях, если очаги являются небольшими и хорошо изученными, возможно комплексное преобразование таких биогеоценозов в направлении, исключающем циркуляцию возбудителя. Так, рекультивация опустыненных ландшафтов с созданием на их месте орошаемых садоводческих хозяйств, проводящаяся на фоне борьбы с пустынными грызунами и москитами, может резко снизить заболеваемость населения лейшманиозами. В большинстве же случаев природно-очаговых болезней профилактика их должна быть направлена в первую очередь на индивидуальную защиту (предотвращение от укусов кровососущими членистоногими, термическая обработка пищевых продуктов и т.д.) в соответствии с путями циркуляции в природе конкретных возбудителей.

Черви- это многоклеточные, трехслойные, первичноротые, двусторонне-симметричные животные. Их тело имеет удлиненную форму, а кожно-мускульный мешок состоит из гладких или поперечно-полосатых мышц и покровных тканей.

Гельминты могут обитать у человека практически во всех органах. В соответствии с этим различны пути проникновения их в организм человека, симптоматика заболеваний и методы диагностики.