Лекции по "Биологии"

ЛЕКЦИЯ 1

ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ В МЕДИЦИНСКОМ ВУЗЕ

 

 

1.Уметь интерпретировать  универсальные биологические явления,  основные свойства живого (наследственность, изменчивость, раздражимость, обмен  веществ и т. д.) в применении  к человеку.

2.Знать эволюционные связи (филогенез органов, возникновение пороков развития).

3.Анализировать закономерности  и механизмы нормального онтогенеза  и интерпретировать их в отношении  к человеку.

4.Владеть основами медико-биологического  исследования человека.

5.Интерпретировать явления паразитизма.

 

 

Термин «биология» введен Ж.Б.Ламарком и Тревиранусом в 1802 году (bios-хизнь).

Биология – наука о жизни, о формах живого, о закономерностях существования и развития органического мира. Объект исследования биологии – живые организмы. Изучаются строение, функции, связи с другими организмами и окружающей средой (в т. ч. неживой природой). Открытия в биологии конца ХХ века сравнимы с открытиями космоса.

1838 – Т.Шванн, М.Шлейден –  клеточная теория.

1865 – Г.Мендель – «Законы  наследования».

1953 – Д.Уотсон, Ф.Крик – двойная  спираль ДНК.

1965 – Ниренберг – генетический  код.

1957 – Д.Кендрью, М.Перути – пространственная структура белка – миоглобина.

1958 – Ф.Санжер – последовательность  аминокислот инсулина.

1961 – Ф.Жакоб, Ж.Моно – схема  регуляции экспрессии  генов у прокариот.

1970 – Х.Темин, Д.Балтимор –  обратная транскрипция.

1980 – А.Каледин – способ выделения  термостабильной ДНК-полимеразы  из бактерий.

1983 – Кэрри Мюллис – полимеризация  цепной реакции (ПЦР).

1998 – секвенирование генома  многоклеточной нематоды.

 

Достижения в биологии за последние 10-15 лет:

- клонированы гены более 60 болезней

-открыты болезни экспансии (распространения числа трехнуклеотидных повторов и подтвержден феномен антиципации (синдром умственной отсталости с ломкой Х хромосомы, хорея Гентингтона и др.))

-осуществлены первые попытки  генотерапии человека

-разработаны модели трансгенеза  на мышах

-отрыты митохондриальные болезни

-осуществление программы «геном  человека»

-применение анализа ДНК в  криминалистике: установление личности, отцовства

-выделены гены – супрессоры  опухолей

-открыты микроделеционные синдромы

- разработаны новые методы пренатального  скрининга и диагностики

-осуществление поиска новых  генов сложно наследуемых болезней  человека

-количество установленных генетических маркеров составляет десятки тысяч.

 

Современная биологическая наука  образует сложную систему биологических  направлений. Есть разные классификации  биологических наук.

Палеонтология – наука о вымерших животных и растениях.

Неонтология – изучает ныне живущих организмов.

 

Классификация по объекту  исследования.

-зоология:   протозоология –  учение о простейших организмах

                     гельминтология – о паразитических  червях

                     арахнология – о паукообразных

                     энтомология – о насекомых

Зоология изучает строение, происхождение, развитие, образ жизни животных.

-ботаника – изучает строение, происхождение, развитие и функции  растений (лекарственные и ядовитые растения)

-гидробиология – наука о  водных объектах

-вирусология – наука о вирусах

-микробиология – наука о  микроорганизмах.

 

Классификация по свойствам  живого.

Морфология – изучает форму, строение организма (анатомия, гистология)

Физиология – изучает процессы, протекающие в  живом организме и обмен веществ между организмом и окружающей средой (нормальная физиология, патологическая физиология)

Экология – изучает взаимодействия между организмом и окружающей средой (гигиена с экологией, биология с экологией)

Этология – наука о поведении животных, человека (у человека детерминировано поведение)

Биология клетки – цитология

Биология развития – закономерности развития (ранее – эмбриология)

Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости (кафедра неврологии)

Геронтология – учение о старении организма и борьбе за долголетие

Гериатрия – наука об обмене веществ, протекающем в стареющем организме

Антропология – наука о закономерностях происхождения человека, человеческих рас

Эволюционное учение – изучает закономерности исторического развития.

Далее происходит более мелкое деление групп.

Существуют  смежные дисциплины.

Биохимия – классическая наука о химических реакциях, которые протекают в живых клетках, обеспечивают рост, жизнедеятельность и размножение организмов. Биохимии принадлежит открытие ферментов и их роли.

Биофизика – изучает живые объекты, используя оригинальные физические методы и концепции.

Молекулярная биология (50-е годы ХХ века) – совокупность биохимии, биофизики, классической генетики и биологии. Привела к открытию генетического кода и  биосинтеза белка.

Биоорганическая химия – использует приемы и методы органической химии, используется для определения структуры и функций в клетке и их взаимной влиянии. Разработка новых лекарственных средств.

Физико-химическая биология – конец ХХ века – союз биофизики, биохимии, биоорганической химии, молекулярной биологии.

Биоинженерия генная – создание нового организма с заранее заданными свойствами. В настоящее время можно выделить, создать ген или группу генов с интересующим признаком, происходит вживление  в другой организм (ген инсулина человека встроен в кишечную палочку).

Геномика – компьютерный анализ генома (в том числе и генома человека) и медицинские приложения (так называемая – медицинская геномика). Используется геномная диагностика, выявляющая предрасположенность к каким – либо заболеваниям человека.

Протеомика – связь между наследственным материалом и проявлением признаков.

Биология взаимодействует  практически со всеми науками  и используется в технике (биотехнологические приемы, промышленный микробиологический синтез, сыроварение и др.)

 

 

ЛЕКЦИЯ 2

ДИАЛЕКА МАТЕРИАЛИСТИЧЕСКОГО  ПОНИМАНИЯ ЖИЗНИ. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ  ЖИВОЙ ПРИРОДЫ.

 

 

Все живые организмы избирательно относятся к окружающей среде. Состав химических элементов живых систем отличаются от химических элементов земной коры. В земной коре O,Si,Al,Na,Fe,K,в живых организмах H,O,C,N. Всех других элементов менее 1%. В любом живом организме можно найти все элементы окружающей среды, правда, в разном количестве. Однако это не означает, что они необходимы. Необходимы 20 химических элементов – тех, без которых живая система обойтись не может. В зависимости от окружающей среды и обмена веществ набор этих веществ разный. Некоторые химические элементы входят в состав всех живых организмов (универсальные химические элементы) H,C,N,O.Na,Mg,P,S,Ca,K,Cl,Fe,Cu,Mn,Zn,B,V,Si,Co,Mo. Кремний входит в состав мукополисахаридов соединительной ткани.

В состав живых организмов входят 4 элемента, которые удивительно  подошли для выполнения функций  живого: О,С,Н,N. Они обладают общим свойством: они легко образуют ковалентные связи посредством спаривания электронов. Атомы С обладают свойством: могут соединяться в длинные цепи и кольца, с которыми могут связываться другие химические элементы. Соединений С очень много. Ближе всего к углероду кремний, но С образует СО2, который широко распространен в природе и доступен всем, а оксид кремния  - элемент песка (нерастворим).

Вода обладает свойствами:

-наилучший растворитель

-удельная теплоемкость  выше, чем у других веществ.  Океаны способны поглощать и отдавать огромное количество тепла, почти не меняя своей температуры – атмосфера стабильна. Все клетки и ткани содержат большое количество воды.

Организм человека:

Головной мозг – 77%

Белое вещество – 70%

Серое вещество – 84%

Мышцы – 80%

Кости – 55%

Зубы – 7-8%

Волосы – 4%

Содержание воды зависит от возраста (с возрастом падает), метаболической активности (чем больше активность – тем больше воды). Вода существует в свободной и связанной формах. Свободной 95%. Это растворитель, образует коллоидные системы цитоплазмы. Связанная вода соединена с белками слабыми связями (электростатическими, гидрофобными, водородными). Слабые связи в отличие от ковалентных связей возникают и разрушаются без участия ферментов. Они определяют структуру и функции макромолекул.

Макромолекулы – нуклеиновые  кислоты, белки, полипептиды, липиды, полисахариды – полимеры, образованные мономерами, соединенными ковалентными связями. Любой  живой организм на 90% состоит из 6 химических элементов – С,О,Н,Р,N,S – биоэлементы (биогенные элементы).

 

Клетка

 

Органеллы                                  Ядро, митохондрии, хлоропласты

 

Надмолекулярные комплексы  Ферментные комплексы, рибосомы,

сократительные системы

 

Макромолекулы                             Полисахариды    НК   АК и др.

 

Строительные  структуры      моносахариды                простые кислоты

 

Предшественники                                    биоэлементы, вода

 

 

Все живые организмы используют общие материалы для жизнедеятельности. Используются около 120 (20 аминокислот, 5 азотистых оснований, 4 класса липидов, малых молекул – простых кислот, воды, фосфатов – 70). Это продукты химической эволюции (органические соединения живых систем и компоненты неживой материи).

Жизнь по своей природе  материальна, но не любая материя является живой.

Жизнь – особая форма материи. Живым  организмам присущи специфические  функции, свойства и закономерности. Они находили и находят отображение  в формулировках жизни(300 формулировок). Ни одна из них не удовлетворяет  принципам формулировок.

 

Свойства живой материи

 

-репродукция (самовоспроизведение,  размножение)

-обмен веществ

-раздражимость

-саморегуляция

-гомеостаз

-наследственность

-изменчивость

-ритмичность

-постоянная связь с внешней  средой

-эволюционный критерий.

 

Гомеостаз - поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно меняющихся условиях внешней среды. Обмен веществ присущ всем живым организмам, поэтому это свойство легко легло в основу экологического определения жизни.

Онзагер, Морровитц

Жизнь есть свойство материи, приводящее к сопряженной циркуляции биоэлементов в водной среде, движимая, в конечном счете, энергией солнечного излучения по пути увеличения сложности.

Любое утверждение можно проверить. Экологическая, эволюционная формулировка основана на сумме всевозможных действий, производимых продуцентами, консументами и редуцентами. Все живые организмы зависят от окружающей среды. Через каждый организм идут потоки веществ и энергии. С помощью обмена веществ происходит поддержание упорядоченности и сохранение постоянства состава и  воспроизведения любой структуры. В течение жизни происходит физиологическая регенерация (самовозобновляемость клеток). Обмен веществ с точки зрения химии – совокупность большого количества сравнительно простых химических реакций: окисление, восстановление, ацетилирование и др. каждая реакция обмена может быть воспроизведена в лаборатории. В живых системах многие индивидуальные реакции, составляющие обмен веществ, строго согласованы во времени и месте. Они направлены на сохранение и воспроизведение всей живой системы в целом. Обмен веществ направлен на поддержание существования организма  в определенных условиях внешней среды.

1878г Ф.Энгельс «Диалектика  природы»

Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является обмен веществ с окружающей их внешней средой, причем с прекращением обмена прекращается и жизни, что приводит к разложению белка.

1868 – открыты нуклеиновые кислоты

1953 –открыта биологическая роль  нуклеиновых кислот

 Бернал, Перре

Жизнь есть способная к самовоспроизведению открытая система органических реакций, катализируемых ступенчато и изотермическим образом сложными и специфическими катализаторами, которые сами продуцируются системой.

Органическая материя – сложная  упорядоченная единая система(!,5 млн. видов). Она состоит из взаимосвязанных уровней, взаимодействующих и взаимовлияющих друг на друга. Они могут быть разной величины, высоты. Понятие среды для каждого уровня различно. Основной уровень – тот, к которому человек относит себя сам – неправильная точка зрения. Существуют разные подходы к уровням организации.