короткий змістінших презентацій

"Концепції походження життя" - Проблема. Первинний генетичний матеріал. Основна складність гіпотези. Проблематика в сучасній науці. Біохімічна еволюція Ступінь упорядкованості. Теорія панспермії. Архієпископ Ашер. Світ РНК. Взаємодія. Існує багато теорій виникнення життя. Французький вчений. Італійський біолог. Основні постулати теорії біохімічної еволюції. Ідея мимовільного зародження. Основоположник теорії панспермії.

«Проблема походження та сутності життя» - Природно-історичний підхід. Опарін. Стаціонарний стан концепції. ДНК молекули. В організмі людини, що важить 70 кг, міститься 45,5 кг кисню. Властивість хіральності. Креаціонізм. Віруси. Messenger RNA. Анаксагор. Концепція панспермії. Ідея самозародження. Основні засади. Симпозіуми щодо проблеми походження життя. Біополімери. Основна нагорода Опаріна. Біохімічної еволюції концепції.

"Як виникло життя на Землі" - Концепція біогенезу. Зміна атмосфери Землі. Л. Пастер. Ван Гельмонт. Теорія стаціонарного стану. Мимовільне зародження життя. Виникнення життя Землі. Теорія А.І. Опарін. Ф.Реді. Віталізм. Л.Спалланцані. Панспермія. Життя Землі. Природне походження життя. Досвід С. Міллера. Теорії походження життя. Мікроорганізми. Атмосфера Землі. креаціонізм. Теорія біохімічної еволюції.

"Концепції походження життя на Землі" - Радіаційна панспермія. Клітини. Теорія еволюції. Схема появи. Радянський біохімік. Зворотна спрямована панспермія. Зародки життя. Досліди щодо відтворення амінокислот. Хімік Стенлі Міллер. Клітини рослин. Теорія панспермії. креаціонізм. Що таке життя? Вернадський. Парацельс. Хімічні елементи. Живий вміст клітини. Поліпептиди. Теорія самозародження. Формальдегід. Сучасний погляд виникнення життя.

«Теорії появи життя» – органічні сполуки. Коацерват. Етапи формування життя за Опаріном. Організми відрізняються від неживих. Гіпотеза біопоезу. Біогенний метод. Ван Гельмонт. Теорія біохімічної еволюції Опаріна. Гіпотеза мимовільного зародження життя Землі. Гіпотеза стаціонарного стану. Французький мікробіолог Луї Пастер. Гіпотеза біохімічної еволюції Гіпотеза панспермії. Що таке життя? Властивості білка.

«Найдавніші організми на Землі» - Найдавніші організми. Тип Брахіопод. Перелік тимчасових підрозділів. У якому періоді ми живемо. Риси схожості. Риси схожості та відмінності. Устаткування. Сучасні представники. Ян Баптист Ван Гельмонт. Теорія еволюційна. Представники класу двостулкових молюсків. Народження життя. Гребінчастий замок. Клас Трилобіти. Клас Двостулкові Молюски. Геохронологічна таблиця. Теорія божественного походження.

Термінологія

1. Туманність- Скупчення газово-пилової матерії у всесвіті, що має великі розміри.

2. Галактика- Зірка і навколишні планети.

3. Зіркова система- Система зірок з навколишніми планетами, що розвивається з однієї туманності.

4. Планета– небесне тіло, що здійснює рух близькою до кругової орбіти навколо зірки, що світиться відбитим світлом.

5. Абіогенний синтез– утворення органічних молекул із неорганічних поза живими організмами.

6. Енергія– загальна кількісна міра кількості руху матерії.

7. Розчин– однорідні суміші двох або кількох речовин, розподілених у розчиннику.

8. Коацервація –поділ розчину ВМС на фази з більшою та меншою концентрацією молекул.

9. Коацерват– бульбашки рідини, оточені білковими плівками.

10. Адсорбція- Поглинання речовини з рідкого середовища поверхнею твердого тіла.

Питання про походження життя на Землі, а так само, мабуть і на інших планетах інших зіркових систем хвилювало людину з того часу, як він почав усвідомлювати себе людиною, став пізнавати себе і навколишній світ. Перші спроби теоретичного вирішення питання сягають глибокої давнини і мають відбитки тих епох і поглядів. У цьому питанні з давніх-давен існують дві точки зору: одна стверджує можливість походження живого від неживого - це теорія абіогенезу, інша - теорія біогенезу - заперечує мимовільне зародження життя. Сучасні погляди дозволяють лише поставити цю суперечку на науковий ґрунт і тим самим обґрунтувати правильність теорії абіогенезу.

Уявлення стародавніх та середньовічних філософів

Загальний рівень знань у стародавньому світі був невисокий, погляди вирізнялися фантастичністю. Незнання способів розмноження організмів спричиняло те, що вважалося можливим виникнення живих істот із мертвих останків, чи неорганічних речовин. Ці погляди підтримувалися церквою. Відкриття мікроскопа розширило уявлення про будову організмів, теорію походження живого від неживого було відкинуто. Досвідами італійця Реді (середина XVII ст.) було доведено, що все живе походить від живого. Проте теорія самозародження живого з неживого ще довго існувало у вухах вчених. Досліди француза Л. Пастера остаточно розвіяли цю теорію. На основі робіт Пастера були розроблені методи стерилізації та консервування. Це сталося 1870г.

Надалі це було перенесено на клітину, а мікроорганізми більше розглядалися. Поруч із роботами Пастера виникла теорія вічності життя. Відповідно до теорії Ріхтера в 1865 р життя Землю було занесено з інших планет. Ця теорія не розкриває суті походження життя, вона лише намагається пояснити її появу.

Особливе місце у вирішенні питання належить матеріалістичним теоріям. Ключовим питанням тут є різницю між живим і неживим. За основу походження живого вчені беруть освіту білкових сполук. Відповідно до теорії англійця Елена в 1899р. перша поява азотистих сполук на Землі присвячена періоду, коли пари води сконденсувалися у воду і покрили поверхню планети. Вода була насичена солями, що мають велике значення для освіти та діяльності білка. У цьому гарячому розчині, у присутності ультрафіолету, електричних розрядів, великої кількості вуглекислоти почалося зародження живого, яке згодом пройшло тривалий шлях еволюції.

Досліджуючи питання про походження живого, одночасно слід зрозуміти процеси, що протікають при освіті планети. Відповідь на ці питання дають астрономія та хімія. Основним методом дослідження космосу є спектроскопія. Аналіз світла, що випромінюється зірками дає багаті відомості про їх хімічному складі. З кінця 19 ст. було зареєстровано 2млн. спектрів 15 тис. зірок та Сонця. Висновок – усюди існують одні й самі хімічні елементи і виконуються одні й самі фізичні закони. Формування планети.

Найпоширенішим елементом є водень (Н-Н, Н-Не). У всесвіті утвореної з водню, як первинна речовина формуються зірки. Основною ядерною реакцією є злиття ядер водню та утворення атома гелію та виділення енергії. Ця енергія рухає всесвіт. За законом збереження мас енергія, що виділилася при освіті, перетворюється на енергію випромінювання. Подальша взаємодія елементів призводить до утворення інших хімічних елементів. Ці реакції виражаються у освіті складніших молекул та його агрегатів – пилових часток. Вони утворюють у просторі скупчення газопилової матерії. Наприклад, гігантська туманність у сузір'ї Оріону. Її діаметр 15 світлових років, кількості пилу достатньо для утворення 100 тис. зірок розміром із Сонце. Туманність Чумацький шляхмає діаметр 100 тис. світлових літ. Туманність Оріону – найближча до нас, на відстані 1500 світлових років. З газопилової хмари 4,5 млрд. років тому утворилася Земля та інші планети сонячної системи. Незважаючи на спільність походження планет, тільки на Землі з'явилося життя і досягло виняткового різноманіття. Для життя на Землі необхідні були космічні і планетні умови. По-перше, це оптимальні розміри планети. По-друге – рух круговою орбітою забезпечує постійне тепло. По-третє – постійне випромінювання світила. Всім цим умовам задовольняла Земля, де близько 4,5 млрд. років тому створилися умови вищого рівня розвитку матерії та її еволюції у бік виникнення життя.

Сучасні уявлення про виникнення життя. Усі сучасні ставлення до походження життя Землі грунтуються на визнанні абиогенного, тобто. небіологічного виникнення органічних речовин із неорганічних молекул. Це думка російського вченого А.І.Опаріна (1924).

Хімічна еволюція

На перших етапах Земля мала дуже високу температуру. У міру її остигання важкі елементи переміщалися до її центру, а легені залишалися на поверхні. Метали окислялися і вільного кисню у атмосфері був. Вона складалася з H 2 , CH 4 , NH 3 , HCN і мала відновлювальний характер. Це було причиною виникнення органічних речовин небіологічним шляхом. До початку 20 століття вважалося, що вони можуть виникати лише в організмі. У зв'язку з цим їх назвали органічними, а речовини мінерали, неорганічними. У 1953р. було доведено, що пропускаючи струм через суміш газів H 2 CH 4 NH 3 HCN за відсутності кисню отримана суміш амінокислот. Надалі абіогенним шляхом було отримано багато органічних сполук. Усі вони згодом виявлені у космосі.

Понад 4 млрд. років тому «колбою Міллера» була вся земна куля. Вивергалися вулкани, стікала лава, клубилася пара, виблискували блискавки. У міру остигання планети водяні пари конденсувалися і зливами протягом мільйонів років обрушувалися на планету. Сформувався первинний океан, гарячий і насичений солями, крім того туди потрапляли цукру, амінокислоти, органічні кислоти, що утворюються. У міру пом'якшення клімату стало можливим утворення більш складних сполук, у результаті з'явилися первинні біополімери – полінуклеотиди та поліпіптиди.

Первинний океан містив у розчинному вигляді різні органічні та неорганічні молекули. Концентрація їх постійно збільшувалася і поступово води стали «бульйоном» з живильних органічних сполук. Кожна молекула має певну структурну організацію: деякі дисоційовані, деякі мають гідратні оболонки. Органічні молекули мають велику молекулярну масу та складну будову. Молекули, оточені водяною оболонкою, об'єднуються утворюючи високомолекулярні комплекси – коацервати. У первинному океані коацерватні краплі поглинали інші речовини або руйнувалися або укрупнялися. В результаті краплі ускладнювалися та пристосовувалися до зовнішніх умов. Серед коацерватів розпочався відбір найстійкіших форм. З'явилися відмінності між хімічним складом внутрішнього і зовнішнього середовища. Через війну хімічної еволюції збереглися ті форми, які за розпаду на дочірні не втратили особливостей структури. Це здатність до самовідтворення. У процесі еволюції зв'язок нуклеїнових кислот та білкових молекул призвело до виникнення генетичного коду. Ця послідовність нуклеотидів була інформацією для послідовності амінокислот в молекулі білка. (Відтворення собі подібних). Поступово шари ліпідів навколо коацерватів перетворилися на зовнішню мембрану. Це зумовило шляхи подальшої еволюції. Освіта первинних клітинних організмівзапочаткувало біологічну еволюцію.

Виникнення прокаріотів

Відбір коацерватів тривав близько 750 млн. років. В результаті з'явилися без'ядерні прокаріоти. За способом вирішення вони були гетеротрофами – використовували органіку первинного океану. За відсутності кисню атмосфери вони протікав анаеробний обмін речовин. Він малоефективний. Поступово запаси харчування океані виснажувалися. Почалася конкуренція харчування.

У більш вигідному становищі виявилися організми, здатні використовувати сонячну енергіюдля синтезу органіки Так виник фотосинтез. Це спричинило появу нового джерела харчування. Потім фотосинтезуючі організми навчилися використовувати воду як джерело водню. Засвоєння вуглекислого газу вони супроводжувалося виділенням кисню і включенням вуглецю в органічні сполуки. (Сьогодні прокаріоти поверхні океану виробляють до 78% відновлюваного кисню.)

Перехід від первинної атмосфери до кисневого середовища – дуже важлива подія. У верхніх шарах утворюється озоновий екран, з'являється вигідніший, кисневий тип обміну речовин. На Землі почали з'являтися нові форми життя з ширшим використанням довкілля.

Виникнення еукаріотів

Еукаріоти виникли внаслідок симбіозу різних прокаріотів. Так виникли предки примітивних простих, що нині живуть джгутикових. Симбіоз джгутикових з фотосинтезуючими дали водорості чи рослини.

Можливості одноклітинних в освоєнні довкілля були обмежені. 2,6 млрд років тому з'явилися багатоклітинні. Основу сучасних поглядів на виникненні пояснює теорія фагоцителли І.І.Мечникова. Багатоклітинні походять від колоніальних джгутикових. Вони існують і зараз. Ці колонії перетворилися на найпростіший, але цілісний організм.

Отже виникнення життя Землі пов'язані з тривалим процесом хімічної еволюції. Формування мембрани – оболонки сприяло початку біологічної еволюції. Як найпростіші, і складно влаштовані основу своєї структурної організації мають клітину.

Контрольні питання

1. Історія уявлень про виникнення життя.

2. Роботи Л. Пастера.

3. Теорія вічності життя.

4. Утворення неорганічних речовин та формування планети.

5. Теорія А.І. Опарін.

6. Біологічна еволюція.

7. Виникнення перших багатоклітинних.

Походження та початкові етапи розвитку життя на Землі. Ι варіант.

1. Живе відрізняється від неживого

А – складом неорганічних сполук

Б – наявністю каталізаторів

В – взаємодією молекул одна з одною

Г – обмінними процесами, що забезпечують сталість структурно-

Функціональної організації системи

2. Першими живими організмами на планеті були:

А – анаеробні гетеротрофи

Б – аеробні гетеротрофи

В - автотрофи

Г – організми-симбіонти

3. Гіпотеза – це

А – логічне узагальнення досвіду

Б – науково поставлений досвід

В – наукове припущення

Г – вивчення змін, що відбуваються у природі

4. Біологічною системою називають

А – органи живого організму

Б – кілька поряд розташованих органів

В – поєднання однорідних клітин

Г – біологічні об'єкти різного ступеня складності, що мають декілька

рівнів організації

5. Хімічна еволюція на Стародавній Землі завершилася

А – абіогенним синтезом біологічних мономерів

Б – утворення поліпептидів

В – синтезом біополімерів

Г – випадково виниклим об'єднанням білків та нуклеїнових кислот

6. Досліди Л. Пастера довели можливість

А – самозародження життя

Б – появи живого із живого

В – занесення «насіння життя»

Г – біохімічної еволюції

7. Для біологічної еволюції на Землі вирішальну роль відіграли космічні, планетарні та хімічні умови, що забезпечили наявність води:

А – у газоподібному стані

Б – у твердому стані

В – у рідкому стані

Г – у вигляді водної «сорочки», що оточує органічні молекули

8. Статевим процесом в історії Землі першими мали:

А – протобіонти

Б – аеробні бактерії

В – еукаріоти

Г – прокаріоти

9. Перші еукаріоти, що дали початок тваринам, отримували енергію, необхідну для життєдіяльності.

А - утворюючи пірофосфат

Б - поглинувши аеробні бактерії

В – «уклавши спілку» з первинними фотосинтетиками

Г – використовуючи ультрафіолетове випромінювання

10. Коацерват – це

А – бульбашки рідини, оточені білковими плівками

Б – фазовідокремлена система, що взаємодіє із зовнішнім середовищем за типом

Відкритої системи

В – високомолекулярна органічна сполука

Г – молекули, оточені водною оболонкою

Походження та початкові етапи життя Землі. Ι Ι варіант

1. Відповідно до теорії мимовільного зародження життя:

А – виникала неодноразово з неживої речовини

Б – занесена на нашу планету з поза

В – була створена надприродною істотою у певний час

Г – виникла в результаті процесів, що підкоряються фізичним та хімічним законам

2 . Остаточно 1861 р. довів досвідченим шляхом неможливість появи живого з неживого

(абіогенез) на Землі:

А – Ф. Реді – А. Левенгук

Б - Л. Пастер г - Л. Спалланцані

3 . Вперше у 1924 р. висловив припущення про абіогенне походження органічних

Речовин на Землі і сформулював коацерватну гіпотезу:

А - Дж. Холдейн - С. Міллер

Б - А. Опарін г - Дж. Бернал

4. Відповідно до сучасних уявлень, необхідними виникнення життя Землі були:

А – певні хімічні сполуки та відсутність газоподібного кисню

Б – наявність джерела енергії, певні хімічні сполуки та безмежно довгий час

В - безмежно довгий час, певні хімічні сполуки та відсутність газоподібного кисню

Г – певні хімічні сполуки, наявність джерела енергії, відсутність газоподібного кисню, безмежно довгий час

5. Вперше у 1953 р. експериментально здійснили абіогенний синтез органічних речовин із неорганічних:

А – С. Міллер, Г. Юрів – С. Фокс, С. Міллер

Б - А. Опарін, Дж. Холдейн - Дж. Холдейн, Г. Юрії

6 . Мимовільне зародження життя на Землі в наш час є малоймовірним тому, що:

А – на Землі надто мало діючих вулканів

Б - не вистачає ультрафіолетового випромінювання, щоб забезпечити процес енергією

В – електрична активність атмосфери є недостатньою для синтезу сполук

Г – хімічні сполуки, з яких могло б виникнути життя, миттєво були б

Окислені чи поглинені існуючими організмами

7. Згідно з коацерватною гіпотезою, коацервати мали властивості живого тому, що вони:

А – складалися з білкових молекул та вибірково поглинали речовини

Б – мали здатність до відтворення та самооновлення хімічного складу

В – вибірково поглинали речовини, збільшували свій обсяг і розпадалися за певних умов на дрібніші

Г – реагували на зміну хімічного складу навколишнього середовища і самі виділяли сполуки, що її змінюють

8. Перші живі організми (пробіонти), що з'явилися на Землі, за способом харчування були:

А – анаеробними гетеротрофами в – аеробними хемотрофами

Б – анаеробними фототрофами; г – аеробними гетеротрофами.

9. Відповідно до теорії біохімічної еволюції життя:

А – існувала завжди

Б - виникала неодноразово з неживої речовини

В - занесена на нашу планету з поза

10. Відповідно до теорії панспермії життя

А - виникала неодноразово з неживої речовини

Б - занесена на нашу планету з поза

В - була створена надприродною істотою у певний час

Г - виникла в результаті процесів, що підкоряються фізичним та хімічним законам

Контрольна робота на тему:
«Походження життя Землі»

Варіант 1

Частина А

1.

б) наявністю каталізаторів;

г) обмінними процесами.

2.

а) анаеробні гетеротрофи;
б) аеробні гетеротрофи;
в) автотроф;
г) організми-симбіонти.

3. До такої загальної якості живого, як саморегуляція, належить:

а) спадковість;
б) мінливість;
в) дратівливість;
г) онтогенез.

4. Сутність теорії абіогенезу полягає в:

в) створення світу Богом;

5. Кристал не є живою системою, тому що:

а) він не здатний до зростання;

в) йому не властива подразливість;

6. Досліди Луї Пастера довели можливість:

а) самозародження життя;


г) біохімічної еволюції.

7.

а) радіоактивність;
б) наявність рідкої води;
в) наявність газоподібного кисню;
г) маса планети.

8. Вуглець є основою життя Землі, т.к. він:

9. Виключіть зайве:

а) 1668;
б) Ф.Реді;
в) м'ясо;
г) бактерії.

10.

а) Л. Пастер;
б) О.Левенгук;
в) Л.Спалланцані;
г) Ф.Реді.

Частина Б

Закінчіть речення.

1. Теорія, що постулює створення світу Богом (Творцем), – … .

2. Доядерні організми, які мають обмеженого оболонкою ядра і органоїдів, здатних до самовідтворення, – … .

3. Фазововідокремлена система, що взаємодіє із зовнішнім середовищем на кшталт відкритої системи, – … .

4. Радянський вчений, котрий запропонував коацерватну теорію походження життя, – … .

5. Процес, внаслідок якого організм набуває нової комбінації генів, – … .

Частина В

Дайте короткі відповіді на такі запитання.

1. Які загальні ознаки живої та неживої матерії?

2. Чому при виникненні перших живих організмів в атмосфері Землі мав бути відсутній кисень?

3. У чому був досвід Стенлі Міллера? Що відповідало «первинному океану» у цьому досвіді?

4. У чому основна проблема переходу від хімічної еволюції до біологічної?

5. Перерахуйте основні тези теорії А.І. Опарін.

Варіант 2

Частина А

Випишіть номери запитань, поруч із ними запишіть букви правильних відповідей.

1. Живе відрізняється від неживого:

а) складом неорганічних сполук;

в) взаємодією молекул одна з одною;
г) обмінними процесами.

2. Першими живими організмами на планеті були:

а) анаеробні гетеротрофи;
б) аеробні гетеротрофи;
в) автотроф;
г) організми-симбіонти.

3.

а) метаболізм;
б) репродукція;
в) дратівливість;
г) онтогенез.

4. Сутність теорії біогенезу полягає в:

а) походження живого з неживого;
б) походження живого від живого;
в) створення світу Богом;
г) занесення життя із Космосу.

5. Зірка не є живою системою, тому що:

а) вона здатна до зростання;

в) вона не має дратівливості;

6.

а) самозародження життя;
б) появи живого лише з живого;
в) занесення «насіння життя» з Космосу;
г) біохімічної еволюції.

7. З перерахованих умов найважливішим для виникнення життя є:

а) радіоактивність;
б) наявність води;
в) наявність джерела енергії;
г) маса планети.

8. Вода є основою життя, тому що:

а) є добрим розчинником;


г) має всі перераховані властивості.

9. Виключіть зайве:

а) 1924;
б) Л. Пастер;
в) м'ясний бульйон;
г) бактерії.

10. Розташуйте в логічній послідовності такі імена:

а) Л. Пастер;
б) С.Міллер;
в) Дж.Холдейн;
г) А.І. Опарін.

Частина Б

Закінчіть речення.

1. Процес утворення живими організмами органічних молекул із неорганічних за рахунок енергії сонячного світла – … .

2. Доклітинні утворення, що мали деякі властивості клітин (здатність до обміну речовин, самовідтворення тощо), – … .

3. Поділ розчину білків, що містить та інші органічні речовини, на фази з більшою чи меншою концентрацією молекул – … .

4. Англійський фізик, який припустив, що адсорбція була одним із етапів концентрування органічних речовин у ході передбіологічної еволюції – … .

5. Властива всім живим організмам система запису спадкової інформації у молекулах ДНК як послідовності нуклеотидів – … .

Частина В

1. У чому був досвід Стенлі Міллера? Що відповідало «блискавкам» у цьому досвіді?

2. Чому маса планети, на якій може виникнути життя, не повинна бути більшою за 1/20 маси Сонця?

3. До якої стадії розвитку життя Землі можна віднести слова гоголівського героя: «Числа не пам'ятаю. Місяця також не було. Було чорт знає, що таке»?

4. Які умови потрібні для виникнення життя?

5. Що таке панспермія? Хто з відомих вам вчених дотримувався цієї теорії?

Варіант 3

Частина А

Випишіть номери запитань, поруч із ними запишіть букви правильних відповідей.

1. Живе відрізняється від неживого:

а) складом неорганічних сполук;
б) здатністю до самовідтворення;
в) взаємодією молекул одна з одною;
г) обмінними процесами.

2. Першими живими організмами на планеті були:

а) анаеробні гетеротрофи;
б) аеробні гетеротрофи;
в) автотроф;
г) організми-симбіонти.

3. До такої загальної якості живого як, самооновлення, належить:

а) метаболізм;
б) репродукція;
в) дратівливість;
г) онтогенез.

4. Сутність креаціонізму полягає в:

а) походження живого з неживого;
б) походження живого від живого;
в) створення світу Богом;
г) занесення життя із Космосу.

5. Річка не є живою системою.

а) вона здатна до зростання;
б) вона здатна до розмноження;
в) вона не здатна до дратівливості;
г) в повному обсязі властивості живого їй властиві.

6. Досвід Франческо Реді довів неможливість:

а) самозародження життя;
б) появи живого лише з живого;
в) занесення «насіння життя» з космосу;
г) біохімічної еволюції.

7. З перерахованих умов найважливішим для виникнення життя є:

а) радіоактивність;
б) наявність води;
в) безмежно довгий час еволюції;

8. У період виникнення життя в атмосфері Землі мав бути відсутній кисень, тому що:

а) він є активним окисником;
б) має високу теплоємність;
в) збільшує свій обсяг під час замерзання;
г) все перелічене вище в комплексі.

9. Виключіть зайве:

а) 1953;
б) бактерії;
в) С. Міллер;
г) абіогенний синтез.

10. Розташуйте в логічній послідовності такі прізвища:

а) Л. Пастер;
б) Ф.Реді;
в) Л.Спалланцані;
г) А.І. Опарін.

Частина Б

Закінчіть речення.

1. Утворення органічних молекул із неорганічних поза живими організмами – … .

2. Бульбашки рідини, оточені білковими плівками, що виникають при збовтуванні водних розчинів білків, – … .

3. Здатність відтворювати собі подібні біологічні системи, що проявляється усім рівнях організації живої матерії, – … .

4. Американський вчений, який запропонував термічну теорію походження протобіополімерів, – ….

5. Білкові молекули, що прискорюють перебіг біохімічних перетворень у водних розчинах при атмосферному тиску, – … .

Частина В

Дайте коротку відповідь на поставлене запитання.

1. У чому основна відмінність горіння дров від горіння глюкози в клітинах?

2. Які три сучасні погляди на проблему походження життя?

3. Чому саме вуглець є основою життя?

4. У чому був досвід Стенлі Міллера?

5. Які основні етапи хімічної еволюції?

Варіант 4

Частина А

Випишіть номери запитань, поруч із ними запишіть букви правильних відповідей.

1. Живе відрізняється від неживого:

а) складом неорганічних сполук;
б) здатністю до саморегуляції;
в) взаємодією молекул одна з одною;
г) обмінними процесами.

2. Першими живими організмами на планеті були:

а) анаеробні гетеротрофи;
б) аеробні гетеротрофи;
в) автотроф;
г) організми-симбіонти.

3. До такої загальної якості живого, як самовідтворення, належить:

а) метаболізм;
б) репродукція;
в) дратівливість;
г) онтогенез.

4. Сутність теорії панспермії полягає в:

а) походження живого з неживого;
б) походження живого від живого;
в) створення світу Богом;
г) занесення на Землю «насіння життя» з Космосу.

5. Льодовик не є живою системою.

а) він не здатний до зростання;
б) не здатний до розмноження;
в) він не здатний до дратівливості;
г) в повному обсязі властивості живого йому притаманні.

6. Досвід Л.Спалланцані довів неможливість:

а) самозародження життя;
б) появи живого лише з живого;
в) занесення «насіння життя» з Космосу;
г) біохімічної еволюції.

7. З перерахованих умов найважливішим для виникнення життя є:

а) радіоактивність;
б) наявність води;
в) наявність певних речовин;
г) певна маса планети.

8. Вуглець є основою життя, т.к. він:

а) є найпоширенішим на Землі елементом;
б) першим із хімічних елементів став взаємодіяти з водою;
в) має невелику атомну вагу;
г) здатний утворювати стійкі з'єднання з подвійними та потрійними зв'язками.

Далі буде

ФЕДЕРАЛЬНА АГЕНЦІЯ З ОСВІТИ

Державне освітня установавищого

Середньотехнічний факультет

Кафедра математичних та природничих дисциплін

Біологія

Конспект лекцій

для студентів 1 курсу

всіх форм навчання

Кемерово 2010

Упорядник:

Викладач,

Розглянуто та затверджено на засіданні

кафедри математики та природничих дисциплін

середньотехнічного факультету

У курсі загальної біології розглянуто основні аспекти існування та функціонування живих систем, у взаємозв'язку з довкіллям. А також, основи селекції живих організмів та генної інженерії. Велику увагу приділено розкриттю теорії еволюції.

© Ким ТІПП, 2010

ПЕРЕДМОВА

Наш час характеризується надзвичайно збільшеною взаємозалежністю людей. Життя людини, її здоров'я, умови її праці та побуту майже повністю залежать від правильності рішень, що приймаються багатьма іншими людьми. У свою чергу, діяльність окремої людини та сама впливає на долю багатьох інших. Саме тому дуже важливо, щоб наука про життя стала невід'ємною частиною світогляду кожної людини незалежно від її спеціальності. Будівельнику, технологу, меліоратору знання біології необхідне так само, як лікаря або агронома бо тільки в цьому випадку вони будуть представляти наслідки своєї виробничої діяльності для природи та людини.

Ціль даного курсулекцій – дати уявлення про структуру живої матерії, найбільш загальні її закони, познайомити з різноманіттям життя та історією її розвитку на Землі. Відповідно до цього особлива увага приділяється аналізу взаємовідносин між організмами та умовами стійкості екосистем. У курсі наведено приклади, що характеризують підпорядкованість людини всім відомим біологічним законам.

РОЗДІЛ 1 ПОХОДЖЕННЯ ТА ПОЧАТКОВІ ЕТАПИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ НА ЗЕМЛІ

Тема 1.1 Розмаїття живого світу. Основні

властивості живого

Термінологія

1. Неорганічні сполуки- Елементи і утворювані ними прості і складні речовини, що зустрічаються у великих кількостях поза живими організмами.

2. Органічні сполуки- З'єднання вуглецю з іншими елементами, що зустрічаються переважно в живих організмах.

3. Біополімери- Високомолекулярні органічні сполуки, мономерами яких є прості органічні молекули.

4.Клітина- Структурно-функціональна одиниця, а так само одиниця розвитку всіх живих організмів.

5. Тканина- Сукупність подібних за будовою клітин, пов'язаних виконанням загальних функцій.

6. Орган- Сукупність просторово ізольованих тканин, спеціалізована на виконанні певних функцій.

7. Біологічна система– біологічні об'єкти різного ступеня складності, які мають кілька рівнів організації. Має властивості цілого.

Біологія- Це наука про життя. Біологія вивчає будову, прояв життєдіяльності, довкілля всіх живих організмів планети. Живе планети представлено надзвичайним різноманіттям форм, безліччю видів живих істот. Вчені постійно знаходять і описують нові види як існуючі, так і ті, що вимерли в минулі епохи.

Однією з основних завдань біології є розкриття загальних властивостейживих організмів та пояснення причин їх різноманіття, виявлення зв'язків між будовою та умовами проживання.

Важливе значення у науці мають питання виникнення та закони розвитку життя Землі – еволюційне вчення. Розуміння цих законів є основою наукового світогляду.

По предмету вивчення біологія поділяється окремі науки:

Ботаніка;

Зоологія;

анатомія;

Медицина;

Екологія і т.д.

Кожна з цих наук має власні підрозділи та завдяки накопиченим знанням – дедалі більше спеціалізується.

Відповідно до рівня організації живої матерії виділяються наукові дисципліни: молекулярна біологія, цитологія - вчення про клітину, гістологія - вчення про тканини і т.д.

Біологія використовує самі різні методививчення:

1. історичний;

2. описовий;

3. інструментальний.

У різних галузях біології дедалі більше зростає значення прикордонних дисциплін: біофізика, біохімія, біоніка.

Виникнення життя та функціонування живих організмів обумовлені природними законами. Пізнання їх дозволяє скласти точну картину світу та використовувати в практичних цілях.

Досягнення біології останнього часу призвели до виникнення нових напрямів у науці, які стали самостійними розділами у комплексі. (Генна інженерія). Практичне застосуваннядосягнень сучасної біології, Нині дозволяє отримати нові біологічні речовини – їжу, ліки, матеріали. Виняткова здатність природи до самовідновлення створила ілюзію невразливості, безмежності її ресурсів. Але це негаразд. Тому вся діяльність людини має будуватися з урахуванням принципів організації біосфери.

Значення біології для людини величезне. Загальнобіологічні закономірності використовуються при вирішенні найрізноманітніших питань у багатьох галузях народного господарства. У сільському господарстві досягнуто великих успіхів щодо виведення нових сортів культурних рослин, порід домашніх тварин, штамів мікроорганізмів. Надалі практичне значення біології ще більше зросте. Це з швидкими темпами зростання населення планети, зі зростаючою чисельністю міського населення. У такій ситуації важливою є інтенсифікація сільгоспвиробництва. Важливу роль цьому гратиме науково обгрунтоване використання природних ресурсів.

Перші живі істоти з'явилися на планеті 3 млрд. років тому. Від цих ранніх форм виникло безліч видів живих організмів, які, з'явилися, процвітали протягом певного часу, а потім вимирали. Від раніше існуючих форм походять сучасні живі організми, що утворюють чотири царства природи:

Понад 1.5 млн. видів тварин;

350 тис. видів рослин;

Значна кількість видів грибів;

Безліч організмів – прокаріотів.

Світ живих істот, включаючи людину, представлений біологічними системами різної структурної організації. Усі живі організми складаються із клітин. Клітина може бути окремим організмом та частиною багатоклітинної рослини або тварини. Вона може бути найпростішою чи складною. Будь-яка клітина є цілим організмом, здатний виконувати всі функції для забезпечення життєдіяльності. Клітини, що входять до складу багатоклітинного організму спеціалізовані - вони виконують одну функцію і не здатні існувати поза організмом. У вищих організмів взаємозв'язок і взаємозалежність клітин призводить до створення нової якості, не рівної простої суми. Поєднання їх у процесі еволюції утворює цілісний організм із певними, властивими лише йому властивостями.

Рівні організації живої матерії

Жива природа є складноорганізованою системою.

Існує кілька рівнів організації живого:

1. Молекулярний(0,1 - 1 мм.) 10м.

З цього рівня починаються найважливіші процеси життєдіяльності організму. Будь-яка система, як би складно вона не була влаштована, здійснюється на рівні взаємодії біологічних макромолекул – білків, поліцукорів, ДНК.

2. Клітинний(10нм - 1мкм) 1м.

Клітина- Найменша структурна одиниця всього живого. Неклітинних форм життя немає. Віруси – виняток, тому що живуть тільки в клітині.

3. Тканинний(10мкм – 100мкм) 1м.

Тканинає сукупність подібних за будовою клітин, об'єднаних виконанням загальної функції.

4.Органний(100мкм – 1мм) 1м.

Орган– це структурно-функціональне поєднання кількох типів тканин.

5. Організмовий(1мм - 1дм) 1м.

Організм– це найпростіша одноклітинна або багатоклітинна система, здатна до самостійного існування. Він утворений сукупністю тканин та органів.

6. Популяційно – видовий.

Сукупність організмів одного виду, об'єднана спільним місцемПроживання створює популяцію, в якій протікають елементарні еволюційні перетворення.

7. Біогеоценотичний.

Біогеоценоз – сукупність організмів різних видівта різної складності організації з усіма факторами середовища.

8. Біосферний.

Це найвищий рівень організації життя. До нього входять – жива речовина, відкісна речовина та біокісна речовина.

Біомаса планети 2,5 1012 т. З них 99% маса організмів суші представлена ​​зеленими рослинами. На біосферному рівні відбуваються кругообіг речовин і перетворення енергії, пов'язані з життєдіяльністю всіх живих організмів планети.

Критерії живих систем

Це система оцінок, що відрізняють живі системи від об'єктів неживої природи.

1. Особливості хімічного складу.До складу живих організмів входять самі хімічні елементи, як у об'єкти неживої природи. Однак їхнє співвідношення неоднакове. Елементи неживої природи представлені О2, Si, Fe, Mg, Al, S, MeO, MeS, MeCO3 і т. д. У живих організмах 98% складу припадає на O2, C, N2, H2. Вони входять до складу складних органічних молекул: білків, ДНК, вуглеводів, жирів.

2. Метаболізм.Усі живі організми здатні до обміну речовин із довкіллям. Найважливішими процесами є синтез та розпад. Живі організми поглинають із середовища різні речовини, вони переробляються. Частина йде на будівництво організму, частина – на поповнення енерговитрат. Це асиміляція чи пластичний обмін. Це дисиміляція або енергетичний обмінколи органічні сполуки розпадаються на прості і виділяється енергія. Метаболізм забезпечує гомеостаз організму - це сталість його будови та функцій.

3. Єдиний принцип структурної організації.Всі організми на будь-якому ступені складності та розмірів складаються з клітин.

4. Репродукція.На організмовому рівні репродукція проявляється як розмноження особин. Нащадок подібний до батьків. В основі самовідтворення лежить реакція матричного синтезу при самоподвоєнні ДНК.

5. Спадковість. Це здатність організмів передавати свої ознаки, властивості, здібності з покоління до покоління. Спадковість забезпечує матеріальну наступність у низці поколінь.

6. Зростання та розвиток.Здатність до розвитку – загальне властивість матерії. Під розвитком розуміють незворотну спрямовану зміну об'єктів природи. В результаті виникає новий, якісний стан об'єкта, змінюється його склад та структура.

А) індивідуальне – онтогенез.

Б) історичне – філогенез.

7. Подразливість.Це властивість живих організмів вибірково реагувати зовнішні впливи. Багатоклітинні організмиреагують на подразнення із засобів рефлексу. Організми не мають нервової системиреагують тропізмами - напрямом зростання, руху (геліотропізм - рух до сонця).

8. Дискретність.Це властивість живої матерії. Вона йде від простого до складного. Дискретність будови організму – основа його структурного ладу.

9. Авторегуляція. Це здатність живих організмів в умовах мінливого середовища підтримувати сталість хімскладу та інтенсивність фізіологічних процесів. Ця діяльність регулюється функцією спеціальних систем.

10. Енергозалежність.Живі тіла – це енергетично відкриті системи. Обмінні процеси здійснюються через них оболонки (мембрани, шкіра). Вони підтримують сталість складу та єдність системи. Живі організми існують при постійному надходженні матерії та енергії ззовні.

Життя- Це активне, що йде з витратою отриманої ззовні енергії, підтримання та самовідтворення специфічної структури.

Контрольні питання

1. Сутність терміна "Біологія".

2. Підрозділ біології на предмет вивчення.

3. Підрозділ біології за рівнем організації.

4. Значення біології в людини.

5. Розмаїття живого світу.

6. Біологічні системи.

7. Рівні організації живого.

8. Критерії живих систем.

Тема 1.2 Виникнення життя Землі

Термінологія

1. Туманність- Скупчення газово-пилової матерії у всесвіті, що має великі розміри.

2. Галактика- Зірка і навколишні планети.

3. Зіркова система- Система зірок з навколишніми планетами, що розвивається з однієї туманності.

4. Планета– небесне тіло, що здійснює рух близькою до кругової орбіти навколо зірки, що світиться відбитим світлом.

5. Абіогенний синтез– утворення органічних молекул із неорганічних поза живими організмами.

6. Енергія– загальна кількісна міра кількості руху матерії.

7. Розчин– однорідні суміші двох або кількох речовин, розподілених у розчиннику.

8. Коацервація –поділ розчину ВМС на фази з більшою та меншою концентрацією молекул.

9. Коацерват– бульбашки рідини, оточені білковими плівками.

10. Адсорбція- Поглинання речовини з рідкого середовища поверхнею твердого тіла.

Питання про походження життя на Землі, а так само, мабуть і на інших планетах інших зіркових систем хвилювало людину з того часу, як він почав усвідомлювати себе людиною, став пізнавати себе і навколишній світ. Перші спроби теоретичного вирішення питання сягають глибокої давнини і мають відбитки тих епох і поглядів. У цьому питанні з давніх-давен існують дві точки зору: одна стверджує можливість походження живого від неживого - це теорія абіогенезу, інша - теорія біогенезу - заперечує мимовільне зародження життя. Сучасні погляди дозволяють лише поставити цю суперечку на науковий ґрунт і тим самим обґрунтувати правильність теорії абіогенезу.

Уявлення стародавніх та середньовічних філософів

Загальний рівень знань у стародавньому світі був невисокий, погляди вирізнялися фантастичністю. Незнання способів розмноження організмів спричиняло те, що вважалося можливим виникнення живих істот із мертвих останків, чи неорганічних речовин. Ці погляди підтримувалися церквою. Відкриття мікроскопа розширило уявлення про будову організмів, теорію походження живого від неживого було відкинуто. Досвідами італійця Реді (середина XVII ст.) було доведено, що все живе походить від живого. Проте теорія самозародження живого з неживого ще довго існувало у вухах вчених. Досліди француза Л. Пастера остаточно розвіяли цю теорію. На основі робіт Пастера були розроблені методи стерилізації та консервування. Це сталося 1870г.

Надалі це було перенесено на клітину, а мікроорганізми більше розглядалися. Поруч із роботами Пастера виникла теорія вічності життя. Відповідно до теорії Ріхтера в 1865 р життя Землю було занесено з інших планет. Ця теорія не розкриває суті походження життя, вона лише намагається пояснити її появу.

Особливе місце у вирішенні питання належить матеріалістичним теоріям. Ключовим питанням тут є різницю між живим і неживим. За основу походження живого вчені беруть освіту білкових сполук. Відповідно до теорії англійця Елена в 1899р. перша поява азотистих сполук на Землі присвячена періоду, коли пари води сконденсувалися у воду і покрили поверхню планети. Вода була насичена солями, що мають велике значення для освіти та діяльності білка. У цьому гарячому розчині, у присутності ультрафіолету, електричних розрядів, великої кількості вуглекислоти почалося зародження живого, яке згодом пройшло тривалий шлях еволюції.

Досліджуючи питання про походження живого, одночасно слід зрозуміти процеси, що протікають при освіті планети. Відповідь на ці питання дають астрономія та хімія. Основним методом дослідження космосу є спектроскопія. Аналіз світла, що випромінюється зірками дає багаті відомості про їх хімічний склад. З кінця 19 ст. було зареєстровано 2млн. спектрів 15 тис. зірок та Сонця. Висновок – усюди існують одні й самі хімічні елементи і виконуються одні й самі фізичні закони. Формування планети.

Найпоширенішим елементом є водень (Н-Н, Н-Не). У всесвіті утвореної з водню, як первинна речовина формуються зірки. Основною ядерною реакцією є злиття ядер водню та утворення атома гелію та виділення енергії. Ця енергія рухає всесвіт. За законом збереження мас енергія, що виділилася при освіті, перетворюється на енергію випромінювання. Подальша взаємодія елементів призводить до утворення інших хімічних елементів. Ці реакції виражаються у освіті складніших молекул та його агрегатів – пилових часток. Вони утворюють у просторі скупчення газопилової матерії. Наприклад, гігантська туманність у сузір'ї Оріону. Її діаметр 15 світлових років, кількості пилу достатньо для утворення 100 тис. зірок розміром із Сонце. Туманність Чумацький шлях має діаметр 100 тис. світлових років. Туманність Оріону – найближча до нас, на відстані 1500 світлових років. З газопилової хмари 4,5 млрд років тому утворилася Земля та інші планети сонячної системи. Незважаючи на спільність походження планет, тільки на Землі з'явилося життя і досягло виняткового різноманіття. Для життя на Землі необхідні були космічні і планетні умови. По-перше, це оптимальні розміри планети. По-друге – рух круговою орбітою забезпечує постійне тепло. По-третє – постійне випромінювання світила. Всім цим умовам задовольняла Земля, де близько 4,5 млрд. років тому створилися умови вищого рівня розвитку матерії та її еволюції у бік виникнення життя.

Сучасні уявлення про виникнення життя. Усі сучасні ставлення до походження життя Землі грунтуються на визнанні абиогенного, т. е. небіологічного виникнення органічних речовин з неорганічних молекул. Це думка російського вченого (1924).

Хімічна еволюція

На перших етапах Земля мала дуже високу температуру. У міру її остигання важкі елементи переміщалися до її центру, а легені залишалися на поверхні. Метали окислялися і вільного кисню у атмосфері був. Вона складалася з H2, CH4, NH3, HCN і мала відновлювальний характер. Це було причиною виникнення органічних речовин небіологічним шляхом. До початку 20 століття вважалося, що вони можуть виникати лише в організмі. У зв'язку з цим їх назвали органічними, а речовини мінерали, неорганічними. У 1953р. було доведено, що пропускаючи струм через суміш газів H2, CH4, NH3, HCN за відсутності кисню отримано суміш амінокислот. Надалі абіогенним шляхом було отримано багато органічних сполук. Усі вони згодом виявлені у космосі.

Понад 4 млрд. років тому «колбою Міллера» була вся земна куля. Вивергалися вулкани, стікала лава, клубилася пара, виблискували блискавки. У міру остигання планети водяні пари конденсувалися і зливами протягом мільйонів років обрушувалися на планету. Сформувався первинний океан, гарячий і насичений солями, крім того туди потрапляли цукру, амінокислоти, органічні кислоти, що утворюються. У міру пом'якшення клімату стало можливим утворення більш складних сполук, у результаті з'явилися первинні біополімери – полінуклеотиди та поліпіптиди.

Первинний океан містив у розчинному вигляді різні органічні та неорганічні молекули. Концентрація їх постійно збільшувалася і поступово води стали «бульйоном» з живильних органічних сполук. Кожна молекула має певну структурну організацію: деякі дисоційовані, деякі мають гідратні оболонки. Органічні молекули мають велику молекулярну масу та складну будову. Молекули, оточені водяною оболонкою, об'єднуються утворюючи високомолекулярні комплекси – коацервати. У первинному океані коацерватні краплі поглинали інші речовини або руйнувалися або укрупнялися. В результаті краплі ускладнювалися та пристосовувалися до зовнішніх умов. Серед коацерватів розпочався відбір найстійкіших форм. З'явилися відмінності між хімскладом внутрішнього та зовнішнього середовища. Через війну хімічної еволюції збереглися ті форми, які за розпаду на дочірні не втратили особливостей структури. Це здатність до самовідтворення. У процесі еволюції зв'язок нуклеїнових кислот та білкових молекул призвело до виникнення генетичного коду. Ця послідовність нуклеотидів була інформацією для послідовності амінокислот в молекулі білка. (Відтворення собі подібних). Поступово шари ліпідів навколо коацерватів перетворилися на зовнішню мембрану. Це зумовило шляхи подальшої еволюції. Освіта первинних клітинних організмів започаткувало біологічну еволюцію.

Виникнення прокаріотів

Відбір коацерватів тривав близько 750 млн. років. В результаті з'явилися без'ядерні прокаріоти. За способом вирішення вони були гетеротрофами – використовували органіку первинного океану. За відсутності кисню атмосфери вони протікав анаеробний обмін речовин. Він малоефективний. Поступово запаси харчування океані виснажувалися. Почалася конкуренція харчування.

У більш вигідному становищі виявилися організми, здатні використовувати сонячну енергію для синтезу органіки. Так виник фотосинтез. Це спричинило появу нового джерела харчування. Потім фотосинтезуючі організми навчилися використовувати воду як джерело водню. Засвоєння вуглекислого газу вони супроводжувалося виділенням кисню і включенням вуглецю в органічні сполуки. (Сьогодні прокаріоти поверхні океану виробляють до 78% відновлюваного кисню.)

Перехід від первинної атмосфери до кисневого середовища – дуже важлива подія. У верхніх шарах утворюється озоновий екран, з'являється вигідніший, кисневий тип обміну речовин. На Землі почали з'являтися нові форми життя з ширшим використанням довкілля.

Виникнення еукаріотів

Еукаріоти виникли внаслідок симбіозу різних прокаріотів. Так виникли предки примітивних простих, що нині живуть джгутикових. Симбіоз джгутикових з фотосинтезуючими дали водорості чи рослини.

Можливості одноклітинних в освоєнні довкілля були обмежені. 2,6 млрд років тому з'явилися багатоклітинні. Основу сучасних поглядів на виникненні пояснює теорія фагоцителли. Багатоклітинні походять від колоніальних джгутикових. Вони існують і зараз. Ці колонії перетворилися на найпростіший, але цілісний організм.

Отже виникнення життя Землі пов'язані з тривалим процесом хімічної еволюції. Формування мембрани – оболонки сприяло початку біологічної еволюції. Як найпростіші, і складно влаштовані основу своєї структурної організації мають клітину.

Контрольні питання

1. Історія уявлень про виникнення життя.

2. Роботи Л. Пастера.

3. Теорія вічності життя.

4. Утворення неорганічних речовин та формування планети.

5. Теорія.

6. Біологічна еволюція.

7. Виникнення перших багатоклітинних.

Розділ2 Цитологія – ВЧЕННЯ ПРО КЛІТКУ

Тема 2.1. Хімічна організація клітини. Макро- та мікроелементи

Термінологія

1. Біоелементи- Хімічні елементи, що є основою органічних молекул.

2.Макроелементи- Хімічні елементи, що входять до складу органічних молекул у кількості, що перевищує 1%.

3. Мікроелементи– хімічні елементи, що входять до складу органічних молекул у кількості, що не перевищує 0,001%.

4. Гомеостаз- Стан динамічної рівноваги природної системи, що підтримується діяльністю регуляторних систем.

5. Буферні розчини- Розчин органічних або неорганічних речовин, значення РН яких не змінюється при внесенні невеликих кількостей лугу або кислоти.

Найпростіші мікроорганізми є окремими клітинами. Тіло всіх багатоклітинних складається з більшої чи меншої кількості клітин, які є блоками, що утворюють живий організм. Незалежно від того, клітина – цілісна системаабо її частина, вона має набір ознак, загальних для всіх клітин.

Хімічна організація клітин

До складу клітин входить близько 70 елементів періодичної системи, що трапляються й у неживій природі. Це один із доказів спільності живої та неживої природи. Однак співвідношення елементів, їх внесок у освіту елементів, що становлять організм і неживе, різко відрізняються.

Залежно від співвідношення елементів у складі організму розрізняють:

1. макроелементи (98% маси клітини) Н2, О2, З, N.

2. мікроелементи (1,5%) S, Р, К, Na, Ca, Mg, Mn, Fe, Cl. Кожен із них виконує дуже важливі функції у клітині.

3. інші (0,5%), Zn, Сu, I2, F2CO, Se.

Всі ці елементи беруть участь у побудові організму у вигляді іонів, або у складі тих чи інших сполук – молекул органічних і неорганічних сполук.

Неорганічні речовини у клітині

До них відносяться вода та мінеральні солі.

Вода- Найпоширеніша неорганічна сполука в живих організмах. Її кількість коливається від 10% в емалі зубів до 90% у клітинах зародків. Воно залежить від віку, часу доби, пори року.

Молекули води представлені диполями: залежно від температури молекули можуть бути вільними або поєднуються в групи з наявністю водневих зв'язків. Дипольний характер зумовлює високу хімічну активність води. Вода відіграє роль середовища в клітині, вона приносить та забирає поживні речовини. Вода входить у численні реакції гідролізу. Маючи хорошу теплопровідність вода регулює температуру в клітці.

Мінеральні соліце більшість неорганічних сполук. Вони у вигляді іонів, чи недисоційованих молекул. Велике значеннямають К+, Na+, Са+2. Вони забезпечують постійне утримання води, середовище розчину. Буферність середовища забезпечує сталість всіх внутрішніх процесів у клітині.

Органічні речовини у клітині

Вони становлять 20-30% маси клітини. До них відносяться біополімери – білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи, жири, АТФ тощо.

У різні типиклітин входять неоднакова кількість органічних сполук. У рослинних клітинах переважають складні вуглеводи, тварин – білки та жири. Тим не менш, кожна група органічних речовин у будь-якому типі клітин виконує функції: забезпечення енергією, є будівельним матеріалом, несе інформацію і т.д.

Білки.Серед органічних речовин клітини, білки займають перше місце за кількістю та за значенням. У тварин ними припадає 50% сухої маси клітини.

В людини зустрічається безліч типів молекул білків, що відрізняються один від одного і від білків інших організмів.

Пептидна зв'язок:

Об'єднуючись, молекули утворюють: дипептид, трипептид чи полипептид. Це з'єднання 20 і більше амінокислот. Порядок перетворення амінокислот у молекулі найрізноманітніший. Це дозволяє існування варіантів, що відрізняються вимогою та властивостями молекул білка.

Послідовність амінокислот у молекулі називається структурою.

Первинна – лінійна.

Вторинна – спіральна.

Третинна – глобули.

Четвертична – об'єднання глобул (гемоглобін).

Втрата молекулою структурної організації називається денатурацією. Вона викликається зміною температури, РН, опроміненням. При незначному вплив молекула може відновлювати свої властивості. Це використовується у медицині (антибіотики).

Функції білків у клітині різноманітні. Найважливіша – будівельна. Білки беруть участь у освіті всіх клітинних мембран в органоїдах. Винятково важливою є каталітична функція – всі ферменти – це білки. Двигуну функціюзабезпечують скорочувані білки. Транспортна – полягає у приєднанні хімічних елементів та перенесенні їх до тканин. Захисна функція забезпечується спеціальними білками - антитілами, що утворюються в лейкоцитах. Білки є джерелом енергії – при повному розщепленні 1г білка виділяється 11,6 кДж.

Вуглеводи.Це сполуки вуглецю водню та кисню. Представлені цукром. У клітині міститься до 5%. Найбільш багаті – рослинні клітини – до 90% маси (картопля, рис). Вони поділяються на прості та складні. Прості моносахара (глюкоза) С6Н12О6, виноградний цукор, фруктоза. Дисахара – (сахароза) С]2Н22О11 буряковий та тростинний цукор. Полисахара (целюлоза, крохмаль) (C6H10O5)n.

Вуглеводи виконують в основному будівельну та енергетичну функції. При окисненні 1г вуглеводу виділяється 17,6 кДж. Крохмаль і глікоген є енергетичним запасом клітини.

Ліпіди.Це жири та жироподібні речовини в клітині. Є складними ефірами гліцерину і високомолекулярних насичених і ненасичених кислот. Можуть бути твердими та рідкими – олії. У рослин містяться в насінні, від 5-15% сухої речовини.

Основна функція – енергетична – при розщепленні 1г жиру виділяється 38,9 кДж. Жири - це запаси поживних речовин. Жири виконують будівельну функцію, є гарним утеплювачем.

Нуклеїнові кислоти.Це складні органічні сполуки. Складаються з С, Н2, О2, N2, P. Містяться в ядрах та цитоплазмі.

а) ДНК – біологічний полінуклеотид, що складається із двох ланцюгів нуклеотидів. Нуклеотиди – складаються з 4-х азотистих основ: 2-х пуринів – Аденіна та Валіна, 2-х піримедів Цитозину та Гуаніну, а також цукру – дезоксирибози та залишку фосфорної кислоти.

У кожному ланцюзі нуклеотиди з'єднані ковалентними зв'язками. Ланцюги нуклеотидів утворюють спіралі. Спіраль ДНК, упакована білками, утворює структуру – хромосому.

б) РНК – це полімер, мономерами якого є нуклеотиди, близькі ДНК, азотисті основи – А, Р, Ц. Замість тиміну є Урація. Вуглеводом РНК є рибоза, є залишок фосфорної кислоти.

Дволанцюгові РНК – носії генетичної інформації. Одноланцюгові – переносять інформацію про послідовність амінокислот у білку. Існує кілька одноланцюжкових РНК:

Рибосомна – 3-5 тис. нуклеотидів;

Інформаційна – нуклеотидів;

Транспортна – 76-85 нуклеотидів.

Синтез білка складає рибосомах за участю всіх видів РНК.

Контрольні питання

1. Клітина – організм чи його частина?

2. Елементарний склад клітин.

3. Вода та мінеральні речовини.

4. Органічні речовини клітини.

6. Вуглеводи, жири.

Тема 2.2 Будова та функції клітини

Термінологія

1. Біологічна мембрана- Бімолекулярний шар фосфоліпідів з зануреними в нього з різних боків різноманітними молекулами білків.

2. Органоїди- Постійно присутні в цитоплазмі строго спеціалізовані структури.

3. Цитоскелет– система мікротрубочок та білкових волокон, що забезпечує підтримку форми клітин та простори структур по цитоплазмі.

4. Мітохондрії- Енергетичні станції клітини, на мембранах яких упорядковано розташовані ферменти енергетичного обміну.

5. Пластиди– органоїди, у яких здійснюється фотосинтез.

6. Увімкнення- структури, що постійно присутні в цитоплазмі, є продуктами життєдіяльності клітин і виконують роль запасу поживних речовин.

Біохімічні перетворення нерозривно пов'язані з різними структурами живої клітини, які відповідають за виконання тієї чи іншої функції. Такі структури отримали назву органоїдів, так, як подібно до органів цілого організму, виконують специфічну функцію. За рівнем організації (ступеня складності) всі клітини поділяються на без'ядерні – прокаріоти та ядерні – еукаріоти. До без'ядерних відносять бактерії та синьо-зелені водорості. До еукаріотів – клітини грибів, тварин та рослин.

Таким чином, у сучасній науці виділяються два рівні клітинної організації: прокаріотичний та еукаріотичний. Прокаріоти зберігають риси давнину: вони дуже легко влаштовані. На цій підставі їх виділяють у самостійне царство – дробянки.

Клітини еукаріотів містять обмежене оболонкою ядро, а так само складно влаштовані «енергетичні станції» - мітохондрії. Іншими словами, всі клітини ядерних організмів високо організовані, пристосовані до споживання кисню і тому можуть виробляти велику кількість енергії.

Будова прокаріотів

Типовими прокаріотами є бактерії. Вони живуть усюди: у воді, ґрунті, продуктах харчування. Перелік умов проживання показує, який високий рівень пристосованості мають прокаріоти, попри простоту їх будови. Бактерії є примітивні форми життя і можна припустити, що вони виникли на ранніх етапах розвитку життя Землі. Спочатку бактерії жили у морях. Від них і походять сучасні мікроорганізми. Людина познайомилася зі світом мікробів після виготовлення лінзи з сильним збільшенням.