"Биология. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы". В.И. Сивоглазов (гдз)
Передача наследственной информации клеткой
Вопрос 1. Вспомните полное определение понятия «жизнь».
В середине XIX в. Фридрих Энгельс писал: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». На современном уровне знаний это классическое определение жизни дополнено представлением об исключительной значимости нуклеиновых кислот - молекул, которые содержат генетическую информацию, позволяющую организмам самовозобновляться и самовоспроизводиться (размножаться).
Даже в концепции Дриша, что может сделать биологию автономной фундаментальной наукой, это телеологический характер жизненных явлений, который имеет неприводимую особенность. Но вдали от Ламарка биология освободилась от виталистических взглядов, которые видели, что Тревиран придумал общую науку о жизни. Для Ламарка, по сути, биология включает в себя все явления жизни, но они, вероятно, будут объясняться, не прибегая к особым силам.
Общая биология. - Чтобы устранить двойной смысл, один обширный и другой ограничительный, упомянутый выше, британские и американские авторы ввели, как уже было сказано, термин «биномия», чтобы указать только на склонность животных и условия существования. Вместо этого, с именем общей биологии, мы обозначаем синтетическую дисциплину, которая включает в себя наши знания о живых существах и опирается на нее для всех конкретных наук. Примером синтетической работы такого рода, написанной много лет назад, может стать книга, в которой Клаудио Бернард изучал явления общей жизни животных и растений.
Приведем одно из современных определений,. данное советским учёным-биологом М.В.Волькенштейном 1965 г.), «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров - белков и нуклеиновых кислот». При этом понятие «открытая система» подразумевает отмеченный еще Ф. Энгельсом обмен веществами и энергией с окружающей средой (питание, дыхание, выделение); понятие «саморегуляция» - способность к поддержанию постоянства химического состава, структуры и свойств. Важным условием успешной саморегуляции является раздражимость - способность организма реагировать на информацию, поступающую из внешнего мира.
Для Цулока биология не должна рассматриваться как специальная отрасль науки, а способ представлять все наши знания о живых существах. Аналогичным образом, общая биология была определена как наука об общих проблемах жизни, связанных с развитием бытия, условиями существования и адаптацией организмов к окружающей среде, отношениями между организмами, воспроизводством и трансформацией этого вида.
Что касается самой природы биологического адреса, нет никаких сомнений в том, что для традиций Мальпиги, Реди и Спалланцани Италия является преобладающей в истории развития биологии, понимаемой как общая наука о жизни. Таким образом, общая биология постепенно приобрела место, которое в этом порядке синтетических наук было отнесено Клаудио Бернардом к общей физиологии. Но в то время как это движение было связано с развитием анатомической науки и, прежде всего, с гистологией и цитологией, что привело к изучению общих характеров и общих признаков жизни, можно сказать, что общая биология впоследствии консолидировалась как продукт, полученный в результате после дарвиновского эволюционного движения, вложившего все естественные и медицинские науки.
Вопрос 2. Назовите основные свойства генетического кода и поясните их значение.
Генетический код – это последовательность нуклеотидов в ДНК, контролирующая последовательность аминокислот в белковой молекуле.
Свойства кода
1. Триплетность. Одну аминокислоту кодирует три нуклеотида, которые называют триплетом или кодоном.
2. Вырожденность или избыточность. Каждая аминокислота зашифрована более чем одним кодоном. Для кодирования 20 аминокислот (в основном столько входит в состав белка) используется 61 комбинация нуклеотидов (4 3 = 64). Три кодона: УАА, УАГ, УГА - называют триплетами терминации, т.е. они несут информацию о прекращении синтеза белка.
3. Универсальность. У всех организмов на Земле одни и те же триплеты кодируют одинаковые аминокислоты.
4. Однозначность. Каждый триплет кодирует только одну аминокислоту.
5. Колинеарность или линейность. Нуклеотиды в ДНК и и-РНК располагаются линейно и так же линейно будут расположены аминокислоты в белковой молекуле.
6. Неперекрываемость. Информация считывается триплетами, т.е. каждый нуклеотид входит в состав только одного кодона.
7. Полярность. Существуют триплеты, определяющие начало и конец отдельных генов. т.д.
Фактически, для расцвета экспериментальной зоологии и генетики, изучающей проблемы наследования, барьеры между морфологией и физиологией, а также между ботаникой и зоологией падали. Что касается биологического метода исследования, можно сказать, что с Петерфи, что у биологии нет такой, как у нее есть своя методология всех специальных наук.
Каждая из этих наук была затем разделена продвижением исследований и увеличением специализации во многих отраслях, более или менее важных, о которых мы будем приводить принципал. Цитология, гистология и органология - это три аспекта, при которых можно изучать форму организмов, учитывая элементы структуры и их прогрессирующее осложнение.
Вопрос 3. Какова сущность процесса передачи наследственной информации из поколения в поколение и из ядра в цитоплазму, к месту синтеза белка?
При передаче наследственной информации из поколения в поколение молекулы ДНК удваиваются в процессе дупликации. Каждая дочерняя клетка получает одну из двух идентичных молекул ДНК. При бесполом размножении генотип дочернего организма идентичен материнскому. При половом размножении организм потомка получает собственный диплоидный набор хромосом, собранный из гаплоидного материнского и гаплоидного отцовского наборов.
При передаче наследственной информации из ядра в цитоплазму ключевым процессом является транскрипция - синтез РНК на ДНК. Синтезированная молекула иРНК является комплементарной копией определенного фрагмента ДНК - гена и содержит информацию о строении определенного белка. Такая молекула иРНК является посредником между хранилищем генетической информации - ядром и цитоплазмой с рибосомами, где создаются белки. Рибосомы используют иРНК как матрицу («инструкцию») для синтеза белка в процессе трансляции.
Эмбриология или онтология - это то морфология, которая изучает развитие бытия. В качестве другой ветви морфологии мы можем также рассмотреть систематический, который в известном смысле можно почти сказать в сводке морфологического знания, поскольку он пытается группировать живых существ в соответствии с их структурой. Однако современная систематика широко применима к другим критериям, например. генетический или физиологический. Таким образом, общее систематическое, поскольку оно касается проблемы рас и становления вида, связано как с генетикой, так и с эволюционизмом.
Вопрос 4. Где синтезируются рибонуклеиновые кислоты?
Рибонуклеиновые кислоты синтезируются в ядре. Образование рРНК и сборка субъединиц рибосом происходят в особых участках ядра - ядрышках. Небольшое количество РНК синтезируется в митохондриях и пластидах, где имеется собственная ДНК и собственные рибосомы.
Вопрос 5. Расскажите, где происходит синтез белка и как он осуществляется.
Синтез белка происходит в цитоплазме и осуществляется с помощью специализированных органоидов - рибосом. Молекула иРНК соединяется с рибосомой тем концом, с которого должен начаться синтез белка. Аминокислоты, необходимые для синтеза белковой цепи, доставляются молекулами транспорт¬ных РНК (тРНК). Каждая тРНК может переносить только одну из 20 аминокислот (например, только цистеин). Какую конкретно аминокислоту переносит тРНК, определяет триплет нуклеотидов, расположенный на верхушке центральной петли тРНК, - антикодон. Если антикодон окажется комплементарен триплету нуклеотидов иРНК, находящемуся в данный момент в контакте с рибосомой, про¬изойдет временное связывание тРНК с иРНК, и аминокислота будет включена в белковую цепь.BR> На следующем этапе освободившаяся тРНК уйдет в цитоплазму, а рибосома сделает «шаг» и сдвинется к следующему триплету иРНК. Затем к этому триплету подойдет тРНК с соответствующим антикодоном и доставит очередную аминокислоту, которая будет присоединена к растущему белку.
Таким образом, включение аминокислот в белковую цепь происходит строго в соответствии с последовательностью расположения триплетов цепи иРНК.
Всю последовательность процессов, происходящих при синтезе белковых молекул, можно объединить в три этапа:
I Транскрипция
- (лат. transcriptio
-переписывание)- это переписывание информации по принципу комплементарности с ДНК на и-РНК.
II Процессинг
- (лат. processing
- обработка) – это созревание и-РНК.
В результате процессинга образуется короткая зрелая и-РНК или еще ее называют матричная (м-РНК). Эти два этапа идут в ядре. Через ядерные поры зрелая короткая и-РНК выходит в цитоплазму.
III Трансляция
- (лат. translatio
– перевод) - это синтез на рибосомах полипептидных цепей. На и-РНК может объединиться несколько рибосом и такая структура называется полирибосома или полисома. Аминокислоты, из которых синтезируются белки, доставляются к рибосомам с помощью т-РНК. К основанию т-РНК присоединяется аминокислота, которая кодируется антикодоном.
Специфичность белка определяется порядком, количеством и разнообразием аминокислот, входящих в его состав.
Палеонтология - это ветвь морфологии, которая имеет дело с вымершими формами и видами, исчезнувшими в течение веков Земли. Авель ввел термин палеобиология для изучения недостающих форм в отношении их среды обитания и их адаптации. Человеческая палеонтология воссоединяется с антропологией и этнографией, согласно которой человек считается видом животных или как часть его «ассоциации».
Физиология различает, подобно морфологии, в целом, сравнительную и физиологию человека. Общая физиология посвящена фундаментальным функциям жизни, поэтому она в основном совпадает с клеточной физиологией, рассматривая клетку как элементарный организм. С прогрессом изучения физических и химических явлений были также введены термины биофизики и биохимии для обозначения двух отраслей физиологии, специализирующихся на изучении организма по физическим и химическим аспектам. Такую же науку об иммунологии или иммунологии можно рассматривать как отрасль биохимии.
Жизнь – это принцип существования сложных биологических систем, сосоящих из крупных органических молекул и способных самовоспроизводиться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой.
Живое – это природная родина человека. Обрядность тотемизма вообще рассматривала животное как божество. Оно живет в гармонии с природой и человеку многому у него следует поучиться. Живое – это то, чем человек питается, следовательно, добывание, а затем культивирование живого – основа хозяйственной деятельности. Однако живое – это источник опасности: либо конкурент в пищевой цепочке, либо смертельный враг.
Для биологии жизнь – объект познания. Биология видит живое как бы извне. Согласно данным биологии первые признаки жизни на Земле появились порядка 4 млрд. лет назад, примерно 2 млрд. лет назад возникли первые клетки, способные к фотосинтезу.
Любому биологическому организму свойственен циклический тип развития. В каждом отдельном цикле наблюдается закономерная последовательность сменяющих друг друга стадий от рождения до смерти, причем каждая из этих стадий достаточно хорошо отличима. Биологический организм постоянно изменяется, подчас весьма резко, однако при этом сохраняется его самотождественность.
Каждая наука выделяет разные, важные для себя стороны общего феномена жизни на Земле, фиксируя их в своем определении. Скажем, химик изучает жизнь с точки зрения состава веществ и процессов его непрерывной перестройки. Физик «видит» в живых организмах подкласс открытых неравновесных термодинамических систем, непрерывно обменивающихся со средой веществом и энергией, и т.д.
Можно выделить дескриптивный и атрибутивный подходы к определению жизни. Дескриптивный подход: видимые свойства живых организмов, совокупность которых и выделяет их из мира «неживой» природы. Например: организация, способность к самовоспроизведению, развитие, смерть, питание, дыхание, раздражимость, подвижность и т.д.
Атрибутивный подход. Выделение из видимых свойств живых организмов лишь некоторых из них как коренных, внутренних свойств, т.е. атрибутов, качественно отличающих их от объектов неживой природы. Это – обмет веществ, самовоспроизведение, саморегуляция и способность создавать и хранить информацию.
С позиции естествознания существуют два основных подхода к определению жизни – субстратный и функциональный. При субстратном подходе - субстрат (белок или молекулы ДНК) является носителем основных свойств живого; функциональный подход рассматривает жизнь с точки зрения ее основных свойств (обмен веществ, самовоспроизводство и т.д.).
Семиотическая природа жизни. ДНК (а вслед за нею и белок) рассматривается не просто как «химическое тело», не просто как «вещество наследственности», но как «носитель кода наследственной информации», как своего рода «текст», в котором записана программа формирования всех важнейших функциональных единиц живой клетки.
Представление о биосфере позволяет увидеть жизнь как сплошной, непрерывный во времени и пространстве поток, в котором беспрестанно преобразуются вещество, энергия и информация. Отношение биосферы и живого организма – это отношение общего и частного, т.к. конкретный живой организм обладает противоположными характеристиками (он дискретен (прерывист во времени) и ограничен).
Всякая индивидуальная жизнь конечна. Для биологии это имеет глубокий смысл: во-первых, она дает начала новым жизням, во-вторых, она уступает им дорогу. Бесконечная жизнь отдельного организма закрывает возможность для порождения и отбора новых форм, что противоречит эволюционной теории. Зигмунд Фрейд утверждал, что живой материи в равной мере присущ как инстинкт жизни, так и инстинкт смерти.
Болезнь может также выделяться в целом, в сравнении, и у людей. Очень важной отраслью болезней является паразитизм, представляющий большой экономический интерес. Бактериология, которая включает изучение бактерий, особенно патогенов, может рассматриваться вместе с частью протистологии как паразитная недостаточная развитость. Он выделяется как наука сама по себе, также имея пробные методы изучения.
Тератологические исследования образуют аномалии. Промежуток между морфологией и физиологией можно сказать об экспериментальной зоологии, совсем недавней науке, которая изучает через эксперименты, органогенетические и наследственные явления. По мнению некоторых авторов, термин менделизм использовался для обозначения генетики, хотя его следует рассматривать как единственную часть генетики, которая изучает законы наследования над интроспекциями, обнаруженные Менделем. Даже посредничество между морфологией и физиологией можно рассматривать как этологию как дополнение к изучению организма в его естественной среде.
Основу взглядов на эволюцию жизни составляют теории развития(XIXв.), представители: Ж. Кювье расценивает свидетельства палеонтологии как основание для теории катастроф, после которых жизнь пересоздавалась в улучшенном виде; Сент-Илер усматривает в однородности строения живых существ общность их происхождения.; Ламрк допускает, что у организмом есть инстинкт совершенствования, стремящийся ко все более сложным структурам. Эта эволюция ускоряется благодаря приспособлению, вызванному потребностями и наследуемому.
Биогеография - это ветвь этиологии, которая изучает законы, регулирующие распределение людей и видов на Земле. Они являются частью специализированного отраслевого этологии, например, для изучения водной среды: пресноводная лимнология, талассография для морских вод.
Затем некоторые отрасли биологии были поставлены на службу земледелию или промышленности, так что чистая биология отличалась от прикладной биологии. Прикладная биология также выделяется в следующих отраслях: аграрное, садоводство или лесное хозяйство, садоводство, цветоводство, патология растений, агробактериология, животноводство, птицеводство, аграрная энтомология, гидробиология, применяемая для рыболовства и т.д. конечно, прикладная биология может дополнительно подразделить, что очень специальные отрасли могут иметь большое значение.
Похожие статьи
