Merkmale der biologischen Organisationsebene der Materie. Merkmale der Biosphärenebene der lebenden Materie. Merkmale der Biosphärenebene der Organisation der Präsentation lebender Materie

Inhalt Mikroskop Namen, die bei der Erforschung von Zellen eine Rolle spielten Grundprinzipien der Zelltheorie Zellstrukturen: Zellorganellen: Zellmembran Zytoplasma Kern Ribosomen Golgi-Komplex ER-Lysosomen MitochondrienMitochondrien Plastiden Zellzentrum Bewegungsorganellen

Mikroskop Anton Van Leeuwenhoek Anton Van Leeuwenhoek schuf das weltweit erste Mikroskop, das es ermöglichte, in die Mikrostruktur einer Zelle zu schauen. Mit der Verbesserung des Mikroskops entdeckten Wissenschaftler immer mehr unbekannte Teile der Zelle, lebenswichtige Prozesse, die im Lichtmikroskop beobachtet werden konnten. Reis. 1: Leeuwenhoek-Mikroskop Das im 20. Jahrhundert erfundene Elektromikroskop und sein verbessertes Modell ermöglichen es, die mikroskopische Struktur zellulärer Strukturen zu erkennen. Mit volumetrischem Scannen können Sie die Struktur der Zelle und ihrer Organellen so sehen, wie sie in ihrer natürlichen Umgebung, in einem lebenden Organismus, vorliegen. Reis. 2: Elektrisches Mikroskop

Namen, die bei der Erforschung von Zellen eine Rolle spielten Anton van Leeuwenhoek Anton van Leeuwenhoek war der erste, der einzellige Organismen unter dem Mikroskop untersuchte. Robert Hooke Robert Hooke schlug den Begriff „Zelle“ vor. T. Schwann T. Schwann und M. Schleiden – formulierten Mitte des 19. Jahrhunderts die Zelltheorie.M. Schleiden-Zelltheorie R. Brown R. Brown – in Anfang des 19. Jahrhunderts Jahrhundert sah ich im Inneren der Blattzellen eine dichte Formation, die ich Zellkern nannte. R. Virchow R. Virchow – bewies, dass Zellen teilungsfähig sind und schlug eine Ergänzung zur Zelltheorie vor.

Grundbestimmungen der Zelltheorie 1. Alle Lebewesen, vom Einzeller bis zum großen pflanzlichen und tierischen Organismus, bestehen aus Zellen. 2. Alle Zellen sind in Struktur, chemischer Zusammensetzung und Lebensfunktionen ähnlich. 3. Zellen sind in mehrzelligen Organismen in ihrer Zusammensetzung und Funktion spezialisiert und zu einem unabhängigen Leben fähig. 4.Zellen bestehen aus Zellen. Die Zelle unterliegt der Zersetzung der Mutterzelle in zwei Tochterzellen.

Zellstrukturen Zellmembran Die Wände der meisten Organellen werden von einer Zellmembran gebildet. Aufbau der Zellmembran: Sie ist dreischichtig. Dicke - 8 Nanometer. 2 Schichten bilden Lipide, die Proteine ​​enthalten. Membranproteine ​​bilden häufig Membrankanäle, durch die Kalium-, Calcium- und Natriumionen transportiert werden. Große Moleküle aus Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten gelangen durch Phagozytose und Pinozytose in die Zelle. Unter Phagozytose versteht man das Eindringen fester Partikel, die von einer Zellmembran umgeben sind, in das Zytoplasma der Zelle. Unter Pinozytose versteht man das Eindringen von Flüssigkeitströpfchen, die von einer Zellmembran umgeben sind, in das Zytoplasma der Zelle. Der Stofffluss durch die Membran erfolgt selektiv, außerdem begrenzt er die Zelle, trennt sie von anderen, von Umfeld, gibt Form und schützt vor Beschädigungen. Reis. 4: A – Prozess der Phagozytose; B – Prozess der Pinozytose Abb. 3: Struktur der Zellmembran

Zellstrukturen Zytoplasma. Kern. Zytoplasma ist der halbflüssige Inhalt der Zelle, der alle Organellen der Zelle enthält. Die Zusammensetzung umfasst verschiedene organische und anorganische Stoffe, Wasser und Salze. Zellkern: Ein runder, dichter, dunkler Körper in den Zellen von Pflanzen, Pilzen und Tieren. Umgeben von einer Kernmembran. Die äußere Schicht der Membran ist rau, die innere Schicht ist glatt. Dicke - 30 Nanometer. Hat Poren. Im Inneren des Kerns befindet sich Kernsaft. Enthält Chromatinfäden. Chromatin – DNA + PROTEIN. Bei der Teilung wird die DNA wie eine Spule um ein Protein gewickelt. So entstehen Chromosomen. Beim Menschen bestehen die Körperzellen aus 46 Chromosomen. Dabei handelt es sich um einen diploiden (vollständigen, doppelten) Chromosomensatz. Keimzellen haben 23 Chromosomen (haploid, halb). Der artspezifische Chromosomensatz in einer Zelle wird als Karyotyp bezeichnet. Organismen, deren Zellen keinen Zellkern haben, werden Prokaryoten genannt. Eukaryoten sind Organismen, deren Zellen einen Zellkern enthalten. Reis. 6: Männlicher Chromosomensatz Abb. 5: Kernstruktur

Zellorganellen Ribosomen Organellen sphärisch, mit einem Durchmesser von Nanometern. Sie enthalten DNA und Protein. Ribosomen werden in den Nukleolen des Zellkerns gebildet und gelangen dann in das Zytoplasma, wo sie beginnen, ihre Funktion zu erfüllen – die Proteinsynthese. Im Zytoplasma befinden sich Ribosomen am häufigsten im rauen endoplasmatischen Retikulum. Seltener sind sie frei im Zytoplasma der Zelle suspendiert. Reis. 7: Struktur des Ribosoms einer eukaryotischen Zelle

Zellorganellen Golgi-Komplex Dies sind Hohlräume, deren Wände aus einer Membranschicht bestehen und die in Stapeln in der Nähe des Zellkerns angeordnet sind. Im Inneren befinden sich synthetisierte Substanzen, die sich in der Zelle ansammeln. Vesikel werden aus dem Golgi-Komplex freigesetzt und bilden Lysosomen. Reis. 8: Strukturdiagramm und mikroskopische Aufnahme des Golgi-Apparats

Organellen der ER-Zelle EPS ist das endoplasmatische Retikulum. Es handelt sich um ein Netzwerk von Tubuli, deren Wände von einer Zellmembran gebildet werden. Die Dicke der Röhrchen beträgt 50 Nanometer. EPS gibt es in zwei Ausführungen: glatt und körnig (rau). Das Glatte übernimmt eine Transportfunktion, während das Raue (Ribosomen auf seiner Oberfläche) Proteine ​​synthetisiert. Reis. 9: Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Abschnitts aus körnigem EPS

Zellorganellen Lysosomen Ein Lysosom ist ein kleines Vesikel mit einem Durchmesser von nur 0,5 bis 1,0 Mikrometern, das eine große Anzahl von Enzymen enthält, die Nahrungssubstanzen zerstören können. Ein Lysosom kann 30–50 verschiedene Enzyme enthalten. Lysosomen sind von einer Membran umgeben, die der Wirkung dieser Enzyme standhalten kann. Lysosomen werden im Golgi-Komplex gebildet. Reis. 10: Diagramm der Verdauung eines Nahrungspartikels durch eine Zelle mithilfe eines Lysosoms

Zellorganellen Mitochondrien Aufbau der Mitochondrien: Runde, ovale, stäbchenförmige Körper. Länge -10 Mikrometer, Durchmesser -1 Mikrometer. Die Wände bestehen aus zwei Membranen. Der äußere ist glatt, der innere hat Vorsprünge – Cristae. Der innere Teil ist mit einer Substanz gefüllt, die eine große Anzahl von Enzymen, DNA und RNA enthält. Diese Substanz wird Matrix genannt. Funktionen: Mitochondrien produzieren ATP-Moleküle. Ihre Synthese erfolgt an den Cristae. Die meisten Mitochondrien kommen in Muskelzellen vor. Reis. 11: Struktur der Mitochondrien

Zellorganellen Plastiden Es gibt drei Arten von Plastiden: Leukoplasten – farblos, Chloroplasten – grün (Chlorophyll), Chromoplasten – rot, gelb, orange. Plastiden kommen nur in Pflanzenzellen vor. Chloroplasten haben die Form eines Sojabohnenkorns. Die Wände bestehen aus zwei Membranen. Die äußere Schicht ist glatt, die innere Schicht weist Vorsprünge und Falten auf, die Blasenstapel bilden, die Grana genannt werden. Die Grana enthalten Chlorophyll, denn die Hauptfunktion von Chloroplasten ist die Photosynthese, wodurch aus Kohlendioxid und Wasser Kohlenhydrate und ATP gebildet werden. In Chloroplasten befinden sich Moleküle aus DNA, RNA, Ribosomen und Enzymen. Sie können auch dividieren (multiplizieren). Reis. 12: Struktur des Chloroplasten

Zellorganellen Zellzentrum In der Nähe des Zellkerns befinden sich bei niederen Pflanzen und Tieren zwei Zentiolen, dies ist das Zellzentrum. Dies sind zwei zylindrische Körper, die senkrecht zueinander stehen. Ihre Wände bestehen aus 9 Tripletts von Mikrotubuli. Mikrotubuli bilden das Zellzytoskelett, entlang dessen sich Organellen bewegen. Während der Teilung bildet das Zellzentrum Filamente der Spindel, während es sich verdoppelt, gehen 2 Zentriolen zu einem Pol und 2 zum anderen. Reis. 13: A – Strukturdiagramm und B – Elektronenmikroskopische Aufnahme des Zentriols

Zellorganellen Bewegungsorganellen Bewegungsorganellen sind Zilien und Flagellen. Die Flimmerhärchen sind kürzer – es gibt mehr davon, und die Geißeln sind länger – es gibt weniger davon. Sie bestehen aus einer Membran und enthalten in ihrem Inneren Mikrotubuli. Einige Bewegungsorganellen verfügen über Basalkörper, die sie im Zytoplasma verankern. Die Bewegung erfolgt durch das Übereinandergleiten der Rohre. Im menschlichen Atemtrakt verfügt das Flimmerepithel über Flimmerhärchen, die Staub, Mikroorganismen und Schleim ausstoßen. Protozoen haben Flagellen und Flimmerhärchen. Reis. 14: Einzellige, bewegungsfähige Organismen

Anton van Leeuwenhoek Er wurde am 24. Oktober 1632 in der Stadt Delft in Holland geboren. Seine Verwandten waren angesehene Bürger und beschäftigten sich mit Korbflechten und Bierbrauen. Leeuwenhoeks Vater starb früh und seine Mutter schickte den Jungen zur Schule und träumte davon, ihn zum Beamten zu machen. Doch im Alter von 15 Jahren brach Anthony die Schule ab und ging nach Amsterdam, wo er in einem Tuchladen eine Ausbildung zum Handwerker begann und dort als Buchhalter und Kassierer arbeitete. Im Alter von 21 Jahren kehrte Leeuwenhoek nach Delft zurück, heiratete und eröffnete sein eigenes Textilgeschäft. Über sein Leben in den nächsten 20 Jahren ist nur sehr wenig bekannt, außer dass er mehrere Kinder hatte, von denen die meisten starben, und dass er, nachdem er verwitwet war, ein zweites Mal heiratete. Es ist auch bekannt, dass er die Position eines Wächters erhielt die Gerichtsstube im örtlichen Rathaus, die nach modernen Vorstellungen einer Kombination aus Hausmeister, Putzfrau und Heizer in einer Person entspricht. Leeuwenhoek hatte sein eigenes Hobby. Als er von der Arbeit nach Hause kam, schloss er sich in seinem Büro ein, in das damals nicht einmal seine Frau Zutritt hatte, und untersuchte begeistert verschiedene Gegenstände unter der Lupe. Leider war diese Brille nicht allzu stark vergrößert. Dann versuchte Leeuwenhoek, sein eigenes Mikroskop aus Mattglas herzustellen, was ihm auch gelang.

Robert Hooke (dt. Robert Hooke; Robert Hook, 18. Juli 1635, Isle of Wight 3. März 1703, London) englischer Naturforscher, Enzyklopädist. Hookes Vater, ein Pastor, bereitete ihn zunächst auf spirituelle Aktivitäten vor, aber aufgrund des schlechten Gesundheitszustands des Jungen und seiner nachgewiesenen Fähigkeit, Mechanik zu üben, wies er ihn zum Studium der Uhrmacherei an. Später interessierte sich der junge Hooke jedoch für wissenschaftliche Studien und wurde infolgedessen an die Westminster School geschickt, wo er erfolgreich Latein, Altgriechisch und Hebräisch lernte, sich aber besonders für Mathematik interessierte und großes Talent für Erfindungen in der Physik und anderen Bereichen zeigte Mechanik. Seine Fähigkeit, Physik und Chemie zu studieren, wurde von Wissenschaftlern der Universität Oxford anerkannt und geschätzt, wo er 1653 mit dem Studium begann; Er wurde zunächst Assistent des Chemikers Willis und dann des berühmten Boyle. Während seines 68-jährigen Lebens war Robert Hooke trotz seines schlechten Gesundheitszustands unermüdlich in seinen Studien und machte viele wissenschaftliche Entdeckungen, Erfindungen und Verbesserungen. 1663 erkannte die Royal Society of London den Nutzen und die Bedeutung seiner Entdeckungen und ernannte ihn zu ihrem Mitglied. Anschließend wurde er zum Professor für Geometrie am Gresham College ernannt.

Robert Hookes Entdeckungen Zu Hookes Entdeckungen gehören: die Entdeckung der Proportionalität zwischen elastischer Dehnung, Kompression und Biegung und den sie erzeugenden Spannungen, eine erste Formulierung des Gesetzes der universellen Gravitation (Hookes Priorität wurde von Newton bestritten, aber offenbar nicht in Bezug auf die ursprüngliche Formulierung), die Entdeckung der Farben dünner Platten, die Konstanz der Schmelztemperatur von Eis und des Siedens von Wasser, die Idee der wellenförmigen Ausbreitung von Licht und die Idee der Schwerkraft, a lebende Zelle (unter Verwendung des Mikroskops, das er verbessert hat; Hooke selbst besitzt den Begriff „Zelle“ – englische Zelle) und vieles mehr. Zunächst ist die Spiralfeder zur Regulierung des Uhrwerks zu erwähnen; Diese Erfindung wurde von ihm in der Zeit von 1656 bis 1666 gemacht. 1666 erfand er die Wasserwaage, 1665 präsentierte er der königlichen Gesellschaft einen kleinen Quadranten, in dem die Alidade mittels einer Mikrometerschraube bewegt wurde, so dass Minuten gezählt werden konnten und Sekunden; Als es sich außerdem als zweckmäßig erwies, die Dioptrien astronomischer Instrumente durch Rohre zu ersetzen, schlug er vor, im Okular ein Fadengeflecht anzubringen. Darüber hinaus erfand er den optischen Telegraphen, das Minima-Thermometer und den Regenmesser; machte Beobachtungen, um die Auswirkung der Erdrotation auf den Fall von Körpern zu bestimmen, und studierte viele Abb. 3: Hookes Mikroskop mit physikalischen Fragen, zum Beispiel zu den Auswirkungen von Haarigkeit, Kohäsion, zum Gewicht von Luft, zum spezifischen Gewicht von Eis, erfand ein spezielles Hydrometer zur Bestimmung des Frischegrades Flusswasser(Wasserhaltung). Im Jahr 1666 präsentierte Hooke der Royal Society ein von ihm erfundenes Modell von Schrägverzahnungen, das er später in Lectiones Cutlerianae (1674) beschrieb.

T. Schwann Theodor Schwann () wurde am 7. Dezember 1810 in Neuss am Rhein bei Düsseldorf geboren, besuchte das Jesuitengymnasium in Köln, studierte ab 1829 Medizin in Bonn, Warschau und Berlin. Er promovierte 1834 und entdeckte 1836 Pepsin. Schwanns Monographie „Mikroskopische Untersuchungen über die Ähnlichkeit in Struktur und Wachstum von Tieren und Pflanzen“ (1839) brachte ihm Weltruhm. Ab 1839 war er Professor für Anatomie im belgischen Löwen und ab 1848 in Lüttich. Schwann war unverheiratet und ein gläubiger Katholik. Er starb am 11. Januar 1882 in Köln. Seine Dissertation über die Notwendigkeit atmosphärischer Luft für die Entwicklung des Kükens (1834) führte in die Rolle der Luft in den Entwicklungsprozessen von Organismen ein. Der Bedarf an Sauerstoff für die Gärung und Fäulnis wurde auch in Gay-Lussacs Experimenten nachgewiesen. Schwanns Beobachtungen belebten das Interesse an der Theorie der spontanen Zeugung und belebten die Idee, dass die Luft durch Erwärmung ihre Vitalität verliert, die für die Zeugung von Lebewesen notwendig ist. Schwann versuchte zu beweisen, dass erwärmte Luft den Lebensprozess nicht beeinträchtigt. Er zeigte, dass der Frosch in warmer Luft normal atmet. Wenn jedoch erhitzte Luft durch eine mit Zucker versetzte Hefesuspension geleitet wird, findet keine Gärung statt, wohingegen sich ungeheizte Hefe schnell entwickelt. Zu seinen berühmten Experimenten zur Weingärung kam Schwann auf der Grundlage theoretischer und philosophischer Überlegungen. Er bestätigte die Idee, dass die Weingärung durch lebende Organismen – Hefe – verursacht wird. Schwanns bekannteste Werke liegen im Bereich der Histologie sowie Arbeiten zur Zelltheorie. Nachdem er sich mit den Werken von M. Schleiden vertraut gemacht hatte, überprüfte Schwann das gesamte damals verfügbare histologische Material und fand ein Prinzip für den Vergleich von Pflanzenzellen und elementaren mikroskopischen Strukturen von Tieren. Mit dem Zellkern als charakteristischem Element der Zellstruktur konnte Schwann den gemeinsamen Aufbau pflanzlicher und tierischer Zellen nachweisen. Im Jahr 1839 erschien Schwanns klassisches Werk „Mikroskopische Studien über die Korrelation in der Struktur und dem Wachstum von Tieren und Pflanzen“.

M. Schleiden Schleiden Matthias Jacob (, Hamburg - , Frankfurt am Main), deutscher Botaniker. Er studierte Rechtswissenschaften in Heidelberg, Botanik und Medizin an den Universitäten Göttingen, Berlin und Jena. Professor für Botanik an der Universität Jena (1839–62), ab 1863 Professor für Anthropologie an der Universität Dorpat (Tartu). Hauptstrom wissenschaftliche Forschung– Zytologie und Physiologie der Pflanzen. Im Jahr 1837 schlug Schleiden eine neue Theorie zur Bildung pflanzlicher Zellen vor, die auf der Idee der entscheidenden Rolle des Zellkerns in diesem Prozess basierte. Der Wissenschaftler ging davon aus, dass die neue Zelle sozusagen aus dem Zellkern geblasen und dann mit einer Zellwand bedeckt wurde. Schleidens Forschungen trugen zur Entstehung der Zelltheorie von T. Schwann bei. Schleidens Arbeiten zur Entwicklung und Differenzierung zellulärer Strukturen höherer Pflanzen sind bekannt. 1842 entdeckte er erstmals Nukleolen im Zellkern. Zu den bekanntesten Werken des Wissenschaftlers gehört „Grundlagen der Botanik“ (1842–1843).

R. Brown Robert Brown (geboren am 21. Dezember 1773 in Montrose – 10. Juni 1856) war ein herausragender englischer Botaniker. Er wurde am 21. Dezember in Montorosa in Schottland geboren und studierte 1795 in Aberdeen und Edinburgh. trat als Fähnrich und Assistenzarzt in das Regiment der schottischen Miliz ein, mit der er in Irland war. Seine eifrigen Studien in den Naturwissenschaften brachten ihm die Freundschaft von Sir Joseph Bank ein, auf dessen Empfehlung er 1801 zum Botaniker einer Expedition ernannt wurde, die unter dem Kommando von Kapitän Flinder die Küste Australiens erkunden sollte. Zusammen mit dem Künstler Ferdinand Bauer besuchte er Teile Australiens, dann Tasmanien und die Bass-Strait-Inseln. Im Jahr 1805 kehrte Brown nach England zurück und brachte etwa 4.000 australische Pflanzenarten mit; Er verbrachte mehrere Jahre damit, dieses reichhaltige Material zu entwickeln, aus dem noch nie jemand etwas mitgebracht hatte Ferne Länder. Von Sir Bank zum Bibliothekar seiner teuren Sammlung naturhistorischer Werke ernannt, veröffentlichte Brown: „Prodromus florae Novae Hollandiae“ (London, 1810), das Oken in „Isis“ druckte, und Nees von Esenbeck (Nürnberg, 1827) veröffentlichte es mit Ergänzungen . Diese beispielhafte Arbeit gab der Pflanzengeographie (Phytogeographie) eine neue Richtung. Er verfasste auch Abschnitte zur Botanik in den Berichten von Ross, Parry und Clapperton, Reisenden in die Polarländer, und half dem Chirurgen Richardson, der während seiner Reise mit Franklin viele interessante Dinge sammelte; beschrieb nach und nach die Herbarien, die Gorsfield in Java im Laufe der Jahre gesammelt hatte. Oudney und Clapperton in Zentralafrika, Christian Smith, Tuquays Begleiter während einer Expedition entlang des Kongo. Das natürliche System hat ihm viel zu verdanken: Er strebte nach größtmöglicher Einfachheit sowohl in der Klassifizierung als auch in der Terminologie, vermied unnötige Neuerungen; hat viel dazu beigetragen, die Definitionen alter Familien zu korrigieren und neue Familien zu gründen. Er arbeitete auch auf dem Gebiet der Pflanzenphysiologie: Er untersuchte die Entwicklung des Staubbeutels und die Bewegung von Plasmakörpern darin.

R. Virchow () (deutsch: Rudolf Ludwig Karl Virchow) deutscher Wissenschaftler und Politische Figur zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts, Begründer der Zelltheorie in Biologie und Medizin; war auch als Archäologe bekannt. Er wurde am 13. Oktober 1821 in der Stadt Schiefelbein in der preußischen Provinz Pommern geboren. Nach Abschluss eines Kurses am Berliner Medizinischen Friedrich-Wilhelm-Institut im Jahr 1843 wurde V. zunächst Assistent und dann Dissektor an der Berliner Charité. 1847 erhielt er die Lehrbefugnis und gründete zusammen mit Benno Reinhard (1852) die Zeitschrift „Archiv für pathol. Anatomie u. Physiologie u. für Klinik. Medizin“, heute weltweit bekannt unter dem Namen Virchow-Archiv. Anfang 1848 wurde Virchow nach Oberschlesien geschickt, um die dort vorherrschende Hungerstyphus-Epidemie zu untersuchen. Sein Bericht über diese Reise, veröffentlicht im Archiv und mit großem Interesse wissenschaftliches Interesse, zugleich geprägt von politischen Ideen im Geiste von 1848. Dieser Umstand sowie seine allgemeine Teilnahme an den Reformbewegungen dieser Zeit führten zu Abneigung gegen ihn bei der preußischen Regierung und veranlassten ihn, den ihm angebotenen ordentlichen Lehrstuhl für Pathologische Anatomie an der Universität Würzburg anzunehmen, der seinem Namen schnell Ruhm verschaffte. 1856 kehrte er als Professor für pathologische Anatomie, allgemeine Pathologie und Therapie und Direktor des neu gegründeten pathologischen Instituts nach Berlin zurück, wo er bis zu seinem Lebensende blieb. Insbesondere die russischen Mediziner haben Virchow und seinem Institut viel zu verdanken.

Organisationsebenen lebender Materie Organisationsebenen lebender Materie. Autor: Roman Lysenko, Schüler der 10. Klasse, MBOU-Sekundarschule 31, Nowotscherkassk. Biologielehrer: Bashtannik N.E. Schuljahr

Die molekulare Ebene ist die Funktionsebene biologischer Makromoleküle – Biopolymere: Nukleinsäuren, Proteine, Polysaccharide, Lipide, Steroide. Beginnen Sie auf dieser Ebene Kritische Prozesse lebenswichtige Funktionen: Stoffwechsel, Energieumwandlung, Übertragung von Erbinformationen. Diese Ebene wird studiert: Biochemie, Molekulargenetik, Molekularbiologie, Genetik, Biophysik.

Die zelluläre Ebene ist die Ebene der Zellen (Zellen von Bakterien, Cyanobakterien, einzelligen Tieren und Algen, einzelligen Pilzen, Zellen mehrzelliger Organismen). Eine Zelle ist eine strukturelle Einheit eines Lebewesens, eine funktionelle Einheit, eine Entwicklungseinheit. Diese Ebene wird von der Zytologie, Zytochemie, Zytogenetik und Mikrobiologie untersucht. (Nervenzelle)

Die Organismenebene ist die Ebene der einzelligen, kolonialen und mehrzelligen Organismen. Die Besonderheit der Organismenebene besteht darin, dass auf dieser Ebene die Entschlüsselung und Umsetzung genetischer Informationen erfolgt, die Bildung von Merkmalen, die den Individuen einer bestimmten Art innewohnen. Auf dieser Ebene werden Morphologie (Anatomie und Embryologie), Physiologie, Genetik und Paläontologie untersucht.

Die Populations-Arten-Ebene ist die Ebene der Aggregate von Individuen – Populationen und Arten. Auf dieser Ebene werden Systematik, Taxonomie, Ökologie, Biogeographie und Populationsgenetik untersucht. Auf dieser Ebene werden die genetischen und ökologischen Eigenschaften von Populationen, elementare Evolutionsfaktoren und ihr Einfluss auf den Genpool (Mikroevolution) sowie die Problematik des Artenschutzes untersucht.

Die Ökosystemebene ist die Ebene von Mikroökosystemen, Mesoökosystemen und Makroökosystemen. Auf dieser Ebene werden Ernährungsarten, Arten der Beziehungen zwischen Organismen und Populationen in einem Ökosystem, Populationszahlen, Populationsdynamik, Populationsdichte, Ökosystemproduktivität und Sukzession untersucht. Auf dieser Ebene wird Ökologie studiert.

*1 – 4 *2 – 3 *3 – 1 *4 – 3 *5 - 3 *6 – 4 *7 – 1 *8 – 3 *9 – 2 *10 – 1 * 24

Bundesamt für Gesundheit und Soziales

Biologietest

Qualitative Merkmale lebender Materie. Organisationsebenen von Lebewesen.

Chemische Zusammensetzung der Zelle (Proteine, ihre Struktur und Funktionen)

Von einem Studenten abgeschlossen

1. Jahr 195 Gruppe

Korrespondenzabteilung

Fakultät für Pharmazie

Tscheljabinsk 2009

Qualitative Merkmale lebender Materie. Organisationsebenen von Lebewesen

Jedes lebende System, egal wie komplex es organisiert ist, besteht aus biologischen Makromolekülen: Nukleinsäuren, Proteinen, Polysacchariden sowie anderen wichtigen organischen Substanzen. Auf dieser Ebene beginnen verschiedene lebenswichtige Prozesse des Körpers: Stoffwechsel und Energieumwandlung, Übertragung von Erbinformationen usw.

Die Zellen vielzelliger Organismen bilden Gewebe – in Struktur und Funktion ähnliche Zellsysteme und mit ihnen verbundene interzelluläre Substanzen. Gewebe sind in größere Funktionseinheiten, sogenannte Organe, integriert. Innere Organe charakteristisch für Tiere; hier sind sie Teil von Organsystemen (Atmung, Nervensystem usw.). Zum Beispiel das Verdauungssystem: Mundhöhle, Rachen, Speiseröhre, Magen, Zwölffingerdarm, Dünndarm, Dickdarm, Anus. Eine solche Spezialisierung verbessert einerseits die Funktion des gesamten Körpers und erfordert andererseits ein erhöhtes Maß an Koordination und Integration verschiedener Gewebe und Organe.

Die Zelle ist eine strukturelle und funktionelle Einheit sowie eine Entwicklungseinheit aller auf der Erde lebenden Organismen. Auf zellulärer Ebene sind die Informationsübertragung und die Umwandlung von Stoffen und Energie gekoppelt.

Die elementare Einheit der Organismusebene ist das Individuum, das in seiner Entwicklung – vom Moment der Entstehung bis zum Ende der Existenz – als lebendes System betrachtet wird. Es entstehen Organsysteme, die auf die Ausführung verschiedener Funktionen spezialisiert sind.

Eine Gruppe von Organismen derselben Art, vereint durch einen gemeinsamen Lebensraum, in dem eine Population entsteht – ein supraorganismisches System. In diesem System werden elementare evolutionäre Transformationen durchgeführt.

Biogeozänose ist eine Ansammlung von Organismen verschiedener Arten und unterschiedlicher Organisationskomplexität mit Umweltfaktoren. Im Prozess der gemeinsamen historische Entwicklung Organismen verschiedener systematischer Gruppen bilden dynamische, stabile Gemeinschaften.

Die Biosphäre ist die Gesamtheit aller Biogeozänosen, ein System, das alle Phänomene des Lebens auf unserem Planeten umfasst. Auf dieser Ebene findet der Stoffkreislauf und die Energieumwandlung statt, die mit der lebenswichtigen Aktivität aller lebenden Organismen verbunden sind.

Tabelle 1. Organisationsebenen lebender Materie

Molekular

Die anfängliche Organisationsebene von Lebewesen. Gegenstand der Forschung sind Moleküle von Nukleinsäuren, Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden und anderen biologischen Molekülen, d.h. Moleküle, die in der Zelle vorkommen. Jedes lebende System, egal wie komplex es organisiert ist, besteht aus biologischen Makromolekülen: Nukleinsäuren, Proteinen, Polysacchariden sowie anderen wichtigen organischen Substanzen. Auf dieser Ebene beginnen verschiedene lebenswichtige Prozesse des Körpers: Stoffwechsel und Energieumwandlung, Übertragung von Erbinformationen usw.

Mobilfunk

Die Untersuchung von Zellen, die als unabhängige Organismen agieren (Bakterien, Protozoen und einige andere Organismen), und von Zellen, die mehrzellige Organismen bilden.

Stoff

Zellen, die einen gemeinsamen Ursprung haben und ähnliche Funktionen erfüllen, bilden Gewebe. Es gibt verschiedene Arten tierischer und pflanzlicher Gewebe mit unterschiedlichen Eigenschaften.

Organ

In Organismen werden, beginnend mit den Darmhöhlen, Organe (Organsysteme) gebildet, oft aus Geweben unterschiedlicher Art.

Organismisch

Diese Ebene wird durch einzellige und mehrzellige Organismen repräsentiert.

Populationsarten

Organismen derselben Art, die in bestimmten Gebieten zusammenleben, bilden eine Population. Mittlerweile gibt es auf der Erde etwa 500.000 Pflanzenarten und etwa 1,5 Millionen Tierarten.

Biogeozänotisch

Es handelt sich um eine Ansammlung von Organismen verschiedener Arten, die in gewissem Maße voneinander abhängig sind.

Biosphäre

Die höchste Form der Organisation von Lebewesen. Umfasst alle Biogeozänosen, die mit dem allgemeinen Stoffwechsel und der Energieumwandlung in Zusammenhang stehen.

Jede dieser Ebenen ist recht spezifisch, hat ihre eigenen Muster, ihre eigenen Forschungsmethoden. Es ist sogar möglich, Wissenschaften herauszugreifen, die ihre Forschung auf einer bestimmten Ebene der Organisation von Lebewesen betreiben. Auf molekularer Ebene werden Lebewesen beispielsweise von Wissenschaften wie Molekularbiologie, bioorganischer Chemie, biologischer Thermodynamik, Molekulargenetik usw. untersucht. Obwohl die Organisationsebenen von Lebewesen unterschiedlich sind, sind sie eng miteinander verbunden und fließend voneinander, was von der Integrität der belebten Natur spricht.

Zellmembran. Oberflächenapparat der Zelle, ihre Hauptteile, ihr Zweck

Eine lebende Zelle ist ein grundlegendes Teilchen der Struktur lebender Materie. Es ist das einfachste System, das über alle Eigenschaften von Lebewesen verfügt, einschließlich der Fähigkeit, genetische Informationen zu übertragen. Die Zelltheorie wurde von den deutschen Wissenschaftlern Theodor Schwann und Matthias Schleiden entwickelt. Seine Hauptposition ist die Aussage, dass alle pflanzlichen und tierischen Organismen aus Zellen mit ähnlicher Struktur bestehen. Forschungen auf dem Gebiet der Zytologie haben gezeigt, dass alle Zellen Stoffwechsel betreiben, zur Selbstregulation fähig sind und Erbinformationen übertragen können. Der Lebenszyklus einer Zelle endet entweder durch Teilung und Fortsetzung des Lebens in erneuerter Form oder durch den Tod. Gleichzeitig stellte sich heraus, dass Zellen sehr vielfältig sind; sie können als einzellige Organismen oder als Teil mehrzelliger Organismen existieren. Die Lebensdauer von Zellen darf mehrere Tage nicht überschreiten oder mit der Lebensdauer des Organismus übereinstimmen. Die Zellgrößen variieren stark: von 0,001 bis 10 cm. Zellen bilden Gewebe, verschiedene Arten von Geweben – Organe, Organgruppen, die mit der Lösung einiger häufiger Probleme verbunden sind, werden als Körpersysteme bezeichnet. Zellen haben eine komplexe Struktur. Von der äußeren Umgebung ist sie durch eine Hülle getrennt, die locker und locker die Interaktion der Zelle mit der Außenwelt, den Austausch von Materie, Energie und Informationen mit ihr gewährleistet. Der Zellstoffwechsel dient als Grundlage für eine weitere ihrer wichtigsten Eigenschaften – die Aufrechterhaltung von Stabilität und Stabilität der Bedingungen. interne Umgebung Zellen. Diese dem gesamten lebenden System innewohnende Eigenschaft von Zellen wird Homöostase genannt. Die Homöostase, also die Konstanz der Zusammensetzung der Zelle, wird durch den Stoffwechsel, also den Stoffwechsel, aufrechterhalten. Der Stoffwechsel ist ein komplexer, mehrstufiger Prozess, der die Zufuhr von Rohstoffen in die Zelle, die Produktion von Energie und Proteinen daraus sowie den Abtransport produzierter nützlicher Produkte, Energie und Abfälle aus der Zelle in die Umwelt umfasst.

Die Zellmembran ist die Zellmembran, die folgende Funktionen erfüllt:

Trennung von Zellinhalt und äußerer Umgebung;

Regulierung des Stoffwechsels zwischen Zelle und Umwelt;

Ort einer Biografie chemische Reaktionen(einschließlich Photosynthese, oxidative Phosphorylierung);

Vereinigung von Zellen zu Geweben.

Die Membranen werden in plasmatische (Zellmembranen) und äußere Membranen unterteilt. Die wichtigste Eigenschaft der Plasmamembran ist die Semipermeabilität, also die Fähigkeit, nur bestimmte Stoffe durchzulassen. Glukose, Aminosäuren, Fettsäuren und Ionen diffundieren langsam durch sie hindurch, und die Membranen selbst können den Diffusionsprozess aktiv regulieren.

Nach modernen Erkenntnissen handelt es sich bei Plasmamembranen um Lipoproteinstrukturen. Lipide bilden spontan eine Doppelschicht, in der Membranproteine ​​„schweben“. Membranen enthalten mehrere tausend verschiedene Proteine: Strukturproteine, Transportproteine, Enzyme und andere. Es wird angenommen, dass zwischen Proteinmolekülen Poren vorhanden sind, durch die hydrophile Substanzen gelangen können (die Lipiddoppelschicht verhindert ihr direktes Eindringen in die Zelle). An einige Moleküle auf der Membranoberfläche sind Glykosylgruppen gebunden, die am Prozess der Zellerkennung bei der Gewebebildung beteiligt sind.

Verschiedene Typen Membranen unterscheiden sich in ihrer Dicke (normalerweise liegt sie zwischen 5 und 10 nm). Die Konsistenz der Lipiddoppelschicht ähnelt Olivenöl. Abhängig von äußere Bedingungen(Cholesterin ist der Regulator), die Struktur der Doppelschicht kann sich so verändern, dass sie flüssiger wird (davon hängt die Membranaktivität ab).

Ein wichtiges Problem ist der Stofftransport durch Plasmamembranen. Es ist für die Lieferung erforderlich Nährstoffe in die Zelle, entfernt giftige Abfälle und schafft Gradienten zur Aufrechterhaltung der Nerven- und Muskelaktivität. Für den Stofftransport durch die Membran existieren folgende Mechanismen:

Diffusion (Gase, fettlösliche Moleküle dringen direkt durch die Plasmamembran ein); Bei erleichterter Diffusion gelangt eine wasserlösliche Substanz durch einen speziellen Kanal, der von einem bestimmten Molekül erzeugt wird, durch die Membran.

Osmose (Diffusion von Wasser durch semipermeable Membranen);

aktiver Transport (die Übertragung von Molekülen von einem Bereich niedrigerer Konzentration in einen Bereich höherer Konzentration, beispielsweise durch spezielle Transportproteine, erfordert ATP-Energie);

Bei der Endozytose bildet die Membran Einstülpungen, die sich dann in Bläschen oder Vakuolen umwandeln. Es gibt Phagozytose – die Aufnahme fester Partikel (zum Beispiel durch Blutleukozyten) – und Pinozytose – die Aufnahme von Flüssigkeiten;

Exozytose ist der umgekehrte Prozess der Endozytose; Unverdaute Reste fester Partikel und flüssiger Sekrete werden aus den Zellen entfernt.

Supramembranstrukturen können sich oberhalb der Plasmamembran der Zelle befinden. Ihre Struktur ist ein Merkmal der Nassklassierung. Bei Tieren ist dies die Glykokalyx (Protein-Kohlenhydrat-Komplex), bei Pflanzen, Pilzen und Bakterien die Zellwand. Die Zellwand von Pflanzen umfasst Zellulose, Pilze – Chitin, Bakterien – den Protein-Polysaccharid-Komplex Murein.

Die Basis des Zelloberflächenapparates (SAC) ist die äußere Zellmembran oder das Plasmalemma. Zusätzlich zur Plasmamembran verfügt die PAA über einen Supramembrankomplex, bei Eukaryoten gibt es auch einen Submembrankomplex.

Die wichtigsten biochemischen Bestandteile des Plasmalemmas (von griechisch Plasma – Bildung und Lemma – Schale, Kruste) sind Lipide und Proteine. Ihr Mengenverhältnis beträgt bei den meisten Eukaryoten 1:1, bei Prokaryoten überwiegen Proteine ​​im Plasmalemma. In der äußeren Zellmembran befindet sich eine kleine Menge Kohlenhydrate und es können fettähnliche Verbindungen gefunden werden (bei Säugetieren - Cholesterin, fettlösliche Vitamine).

Der Supramembrankomplex des Zelloberflächenapparates zeichnet sich durch eine Vielzahl von Strukturen aus. Bei Prokaryoten wird der Supramembrankomplex in den meisten Fällen durch eine Zellwand unterschiedlicher Dicke dargestellt, deren Grundlage das komplexe Glykoprotein Murein (bei Archaebakterien - Pseudomurein) ist. In einer Reihe von Eubakterien äußerer Teil Der Supramembrankomplex besteht aus einer weiteren Membran mit einem hohen Gehalt an Lipopolysacchariden. Bei Eukaryoten sind Kohlenhydrate der universelle Bestandteil des Supramembrankomplexes – Bestandteile von Glykolipiden und Glykoproteinen des Plasmalemmas. Aus diesem Grund wurde es ursprünglich Glykokalyx genannt (von griechisch glycos – süß, Kohlenhydrat und lat. callum – dicke Haut, Schale). Neben Kohlenhydraten umfasst die Glykokalyx periphere Proteine ​​oberhalb der Bilipidschicht. Komplexere Varianten des Supramembrankomplexes finden sich in Pflanzen (Zellwand aus Zellulose), Pilzen und Arthropoden (äußere Hülle aus Chitin).

Der Submembrankomplex (vom lateinischen Sub – Under) ist nur für eukaryontische Zellen charakteristisch. Es besteht aus einer Vielzahl von fadenförmigen Proteinstrukturen: dünne Fibrillen (von lat. fibrilla – Faser, Faden), Mikrofibrillen (von griech. micros – klein), Skelettfibrillen (von griech. Skeleton – getrocknet) und Mikrotubuli. Sie sind durch Proteine ​​miteinander verbunden und bilden den Bewegungsapparat der Zelle. Der Submembrankomplex interagiert mit Plasmalemma-Proteinen, die wiederum mit dem Supramembrankomplex assoziiert sind. Dadurch handelt es sich beim PAK um ein strukturell integrales System. Dadurch kann es wichtige Funktionen für die Zelle erfüllen: Isolierung, Transport, Katalyse, Rezeptorsignalisierung und Kontakt.

Chemische Zusammensetzung der Zelle (Proteine, ihre Struktur und Funktionen)

Chemische Prozesse, die in einer Zelle ablaufen, sind eine der Hauptbedingungen für ihr Leben, ihre Entwicklung und ihre Funktion.

SEITENUMBRUCH--

Alle Zellen pflanzlicher und tierischer Organismen sowie Mikroorganismen haben eine ähnliche chemische Zusammensetzung, was auf die Einheit der organischen Welt hinweist.

Von den 109 Elementen des Periodensystems von Mendelejew wurde ein erheblicher Großteil in Zellen gefunden. Einige Elemente sind in relativ großen Mengen in Zellen enthalten, andere in geringen Mengen (Tabelle 2).

Tabelle 2. Inhalt chemische Elemente in einem Käfig

Elemente

Menge (in %)

Elemente

Menge (in %)

Sauerstoff

Unter den Stoffen der Zelle steht an erster Stelle Wasser. Es macht fast 80 % der Zellmasse aus. Wasser ist nicht nur mengenmäßig der wichtigste Bestandteil der Zelle. Es spielt eine bedeutende und vielfältige Rolle im Leben der Zelle.

Wasser bestimmt physikalische Eigenschaften Zellen - ihr Volumen, ihre Elastizität. Wasser ist von großer Bedeutung für die Bildung der Struktur von Molekülen organischer Substanzen, insbesondere der Struktur von Proteinen, die zur Erfüllung ihrer Funktionen notwendig ist. Die Bedeutung von Wasser als Lösungsmittel ist groß: Viele Stoffe gelangen in wässriger Lösung aus der äußeren Umgebung in die Zelle, und in einer wässrigen Lösung werden Abfallprodukte aus der Zelle entfernt. Schließlich ist Wasser direkt an vielen chemischen Reaktionen beteiligt (dem Abbau von Proteinen, Kohlenhydraten, Fetten usw.).

Die biologische Rolle des Wassers wird durch die Besonderheiten seiner molekularen Struktur und die Polarität seiner Moleküle bestimmt.

Zu den anorganischen Stoffen der Zelle zählen neben Wasser auch Salze. Für lebenswichtige Prozesse sind die wichtigsten in den Salzen enthaltenen Kationen K+, Na+, Ca2+, Mg2+ und die wichtigsten Anionen sind HPO4-, H2PO4-, Cl-, HCO3-.

Die Konzentration von Kationen und Anionen in der Zelle und in ihrem Lebensraum ist in der Regel stark unterschiedlich. Während die Zelle lebt, bleibt das Verhältnis der Ionen innerhalb und außerhalb der Zelle stabil erhalten. Nach dem Zelltod gleicht sich der Ionengehalt in der Zelle und in der Umgebung schnell an. Die in der Zelle enthaltenen Ionen haben sehr wichtig für das normale Funktionieren der Zelle sowie für die Aufrechterhaltung einer konstanten Reaktion innerhalb der Zelle. Obwohl im Laufe des Lebens ständig Säuren und Laugen entstehen, ist die normale Reaktion der Zelle leicht alkalisch, fast neutral.

Anorganische Stoffe sind in der Zelle nicht nur in gelöstem Zustand, sondern auch in festem Zustand enthalten. Insbesondere die Festigkeit und Härte des Knochengewebes wird durch Calciumphosphat und der Molluskenschalen durch Calciumcarbonat gewährleistet.

Organische Substanzen machen etwa 20 – 30 % der Zellzusammensetzung aus.

Zu den Biopolymeren zählen Kohlenhydrate und Proteine. Kohlenhydrate enthalten Kohlenstoff-, Sauerstoff- und Wasserstoffatome. Es gibt einfache und komplexe Kohlenhydrate. Einfach - Monosaccharide. Komplex – Polymere, deren Monomere Monosaccharide (Oligosaccharide und Polysaccharide) sind. Mit zunehmender Anzahl der Monomereinheiten nimmt die Löslichkeit der Polysaccharide ab und der süße Geschmack verschwindet.

Monosaccharide sind feste, farblose kristalline Substanzen, die in Wasser gut löslich und in organischen Lösungsmitteln sehr schlecht (oder gar nicht) löslich sind. Zu den Monosacchariden zählen Triosen, Tetrosen, Pentosen und Hexosen. Unter den Oligosacchariden sind die Disaccharide (Maltose, Laktose, Saccharose) am häufigsten. Polysaccharide kommen in der Natur am häufigsten vor (Zellulose, Stärke, Chitin, Glykogen). Ihre Monomere sind Glucosemoleküle. Sie lösen sich teilweise in Wasser und quellen unter Bildung kolloidaler Lösungen auf.

Lipide sind wasserunlösliche Fette und fettähnliche Substanzen, die aus Glycerin und hochmolekularen Fettsäuren bestehen. Fette sind Ester des dreiwertigen Alkohols Glycerin und höherer Fettsäuren. Tierische Fette kommen in Milch, Fleisch und Unterhautgewebe vor. In Pflanzen – in Samen und Früchten. Neben Fetten enthalten Zellen auch deren Derivate – Steroide (Cholesterin, Hormone und fettlösliche Vitamine A, D, K, E, F).

Lipide sind:

Strukturelemente von Zellmembranen und Zellorganellen;

Energiematerial (1 g Fett setzt bei Oxidation 39 kJ Energie frei);

Ersatzstoffe;

eine Schutzfunktion ausüben (bei Meeres- und Polartieren);

die Funktion des Nervensystems beeinträchtigen;

eine Wasserquelle für den Körper (1 kg ergibt bei Oxidation 1,1 kg Wasser).

Nukleinsäuren. Der Name „Nukleinsäuren“ kommt vom lateinischen Wort „nucleus“, d. h. Zellkern: Sie wurden erstmals in Zellkernen entdeckt. Die biologische Bedeutung von Nukleinsäuren ist sehr groß. Sie spielen eine zentrale Rolle bei der Speicherung und Weitergabe der Erbeigenschaften der Zelle, weshalb sie oft auch als Erbsubstanzen bezeichnet werden. Nukleinsäuren sorgen in der Zelle für die Synthese von Proteinen, genau wie in der Mutterzelle, und für die Übertragung von Erbinformationen. Es gibt zwei Arten von Nukleinsäuren – Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA).

Das DNA-Molekül besteht aus zwei helikal verdrillten Strängen. DNA ist ein Polymer, dessen Monomere Nukleotide sind. Nukleotide sind Verbindungen, die aus einem Molekül Phosphorsäure, dem Kohlenhydrat Desoxyribose und einer stickstoffhaltigen Base bestehen. DNA besteht aus vier Arten stickstoffhaltiger Basen: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C), Thymin (T). Jeder DNA-Strang ist ein Polynukleotid, das aus mehreren Zehntausend Nukleotiden besteht. Die DNA-Verdoppelung – Reduplikation – sorgt für die Übertragung der Erbinformationen von der Mutterzelle auf die Tochterzellen.

RNA ist ein Polymer, das in seiner Struktur einem DNA-Strang ähnelt, jedoch kleiner ist. RNA-Monomere sind Nukleotide, die aus Phosphorsäure, dem Kohlenhydrat Ribose und einer stickstoffhaltigen Base bestehen. Anstelle von Thymin enthält RNA Uracil. Es sind drei Arten von RNA bekannt: Boten-RNA (i-RNA) – überträgt Informationen über die Struktur eines Proteins von einem DNA-Molekül; Transport (t-RNA) – transportiert Aminosäuren zum Ort der Proteinsynthese; ribosomal (r-RNA) – kommt in Ribosomen vor und ist an der Aufrechterhaltung der Struktur des Ribosoms beteiligt.

Eine sehr wichtige Rolle in der Bioenergetik der Zelle spielt das Adenylnukleotid, an das zwei Phosphorsäurereste gebunden sind. Diese Substanz wird Adenosintriphosphorsäure (ATP) genannt. ATP ist ein universeller biologischer Energiespeicher: Die Lichtenergie der Sonne und die in der aufgenommenen Nahrung enthaltene Energie wird in ATP-Molekülen gespeichert. ATP ist eine instabile Struktur; bei der Umwandlung von ATP in ADP (Adenosindiphosphat) werden 40 kJ Energie freigesetzt. ATP wird in den Mitochondrien tierischer Zellen und bei der Photosynthese in pflanzlichen Chloroplasten produziert. ATP-Energie wird verwendet, um chemische (Synthese von Proteinen, Fetten, Kohlenhydraten, Nukleinsäuren), mechanische (Bewegung, Muskelarbeit) Arbeit, Umwandlung in elektrische oder Lichtenergie (Entladungen von elektrischen Stachelrochen, Aalen, Insektenglühen) auszuführen.

Proteine ​​sind nichtperiodische Polymere, deren Monomere Aminosäuren sind. Alle Proteine ​​enthalten Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff- und Stickstoffatome. Viele Proteine ​​enthalten auch Schwefelatome. Es gibt Proteine, die auch Metallatome enthalten – Eisen, Zink, Kupfer. Das Vorhandensein saurer und basischer Gruppen bestimmt die hohe Reaktivität von Aminosäuren. Aus der Aminogruppe einer Aminosäure und der Carboxylgruppe einer anderen wird ein Wassermolekül freigesetzt, und die freigesetzten Elektronen bilden eine Peptidbindung: CO-NN (entdeckt 1888 von Professor A.Ya. Danilevsky), weshalb Proteine ​​werden Polypeptide genannt. Proteinmoleküle sind Makromoleküle. Es sind viele Aminosäuren bekannt. Aber nur 20 Aminosäuren sind als Monomere aller natürlichen Proteine ​​bekannt – tierische, pflanzliche, mikrobielle und virale. Sie wurden „Magie“ genannt. Die Tatsache, dass die Proteine ​​aller Organismen aus den gleichen Aminosäuren aufgebaut sind, ist ein weiterer Beweis für die Einheit der lebenden Welt auf der Erde.

Es gibt 4 Organisationsebenen in der Struktur von Proteinmolekülen:

1. Primärstruktur – eine Polypeptidkette aus Aminosäuren, die in einer bestimmten Reihenfolge durch kovalente Peptidbindungen verbunden sind.

2. Sekundärstruktur – eine Polypeptidkette in Form einer Helix. Zwischen den Peptidbindungen benachbarter Windungen und anderen Atomen treten zahlreiche Wasserstoffbrückenbindungen auf, die für eine starke Struktur sorgen.

3. Tertiärstruktur – eine für jedes Protein spezifische Konfiguration – eine Kügelchen. Es wird durch hydrophobe Bindungen geringer Stärke oder Kohäsionskräfte zwischen unpolaren Radikalen gehalten, die in vielen Aminosäuren vorkommen. Es gibt auch kovalente S-S-Bindungen, die zwischen weit voneinander entfernten Resten der schwefelhaltigen Aminosäure Cystein auftreten.

4. Quartärstruktur entsteht, wenn sich mehrere Makromoleküle zu Aggregaten verbinden. Somit ist Hämoglobin im menschlichen Blut ein Aggregat aus vier Makromolekülen.

Eine Verletzung der natürlichen Struktur eines Proteins wird Denaturierung genannt. Es tritt unter Einfluss auf hohe Temperatur, Chemikalien, Strahlungsenergie und andere Faktoren.

Die Rolle von Proteinen im Leben von Zellen und Organismen:

Konstruktion (strukturell) – Proteine ​​– das Baumaterial des Körpers (Schalen, Membranen, Organellen, Gewebe, Organe);

katalytische Funktion – Enzyme, die Reaktionen hunderte Millionen Mal beschleunigen;

Muskel-Skelett-Funktion – Proteine, aus denen Skelettknochen und Sehnen bestehen; Bewegung von Flagellaten, Ciliaten, Muskelkontraktion;

Transportfunktion - Bluthämoglobin;

schützend – Blutantikörper neutralisieren Fremdstoffe;

Energiefunktion – beim Abbau von Protein setzt 1 g 17,6 kJ Energie frei;

regulierend und hormonell – Proteine ​​sind Teil vieler Hormone und an der Regulierung der Lebensprozesse des Körpers beteiligt;

Rezeptor - Proteine ​​​​führen den Prozess der selektiven Erkennung einzelner Substanzen und ihrer Bindung an Moleküle durch.

Stoffwechsel in der Zelle. Photosynthese. Chemosynthese

Voraussetzung für die Existenz eines jeden Organismus ist ein ständiger Nährstofffluss und die ständige Freisetzung der Endprodukte chemischer Reaktionen in Zellen. Nährstoffe werden von Organismen als Quelle für Atome chemischer Elemente (hauptsächlich Kohlenstoffatome) verwendet, aus denen alle Strukturen aufgebaut oder erneuert werden. Neben Nährstoffen erhält der Körper auch Wasser, Sauerstoff und Mineralsalze.

Organische Substanzen, die in Zellen gelangen (oder während der Photosynthese synthetisiert werden), werden in Bausteine ​​– Monomere – zerlegt und an alle Zellen des Körpers weitergeleitet. Einige der Moleküle dieser Substanzen werden für die Synthese spezifischer organischer Substanzen verwendet, die einem bestimmten Organismus innewohnen. Zellen synthetisieren Proteine, Lipide, Kohlenhydrate, Nukleinsäuren und andere Substanzen, die verschiedene Funktionen erfüllen (Konstruktion, Katalyse, Regulierung, Schutz usw.).

Ein weiterer Teil der niedermolekularen organischen Verbindungen, die in die Zellen gelangen, dient der Bildung von ATP, dessen Moleküle Energie enthalten, die direkt für die Verrichtung von Arbeit bestimmt ist. Energie ist notwendig für die Synthese aller spezifischen Substanzen des Körpers, die Aufrechterhaltung seiner hochgeordneten Organisation, den aktiven Transport von Substanzen innerhalb der Zellen, von einer Zelle zur anderen, von einem Körperteil zum anderen, für die Übertragung von Nervenimpulsen Bewegung von Organismen, Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur (bei Vögeln und Säugetieren) und für andere Zwecke.

Bei der Umwandlung von Stoffen in Zellen entstehen Endprodukte des Stoffwechsels, die für den Körper giftig sein können und aus ihm entfernt werden (z. B. Ammoniak). Somit nehmen alle lebenden Organismen ständig bestimmte Stoffe aus der Umwelt auf, wandeln sie um und geben Endprodukte an die Umwelt ab.

Fortsetzung
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Die im Körper ablaufenden chemischen Reaktionen werden Stoffwechsel oder Stoffwechsel genannt. Abhängig von der allgemeinen Richtung der Prozesse werden Katabolismus und Anabolismus unterschieden.

Katabolismus (Dissimilation) ist eine Reihe von Reaktionen, die zur Bildung einfacher Verbindungen aus komplexeren Verbindungen führen. Zu den katabolen Reaktionen zählen beispielsweise Reaktionen der Hydrolyse von Polymeren zu Monomeren und deren Abbau zu Kohlendioxid, Wasser, Ammoniak, d. h. Energiestoffwechselreaktionen, bei denen die Oxidation organischer Substanzen und die Synthese von ATP stattfinden.

Anabolismus (Assimilation) ist eine Reihe von Reaktionen zur Synthese komplexer organischer Substanzen aus einfacheren. Dazu gehören beispielsweise die Stickstofffixierung und Proteinbiosynthese, die Synthese von Kohlenhydraten aus Kohlendioxid und Wasser bei der Photosynthese, die Synthese von Polysacchariden, Lipiden, Nukleotiden, DNA, RNA und anderen Stoffen.

Die Synthese von Stoffen in den Zellen lebender Organismen wird oft als plastischer Stoffwechsel bezeichnet, der Abbau von Stoffen und deren Oxidation, begleitet von der ATP-Synthese, als Energiestoffwechsel. Beide Stoffwechselarten bilden die Grundlage der Lebenstätigkeit jeder Zelle und damit jedes Organismus und sind eng miteinander verbunden. Einerseits erfordern alle plastischen Austauschreaktionen einen Energieaufwand. Andererseits ist zur Durchführung von Energiestoffwechselreaktionen eine ständige Synthese von Enzymen erforderlich, da deren Lebenserwartung kurz ist. Darüber hinaus entstehen beim plastischen Stoffwechsel (z. B. bei der Photosynthese) Stoffe, die der Atmung dienen.

Photosynthese ist der Prozess der Bildung organischer Stoffe aus Kohlendioxid und Wasser im Licht unter Beteiligung photosynthetischer Pigmente (Chlorophyll bei Pflanzen, Bakteriochlorophyll und Bakteriorhodopsin bei Bakterien). In der modernen Pflanzenphysiologie wird Photosynthese häufiger als photoautotrophe Funktion verstanden – eine Reihe von Prozessen der Absorption, Umwandlung und Nutzung der Energie von Lichtquanten in verschiedenen endergonischen Reaktionen, einschließlich der Umwandlung von Kohlendioxid in organische Substanzen.

Die Photosynthese ist die Hauptquelle biologischer Energie; photosynthetische Autotrophe nutzen sie, um organische Substanzen aus anorganischen zu synthetisieren; Heterotrophe existieren auf Kosten der von Autotrophen in Form chemischer Bindungen gespeicherten Energie, die sie bei Atmungs- und Fermentationsprozessen freisetzen. Die Energie, die die Menschheit durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe (Kohle, Öl, Erdgas, Torf), wird auch bei der Photosynthese gespeichert.

Die Photosynthese ist der Haupteintrag von anorganischem Kohlenstoff in den biologischen Kreislauf. Der gesamte freie Sauerstoff in der Atmosphäre ist biogenen Ursprungs und ist es auch Nebenprodukt Photosynthese. Die Bildung einer oxidierenden Atmosphäre (Sauerstoffkatastrophe) veränderte den Zustand der Erdoberfläche völlig, ermöglichte das Auftreten von Atmung und ermöglichte später, nach der Bildung der Ozonschicht, das Leben an Land.

Die Chemosynthese ist eine Methode der autotrophen Ernährung, bei der die Energiequelle für die Synthese organischer Stoffe aus CO2 die Oxidationsreaktionen anorganischer Verbindungen sind. Diese Art der Energiegewinnung wird ausschließlich von Bakterien genutzt. Das Phänomen der Chemosynthese wurde 1887 vom russischen Wissenschaftler S.N. entdeckt. Winogradski.

Es ist zu beachten, dass die bei Oxidationsreaktionen anorganischer Verbindungen freigesetzte Energie nicht direkt in Assimilationsprozessen genutzt werden kann. Diese Energie wird zunächst in die Energie makroenergetischer ATP-Bindungen umgewandelt und erst dann für die Synthese organischer Verbindungen aufgewendet.

Chemolithoautotrophe Organismen:

Eisenbakterien (Geobacter, Gallionella) oxidieren zweiwertiges Eisen zu Eisen(III)-Eisen.

Schwefelbakterien (Desulfuromonas, Desulfobacter, Beggiatoa) oxidieren Schwefelwasserstoff zu molekularem Schwefel oder zu Schwefelsäuresalzen.

Nitrifizierende Bakterien (Nitrobacteraceae, Nitrosomonas, Nitrosococcus) oxidieren Ammoniak, das beim Zerfall organischer Stoffe entsteht, zu salpetriger Säure und Salpetersäure, die in Wechselwirkung mit Bodenmineralien Nitrite und Nitrate bilden.

Thionische Bakterien (Thiobacillus, Acidithiobacillus) sind in der Lage, Thiosulfate, Sulfite, Sulfide und molekularen Schwefel zu Schwefelsäure zu oxidieren (häufig mit einer deutlichen Abnahme des pH-Werts der Lösung). Der Oxidationsprozess unterscheidet sich von dem von Schwefelbakterien (insbesondere in dass thionische Bakterien keinen intrazellulären Schwefel ablagern). Einige Vertreter der thionischen Bakterien sind extrem azidophil (können überleben und sich vermehren, wenn der pH-Wert der Lösung auf 2 sinkt), können hohen Schwermetallkonzentrationen standhalten, metallisches und Eiseneisen (Acidithiobacillus ferrooxidans) oxidieren und Schwermetalle aus Erzen auslaugen .

Wasserstoffbakterien (Hydrogenophilus) können molekularen Wasserstoff oxidieren und sind mäßig thermophil (wachsen bei einer Temperatur von 50 °C).

Chemosynthetische Organismen (z. B. Schwefelbakterien) können in großen Tiefen der Ozeane an Stellen leben, an denen Brüche auftreten Erdkruste Schwefelwasserstoff wird ins Wasser abgegeben. Natürlich können Lichtquanten das Wasser nicht bis zu einer Tiefe von etwa 3-4 Kilometern durchdringen (in dieser Tiefe befinden sich die meisten Riftzonen der Ozeane). Somit sind Chemosynthetiker die einzigen Organismen auf der Erde, die nicht auf die Energie des Sonnenlichts angewiesen sind.

Andererseits wird Ammoniak, das von nitrifizierenden Bakterien genutzt wird, in den Boden freigesetzt, wenn pflanzliches oder tierisches Material verrottet. In diesem Fall hängt die lebenswichtige Aktivität von Chemosynthesen indirekt vom Sonnenlicht ab, da bei der Zersetzung organischer Verbindungen, die aus Sonnenenergie gewonnen werden, Ammoniak entsteht.

Die Rolle der Chemosynthetik für alle Lebewesen ist sehr groß, da sie ein unverzichtbares Glied im natürlichen Kreislauf der wichtigsten Elemente sind: Schwefel, Stickstoff, Eisen usw. Chemosynthetik ist auch als natürlicher Verbraucher giftiger Substanzen wie Ammoniak und Ammoniak wichtig Schwefelwasserstoff. Nitrifizierende Bakterien sind von großer Bedeutung, sie reichern den Boden mit Nitriten und Nitraten an – Pflanzen nehmen Stickstoff hauptsächlich in Form von Nitraten auf. Einige Chemosynthetika (insbesondere Schwefelbakterien) werden zur Abwasserbehandlung eingesetzt.

Nach modernen Schätzungen könnte die Biomasse der „unterirdischen Biosphäre“, die sich insbesondere unter dem Meeresboden befindet und chemosynthetische anaerobe methanoxidierende Archaebakterien umfasst, die Biomasse der übrigen Biosphäre übersteigen.

Meiose. Merkmale des ersten und zweiten Abschnitts der Meiose. Biologische Bedeutung. Der Unterschied zwischen Meiose und Mitose

Das Verständnis dafür, dass Keimzellen haploid sind und daher über einen speziellen Mechanismus der Zellteilung gebildet werden müssen, erfolgte durch Beobachtungen, die auch fast zum ersten Mal darauf schließen ließen, dass Chromosomen genetische Informationen enthalten. Im Jahr 1883 wurde entdeckt, dass die Kerne der Eizelle und des Spermas einer bestimmten Wurmart nur zwei Chromosomen enthalten, während die befruchtete Eizelle bereits über vier verfügt. Die chromosomale Vererbungstheorie könnte somit das seit langem bestehende Paradoxon erklären, dass die Rollen von Vater und Mutter bei der Bestimmung der Merkmale des Nachwuchses trotz der großen Unterschiede in der Größe von Eizelle und Spermium oft die gleichen zu sein scheinen.

Eine weitere wichtige Schlussfolgerung dieser Entdeckung war, dass Geschlechtszellen als Ergebnis einer besonderen Art der Kernteilung entstehen müssen, bei der der gesamte Chromosomensatz genau in zwei Hälften geteilt wird. Diese Art der Teilung nennt man Meiose (das Wort Griechischer Ursprung, was „Abnahme“ bedeutet. Der Name einer anderen Art der Zellteilung – Mitose – kommt vom griechischen Wort für „Faden“; diese Namenswahl basiert auf dem fadenförmigen Aussehen der Chromosomen während ihrer Kondensation während der Kernteilung – dieser Prozess findet sowohl während der Mitose als auch der Meiose statt ) Das Verhalten der Chromosomen während der Meiose, wenn ihre Anzahl reduziert wird, erwies sich als komplexer als bisher angenommen. Daher wurden die wichtigsten Merkmale der meiotischen Teilung erst Anfang der 1930er Jahre als Ergebnis einer Vielzahl gründlicher Studien ermittelt, die Zytologie und Genetik kombinierten.

Bei der ersten meiotischen Teilung erbt jede Tochterzelle zwei Kopien eines der beiden Homologen und enthält daher eine diploide Menge an DNA.

Die Bildung haploider Gametenkerne erfolgt als Ergebnis der zweiten Teilung der Meiose, bei der sich die Chromosomen am Äquator der neuen Spindel ausrichten und ohne weitere DNA-Replikation Schwesterchromatiden wie bei der normalen Mitose voneinander getrennt werden und sich bilden Zellen mit einem haploiden DNA-Satz.

Somit besteht die Meiose aus zwei Zellteilungen, die auf eine einzelne Phase der Chromosomenverdopplung folgen, sodass jede Zelle, die in die Meiose eintritt, zu vier haploiden Zellen führt.

Manchmal verläuft der Prozess der Meiose abnormal und Homologe können sich nicht voneinander trennen – dieses Phänomen wird als Chromosomen-Nichtdisjunktion bezeichnet. Einige der dabei gebildeten haploiden Zellen erhalten eine unzureichende Anzahl an Chromosomen, während andere zusätzliche Kopien erhalten. Aus solchen Gameten entstehen defekte Embryonen, von denen die meisten sterben.

In der Prophase der ersten Teilung der Meiose, während der Konjugation (Synapse) und Trennung der Chromosomen, treten in ihnen komplexe morphologische Veränderungen auf. Entsprechend dieser Veränderungen wird die Prophase in fünf aufeinanderfolgende Phasen unterteilt:

Leptoten;

Zygotän;

Pachyten;

Diploten;

Diakinese.

Das auffälligste Phänomen ist der Beginn einer engen Annäherung der Chromosomen im Zygoten, wenn sich zwischen Paaren von Schwesterchromatiden in jedem Bivalent eine spezielle Struktur namens Synaptonemalkomplex zu bilden beginnt. Als Beginn des Pachytäns gilt der Moment der vollständigen Konjugation der Chromosomen, der meist mehrere Tage anhält; nach der Chromosomentrennung beginnt das Diplotänstadium, in dem Chiasmen zum ersten Mal sichtbar werden.

Nach dem Ende der langen Prophase I beenden zwei Kernteilungen ohne eine trennende Periode der DNA-Synthese den Prozess der Meiose. Diese Stadien nehmen in der Regel nicht mehr als 10 % der Gesamtzeit der Meiose in Anspruch und tragen die gleichen Namen wie die entsprechenden Mitosestadien. Der Rest der ersten Teilung der Meiose ist in Metaphase I, Anaphase I und Telophase I unterteilt. Am Ende der ersten Teilung ist der Chromosomensatz reduziert und wandelt sich wie bei der Mitose von tetraploid in diploid, und es werden zwei Zellen gebildet aus einer Zelle. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass jede Zelle bei der ersten Teilung der Meiose zwei am Zentromer verbundene Schwesterchromatiden erhält und bei der Mitose zwei getrennte Chromatiden eintreten.

Darüber hinaus erfolgt nach einer kurzen Interphase II, in der sich die Chromosomen nicht verdoppeln, schnell die zweite Teilung – Prophase II, Anaphase II und Telophase II. Infolgedessen werden aus jeder diploiden Zelle, die in die Meiose eingetreten ist, vier haploide Kerne gebildet.

Die Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Zellteilungen, von denen die erste fast so lange dauert wie die gesamte Meiose und wesentlich komplexer ist als die zweite.

Nach dem Ende der ersten meiotischen Teilung kommt es in den beiden Tochterzellen erneut zur Membranbildung und es beginnt eine kurze Interphase. Zu diesem Zeitpunkt sind die Chromosomen etwas despiralisiert, verdichten sich aber bald wieder und es beginnt die Prophase II. Da in diesem Zeitraum keine DNA-Synthese stattfindet, scheinen die Chromosomen bei manchen Organismen direkt von einer Teilung zur nächsten überzugehen. Prophase II ist in allen Organismen kurz: Die Kernhülle wird zerstört, wenn eine neue Spindel gebildet wird, woraufhin in schneller Folge Metaphase II, Anaphase II und Telophase II folgen. Wie bei der Mitose werden Kinetochorfilamente in Schwesterchromatiden gebildet, die sich vom Zentromer in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. An der Metaphasenplatte werden die beiden Schwesterchromatiden bis zur Anaphase zusammengehalten, in der sie sich aufgrund der plötzlichen Trennung ihrer Kinetochoren trennen. Somit ähnelt die zweite Teilung der Meiose der normalen Mitose. Der einzige wesentliche Unterschied besteht darin, dass es eine Kopie jedes Chromosoms gibt und nicht zwei, wie bei der Mitose.

Die Meiose endet mit der Bildung von Kernhüllen um die vier haploiden Kerne, die in der Telophase II gebildet werden.

Im Allgemeinen entstehen bei der Meiose aus einer diploiden Zelle vier haploide Zellen. Während der gametischen Meiose werden aus den resultierenden haploiden Zellen Gameten gebildet. Diese Art der Meiose ist charakteristisch für Tiere. Gametische Meiose steht in engem Zusammenhang mit Gametogenese und Befruchtung. Während der Zygoten- und Sporenmeiose entstehen aus den resultierenden haploiden Zellen Sporen oder Zoosporen. Diese Arten der Meiose sind charakteristisch für niedere Eukaryoten, Pilze und Pflanzen. Die Sporenmeiose steht in engem Zusammenhang mit der Sporogenese. Somit ist Meiose die zytologische Grundlage der sexuellen und asexuellen (Sporen-)Reproduktion.

Die biologische Bedeutung der Meiose besteht darin, eine konstante Anzahl von Chromosomen bei Vorhandensein des Sexualprozesses aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus kommt es infolge des Crossing-Over zu einer Rekombination – dem Auftreten neuer Kombinationen erblicher Neigungen in den Chromosomen. Meiose bietet auch kombinative Variabilität – die Entstehung neuer Kombinationen erblicher Neigungen während der weiteren Befruchtung.

Der Verlauf der Meiose wird durch den Genotyp des Organismus unter der Kontrolle von Sexualhormonen (bei Tieren), Phytohormonen (bei Pflanzen) und vielen anderen Faktoren (z. B. Temperatur) gesteuert.

Folgende Arten von Einflüssen einiger Organismen auf andere sind möglich:

positiv – ein Organismus profitiert auf Kosten eines anderen;

negativ – der Körper wird durch etwas anderes geschädigt;

neutral – der andere hat keinerlei Auswirkungen auf den Körper.

Somit sind folgende Optionen für Beziehungen zwischen zwei Organismen möglich, je nachdem, welche Art von Einfluss sie aufeinander ausüben:

Gegenseitigkeit – unter natürlichen Bedingungen können Populationen nicht ohne einander existieren (Beispiel: Symbiose eines Pilzes und einer Alge in einer Flechte).

Proto-Kooperation – die Beziehung ist optional (Beispiel: die Beziehung zwischen einer Krabbe und einer Anemone, die Anemone beschützt die Krabbe und nutzt sie als Transportmittel).

Kommensalismus – eine Bevölkerungsgruppe profitiert von der Beziehung, während die andere weder Nutzen noch Schaden erleidet.

Zusammenleben – ein Organismus nutzt einen anderen (oder sein Zuhause) als Wohnort, ohne diesem Schaden zuzufügen.

Freeloading – ein Organismus ernährt sich von den Essensresten eines anderen.

Neutralität – beide Bevölkerungsgruppen beeinflussen sich gegenseitig in keiner Weise.

Amensalismus, Antibiose – eine Population wirkt sich negativ auf eine andere aus, erfährt aber selbst keinen negativen Einfluss.

Prädation ist ein Phänomen, bei dem sich ein Organismus ohne eine symbiotische Beziehung von den Organen und Geweben eines anderen ernährt.

Konkurrenz – beide Bevölkerungsgruppen beeinflussen sich gegenseitig negativ.

Die Natur kennt zahlreiche Beispiele für symbiotische Beziehungen, von denen beide Partner profitieren. Beispielsweise ist die Symbiose zwischen Leguminosen und Bodenbakterien Rhizobium äußerst wichtig für den Stickstoffkreislauf in der Natur. Diese Bakterien – auch stickstofffixierende Bakterien genannt – siedeln sich an den Wurzeln von Pflanzen an und haben die Fähigkeit, Stickstoff zu „fixieren“, d Für die Pflanze zugängliche Verbindungen wie Ammoniak. In diesem Fall liegt der gegenseitige Nutzen auf der Hand: Die Wurzeln sind Lebensraum für Bakterien und die Bakterien versorgen die Pflanze mit den notwendigen Nährstoffen.

Es gibt auch zahlreiche Beispiele für eine Symbiose, die für eine Art von Vorteil ist und für eine andere Art weder Nutzen noch Schaden bringt. Beispielsweise wird der menschliche Darm von vielen Arten von Bakterien bewohnt, deren Vorkommen für den Menschen ungefährlich ist. Ebenso leben Pflanzen namens Bromelien (zu denen beispielsweise Ananas gehört) auf Ästen, beziehen ihre Nährstoffe jedoch aus der Luft. Diese Pflanzen nutzen den Baum als Stütze, ohne ihm Nährstoffe zu entziehen.

Plattwürmer. Morphologie, Systematik, Hauptvertreter. Entwicklungszyklen. Infektionswege. Verhütung

Plattwürmer sind eine Gruppe von Organismen, die in den meisten modernen Klassifikationen den Rang eines Stammes haben und eine große Anzahl primitiver wurmartiger Wirbelloser vereinen, die keine Körperhöhle haben. In ihrer modernen Form ist die Gruppe eindeutig paraphyletisch, der aktuelle Forschungsstand erlaubt es jedoch nicht, ein zufriedenstellendes streng phylogenetisches System zu entwickeln, weshalb Zoologen traditionell weiterhin diesen Namen verwenden.

Die bekanntesten Vertreter der Plattwürmer sind Planarien (Turbellaria: Tricladida), Leberegel und Katzenegel (Trematoden), Rinderbandwurm, Schweinebandwurm, Breitbandwurm, Echinococcus (Bandwürmer).

Die Frage nach der systematischen Stellung der sogenannten Darmturbellarien (Acoela) wird derzeit diskutiert, da 2003 vorgeschlagen wurde, sie in einen eigenständigen Stamm abzugrenzen.

Der Körper ist beidseitig symmetrisch, mit klar definierten Kopf- und Schwanzenden, in dorsoventraler Richtung etwas abgeflacht, bei großen Vertretern stark abgeflacht. Die Körperhöhle ist nicht entwickelt (außer in einigen Phasen des Lebenszyklus von Bandwürmern und Saugwürmern). Über die gesamte Körperoberfläche findet ein Gasaustausch statt; Atmungsorgane und Blutgefäße fehlen.

Die Außenseite des Körpers ist mit einschichtigem Epithel bedeckt. Bei Flimmerwürmern oder Turbellarien besteht das Epithel aus Zellen, die Flimmerhärchen tragen. Bei Egeln, Monogenen, Cestoden und Bandwürmern fehlt die meiste Zeit ihres Lebens Flimmerepithel (obwohl Flimmerzellen in Larvenformen vorkommen); Ihre Hülle wird durch das sogenannte Tegument dargestellt, das bei manchen Gruppen Mikrovilli oder Chitinhaken trägt. Plattwürmer, die ein Fell haben, werden als Neodermata klassifiziert.

Unter dem Epithel befindet sich ein Muskelsack, der aus mehreren Schichten von Muskelzellen besteht, die nicht in einzelne Muskeln differenziert sind (eine gewisse Differenzierung wird nur im Bereich des Rachens und der Geschlechtsorgane beobachtet). Die Zellen der äußeren Muskelschicht sind quer ausgerichtet, während die Zellen der inneren Schicht entlang der anterior-posterioren Achse des Körpers ausgerichtet sind. Die äußere Schicht wird als Ringmuskelschicht bezeichnet, die innere Schicht als Längsmuskelschicht.

Bei allen Gruppen, mit Ausnahme der Cestoden und Bandwürmer, gibt es einen Pharynx, der zum Darm oder, wie bei den sogenannten Darmturbellarien, zum Verdauungsparenchym führt. Der Darm ist blind verschlossen und kommuniziert nur über die Mundöffnung mit der Umwelt. Es wurde festgestellt, dass mehrere große Turbellarien Analporen haben (manchmal mehrere), aber das ist eher die Ausnahme als die Regel. Bei kleinen Formen ist der Darm gerade, bei großen (Planarien, Egeln) kann er stark verzweigt sein. Der Pharynx befindet sich auf der Bauchoberfläche, oft in der Mitte oder näher am hinteren Ende des Körpers, in einigen Gruppen ist er nach vorne verschoben. Zestoden- und Bandwürmer haben keinen Darm.

Das Nervensystem ist vom sogenannten orthogonalen Typ. Die meisten haben sechs Längsstämme (jeweils zwei auf der Rücken- und Bauchseite des Körpers und zwei an den Seiten), die durch Querkommissuren verbunden sind. Neben dem Orthogon befindet sich in den peripheren Schichten des Parenchyms ein mehr oder weniger dichtes Nervengeflecht. Einige der archaischsten Vertreter der Flimmerwürmer besitzen nur ein Nervengeflecht.

Eine Reihe von Formen haben einfache lichtempfindliche Ocelli entwickelt, die nicht in der Lage sind, Objekte zu sehen, sowie Gleichgewichtsorgane (Stagozysten), Tastzellen (Sensillen) und chemische Sinnesorgane.

Die Osmoregulation erfolgt mit Hilfe von Protonephridien – verzweigten Kanälen, die in einen oder zwei Ausscheidungskanäle münden. Die Freisetzung toxischer Stoffwechselprodukte erfolgt entweder mit der über Protonephridien ausgeschiedenen Flüssigkeit oder durch Anreicherung in spezialisierten Parenchymzellen (Atrozyten), die die Rolle von „Speicherknospen“ spielen.

Die überwiegende Mehrheit der Vertreter sind Hermaphroditen, mit Ausnahme der Blutegel (Schistosoma) – sie sind zweihäusig. Fluke-Eier haben eine hellgelbe bis dunkelbraune Farbe und eine Kappe an einer der Stangen. Bei der Untersuchung werden Eier im Inhalt des Zwölffingerdarms, im Kot, im Urin und im Auswurf gefunden.

Der erste Zwischenwirt der Egel sind verschiedene Weichtiere, der zweite Wirt sind Fische und Amphibien. Die Endwirte sind verschiedene Wirbeltiere.

Der Lebenszyklus (am Beispiel des Vielmauls) ist äußerst einfach: Aus dem Ei schlüpft eine Larve, die den Fisch verlässt, die sich nach kurzer Zeit wieder an den Fisch anheftet und sich in einen erwachsenen Wurm verwandelt. Flukes haben einen komplexeren Entwicklungszyklus und wechseln 2-3 Hosts.

Genotyp. Genom. Phänotyp. Faktoren, die die Entwicklung des Phänotyps bestimmen. Dominanz und Rezessivität. Interaktion von Genen bei der Bestimmung von Merkmalen: Dominanz, Zwischenmanifestation, Kodominanz

Der Genotyp ist eine Reihe von Genen eines bestimmten Organismus, die im Gegensatz zu den Konzepten des Genoms und des Genpools ein Individuum und nicht eine Art charakterisieren (ein weiterer Unterschied zwischen einem Genotyp und einem Genom besteht in der Einbeziehung von Nichtgenomen in das Konzept des „Genoms“) -kodierende Sequenzen, die nicht im Begriff „Genotyp“ enthalten sind. Zusammen mit Umweltfaktoren bestimmt es den Phänotyp des Organismus.

Typischerweise wird von einem Genotyp im Zusammenhang mit einem bestimmten Gen gesprochen; bei polyploiden Individuen bezeichnet er eine Kombination von Allelen eines bestimmten Gens. Die meisten Gene kommen im Phänotyp eines Organismus vor, Phänotyp und Genotyp unterscheiden sich jedoch in folgenden Punkten:

1. Je nach Informationsquelle (der Genotyp wird durch die Untersuchung der DNA eines Individuums bestimmt, der Phänotyp wird durch Beobachtung des Aussehens des Organismus erfasst).

2. Der Genotyp entspricht nicht immer dem gleichen Phänotyp. Einige Gene erscheinen im Phänotyp nur unter bestimmten Bedingungen. Andererseits sind einige Phänotypen, wie beispielsweise die Fellfarbe von Tieren, das Ergebnis des Zusammenspiels mehrerer Gene.

Genom – die Gesamtheit aller Gene eines Organismus; sein kompletter Chromosomensatz.

Es ist bekannt, dass die DNA, die in den meisten Organismen Träger der genetischen Information ist und damit die Grundlage des Genoms bildet, nicht nur Gene im modernen Sinne des Wortes umfasst. Der größte Teil der DNA eukaryotischer Zellen wird durch nichtkodierende („redundante“) Nukleotidsequenzen repräsentiert, die keine Informationen über Proteine ​​und RNA enthalten.

Unter dem Genom eines Organismus versteht man folglich die gesamte DNA des haploiden Chromosomensatzes und jedes der extrachromosomalen genetischen Elemente, die in einer einzelnen Zelle der Keimbahn eines vielzelligen Organismus enthalten sind. Die Größe der Genome von Organismen verschiedener Arten unterscheidet sich erheblich voneinander, und es besteht oft kein Zusammenhang zwischen dem Grad der evolutionären Komplexität einer biologischen Art und der Größe ihres Genoms.

Der Phänotyp ist eine Reihe von Merkmalen, die einem Individuum in einem bestimmten Entwicklungsstadium innewohnen. Der Phänotyp wird auf der Grundlage des Genotyps gebildet, vermittelt durch eine Reihe von Umweltfaktoren. Bei diploiden Organismen erscheinen dominante Gene im Phänotyp.

Der Phänotyp ist eine Kombination aus äußerem und innere Zeichen durch Ontogenese (individuelle Entwicklung) erworbener Organismus

Trotz seiner scheinbar strengen Definition weist das Konzept des Phänotyps einige Unsicherheiten auf. Erstens sind die meisten im genetischen Material kodierten Moleküle und Strukturen im äußeren Erscheinungsbild des Organismus nicht sichtbar, obwohl sie Teil des Phänotyps sind. Zum Beispiel menschliche Blutgruppen. Daher sollte die erweiterte Definition des Phänotyps Merkmale umfassen, die technisch, medizinisch oder nachweisbar sind Diagnoseverfahren. Eine weitere, radikalere Erweiterung könnte erlerntes Verhalten oder sogar den Einfluss des Organismus auf die Umwelt und andere Organismen umfassen.

Der Phänotyp kann als die „Ausführung“ genetischer Informationen gegenüber Umweltfaktoren definiert werden. In erster Näherung können wir von zwei Merkmalen des Phänotyps sprechen: a) Die Anzahl der Entfernungsrichtungen charakterisiert die Anzahl der Umweltfaktoren, auf die der Phänotyp empfindlich reagiert – die Dimension des Phänotyps; b) Die „Entfernungsentfernung“ charakterisiert den Grad der Empfindlichkeit des Phänotyps gegenüber einem bestimmten Umweltfaktor. Zusammen bestimmen diese Merkmale den Reichtum und die Entwicklung des Phänotyps. Je mehrdimensionaler der Phänotyp und je empfindlicher er ist, desto weiter ist der Phänotyp vom Genotyp entfernt, desto reicher ist er. Wenn wir ein Virus, ein Bakterium, einen Ascaris, einen Frosch und einen Menschen vergleichen, dann nimmt die Vielfalt des Phänotyps in dieser Serie zu.

Einige Merkmale des Phänotyps werden direkt durch den Genotyp bestimmt, beispielsweise die Augenfarbe. Andere hängen stark von der Interaktion des Organismus mit der Umwelt ab – eineiige Zwillinge können sich beispielsweise in Größe, Gewicht und anderen grundlegenden Merkmalen unterscheiden. physikalische Eigenschaften, obwohl sie die gleichen Gene tragen.

Die phänotypische Varianz (bestimmt durch die genotypische Varianz) ist eine Grundvoraussetzung für natürliche Selektion und Evolution. Der Organismus als Ganzes hinterlässt (oder hinterlässt) keine Nachkommen, daher beeinflusst die natürliche Selektion die genetische Struktur der Population indirekt durch die Beiträge von Phänotypen. Ohne unterschiedliche Phänotypen gibt es keine Evolution. Gleichzeitig spiegeln sich rezessive Allele nicht immer in den Merkmalen des Phänotyps wider, sondern bleiben erhalten und können an die Nachkommen weitergegeben werden.

Die Faktoren, von denen die phänotypische Vielfalt, das genetische Programm (Genotyp), die Umweltbedingungen und die Häufigkeit zufälliger Veränderungen (Mutationen) abhängen, lassen sich in folgender Beziehung zusammenfassen:

Genotyp + äußere Umgebung + zufällige Veränderungen → Phänotyp.

Die Fähigkeit eines Genotyps, in der Ontogenese je nach Umweltbedingungen unterschiedliche Phänotypen auszubilden, wird als Reaktionsnorm bezeichnet. Sie charakterisiert den Anteil der Beteiligung der Umwelt an der Umsetzung des Merkmals. Je breiter die Reaktionsnorm ist, desto größer ist der Einfluss der Umwelt und desto geringer ist der Einfluss des Genotyps auf die Ontogenese. Typischerweise gilt: Je vielfältiger die Lebensraumbedingungen einer Art sind, desto breiter ist ihre Reaktionsnorm.

Fortsetzung
--SEITENUMBRUCH--

Dominanz (Dominanz) ist eine Form der Beziehung zwischen den Allelen eines Gens, bei der eines von ihnen (dominant) die Manifestation des anderen (rezessiv) unterdrückt (maskiert) und somit die Manifestation des Merkmals sowohl bei dominanten Homozygoten als auch bei Heterozygoten bestimmt .

Bei vollständiger Dominanz unterscheidet sich der Phänotyp einer Heterozygote nicht vom Phänotyp einer dominanten Homozygote. Offenbar ist eine vollständige Dominanz in reiner Form äußerst selten oder kommt überhaupt nicht vor.

Bei unvollständiger Dominanz haben Heterozygoten einen Phänotyp, der zwischen den Phänotypen einer dominanten und einer rezessiven Homozygote liegt. Wenn beispielsweise reine Linien von Löwenmäulchen und vielen anderen Arten von Blütenpflanzen mit violetten und weißen Blüten gekreuzt werden, haben die Individuen der ersten Generation rosa Blüten. Auf molekularer Ebene könnte die einfachste Erklärung für eine unvollständige Dominanz einfach eine zweifache Abnahme der Aktivität eines Enzyms oder eines anderen Proteins sein (wenn das dominante Allel ein funktionsfähiges Protein produziert und das rezessive Allel ein defektes Protein). Es kann andere Mechanismen unvollständiger Dominanz geben.

Bei unvollständiger Dominanz erfolgt die gleiche Aufteilung nach Genotyp und Phänotyp im Verhältnis 1:2:1.

Bei der Kodominanz treten im Gegensatz zur unvollständigen Dominanz bei Heterozygoten die Merkmale, für die jedes der Allele verantwortlich ist, gleichzeitig (gemischt) auf. Typisches Beispiel Kodominanz – Vererbung der ABO-Blutgruppe beim Menschen. Alle Nachkommen von Menschen mit den Genotypen AA (zweite Gruppe) und BB (dritte Gruppe) werden den AB-Genotyp (vierte Gruppe) haben. Ihr Phänotyp liegt nicht zwischen den Phänotypen ihrer Eltern, da beide Agglutinogene (A und B) auf der Oberfläche der Erythrozyten vorhanden sind. Wenn Kodominanz auftritt, ist es unmöglich, eines der Allele als dominant und das andere als rezessiv zu bezeichnen; diese Konzepte verlieren ihre Bedeutung: Beide Allele beeinflussen den Phänotyp gleichermaßen. Auf der Ebene von RNA und Proteinprodukten von Genen handelt es sich offenbar in der überwiegenden Mehrheit der Fälle allelischer Interaktionen von Genen um Kodominanz, da jedes der beiden Allele in Heterozygoten normalerweise eine RNA und/oder ein Proteinprodukt sowie sowohl Proteine ​​als auch RNA kodiert sind im Körper vorhanden.

Umweltfaktoren, ihre Wechselwirkung

Ein Umweltfaktor ist ein Zustand der Umwelt, der sich auf den Körper auswirkt. Die Umwelt umfasst alle Körper und Phänomene, mit denen der Organismus in direkter oder indirekter Beziehung steht.

Der gleiche Umweltfaktor hat andere Bedeutung im Leben zusammenlebender Organismen. Beispielsweise spielt der Salzhaushalt des Bodens eine primäre Rolle für die Mineralernährung von Pflanzen, ist für die meisten Landtiere jedoch gleichgültig. Die Intensität der Beleuchtung und die spektrale Zusammensetzung des Lichts sind im Leben phototropher Pflanzen äußerst wichtig, und im Leben heterotropher Organismen (Pilze und Wassertiere) hat Licht keinen spürbaren Einfluss auf deren Lebensaktivität.

Umweltfaktoren wirken sich auf unterschiedliche Weise auf Organismen aus. Sie können als Reizstoffe wirken, die adaptive Veränderungen der physiologischen Funktionen verursachen; als Begrenzer, die es bestimmten Organismen unmöglich machen, unter bestimmten Bedingungen zu existieren; als Modifikatoren, die morphologische und anatomische Veränderungen in Organismen bestimmen.

Es ist üblich, zwischen biotischen, anthropogenen und abiotischen Umweltfaktoren zu unterscheiden.

Biotische Faktoren sind die Gesamtheit der Umweltfaktoren, die mit den Aktivitäten lebender Organismen verbunden sind. Hierzu zählen phytogene (Pflanzen), zoogene (Tiere) und mikrobiogene (Mikroorganismen) Faktoren.

Anthropogene Faktoren sind die vielen Faktoren, die mit menschlichen Aktivitäten verbunden sind. Dazu gehören physikalische (Nutzung von Kernenergie, Reisen in Zügen und Flugzeugen, Einfluss von Lärm und Vibrationen usw.), chemische (Einsatz von Mineraldüngern und Pestiziden, Verschmutzung der Erdhülle mit Industrie- und Verkehrsabfällen; Rauchen, Alkohol- und Drogenkonsum, übermäßiger Gebrauch von Medikamenten). Mittel), biologische (Nahrung; Organismen, für die eine Person ein Lebensraum oder Nahrungsquelle sein kann), soziale (im Zusammenhang mit Beziehungen zwischen Menschen und dem Leben in der Gesellschaft) Faktoren.

Unter abiotischen Faktoren versteht man all die vielen Faktoren, die mit Prozessen in Zusammenhang stehen unbelebte Natur. Dazu gehören klimatische (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck), edaphogene (mechanische Zusammensetzung, Luftdurchlässigkeit, Bodendichte), orographische (Relief, Höhe über dem Meeresspiegel), chemische (Gaszusammensetzung der Luft, Salzzusammensetzung des Wassers, Konzentration, Säuregehalt), physisch (Lärm, Magnetfelder, Wärmeleitfähigkeit, Radioaktivität, kosmische Strahlung).

Wenn Umweltfaktoren unabhängig voneinander wirken, reicht es aus, das Konzept des „limitierenden Faktors“ zu verwenden, um die kombinierte Wirkung eines Komplexes von Umweltfaktoren auf einen bestimmten Organismus zu bestimmen. Unter realen Bedingungen können sich Umweltfaktoren jedoch gegenseitig verstärken oder abschwächen.

Es ist wichtig, das Zusammenspiel von Umweltfaktoren zu berücksichtigen wissenschaftliches Problem. Es lassen sich drei Haupttypen des Zusammenspiels von Faktoren unterscheiden:

additiv – das Zusammenspiel von Faktoren ist eine einfache algebraische Summe der Auswirkungen jedes Faktors, wenn er unabhängig wirkt;

synergetisch – die gemeinsame Wirkung von Faktoren verstärkt die Wirkung (d. h. die Wirkung, wenn sie zusammen wirken, ist größer als die einfache Summe der Wirkungen jedes Faktors, wenn sie unabhängig voneinander wirken);

antagonistisch – die gemeinsame Wirkung von Faktoren schwächt die Wirkung (d. h. die Wirkung ihrer gemeinsamen Wirkung ist geringer als die einfache Summe der Wirkungen jedes Faktors).

Liste der verwendeten Literatur

Gilbert S. Entwicklungsbiologie. - M., 1993.

Green N., Stout W., Taylor D. Biologie. - M., 1993.

Nebel B. Umweltwissenschaften. - M., 1993.

Carroll R. Paläontologie und Evolution der Wirbeltiere. - M., 1993.

Leninger A. Biochemie. - M., 1974.

Slyusarev A.A. Biologie mit allgemeiner Genetik. - M., 1979.

Watson D. Molekularbiologie des Gens. - M., 1978.

Chebyshev N.V., Supryaga A.M. Protozoen. - M., 1992.

Chebyshev N.V., Kuznetsov S.V. Zellen-Biologie. - M., 1992.

Yarygin V.N. Biologie. - M., 1997.

MBOU Yasnogorsk-Sekundarschule

Biologie

10 Eine Klasse

Lehrbuch

Thema:

Ziel:

Aufgaben:

Ausrüstung:

Während des Unterrichts:

Folie 1

1.

Gespräch über Themen (Folie Nr. 2)

1. Was ist die Noosphäre?

2. Neues Material lernen

Unterrichtsplan:

3. Strukturelemente.

4.Grundlegende Prozesse.

5. Merkmale der Organisation.

3. Konsolidierung

Der Lehrer fasst zusammen:

Fragen

D/z. Abs.13. Fragen.

Bereiten Sie Nachrichten vor:

4. Lebensumfeld von Organismen

5. Umweltfaktoren

6. Abiotische Faktoren

7. Biotische Faktoren

8. Anthropogene Faktoren

MBOU Yasnogorsk-Sekundarschule

Beketova Nurzia Falyakhetdinovna

Biologie

10 Eine Klasse

Grundstufenprogramm für allgemeinbildende Einrichtungen

Lehrbuch Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Loshilina T.E., Izhevsky P.V. Allgemeine Biologie

Thema: Merkmale der Biosphärenebene der Organisation lebender Materie und ihre Rolle bei der Sicherung des Lebens auf der Erde.

Ziel: Informationen über das globale Ökosystem der Erde zusammenfassen – die Biosphäre, die Merkmale der Biosphärenebene der Organisation lebender Materie und ihre Rolle bei der Sicherung des Lebens auf der Erde;

Aufgaben:

1. Testen Sie die Fähigkeit, erworbenes Wissen über die Biosphärenebene einer Organisation anzuwenden, um Situationen zu begründen, den eigenen Standpunkt auszudrücken und wissenschaftlich zu untermauern;

2. Weiterentwicklung allgemeinbildender Fähigkeiten fortsetzen (Hauptsache hervorheben, Ursache-Wirkungs-Beziehungen herstellen, mit Diagrammen arbeiten, die Richtigkeit der getroffenen Urteile und die Abfolge von Objekten und Phänomenen feststellen);

3. Form kognitives Interesse zum Thema, entwickeln Kommunikationsfähigkeiten und die Fähigkeit, in Gruppen zu arbeiten;

4. Beurteilen Sie objektiv den Wissens- und Fähigkeitsstand von Schülern im untersuchten Abschnitt „Biosphärenniveau der Lebensorganisation“.

Ausrüstung: Tabelle „Biosphäre und ihre Grenzen“, Präsentation.

Während des Unterrichts:

Folie 1

1. Verallgemeinerung und Systematisierung von Wissen

Gespräch über Themen (Folie Nr. 2)

1. Was ist die Noosphäre?

2. Wer ist der Begründer der Noosphäre?

3. Ab welchem ​​Zeitpunkt (Ihrer Meinung nach) begann der Mensch, die Biosphäre (negativ) zu beeinflussen?

4. Was passiert, wenn die Obergrenze der Kapazität der Biosphäre überschritten wird?

5. Nennen Sie Beispiele für den Einfluss der Gesellschaft auf die Natur, der über positive Feedbackkanäle erfolgt. Was denkst du darüber?

2. Neues Material lernen

Unterrichtsplan:

1. Merkmale der Biosphärenebene.

2. Merkmale der Biosphärenebene.

3. Strukturelemente.

4.Grundlegende Prozesse.

5. Merkmale der Organisation.

6. Die Bedeutung der Biosphärenebene.

3. Konsolidierung

Der Lehrer fasst zusammen:

Der Lebensstandard der Biosphäre zeichnet sich durch besondere Qualitäten, Komplexitätsgrade und Organisationsmuster aus; er umfasst lebende Organismen und die von ihnen gebildeten natürlichen Gemeinschaften. geografische Muscheln und anthropogene Aktivitäten. Auf der Ebene der Biosphäre finden sehr wichtige globale Prozesse statt, die die Existenz von Leben auf der Erde ermöglichen: die Bildung von Sauerstoff, die Absorption und Umwandlung von Sonnenenergie, die Aufrechterhaltung einer konstanten Gaszusammensetzung, die Umsetzung biochemischer Kreisläufe und des Energieflusses , die Entwicklung der biologischen Vielfalt von Arten und Ökosystemen. Die Vielfalt der Lebensformen auf der Erde gewährleistet die Stabilität der Biosphäre, ihre Integrität und Einheit. Die Hauptstrategie des Lebens auf der Ebene der Biosphäre besteht darin, die Vielfalt der Formen lebender Materie und die Unendlichkeit des Lebens zu bewahren und so die dynamische Stabilität der Biosphäre sicherzustellen.

4. Wissen zusammenfassen und überwachen

In diesem Bereich sind Schülerinnen und Schüler eingeladen, ihr Wissen und Können unter Beweis zu stellen.

Fragen
1. Sie wissen, dass die Organisationsebene der Lebewesen in der Biosphäre die höchste und komplexeste ist. Listen Sie die zugrunde liegenden Ebenen der Lebensorganisation, die zur Biosphärenebene gehören, in der Reihenfolge ihrer Komplexität auf.
2. Nennen Sie die Zeichen, die es uns ermöglichen, die Biosphäre als strukturelle Ebene der Lebensorganisation zu charakterisieren.
3. Was sind die Hauptkomponenten, die die Struktur der Biosphäre bilden?
4. Nennen Sie die wichtigsten Prozesse, die für die Biosphäre charakteristisch sind.
5. Warum gehören wirtschaftliche und ethnokulturelle Aktivitäten des Menschen zu den Hauptprozessen in der Biosphäre?
6. Welche Phänomene organisieren die Stabilität der Biosphäre, d. h. steuern die Prozesse darin?
7. Wissen darüber, was neben Struktur, Prozessen und Organisation für ein vollständiges Verständnis der Struktur der Biosphäre notwendig ist?
8. Formulieren Sie eine allgemeine Schlussfolgerung über die Bedeutung der Biosphärenebene der Organisation des Lebens auf der Erde.

D/z. Abs.13. Fragen.

Bereiten Sie Nachrichten vor:

1. Der Mensch als Faktor in der Biosphäre.

2. Wissenschaftliche Grundlage zur Erhaltung der Biosphäre

3. Herausforderungen einer nachhaltigen Entwicklung

4. Lebensumfeld von Organismen

5. Umweltfaktoren

6. Abiotische Faktoren

7. Biotische Faktoren

8. Anthropogene Faktoren

Grundstufenprogramm für allgemeinbildende Einrichtungen

Lehrbuch Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Loshilina T.E., Izhevsky P.V. Allgemeine Biologie

Thema: Merkmale der Biosphärenebene der Organisation lebender Materie und ihre Rolle bei der Sicherung des Lebens auf der Erde.

Ziel: Informationen über das globale Ökosystem der Erde zusammenfassen – die Biosphäre, die Merkmale der Biosphärenebene der Organisation lebender Materie und ihre Rolle bei der Sicherung des Lebens auf der Erde;

Aufgaben:

1. Testen Sie die Fähigkeit, erworbenes Wissen über die Biosphärenebene einer Organisation anzuwenden, um Situationen zu begründen, den eigenen Standpunkt auszudrücken und wissenschaftlich zu untermauern;

2. Weiterentwicklung allgemeinbildender Fähigkeiten fortsetzen (Hauptsache hervorheben, Ursache-Wirkungs-Beziehungen herstellen, mit Diagrammen arbeiten, die Richtigkeit der getroffenen Urteile und die Abfolge von Objekten und Phänomenen feststellen);

3. Um ein kognitives Interesse am Thema zu entwickeln, entwickeln Sie Kommunikation und die Fähigkeit, in Gruppen zu arbeiten;

4. Beurteilen Sie objektiv den Wissens- und Fähigkeitsstand von Schülern im untersuchten Abschnitt „Biosphärenniveau der Lebensorganisation“.

Ausrüstung: Tabelle „Biosphäre und ihre Grenzen“, Präsentation.

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Beurteilen Sie objektiv den Wissens- und Fähigkeitsstand von Schülern im untersuchten Abschnitt „Biosphärenniveau der Lebensorganisation“.

Ausrüstung: Tabelle „Biosphäre und ihre Grenzen“, Präsentation.

Während des Unterrichts:

Folie 1

1. Verallgemeinerung und Systematisierung von Wissen

Gespräch über Themen (Folie Nr. 2)

1. Was ist die Noosphäre?

2. Wer ist der Begründer der Noosphäre?

3. Ab welchem ​​Zeitpunkt (Ihrer Meinung nach) begann der Mensch, die Biosphäre (negativ) zu beeinflussen?

4. Was passiert, wenn die Obergrenze der Kapazität der Biosphäre überschritten wird?

5. Nennen Sie Beispiele für den Einfluss der Gesellschaft auf die Natur, der über positive Feedbackkanäle erfolgt. Was denkst du darüber?

2. Neues Material lernen

Unterrichtsplan:

1. Merkmale der Biosphärenebene.

2. Merkmale der Biosphärenebene.

3. Strukturelemente.

4.Grundlegende Prozesse.

5. Merkmale der Organisation.

6. Die Bedeutung der Biosphärenebene.

3. Konsolidierung

Der Lehrer fasst zusammen:

Der Lebensstandard der Biosphäre zeichnet sich durch besondere Qualitäten, Komplexitätsgrade und Organisationsmuster aus; er umfasst lebende Organismen und die von ihnen gebildeten natürlichen Gemeinschaften, geografische Umgebungen und anthropogene Aktivitäten. Auf der Ebene der Biosphäre finden sehr wichtige globale Prozesse statt, die die Existenz von Leben auf der Erde ermöglichen: die Bildung von Sauerstoff, die Absorption und Umwandlung von Sonnenenergie, die Aufrechterhaltung einer konstanten Gaszusammensetzung, die Umsetzung biochemischer Kreisläufe und des Energieflusses , die Entwicklung der biologischen Vielfalt von Arten und Ökosystemen. Die Vielfalt der Lebensformen auf der Erde gewährleistet die Stabilität der Biosphäre, ihre Integrität und Einheit. Die Hauptstrategie des Lebens auf der Ebene der Biosphäre besteht darin, die Vielfalt der Formen lebender Materie und die Unendlichkeit des Lebens zu bewahren und so die dynamische Stabilität der Biosphäre sicherzustellen.

4. Wissen zusammenfassen und überwachen

In diesem Bereich sind Schülerinnen und Schüler eingeladen, ihr Wissen und Können unter Beweis zu stellen.

Fragen
1. Sie wissen, dass die Organisationsebene der Lebewesen in der Biosphäre die höchste und komplexeste ist. Listen Sie die zugrunde liegenden Ebenen der Lebensorganisation, die zur Biosphärenebene gehören, in der Reihenfolge ihrer Komplexität auf.
2. Nennen Sie die Zeichen, die es uns ermöglichen, die Biosphäre als strukturelle Ebene der Lebensorganisation zu charakterisieren.
3. Was sind die Hauptkomponenten, die die Struktur der Biosphäre bilden?
4. Nennen Sie die wichtigsten Prozesse, die für die Biosphäre charakteristisch sind.
5. Warum gehören wirtschaftliche und ethnokulturelle Aktivitäten des Menschen zu den Hauptprozessen in der Biosphäre?
6. Welche Phänomene organisieren die Stabilität der Biosphäre, d. h. steuern die Prozesse darin?
7. Wissen darüber, was neben Struktur, Prozessen und Organisation für ein vollständiges Verständnis der Struktur der Biosphäre notwendig ist?
8. Formulieren Sie eine allgemeine Schlussfolgerung über die Bedeutung der Biosphärenebene der Organisation des Lebens auf der Erde.

D/z. Abs.13. Fragen.

Bereiten Sie Nachrichten vor:

1. Der Mensch als Faktor in der Biosphäre.

2. Wissenschaftliche Grundlage zur Erhaltung der Biosphäre

3. Herausforderungen einer nachhaltigen Entwicklung

4. Lebensumfeld von Organismen

5. Umweltfaktoren

6. Abiotische Faktoren

7. Biotische Faktoren

8. Anthropogene Faktoren

Naturalistische Biologie Aristoteles: - teilte das Tierreich in zwei Gruppen ein: solche mit Blut und solche ohne Blut. - Der Mensch steht an der Spitze der Bluttiere (Anthropozentrismus). K. Linnaeus: -entwickelte eine harmonische Hierarchie aller Tiere und Pflanzen (Art – Gattung – Ordnung – Klasse), –führte eine präzise Terminologie zur Beschreibung von Pflanzen und Tieren ein.

Evolutionsbiologie Die Frage nach dem Ursprung und dem Wesen des Lebens. J. B. Lamarck schlug 1809 die erste Evolutionstheorie vor. J. Cuvier schlug die Theorie der Katastrophen vor. Charles Darwin Evolutionstheorie im Jahr 1859 Evolutionstheorie im Jahr 1859 Moderne (synthetische) Evolutionstheorie (stellt eine Synthese von Genetik und Darwinismus dar).

Molekulargenetische Ebene Die Funktionsebene von Biopolymeren (Proteine, Nukleinsäuren, Polysaccharide) usw., die den Lebensprozessen von Organismen zugrunde liegen. Eine elementare Struktureinheit ist ein Gen. Träger der Erbinformation ist ein DNA-Molekül.

Nukleinsäuren Komplexe organische Verbindungen, bei denen es sich um phosphorhaltige Biopolymere (Polynukleotide) handelt. Typen: Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA). Die genetische Information eines Organismus wird in DNA-Molekülen gespeichert. Sie haben die Eigenschaft der molekularen Unsymmetrie (Asymmetrie) oder molekularen Chiralität – sie sind optisch aktiv.

DNA besteht aus zwei Strängen, die zu einer Doppelhelix verdreht sind. RNA enthält 4-6.000 einzelne Nukleotide, DNA - Tausende. Ein Gen ist ein Abschnitt eines DNA- oder RNA-Moleküls.

Zellulare Ebene Auf dieser Ebene erfolgt die räumliche Abgrenzung und Ordnung lebenswichtiger Prozesse aufgrund der Funktionsteilung zwischen spezifischen Strukturen. Die grundlegende Struktur- und Funktionseinheit aller lebenden Organismen ist die Zelle. Auf dieser Organisationsebene begann die Geschichte des Lebens auf unserem Planeten.

Alle lebenden Organismen bestehen aus Zellen und ihren Stoffwechselprodukten. Neue Zellen entstehen durch Teilung bereits vorhandener Zellen. Alle Zellen sind in ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrem Stoffwechsel ähnlich. Die Aktivität des Gesamtorganismus besteht aus der Aktivität und Interaktion einzelner Zellen.

In den 1830er Jahren. Der Zellkern wurde entdeckt und beschrieben. Alle Zellen bestehen aus: 1) einer Plasmamembran, die den Übergang von Substanzen aus der Umgebung in die Zelle und zurück steuert; 2) Zytoplasmen mit vielfältiger Struktur; 3) der Zellkern, der genetische Informationen enthält.

Ontogenetische (organismische) Ebene Ein Organismus ist ein integrales einzelliges oder mehrzelliges lebendes System, das zur unabhängigen Existenz fähig ist. Ontogenese ist der Prozess der individuellen Entwicklung eines Organismus von der Geburt bis zum Tod, der Prozess der Verwirklichung erblicher Informationen.

Eine Population ist eine Ansammlung von Individuen derselben Art, die ein bestimmtes Territorium besiedeln, sich über einen langen Zeitraum vermehren und über einen gemeinsamen genetischen Pool verfügen. Eine Art ist eine Ansammlung von Individuen, die in ihrer Struktur und ihren physiologischen Eigenschaften ähnlich sind, einen gemeinsamen Ursprung haben und sich frei kreuzen und fruchtbare Nachkommen hervorbringen können.

Biogeozänotische Ebene Biogeozänose oder Ökosystem (Ökosystem) ist eine Reihe biotischer und abiotischer Elemente, die durch den Austausch von Materie, Energie und Informationen miteinander verbunden sind und in denen die Stoffzirkulation in der Natur stattfinden kann.

Biogeozänose ist ein integrales selbstregulierendes System, bestehend aus: 1) Produzenten (Produzenten), die unbelebte Materie (Algen, Pflanzen, Mikroorganismen) direkt verarbeiten; 2) Verbraucher erster Ordnung – Materie und Energie werden durch den Einsatz von Produzenten (Pflanzenfressern) gewonnen; 3) Verbraucher zweiter Ordnung (Raubtiere usw.); 4) Aasfresser (Saprophyten und Saprophagen), die sich von toten Tieren ernähren; 5) Zersetzer sind eine Gruppe von Bakterien und Pilzen, die die Überreste organischer Stoffe zersetzen.

 

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