بدل للمتقدمين للجامعات
المؤلف جالكين.

مقدمة.

علم الأحياء هو علم الحياة. هذه مجموعة من التخصصات العلمية التي تدرس الكائنات الحية. وبالتالي ، فإن موضوع دراسة علم الأحياء هو الحياة بكل مظاهرها. ما هي الحياة؟ لا توجد إجابة كاملة على هذا السؤال حتى الآن. من بين العديد من التعريفات لهذا المفهوم ، إليك التعريف الأكثر شيوعًا. الحياة هي شكل خاص من أشكال الوجود والحالة الفيزيائية والكيميائية للأجسام البروتينية ، وتتميز بعدم تناسق المرآة للأحماض الأمينية والسكريات ، والتمثيل الغذائي ، والتوازن ، والتهيج ، والتكاثر الذاتي ، والحكم الذاتي للنظام ، والقدرة على التكيف مع البيئة ، والتنمية الذاتية ، الحركة في الفضاء ، نقل المعلومات ، التمييز الجسدي والوظيفي للأفراد أو التكتلات الاجتماعية ، وكذلك الاستقلال النسبي للأنظمة العضوية الفائقة ، مع الوحدة الفيزيائية والكيميائية العامة للمادة الحية للمحيط الحيوي.

يتضمن نظام التخصصات البيولوجية اتجاه البحث في الكائنات المنهجية: علم الأحياء الدقيقة ، وعلم الحيوان ، وعلم النبات ، ودراسة الإنسان ، وما إلى ذلك. يعتبر علم الأحياء العام أوسع الأنماط التي تكشف عن جوهر الحياة وأشكالها وأنماط تطورها. يشمل مجال المعرفة هذا تقليديًا عقيدة أصل الحياة على الأرض ، وعقيدة الخلية ، والتطور الفردي للكائنات ، والبيولوجيا الجزيئية ، والداروينية (العقيدة التطورية) ، وعلم الوراثة ، وعلم البيئة ، وعقيدة المحيط الحيوي و عقيدة الإنسان.

أصل الحياة على الأرض.

كانت مشكلة أصل الحياة على الأرض ولا تزال المشكلة الرئيسية ، إلى جانب علم الكونيات والمعرفة ، لإيجاد بنية المادة. لا يمتلك العلم الحديث دليلًا مباشرًا على كيف وأين نشأت الحياة. لا يوجد سوى الإنشاءات المنطقية والأدلة غير المباشرة التي تم الحصول عليها من خلال التجارب النموذجية والبيانات في مجال علم الحفريات والجيولوجيا وعلم الفلك ، إلخ.

في علم الأحياء العلمي ، فإن أكثر الفرضيات شهرة حول أصل الحياة على الأرض هي نظرية البانسبيرميا التي كتبها س. أرهينيوس ونظرية أصل الحياة على الأرض كنتيجة للتطور التطوري الطويل للمادة التي اقترحها أ. .

انتشرت نظرية البانسبيرميا في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. والآن لديها العديد من المؤيدين.

وفقًا لهذه النظرية ، تم إحضار الكائنات الحية إلى الأرض من الفضاء الخارجي. انتشرت بشكل خاص الافتراضات حول إدخال أجنة الكائنات الحية إلى الأرض مع النيازك أو الغبار الكوني. حتى الآن ، في النيازك ، يحاولون معرفة علامات الحياة. في عام 1962 ، أعلن العلماء الأمريكيون ، في عام 1982 ، عن اكتشاف بقايا كائنات حية في النيازك. ولكن سرعان ما تبين أن التكوينات الهيكلية الموجودة هي في الواقع حبيبات معدنية وتشبه الهياكل البيولوجية في المظهر فقط. في عام 1992 ، ظهرت أعمال العلماء الأمريكيين ، حيث وصفوا ، بناءً على دراسة المواد المختارة في القارة القطبية الجنوبية ، وجود بقايا كائنات حية تشبه البكتيريا في النيازك. ما ينتظر وقت الاكتشاف هذا سيخبرنا. لكن الاهتمام بنظرية البانسبيرميا لم يتلاشى حتى يومنا هذا.

بدأ التطور المنهجي لمشكلة أصل الحياة على الأرض في عشرينيات القرن الماضي. في عام 1924 ، نُشر كتاب أ. أوبارين "أصل الحياة" ، وفي عام 1929 نُشر مقال بقلم د. هالدين حول نفس الموضوع. ولكن ، كما لاحظ هالدين نفسه لاحقًا ، بالكاد يمكن للمرء أن يجد شيئًا جديدًا في مقاله لم يكن لدى أوبارين. لذلك ، يمكن تسمية نظرية أصل الحياة على الأرض نتيجة "الانفجار البيولوجي الكبير" بأمان بنظرية أوبارين ، وليس نظرية أوبارين هالدين.

وفقًا لنظرية أوبارين ، نشأت الحياة على الأرض. تتكون هذه العملية من المراحل التالية: 1) تتكون المواد العضوية من مواد غير عضوية. 2) هناك إعادة ترتيب فيزيائية كيميائية سريعة للمواد العضوية الأولية. المواد العضوية غير المتماثلة ما قبل البيولوجية في ظل ظروف النشاط البركاني النشط ، ودرجة الحرارة المرتفعة ، والإشعاع ، والأشعة فوق البنفسجية المحسنة ، وأحجام العواصف الرعدية بسرعة. أثناء بلمرة الأحماض الأمينية اليسرى ، تم تكوين البروتينات الأولية. في الوقت نفسه ، نشأت القواعد النيتروجينية - النيوكليوتيدات ؛ 3) العمليات الفيزيائية والكيميائية ساهمت في تكوين قطرات coacervate (coacervates) - هياكل شبيهة بالهلام ؛ 4) تكوين عديد النيوكليوتيدات - DNA و RNA وإدراجها في coacervates ؛ 5) تشكيل "غشاء" يفصل المصاحبات عن البيئة ، مما أدى إلى ظهور نظام ما قبل البيولوجي ، والذي كان نظامًا مفتوحًا. كان لديه القدرة على تصنيع البروتينات المصفوفة وتحللها.

في السنوات اللاحقة ، تم تأكيد نظرية أوبارين بالكامل. الميزة الكبرى للنظرية هي أنه يمكن اختبار الكثير منها أو ربطها منطقيًا بمقترحات يمكن التحقق منها.

كانت خطوة مهمة للغاية في عملية ظهور الحياة هي تحويل مركبات الكربون غير العضوية إلى مركبات عضوية. أظهرت البيانات الفلكية أنه حتى الآن يتم تكوين المواد العضوية في كل مكان ، بشكل مستقل تمامًا عن الحياة. من هذا استنتج أن مثل هذا التوليف حدث على الأرض أثناء تكوين قشرة الأرض. بدأت سلسلة من الأعمال على التوليف في عام 1953 من قبل S. Miller ، الذي قام بتصنيع عدد من الأحماض الأمينية عن طريق تمرير تفريغ كهربائي عبر خليط من الغازات ، والتي يُفترض أنها تشكل الغلاف الجوي الأولي (الهيدروجين ، وبخار الماء ، والأمونيا ، والميثان). من خلال تغيير المكونات الفردية وعوامل التأثير ، حصل العديد من العلماء على الجلايسين وحمض الأسكارجيك والأحماض الأمينية الأخرى. في عام 1963 ، من خلال نمذجة ظروف الغلاف الجوي القديم ، حصل العلماء على بولي ببتيد فردي بوزن جزيئي يتراوح بين 3000-9000. في السنوات الأخيرة ، تمت دراسة التركيب الكيميائي والخصائص الفيزيائية والكيميائية وآلية تكوين قطرات coacervate بالتفصيل في معهد الكيمياء الحيوية التابع لأكاديمية العلوم الروسية وجامعة موسكو الحكومية. وقد تبين أنه بالتزامن مع العملية العامة لتطور أنظمة ما قبل علم الأحياء ، حدث تحولها إلى هياكل أكثر تخصصًا.

وهنا يتضح أن الانتقاء الطبيعي يجب أن يؤدي في المستقبل إلى ظهور خلية - وحدة هيكلية ووظيفية أولية للكائن الحي.

الملامح الرئيسية للمعيشة.

القدرة على الحركة. تظهر العلامات بوضوح في الحيوانات ، وكثير منها قادر على الحركة بنشاط. في أبسط أعضاء الحركة هي الأسواط ، الأهداب ، إلخ. في الحيوانات الأكثر تنظيماً ، تظهر الأطراف. تمتلك النباتات أيضًا القدرة على الحركة. الطحالب أحادية الخلية Chlamydomonas لها سوط. تشتت الجراثيم ، تشتت البذور ، الحركة في الفضاء بمساعدة الجذور كلها أشكال مختلفة من الحركة.

القدرة على النمو. جميع الكائنات الحية قادرة على الزيادة في الحجم والكتلة بسبب التمدد ، وانقسام الخلايا ، وما إلى ذلك.

التغذية والتنفس والإفراز هي العمليات التي يتم من خلالها ضمان التمثيل الغذائي.

التهيج هو القدرة على الاستجابة والتفاعل مع التأثيرات الخارجية.

التكاثر وظاهرة التباين والوراثة المرتبطة بها هي أكثر السمات المميزة للحي. أي كائن حي ينتج نوعه. يحتفظ النسل بصفات آبائهم ويكتسبون سمات مميزة لهم فقط.

لا شك أن مجموع الميزات المذكورة يميز الأحياء على أنها نظام مكون لعملية التمثيل الغذائي والتهيج والقدرة على التكاثر ، ولكن يجب أن نتذكر أن مفهوم الحياة أكثر تعقيدًا (انظر المقدمة).

مستويات تنظيم الحياة.

مستوى التنظيم هو المكان الوظيفي للبنية البيولوجية لدرجة معينة من التعقيد في "نظام أنظمة" الأحياء. عادةً ما يتم تمييز المستويات الجزيئية (الجزيئية الجينية) ، الخلوية ، العضوية ، الأنواع السكانية ، التكاثر الحيوي ، مستويات الغلاف الحيوي للتنظيم.

الخلية هي الوحدة الأساسية والوظيفية للحياة. تحتوي الخلية تقريبًا على جميع السمات الرئيسية للكائن الحي ، على عكس ما يسمى بالكائنات غير الخلوية (مثل الفيروسات) ، الموجودة على المستوى الجزيئي.

الكائن الحي هو الناقل الحقيقي للحياة ، ويتميز بكل خصائصه الحيوية.

النوع هو مجموعة من الأفراد متشابهة في التركيب والأصل.

التكاثر الحيوي هو مجموعة مترابطة من الأنواع التي تعيش في مساحة متجانسة إلى حد ما من الأرض أو الماء.

المحيط الحيوي هو مجمل كل التكوينات الحيوية للأرض.

طرق دراسة علم الأحياء.

يتم تحديد طرق علم الأحياء الحديث من خلال مهامه. من المهام الرئيسية لعلم الأحياء معرفة عالم الكائنات الحية من حولنا. تهدف طرق علم الأحياء الحديثة بشكل خاص إلى دراسة هذه المشكلة.

يبدأ البحث العلمي عادة بالملاحظات. تم استخدام هذه الطريقة في دراسة الأشياء البيولوجية منذ بداية الوجود الهادف للإنسان. تتيح لك هذه الطريقة تكوين فكرة عن الكائن قيد الدراسة ، لتجميع المواد اللازمة لمزيد من العمل.

كانت الملاحظة هي الطريقة الرئيسية في الفترة الوصفية لتطور علم الأحياء. بناءً على الملاحظات ، تم طرح فرضية.

ترتبط الخطوات التالية في دراسة الكائنات البيولوجية بالتجربة.

أصبح الأساس لانتقال علم الأحياء من العلوم الوصفية إلى العلوم التجريبية. تتيح لك التجربة التحقق من نتائج الملاحظات والحصول على البيانات التي لا يمكن الحصول عليها في المرحلة الأولى من الدراسة.

يجب أن تكون التجربة العلمية الحقيقية مصحوبة بتجربة تحكم.

يجب أن تكون التجربة قابلة للتكرار. سيسمح ذلك بالحصول على بيانات موثوقة ومعالجة البيانات باستخدام الكمبيوتر.

في السنوات الأخيرة ، تم استخدام طريقة النمذجة على نطاق واسع في علم الأحياء. أصبح إنشاء نماذج رياضية للظواهر والعمليات ممكنًا مع الإدخال الواسع لأجهزة الكمبيوتر في البحث البيولوجي.

مثال على ذلك هو خوارزمية دراسة أنواع النبات. في المرحلة الأولى يدرس الباحث علامات الكائن الحي. يتم تسجيل نتائج الملاحظة في مجلة خاصة. بناءً على تحديد جميع الميزات المتاحة ، يتم طرح فرضية مفادها أن الكائن الحي ينتمي إلى نوع معين. يتم تحديد صحة الفرضية بالتجربة. مع العلم أن ممثلي نفس النوع يتزاوجون بحرية وينتجون نسلًا خصبًا ، ينمو الباحث كائنًا حيًا من البذور المأخوذة من الفرد قيد الدراسة ويعبر الكائن الحي المزروع بكائن مرجعي ، يتم تحديد الأنواع التي تنتمي إليها مسبقًا. إذا تم الحصول ، نتيجة لهذه التجربة ، على البذور التي يتطور منها كائن حي ، فإن الفرضية تعتبر مؤكدة.

تنوع العالم العضوي.

تتم دراسة التنوع ، وكذلك تنوع الحياة على الأرض ، بواسطة علم اللاهوت النظامي - وهو القسم الأكثر أهمية في علم الأحياء.

أنظمة الكائنات الحية هي انعكاس لتنوع الحياة على الأرض. ممثلو ثلاث مجموعات من الكائنات الحية يعيشون على الأرض: الفيروسات ، بدائيات النوى ، حقيقيات النوى.

الفيروسات كائنات حية ليس لها بنية خلوية. بدائيات النوى وحقيقيات النوى هي كائنات حية الوحدة الهيكلية الرئيسية لها هي الخلية. لا تحتوي الخلايا بدائية النواة على نواة خلوية جيدة التكوين. في حقيقيات النوى ، تحتوي الخلية على نواة حقيقية ، حيث يتم فصل المادة النووية عن السيتوبلازم بواسطة غشاء ثنائي الغشاء.

تشمل بدائيات النوى البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة. البكتيريا أحادية الخلية ، معظمها كائنات متغايرة الزيجوت. الطحالب الخضراء المزرقة هي كائنات أحادية الخلية أو مستعمرة أو متعددة الخلايا ذات نوع مختلط من التغذية. تحتوي الخلايا الخضراء المزرقة على الكلوروفيل ، الذي يوفر التغذية الذاتية ، ولكن يمكن للخضراء الزرقاء امتصاص المواد العضوية الجاهزة التي يبنون منها موادهم الجزيئية العالية. هناك ثلاث ممالك داخل حقيقيات النوى: الفطريات والنباتات والحيوانات. الفطر عبارة عن كائنات غير متجانسة يمثل جسمها الميسليوم. مجموعة خاصة من الفطريات هي الأشنات ، حيث تكون الفطريات المتكافلة بها طحالب أحادية الخلية أو طحالب خضراء مزرقة.

النباتات هي كائنات ذاتية التغذية في المقام الأول.

الحيوانات حقيقيات النوى متغايرة الزيجوت.

الكائنات الحية على الأرض موجودة في حالة المجتمعات - biocenoses.

إن علاقة الفيروسات بالكائنات الحية قابلة للنقاش ، لأنها لا تستطيع التكاثر خارج الخلية وليس لها بنية خلوية. ومع ذلك ، يعتقد معظم علماء الأحياء أن الفيروسات هي أصغر الكائنات الحية.

يعتبر عالم النبات الروسي D.I. Ivanovsky مكتشف الفيروسات ، ولكن فقط مع اختراع المجهر الإلكتروني أصبح من الممكن دراسة بنية هذه الهياكل الغامضة. الفيروسات بسيطة للغاية. إن "لب" الفيروس هو جزيء DNA أو RNA ، وهذا "اللب" محاط بغلاف بروتيني. تطور بعض الفيروسات غلاف بروتين شحمي ينشأ من الغشاء السيتوبلازمي للخلية المضيفة.

بمجرد دخول الفيروسات إلى الخلية ، تكتسب القدرة على التكاثر. في الوقت نفسه ، يقومون "بإيقاف" الحمض النووي المضيف ، وباستخدام حمضهم النووي ، يعطون الأمر لتصنيع نسخ جديدة من الفيروس. يمكن للفيروسات أن "تهاجم" خلايا جميع مجموعات الكائنات الحية. يتم إعطاء الفيروسات التي "تهاجم" البكتيريا اسمًا خاصًا - العاثيات.

ترتبط أهمية الفيروسات في الطبيعة بقدرتها على التسبب في أمراض مختلفة. هذه هي فسيفساء الأوراق والأنفلونزا والجدري والحصبة وشلل الأطفال والنكاف و "وباء" القرن العشرين - الإيدز.

يتم تنفيذ طريقة انتقال الفيروسات عن طريق السائل المنقط ، عن طريق الاتصال ، بمساعدة الناقلين (البراغيث ، الجرذان ، الفئران ، إلخ) ، من خلال البراز والطعام.

متلازمة نقص المناعة المكتسب (الإيدز). فيروس الإيدز.

الإيدز هو مرض معد يسببه فيروس الحمض النووي الريبي. فيروس الإيدز له شكل قضيب أو بيضاوي أو دائري. في الحالة الأخيرة ، يصل قطرها إلى 140 نانومتر. يتكون الفيروس من الحمض النووي الريبي ، وهو إنزيم ريفارتيز ، ونوعين من البروتينات ، ونوعين من البروتينات السكرية والدهون التي تشكل الغشاء الخارجي. يحفز الإنزيم تفاعل تخليق خيوط الحمض النووي على قالب الحمض النووي الريبي الفيروسي في الخلية المصابة بالفيروس. يتم التعبير عن فيروس الإيدز للخلايا اللمفاوية التائية.

الفيروس غير مستقر في البيئة وحساس للعديد من المطهرات. ينخفض ​​نشاط العدوى للفيروس بمقدار 1000 مرة عند تسخينه عند درجة حرارة 56 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.

ينتقل المرض عن طريق الاتصال الجنسي أو عن طريق الدم. عادة ما تكون الإصابة بالإيدز قاتلة!

أساسيات علم الخلايا.

الأحكام الأساسية لنظرية الخلية.

تم اكتشاف القفص في النصف الثاني من القرن السابع عشر. تطورت دراسة الخلية بشكل خاص في النصف الثاني من القرن التاسع عشر فيما يتعلق بإنشاء نظرية الخلية. أصبح المستوى الخلوي للبحث هو المبدأ التوجيهي لأهم التخصصات البيولوجية. في علم الأحياء ، تم تشكيل قسم جديد - علم الخلايا. الهدف من دراسة علم الخلايا هو خلايا الكائنات متعددة الخلايا ، وكذلك الكائنات الحية التي يمثل جسمها خلية واحدة. يدرس علم الخلايا التركيب والتركيب الكيميائي وطرق تكاثرها وخصائصها التكيفية.

الأساس النظري لعلم الخلايا هو النظرية الخلوية. تمت صياغة نظرية الخلية في عام 1838 بواسطة T. Schwann ، على الرغم من أن الشرطين الأولين لنظرية الخلية ينتميان إلى M. Schleiden ، الذي درس الخلايا النباتية. ت. شوان ، وهو متخصص معروف في بنية الخلايا الحيوانية ، في عام 1838 ، بناءً على بيانات أعمال م.شلايدن ونتائج بحثه الخاص ، توصل إلى الاستنتاجات التالية:

الخلية هي أصغر وحدة هيكلية للكائنات الحية.

تتشكل الخلايا نتيجة نشاط الكائنات الحية.

الخلايا الحيوانية والنباتية لها أوجه تشابه أكثر من الاختلافات.

خلايا الكائنات متعددة الخلايا مترابطة هيكليا ووظيفيا.

أتاحت الدراسة الإضافية للبنية ونشاط الحياة معرفة الكثير عنها. تم تسهيل ذلك من خلال إتقان التقنيات المجهرية وطرق البحث ووصول العديد من الباحثين الموهوبين في علم الخلايا. تمت دراسة بنية النواة بالتفصيل ، وتم إجراء تحليل خلوي لعمليات بيولوجية مهمة مثل الانقسام والانقسام الاختزالي والتخصيب. أصبحت البنية المجهرية للخلية نفسها معروفة. تم اكتشاف عضيات الخلية ووصفها. حدد برنامج البحث الخلوي للقرن العشرين مهمة توضيح خصائص الخلية وتمييزها بدقة أكبر. ومن ثم ، تم إيلاء اهتمام خاص لدراسة التركيب الكيميائي للخلية والآلية التي تمتص بها الخلية المواد من البيئة.

كل هذه الدراسات جعلت من الممكن مضاعفة وتوسيع أحكام نظرية الخلية ، والتي تبدو افتراضاتها الرئيسية حاليًا كما يلي:

الخلية هي الوحدة الأساسية والهيكلية لجميع الكائنات الحية.

تتشكل الخلايا فقط من الخلايا نتيجة للانقسام.

تتشابه خلايا جميع الكائنات الحية في التركيب والتركيب الكيميائي والوظائف الفسيولوجية الأساسية.

تشكل خلايا الكائنات متعددة الخلايا مركبًا وظيفيًا واحدًا.

تشكل خلايا النباتات والحيوانات العليا مجموعات مرتبطة وظيفيًا - الأنسجة ؛ تتشكل الأعضاء التي يتكون منها الجسم من الأنسجة.

السمات الهيكلية للخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة.

بدائيات النوى هي أقدم الكائنات الحية التي تشكل مملكة مستقلة. تشمل بدائيات النوى البكتيريا و "الطحالب" الخضراء المزرقة وعدد من المجموعات الصغيرة الأخرى.

لا تحتوي الخلايا بدائية النواة على نواة مميزة. يتم تقديم الجهاز الجيني. يتكون من DNA دائري. لا توجد ميتوكوندريا وجهاز جولجي في الخلية.

حقيقيات النوى هي كائنات حية لها نواة حقيقية. تشمل حقيقيات النوى ممثلين عن مملكة النباتات ومملكة الحيوانات ومملكة الفطريات.

عادة ما تكون الخلايا حقيقية النواة أكبر من الخلايا بدائية النواة ، مقسمة إلى عناصر هيكلية منفصلة. يشكل الحمض النووي المرتبط بالبروتين كروموسومات تقع في النواة ، ويحيط بها غلاف نووي ومليء بالبلازما karyoplasm. يتم تقسيم الخلايا حقيقية النواة إلى عناصر هيكلية باستخدام الأغشية البيولوجية.

الخلايا حقيقية النواة. الهيكل والوظائف.

حقيقيات النوى تشمل النباتات والحيوانات والفطريات.

تمت مناقشة بنية الخلايا النباتية والفطرية بالتفصيل في قسم علم النبات "كتيبات للمتقدمين للجامعات" الذي جمعه M. A. Galkin.

في هذا الدليل ، سوف نشير إلى السمات المميزة للخلايا الحيوانية ، بناءً على أحد أحكام نظرية الخلية. "هناك أوجه تشابه بين الخلايا النباتية والحيوانية أكثر من الاختلافات."

لا تحتوي الخلايا الحيوانية على جدار خلوي. ويمثلها بروتوبلاست عارية. الطبقة الحدودية لخلية حيوانية - الكُلَى السُكري هو الطبقة العليا من الغشاء السيتوبلازمي "المعزز" بجزيئات السكاريد ، التي تشكل جزءًا من المادة بين الخلايا أكثر من الخلية.

لقد طويت الميتوكوندريا كرستيات.

تحتوي الخلايا الحيوانية على مركز خلوي يتكون من مركزين. هذا يشير إلى أن أي خلية حيوانية من المحتمل أن تكون قادرة على الانقسام.

يتم تقديم التضمين في خلية حيوانية في شكل حبوب وقطرات (بروتينات ، دهون ، كربوهيدرات جليكوجين) ، منتجات نهائية للتمثيل الغذائي ، بلورات ملح ، أصباغ.

في الخلايا الحيوانية ، قد تكون هناك فجوات مقلصة ، هضمية ، إفرازية ذات أحجام صغيرة.

لا توجد بلاستيدات في الخلايا ، شوائب على شكل حبوب نشا ، حبوب ، فجوات كبيرة مملوءة بالعصير.

انقسام الخلية.

تتشكل الخلية فقط من خلية نتيجة للانقسام. تنقسم الخلايا حقيقية النواة وفقًا لنوع الانقسام أو وفقًا لنوع الانقسام الاختزالي. يمضي كلا القسمين في ثلاث مراحل:

يتم وصف تقسيم الخلايا النباتية وفقًا لنوع الانقسام ووفقًا لنوع الانقسام الاختزالي بالتفصيل في قسم "علم النبات" من دليل المتقدمين للجامعات الذي جمعه M. A. Galkin.

هنا نشير فقط إلى ميزات الانقسام للخلايا الحيوانية.

ترتبط سمات الانقسام في الخلايا الحيوانية بغياب جدار خلوي فيها. عندما تنقسم الخلية وفقًا لنوع الانقسام الخلوي في الحركة الخلوية ، يحدث فصل الخلايا الوليدة بالفعل في المرحلة الأولى. في النباتات ، تتشكل الخلايا الوليدة تحت حماية جدار الخلية للخلية الأم ، والتي يتم تدميرها فقط بعد ظهور جدار الخلية الأساسي في الخلايا الوليدة. عندما تنقسم الخلية وفقًا لنوع الانقسام الاختزالي في الحيوانات ، يحدث الانقسام بالفعل في الطور 1. في النباتات ، في المرحلة النهائية 1 ، ينتهي تكوين الخلية ثنائية النواة.

يسبق تكوين مغزل الانقسام في الطور البعيد الأول تباعد المريكزات إلى أقطاب الخلية. من المريكزات ، يبدأ تكوين خيوط المغزل. في النباتات ، تبدأ خيوط المغزل بالتشكل من مجموعات قطبية من الأنابيب الدقيقة.

حركة الخلية. عضيات الحركة.

غالبًا ما تمتلك الكائنات الحية التي تتكون من خلية واحدة القدرة على الحركة بنشاط. إن آليات الحركة التي نشأت في عملية التطور متنوعة للغاية. الأشكال الرئيسية للحركة هي - الأميبية وبمساعدة الأسواط. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتحرك الخلايا عن طريق إفراز المخاط أو عن طريق تحريك المادة الرئيسية للسيتوبلازم.

حصلت حركة الأميبات على اسمها من أبسط كائن حي - الأميبا. أعضاء الحركة في الأميبا هي أرجل زائفة - تشابه زائف ، وهي نتوءات من السيتوبلازم. تتشكل في أماكن مختلفة على سطح السيتوبلازم. يمكن أن تختفي وتعاود الظهور في مكان آخر.

تعتبر الحركة بمساعدة الأسواط من سمات العديد من الطحالب أحادية الخلية (على سبيل المثال ، الكلاميوموناس) ، والأوليات (على سبيل المثال ، الحنديرة الخضراء) والبكتيريا. أعضاء الحركة في هذه الكائنات الحية هي النواتج السوطية - السيتوبلازمية على سطح السيتوبلازم.

التركيب الكيميائي للخلية.

يرتبط التركيب الكيميائي للخلية ارتباطًا وثيقًا بخصائص بنية وعمل هذه الوحدة الأولية والوظيفية للكائن الحي.

بالإضافة إلى الشكل المورفولوجي ، فإن التركيب الكيميائي للبروتوبلاست هو الأكثر شيوعًا وعالمية لخلايا ممثلي جميع الممالك. يحتوي الأخير على حوالي 80٪ ماء و 10٪ مواد عضوية و 1٪ أملاح. الدور الرئيسي في تكوين البروتوبلاست فيما بينها هو البروتينات والأحماض النووية والدهون والكربوهيدرات.

وفقًا لتكوين العناصر الكيميائية ، فإن البروتوبلاست معقد للغاية. يحتوي على مواد ذات وزن جزيئي صغير ومواد ذات جزيء كبير. يتكون 80٪ من وزن البروتوبلاست من مواد ذات وزن جزيئي مرتفع و 30٪ فقط عبارة عن مركبات ذات وزن جزيئي منخفض. في الوقت نفسه ، يوجد لكل جزيء المئات ، ولكل جزيء كبير هناك آلاف وعشرات الآلاف من الجزيئات.

إذا أخذنا في الاعتبار محتوى العناصر الكيميائية في الخلية ، فيجب إعطاء المركز الأول للأكسجين (65-25٪). يأتي بعد ذلك الكربون (15-20٪) والهيدروجين (8-10٪) والنيتروجين (2-3٪). عدد العناصر الأخرى ، وحوالي مائة منها تم العثور عليها في الخلايا ، أقل بكثير. يعتمد تكوين العناصر الكيميائية في الخلية على كل من الخصائص البيولوجية للكائن الحي والموئل.

المواد غير العضوية ودورها في حياة الخلية.

تشمل المواد غير العضوية للخلية الماء والأملاح. بالنسبة لعمليات الحياة ، من الكاتيونات التي تتكون منها الأملاح ، أهمها K ، Ca ، Mg ، Fe ، Na ، NH ، من الأنيونات NO ، HPO ، HPO.

يتم اختزال أيونات الأمونيوم والنترات إلى خلايا نباتية إلى NH4 ويتم تضمينها في تخليق الأحماض الأمينية ؛ في الحيوانات ، تستخدم الأحماض الأمينية لبناء البروتينات الخاصة بها. عندما تموت الكائنات الحية ، يتم تضمينها في دورة المواد في شكل نيتروجين حر. وهي جزء من البروتينات والأحماض الأمينية والأحماض النووية و ATP. إذا تم إذابة الفوسفور الفوسفات ، الموجود في التربة ، عن طريق إفرازات جذر النباتات وامتصاصه. هم جزء من جميع الهياكل الغشائية والأحماض النووية و ATP والإنزيمات والأنسجة.

يوجد البوتاسيوم في جميع الخلايا على شكل أيونات البوتاسيوم ، وتعزز "مضخة البوتاسيوم" في الخلية تغلغل المواد عبر غشاء الخلية. ينشط العمليات الحيوية للخلايا والإثارة والنبضات.

يوجد الكالسيوم في الخلايا على شكل أيونات أو بلورات ملح. يدخل في الدم يساهم في تجلط الدم. المدرجة في العظام ، والأصداف ، والهياكل العظمية الجيرية من الاورام الحميدة المرجانية.

يوجد المغنيسيوم في شكل أيونات في الخلايا النباتية. متضمن في الكلوروفيل.

أيونات الحديد هي جزء من الهيموجلوبين الموجود في خلايا الدم الحمراء ، والتي توفر نقل الأكسجين.

تشارك أيونات الصوديوم في نقل المواد عبر الغشاء.

في المقام الأول من بين المواد التي تتكون منها الخلية ، هو الماء. إنه موجود في المادة الرئيسية للسيتوبلازم ، في نسغ الخلية ، في karyoplasm ، في العضيات. يدخل في تفاعلات التوليف والتحلل المائي والأكسدة. إنه مذيب عالمي ومصدر للأكسجين. يوفر الماء التورط وينظم الضغط الأسموزي. أخيرًا ، إنها وسيلة للعمليات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية التي تحدث في الخلية. بمساعدة الماء ، يتم ضمان نقل المواد عبر الغشاء البيولوجي ، وعملية التنظيم الحراري ، وما إلى ذلك.

يشارك الماء مع المكونات الأخرى - العضوية وغير العضوية ، والوزن الجزيئي المرتفع والمنخفض - في تكوين بنية البروتوبلاست.

المواد العضوية (البروتينات ، الكربوهيدرات ، الدهون ، الأحماض النووية ، ATP) ، تركيبها ودورها في حياة الخلية.

الخلية هي البنية الأولية التي يتم فيها تنفيذ جميع المراحل الرئيسية لعملية التمثيل الغذائي البيولوجي واحتواء جميع المكونات الكيميائية الرئيسية للمادة الحية. يتكون 80٪ من وزن البروتوبلاست من مواد جزيئية كبيرة - بروتينات ، كربوهيدرات ، دهون ، أحماض نووية.

من بين المكونات الرئيسية للبروتوبلازم ، تنتمي القيمة الرائدة إلى البروتين. يحتوي جزيء البروتين على التركيب والبنية الأكثر تعقيدًا ، ويتميز بمظاهر غنية للغاية من الخصائص الكيميائية والفيزيائية الكيميائية. يحتوي على واحدة من أهم خصائص المادة الحية - الخصوصية البيولوجية.

الأحماض الأمينية هي اللبنات الأساسية لجزيء البروتين. تحتوي جزيئات معظم الأحماض الأمينية على مجموعة كربوكسيل واحدة ومجموعة أمين واحدة لكل منهما. ترتبط الأحماض الأمينية في البروتين ببعضها البعض من خلال روابط الببتيد بسبب مجموعات الكربوكسيل و- أمين ، أي أن البروتين عبارة عن بوليمر ، ومونمره عبارة عن أحماض أمينية. تتكون بروتينات الكائنات الحية من عشرين حمضًا أمينيًا "ذهبيًا".

تشكل مجموعة روابط الببتيد التي توحد سلسلة من بقايا الأحماض الأمينية سلسلة ببتيد - نوع من العمود الفقري لجزيئات بولي ببتيد.

في جزيء البروتين الكبير ، يتم تمييز عدة أوامر للبنية - الابتدائية والثانوية والثالثية. يتم تحديد التركيب الأساسي للبروتين من خلال تسلسل بقايا الأحماض الأمينية. الهيكل الثانوي لسلاسل البولي ببتيد هو الحلزون المستمر أو المتقطع. يشكل التوجه المكاني لهذه الحلزونات أو مزيج من عديد ببتيدات نظامًا عالي المستوى - بنية ثلاثية مميزة لجزيئات العديد من البروتينات. بالنسبة لجزيئات البروتين الكبيرة ، فإن هذه الهياكل ليست سوى وحدات فرعية ، ويشكل الترتيب المكاني المتبادل لها بنية رباعية.

البروتينات النشطة فسيولوجيًا لها بنية كروية مثل الملف أو الأسطوانة.

يحدد تسلسل الأحماض الأمينية وهيكلها خصائص البروتين ، وتحدد الخصائص الوظيفة. هناك بروتينات غير قابلة للذوبان في الماء ، وهناك بروتينات قابلة للذوبان في الماء بحرية. توجد بروتينات قابلة للذوبان فقط في المحاليل الضعيفة من القلويات أو 60-80٪ كحول. تختلف البروتينات أيضًا في الوزن الجزيئي ، وبالتالي في حجم سلسلة البولي ببتيد. يمكن لجزيء البروتين تحت تأثير عوامل معينة أن ينكسر أو ينفجر. هذه الظاهرة تسمى تمسخ. عملية التمسخ قابلة للعكس ، أي أن البروتين قادر على تغيير خصائصه.

تتنوع وظائف البروتينات في الخلية. هذه ، أولاً وقبل كل شيء ، وظائف بناء - البروتين جزء من الأغشية. تعمل البروتينات كمحفزات. يسرعون ردود الفعل. المحفزات الخلوية تسمى الإنزيمات. تؤدي البروتينات أيضًا وظيفة نقل. وخير مثال على ذلك هو الهيموجلوبين ، وهو عامل يحمل الأكسجين. الوظيفة الوقائية للبروتينات معروفة. تذكر تكوين الخلايا في المواد التي تربط وتبطل مفعول المواد التي يمكن أن تلحق الضرر بالخلية. على الرغم من عدم أهمية البروتينات ، فإنها تؤدي وظيفة طاقة. تتحلل إلى أحماض أمينية ، وتطلق الطاقة.

حوالي 1٪ من المادة الجافة للخلية عبارة عن كربوهيدرات. تنقسم الكربوهيدرات إلى سكريات بسيطة وكربوهيدرات منخفضة الوزن الجزيئي وسكريات عالية الوزن الجزيئي. تحتوي جميع أنواع الكربوهيدرات على ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين.

السكريات البسيطة ، أو الأحادية ، تنقسم إلى خماسيات و heptoses وفقًا لعدد وحدات الكربون في الجزيء. من الكربوهيدرات منخفضة الوزن الجزيئي في الطبيعة ، السكروز ، المالتوز ، واللاكتوز هي الأكثر انتشارًا. تنقسم الكربوهيدرات عالية الوزن الجزيئي إلى بسيطة ومعقدة. بسيطة هي السكريات ، والتي تتكون جزيئاتها من بقايا أي مونو واحد. هذه هي النشا ، الجليكوجين ، السليلوز. وتشمل تلك المعقدة البكتين والمخاط. يتضمن تكوين الكربوهيدرات المعقدة ، بالإضافة إلى المواد الأحادية ، منتجات الأكسدة والاختزال.

تؤدي الكربوهيدرات وظيفة بناء ، وتشكل أساس جدار الخلية. لكن الوظيفة الرئيسية للكربوهيدرات هي الطاقة. عندما يتم تقسيم الكربوهيدرات المعقدة إلى كربوهيدرات بسيطة ، والكربوهيدرات البسيطة إلى ثاني أكسيد الكربون والماء ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة.

تحتوي جميع الخلايا الحيوانية والنباتية على دهون. تشتمل الدهون على مواد ذات طبيعة كيميائية مختلفة ، ولكن لها خواص فيزيائية وكيميائية مشتركة ، وهي: عدم الذوبان في الماء وقابلية الذوبان الجيدة في المذيبات العضوية - الأثير ، والبنزين ، والبنزين ، والكلوروفورم.

وفقًا لتركيبها الكيميائي وهيكلها ، تنقسم الدهون إلى دهون فسفورية ، سلفوليبيدات ، ستيرول ، أصباغ تذوب في الدهون ، دهون وشموع. جزيئات الدهون غنية بالجذور والمجموعات الكارهة للماء.

وظيفة بناء الدهون عظيمة. يتكون الجزء الأكبر من الأغشية البيولوجية من الدهون. أثناء تكسير الدهون ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة. تحتوي الدهون على بعض الفيتامينات (أ ، د). تؤدي الدهون وظيفة وقائية في الحيوانات. تترسب تحت الجلد مكونة طبقة ذات توصيل حراري منخفض. دهن البعير هو مصدر الماء. كيلوغرام واحد من الدهون يتأكسد ليعطي كيلوغراماً واحداً من الماء.

تلعب الأحماض النووية ، مثل البروتينات ، دورًا رائدًا في عملية التمثيل الغذائي والتنظيم الجزيئي للمادة الحية. وهي مرتبطة بتخليق البروتين ، ونمو الخلايا وانقسامها ، وتشكيل الهياكل الخلوية ، وبالتالي تكوين الجسم والوراثة.

تحتوي الأحماض النووية على ثلاث وحدات بناء أساسية: حمض الفوسفوريك ، وكربوهيدرات من نوع البنتوز ، وقواعد نيتروجينية. عندما تتحد ، فإنها تشكل النيوكليوتيدات. الأحماض النووية عبارة عن عديد نيوكليوتيدات ، أي منتجات بلمرة لعدد كبير من النيوكليوتيدات. في النيوكليوتيدات ، ترتبط العناصر الهيكلية بالتسلسل التالي: حمض الفوسفوريك - البنتوز - القاعدة النيتروجينية. في الوقت نفسه ، يرتبط البنتوز بحمض الفوسفوريك برابطة إيثر ، وبقاعدة - برابطة غلوكوزيدية. يتم الاتصال بين النيوكليوتيدات في الحمض النووي من خلال حمض الفوسفوريك ، الذي تسبب الجذور الحرة منه الخصائص الحمضية للأحماض النووية.

في الطبيعة ، هناك نوعان من الأحماض النووية - ribonucleic و deoxyribonucleic (RNA و DNA). وهي تختلف في مكون الكربون ومجموعة القواعد النيتروجينية.

يحتوي الحمض النووي الريبي على الريبوز كمكون كربوني ، ويحتوي الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين.

القواعد النيتروجينية للأحماض النووية مشتقات البيورين والهرميدين. الأول يشمل الأدينين والجوانين ، وهما مكونان أساسيان للأحماض النووية. مشتقات بيراميدين هي السيتوزين ، الثايمين ، اليوراسيل. من بين هؤلاء ، مطلوب فقط السيتوزين لكل من الأحماض النووية. أما بالنسبة إلى الثايمين واليوراسيل ، فالأولى مميزة للحمض النووي ، والأخيرة للحمض النووي الريبي. اعتمادًا على وجود قاعدة نيتروجينية ، تسمى النيوكليوتيدات الأدينين ، السيتوسيل ، الجوانين ، الثايمين ، اليوراسيل.

أصبح التركيب الهيكلي للأحماض النووية معروفًا بعد أكبر اكتشاف تم إجراؤه في عام 1953 بواسطة Watson and Crick.

يتكون جزيء الحمض النووي من سلسلتين حلزونية عديد النوكليوتيد ملتوية حول محور مشترك. تواجه هذه السلاسل بعضها البعض بقواعد نيتروجينية. هذا الأخير يحمل كلا السلاسل معًا في جميع أنحاء الجزيء. يمكن تركيب مجموعتين فقط في جزيء الحمض النووي: الأدينين مع الثايمين ، والجوانين مع السيتوزين. على طول اللولب ، يتشكل "أخاديد" في الجزيء الكبير - أحدهما صغير يقع بين سلسلتين عديد النوكليوتيدات ، والآخر - يمثل أحدهما فتحة كبيرة بين المنعطفات. المسافة بين أزواج القاعدة على طول محور جزيء الحمض النووي هي 3.4 أ. تتناسب 10 أزواج من النيوكليوتيدات في دورة واحدة من اللولب ، على التوالي ، وطول دورة واحدة هو 3.4 أ. 20 أ. الحمض النووي في حقيقيات النوى موجود في نواة الخلية ، حيث يكون جزءًا من الكروموسومات ، وفي السيتوبلازم ، حيث يوجد في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء.

من الخصائص الخاصة للحمض النووي قدرته على تكرار نفسه - ستحدد عملية التكاثر الذاتي هذه انتقال الخصائص الوراثية من الخلية الأم إلى الخلايا البنت.

يسبق تركيب الحمض النووي انتقال بنيته من مزدوج الشريطة إلى أحادي السلسلة. بعد ذلك ، في كل سلسلة من عديد النوكليوتيدات ، حيث يتم تشكيل سلسلة عديد النوكليوتيد الجديدة على المصفوفة ، تسلسل النوكليوتيدات الذي يتوافق مع السلسلة الأصلية ، يتم تحديد هذا التسلسل من خلال مبدأ التكامل الأساسي. مقابل كل A يقف T ، مقابل C - G.

Ribonucleic acid (RNA) هو بوليمر يكون مونومراته ريبونوكليوتيدات: الأدينين ، السيتوزين ، الجوانين ، اليوراسيل.

حاليًا ، هناك ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي (RNA) - هيكلية ، قابلة للذوبان أو للنقل ، معلوماتية. تم العثور على الحمض النووي الريبي البنيوي بشكل رئيسي في الريبوسومات. لذلك ، يطلق عليه RNA الريبوسوم. إنه يشكل ما يصل إلى 80٪ من إجمالي الحمض النووي الريبي للخلايا. يتكون نقل الحمض النووي الريبي من 80-80 نيوكليوتيدات. يوجد في المادة الرئيسية للسيتوبلازم. تشكل ما يقرب من 10-15٪ من مجموع الحمض النووي الريبي. إنه يلعب دور ناقل للأحماض الأمينية إلى الريبوسومات ، حيث يحدث تخليق البروتين. رسول RNA ليس متجانسا جدا. يمكن أن يتراوح وزنها الجزيئي من 300000 إلى 2 مليون أو أكثر وتكون نشطة للغاية في التمثيل الغذائي. يتشكل Messenger RNA بشكل مستمر في نواة الحمض النووي ، والذي يلعب دور القالب ، ويتم إرساله إلى الريبوسومات حيث يشارك في تخليق البروتين. في هذا الصدد ، يسمى رسول RNA رسول RNA. إنه 10-5٪ من الكمية الإجمالية للحمض النووي الريبي.

من بين المواد العضوية للخلية ، يحتل حمض الأدينين ثلاثي الفوسفوريك مكانًا خاصًا. يحتوي على ثلاثة مكونات معروفة: القاعدة النيتروجينية ، الأدينين ، الكربوهيدرات (الريبوز) ، وحمض الفوسفوريك. تتمثل إحدى سمات بنية ATP في وجود مجموعتين إضافيتين من الفوسفات مرتبطة ببقايا حمض الفوسفوريك الموجودة بالفعل ، مما يؤدي إلى تكوين روابط غنية بالطاقة. تسمى هذه الاتصالات بالطاقة الكبيرة. تحتوي رابطة الطاقة الكلية في جزيء جرام من مادة ما على ما يصل إلى 16000 سعرة حرارية. يتكون ATP و ADP أثناء التنفس بسبب الطاقة المنبعثة أثناء الانهيار التأكسدي للكربوهيدرات والدهون وما إلى ذلك. ويصاحب العملية العكسية ، أي الانتقال من ATP إلى ADP ، إطلاق الطاقة ، والتي يتم استخدامها مباشرة في حياة معينة العمليات - في مواد التركيب ، في حركة المادة الأساسية للسيتوبلازم ، في توصيل الإثارة ، إلخ. ATP هو مصدر واحد وعالمي للطاقة يمد الخلية. كما أصبح معروفًا في السنوات الأخيرة ، ATP و ADP ، AMP هي المادة الأولية لتكوين الأحماض النووية.

المواد التنظيمية والإشارات.

للبروتينات عدد من الخصائص الرائعة.

الانزيمات. تحدث معظم تفاعلات الاستيعاب والتشوه في الجسم بمشاركة الإنزيمات - البروتينات التي تعد محفزات بيولوجية. حاليًا ، يُعرف وجود حوالي 700 إنزيم. كلهم بروتينات بسيطة أو معقدة. هذا الأخير يتكون من البروتين وأنزيم. الإنزيمات المساعدة هي العديد من المواد النشطة فسيولوجيًا أو مشتقاتها - النيوكليوتيدات والفلافينات وما إلى ذلك.

تتميز الإنزيمات بنشاط مرتفع للغاية ، والذي يعتمد إلى حد كبير على درجة الحموضة في الوسط. بالنسبة للإنزيمات ، فإن خصوصيتها هي الأكثر تميزًا. كل إنزيم قادر على تنظيم نوع محدد من التفاعل فقط.

وبالتالي ، تعمل الإنزيمات كمسرعات ومنظمين لجميع العمليات الكيميائية الحيوية تقريبًا في الخلية والجسم.

الهرمونات هي أسرار الغدد الصماء. تضمن الهرمونات تخليق بعض الإنزيمات في الخلية ، وتنشط أو تمنع عملها. وبالتالي ، فهي تسرع من نمو الجسم وانقسام الخلايا ، وتعزز وظيفة العضلات ، وتنظم امتصاص وإفراز الماء والأملاح. يضمن النظام الهرموني ، مع الجهاز العصبي ، نشاط الجسم ككل ، من خلال العمل الخاص للهرمونات.

فيتامينات. دورهم البيولوجي.

الفيتامينات هي مواد عضوية يتم إنتاجها في جسم الحيوان أو يتم تزويدها بالطعام بكميات صغيرة جدًا ، ولكنها ضرورية للغاية لعملية التمثيل الغذائي الطبيعي. يؤدي نقص الفيتامينات إلى مرض نقص الفيتامينات ونقص الفيتامينات.

يوجد حاليًا أكثر من 20 نوعًا من الفيتامينات المعروفة. هذه هي فيتامينات المجموعة ب ، فيتامينات هـ ، أ ، ك ، ج ، ب ، إلخ.

يكمن الدور البيولوجي للفيتامينات في حقيقة أنه في حالة عدم وجودها أو نقصها ، يتم تعطيل عمل بعض الإنزيمات ، وتعطل التفاعلات الكيميائية الحيوية ونشاط الخلية الطبيعي.

التخليق الحيوي للبروتينات. الكود الجيني.

يتم إجراء التخليق الحيوي للبروتينات ، أو بالأحرى سلاسل البولي ببتيد ، على الريبوسومات ، ولكن هذه ليست سوى المرحلة الأخيرة من عملية معقدة.

توجد معلومات حول بنية سلسلة البولي ببتيد في الحمض النووي. جزء من الحمض النووي يحمل معلومات حول سلسلة عديد الببتيد هو جين. عندما أصبح هذا معروفًا ، أصبح من الواضح أن تسلسل النيوكليوتيدات للحمض النووي يجب أن يحدد تسلسل الأحماض الأمينية لسلسلة البولي ببتيد. تُعرف هذه العلاقة بين القواعد والأحماض الأمينية باسم الشفرة الوراثية. كما تعلم ، يتكون جزيء الحمض النووي من أربعة أنواع من النيوكليوتيدات ، والتي تشمل أحد القواعد الأربعة: الأدينين (أ) ، الجوانين (G) ، الثايمين (T) ، السيتوزين (C). ترتبط النيوكليوتيدات في سلسلة عديد النوكليوتيدات. باستخدام هذه الأبجدية المكونة من أربعة أحرف ، تتم كتابة التعليمات لتركيب عدد لا حصر له من جزيئات البروتين. إذا حددت قاعدة واحدة موضع حمض أميني واحد ، فستحتوي السلسلة على أربعة أحماض أمينية فقط. إذا تم تشفير كل حمض أميني بقاعدتين ، فيمكن ترميز 16 حمضًا أمينيًا باستخدام مثل هذا الرمز. فقط رمز يتكون من ثلاثة توائم أساسية (رمز ثلاثي) يمكن أن يضمن تضمين جميع الأحماض الأمينية العشرين في سلسلة البولي ببتيد. يتضمن هذا الرمز 64 ثلاثة توائم مختلفة. حاليًا ، الكود الجيني معروف لجميع الأحماض الأمينية العشرين.

يمكن صياغة السمات الرئيسية للشفرة الجينية على النحو التالي.

الكود الذي يحدد تضمين حمض أميني في سلسلة بولي ببتيد هو ثلاثة توائم من القواعد في سلسلة بولي ببتيد الحمض النووي.

الكود عالمي: نفس الثلاثة توائم تشفر نفس الأحماض الأمينية في كائنات دقيقة مختلفة.

الكود متدهور: يمكن ترميز حمض أميني معين بأكثر من ثلاثة توائم. على سبيل المثال ، يتم ترميز ليسين الأحماض الأمينية بواسطة ثلاثة توائم GAA و GAG و GAT و GAC.

الكود المتداخل: على سبيل المثال ، يُقرأ تسلسل النوكليوتيدات AAACAATTA فقط على هيئة AAA / CAA / TTA. وتجدر الإشارة إلى أن هناك ثلاثة توائم لا ترمز إلى حمض أميني. تم إنشاء وظيفة بعض هذه التوائم الثلاثة. هذه هي رموز البداية ، إعادة تعيين الكودونات ، إلخ. تتطلب وظائف الآخرين فك التشفير.

التسلسل الأساسي في جين واحد ، والذي يحمل معلومات حول سلسلة البولي ببتيد ، "يُعاد كتابته في تسلسله الأساسي التكميلي من الحمض النووي الريبي الإعلامي أو الرسول. تسمى هذه العملية النسخ ، ويتكون جزيء I-RNA نتيجة ارتباط الريبونوكليوتيدات الحرة ببعضها البعض تحت تأثير بوليميريز RNA وفقًا لقواعد اقتران قاعدة DNA و RNA (A-U ، G-C ، T-A ، C-G). تترك جزيئات I-RNA المركبة التي تحمل معلومات وراثية النواة وتذهب إلى الريبوسومات. هنا تحدث عملية تسمى الترجمة - يتم ترجمة تسلسل ثلاثة توائم من القواعد في جزيء I-RNA إلى سلسلة محددة من الأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد.

يتم ربط العديد من الريبوسومات بنهاية جزيء الحمض النووي ، مما يشكل متعددًا. هذا الهيكل بأكمله عبارة عن سلسلة من الريبوسومات المتصلة. في الوقت نفسه ، على جزيء I-RNA واحد ، يمكن إجراء تخليق العديد من سلاسل البولي ببتيد. يتكون كل ريبوسوم من وحدتين فرعيتين ، واحدة صغيرة وكبيرة. I-RNA يعلق على سطح الوحدة الفرعية الصغيرة في وجود أيونات المغنيسيوم. في هذه الحالة ، يتبين أن أول كودونين مترجمين يواجهان الوحدة الفرعية الكبيرة للريبوسوم. يربط الكودون الأول جزيء t_RNA الذي يحتوي على مضاد تكميلي ويحمل أول حمض أميني من عديد الببتيد المركب. ثم يقوم المضاد الثاني بإرفاق مركب حمض أميني- tRNA يحتوي على مضاد كودون مكمل لهذا الكودون.

تتمثل وظيفة الريبوسوم في الاحتفاظ بعوامل i-RNA و t-RNA وعوامل البروتين المشاركة في عملية الترجمة في الموضع الصحيح حتى يتم تكوين رابطة الببتيد بين الأحماض الأمينية المجاورة.

بمجرد انضمام حمض أميني جديد إلى سلسلة عديد الببتيد المتنامية ، يتحرك الريبوسوم على طول حبلا الرنا المرسال من أجل وضع الكودون التالي في مكانه الصحيح. جزيء t-RNA ، الذي كان مرتبطًا سابقًا بسلسلة البولي ببتيد ، والذي تم تحريره الآن من الحمض الأميني ، يترك الريبوسوم ويعود إلى المادة الأرضية من السيتوبلازم ليشكل مركبًا جديدًا من الأحماض الأمينية- t-RNA. تستمر "القراءة" المتسلسلة بواسطة الريبوسوم "للنص" الموجود في الرنا المرسال حتى تصل العملية إلى أحد أكواد الإيقاف. هذه الكودونات هي ثلاثة توائم UAA أو UAG أو UGA. في هذه المرحلة ، تترك سلسلة البولي ببتيد ، التي تم تشفير هيكلها الأساسي في منطقة الحمض النووي - الجين ، الريبوسوم وتكتمل الترجمة.

بعد انفصال سلاسل البولي ببتيد عن الريبوسوم ، يمكنها اكتساب هيكلها الثانوي أو الثالث أو الرباعي.

في الختام ، تجدر الإشارة إلى أن العملية الكاملة لتخليق البروتين في الخلية تحدث بمشاركة الإنزيمات. أنها توفر تخليق i-RNA ، و "التقاط" الأحماض الأمينية t-RNA ، وربط الأحماض الأمينية في سلسلة بولي ببتيد ، وتشكيل بنية ثانوية ، وثالثية ، ورباعية. بسبب مشاركة الإنزيمات ، يُطلق على تخليق البروتين اسم التخليق الحيوي. لضمان جميع مراحل تخليق البروتين ، يتم استخدام الطاقة المنبعثة أثناء تكسير ATP.

تنظيم النسخ والترجمة (تخليق البروتين) في البكتيريا والكائنات الحية العليا.

تحتوي كل خلية على مجموعة كاملة من جزيئات الحمض النووي. بمعلومات حول بنية جميع سلاسل البولي ببتيد التي لا يمكن تصنيعها إلا في كائن حي معين. ومع ذلك ، يتم تحقيق جزء فقط من هذه المعلومات في خلية معينة ، كيف يتم تنظيم هذه العملية؟

حاليًا ، تم توضيح الآليات الفردية فقط لتخليق البروتين. تتشكل معظم بروتينات الإنزيم فقط في وجود مواد الركيزة التي تعمل عليها. يتم ترميز بنية بروتين الإنزيم في الجين المقابل (الجين الهيكلي). بجانب الجين الهيكلي يوجد جين عامل آخر. بالإضافة إلى ذلك ، توجد مادة خاصة في الخلية - مثبط يمكنه التفاعل مع كل من جين المشغل ومع مادة الركيزة. يتم تنظيم تركيب القامع بواسطة جين منظم.

من خلال الانضمام إلى جين المشغل ، يتدخل المكبِط في الأداء الطبيعي للجين الهيكلي المجاور. ومع ذلك ، بعد الارتباط بالركيزة ، يفقد المكبِط قدرته على الارتباط بجين المشغل ومنع تخليق الرنا المرسال. يتم التحكم في تكوين المثبطات نفسها بواسطة جينات تنظيمية خاصة ، يتم التحكم في عملها بواسطة كوابح من الدرجة الثانية. هذا هو السبب في أنه ليس كل الخلايا ، ولكن فقط خلايا معينة تتفاعل مع ركيزة معينة عن طريق تخليق الإنزيم المقابل.

ومع ذلك ، فإن التسلسل الهرمي لآليات القامع لا يتوقف عند هذا الحد ، فهناك مثبطات من الرتب الأعلى ، مما يشير إلى التعقيد المذهل للجين في الخلية المرتبط بعملية الإطلاق.

تتوقف قراءة "النص" الموجود في i-RNA عندما تصل هذه العملية إلى رمز التوقف.

كائنات ذاتية التغذية (ذاتية التغذية) وغيرية التغذية.

تقوم الكائنات ذاتية التغذية بتجميع المواد العضوية من المواد غير العضوية باستخدام طاقة الشمس أو الطاقة المنبعثة أثناء التفاعلات الكيميائية. الأول يسمى heliotrophs ، والثاني - chemotrophs. تشمل الكائنات ذاتية التغذية النباتات وبعض البكتيريا.

في الطبيعة ، هناك أيضًا نوع مختلط من التغذية ، وهو سمة لبعض البكتيريا والطحالب والأوليات. يمكن لمثل هذه الكائنات أن تصنع المواد العضوية في أجسامها من المواد العضوية الجاهزة ومن المواد غير العضوية.

حجم المواد في الخلية.

حجم المواد هو عملية من الاستهلاك المتسق ، والتحول ، والاستخدام ، والتراكم ، وفقدان المواد والطاقة التي تسمح للخلية بالحفاظ على نفسها ، والنمو ، والتطور ، والتكاثر. يتكون التمثيل الغذائي من عمليات مستمرة من الاستيعاب والتفكك.

استبدال البلاستيك في الخلية.

التمثيل الغذائي للبلاستيك في الخلية عبارة عن مجموعة من تفاعلات الاستيعاب ، أي تحول بعض المواد داخل الخلية من لحظة دخولها إلى تكوين المنتجات النهائية - البروتينات والجلوكوز والدهون وما إلى ذلك. تتميز كل مجموعة من الكائنات الحية نوع خاص وثابت وراثيًا من استقلاب البلاستيك.

التمثيل الغذائي للبلاستيك في الحيوانات. الحيوانات كائنات غيرية التغذية ، أي أنها تتغذى على الأطعمة التي تحتوي على مواد عضوية جاهزة. في الأمعاء أو التجويف المعوي ، يتم تكسيرها: البروتينات إلى الأحماض الأمينية ، والكربوهيدرات إلى أحادي الأوقية ، والدهون إلى أحماض دهنيةوالجلسرين. تخترق منتجات الانقسام مجرى الدم ومباشرة إلى خلايا الجسم. في الحالة الأولى ، تنتهي منتجات الانقسام مرة أخرى في خلايا الجسم. في الخلايا ، يتم تصنيع المواد التي هي بالفعل خاصية مميزة لخلية معينة ، أي ، يتم تكوين مجموعة محددة من المواد. من بين تفاعلات التبادل البلاستيكي ، فإن أبسطها هي التفاعلات التي توفر تخليق البروتينات. يحدث تخليق البروتين على الريبوسومات ، وفقًا للمعلومات المتعلقة ببنية البروتين الموجود في الحمض النووي ، من الأحماض الأمينية التي تدخل الخلية. يأتي توليف السكريات الثنائية من الأحاديات في جهاز جولجي. يتم تصنيع الدهون من الجلسرين والأحماض الدهنية. تحدث جميع تفاعلات التخليق بمشاركة الإنزيمات وتتطلب إنفاق الطاقة ؛ يوفر ATP الطاقة لتفاعلات الاستيعاب.

تشترك عملية التمثيل الغذائي للبلاستيك في الخلايا النباتية كثيرًا مع التمثيل الغذائي للبلاستيك في الخلايا الحيوانية ، ولكن لها خصوصية معينة مرتبطة بطريقة تغذية النبات. النباتات كائنات ذاتية التغذية. الخلايا النباتية التي تحتوي على البلاستيدات الخضراء قادرة على تصنيع المواد العضوية من مركبات غير عضوية بسيطة باستخدام الطاقة الضوئية. تسمح هذه العملية ، المعروفة باسم التمثيل الضوئي ، للنباتات بإنتاج جزيء واحد من الجلوكوز وستة جزيئات من الأكسجين باستخدام الكلوروفيل من ستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون وستة جزيئات من الماء. في المستقبل ، يتبع تحويل الجلوكوز المسار المعروف لنا.

تؤدي المستقلبات التي تنشأ في النباتات أثناء عملية التمثيل الغذائي إلى ظهور العناصر المكونة للبروتينات - الأحماض الأمينية والدهون - الجلسرين والأحماض الدهنية. يسير تخليق البروتين في النباتات مثل الحيوانات على الريبوسومات ، وتخليق الدهون في السيتوبلازم. تحدث جميع تفاعلات التمثيل الغذائي للبلاستيك في النباتات بمشاركة الإنزيمات و ATP. نتيجة لعملية التمثيل الغذائي للبلاستيك ، تتشكل المواد التي تضمن نمو وتطور الخلية.

استقلاب الطاقة في الخلية وجوهرها.

تسمى مجموعة تفاعلات التبديد المصحوبة بإطلاق الطاقة استقلاب الطاقة. معظم مواد الطاقة هي البروتينات والدهون والكربوهيدرات.

يبدأ استقلاب الطاقة بمرحلة التصنيع ، عندما تتحلل البروتينات إلى أحماض أمينية ، وتتحول الدهون إلى جلسرين وأحماض دهنية ، وتتحول السكريات إلى سكريات أحادية. الطاقة المتولدة في هذه المرحلة لا تذكر وتتبدد على شكل حرارة. من المواد الناتجة ، المورد الرئيسي للطاقة هو الجلوكوز. يحدث انهيار الجلوكوز في الخلية ، مما يؤدي إلى تخليق ATP ، على مرحلتين. كل شيء يبدأ بالتقسيم الخالي من الأكسجين - تحلل السكر. المرحلة الثانية تسمى تقسيم الأكسجين.

التحلل السكري هو الاسم الذي يطلق على تسلسل التفاعلات التي ينقسم فيها جزيء واحد من الجلوكوز إلى جزيئين من حمض البيروفيك. تحدث هذه التفاعلات في المادة الأرضية من السيتوبلازم ولا تتطلب وجود الأكسجين. تتم العملية على مرحلتين. في المرحلة الأولى ، يتم تحويل الجلوكوز إلى سكر الفواكه -1 ، 6 ،-بيسفوسفات ، وفي المرحلة الثانية ، يتم تقسيم الأخير إلى سكرين من ثلاثة كربون ، يتم تحويلهما لاحقًا إلى حمض البيروفيك. في نفس الوقت ، يتم استهلاك جزيئين من ATP في المرحلة الأولى في تفاعلات الفسفرة. وبالتالي ، فإن العائد الصافي لـ ATP أثناء تحلل السكر هو جزيئين من ATP. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إطلاق أربع ذرات هيدروجين أثناء عملية التحلل الجلدي .. ويمكن كتابة التفاعل الكلي لتحلل السكر على النحو التالي:

CHO 2CHO + 4H + 2 ATP

في وقت لاحق ، في وجود الأكسجين ، يمر حمض البيروفيك إلى الميتوكوندريا من أجل أكسدة كاملة لثاني أكسيد الكربون والماء (التنفس الهوائي). إذا لم يكن هناك أكسجين ، فإنه يتحول إما إلى إيثانول أو حمض اللاكتيك (التنفس اللاهوائي).

يحدث انهيار الأكسجين (التنفس الهوائي) في الميتوكوندريا ، حيث يتفاعل حمض البيروفيك مع الماء ويتحلل تمامًا لتكوين ثاني أكسيد الكربون وذرات الهيدروجين. تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون من الخلية. تدخل ذرات الهيدروجين غشاء الميتوكوندريا ، حيث تتأكسد نتيجة العملية الأنزيمية. يتم نقل الإلكترونات وكاتيونات الهيدروجين إلى جوانب متقابلة من الغشاء بمساعدة الجزيئات الحاملة: الإلكترونات إلى الداخل والبروتونات إلى الخارج. تتحد الإلكترونات مع الأكسجين. ونتيجة لعمليات إعادة الترتيب هذه ، يُشحن الغشاء إيجابيًا من الخارج ، وشحنة سالبة من الداخل. عندما يتم الوصول إلى مستوى حرج من فرق الجهد عبر الغشاء ، يتم دفع الجسيمات المشحونة إيجابياً عبر قناة في جزيء الإنزيم المدمج في الغشاء إلى الجانب الداخلي من الغشاء ، حيث تتحد مع الأكسجين لتكوين الماء.

يمكن تمثيل عملية تنفس الأكسجين على النحو التالي:

2CHO + 6O + 36ADP + 36HPO 36ATP + 6CO + 42HO.

وتبدو المعادلة الكلية لتحلل السكر وعملية الأكسجين كما يلي:

CHO + 6O + 38ADP + 38HPO 38ATP + 6CO + 44 ساعة O

وبالتالي ، فإن تكسير جزيء واحد من الجلوكوز في الخلية إلى ثاني أكسيد الكربون والماء يضمن تخليق 38 جزيء ATP.

هذا يعني أنه في عملية التمثيل الغذائي للطاقة ، يتم تكوين ATP - المصدر العالمي للطاقة في الخلية.

التخليق الكيميائي.

يحتاج كل كائن حي إلى إمداد مستمر بالطاقة للحفاظ على الحياة وتنفيذ العمليات التي تتكون منها عملية التمثيل الغذائي.

تسمى عملية تكوين بعض الكائنات الحية الدقيقة للمواد العضوية من ثاني أكسيد الكربون بسبب الطاقة التي يتم الحصول عليها من أكسدة المركبات غير العضوية (الأمونيا ، الهيدروجين ، مركبات الكبريت ، الحديدوز) بالتركيب الكيميائي.

اعتمادًا على المركبات المعدنية ، نتيجة للأكسدة التي تكون الكائنات الحية الدقيقة ، وهي بكتيريا بشكل أساسي ، قادرة على الحصول على الطاقة ، تنقسم المواد الكيميائية المغذية إلى بكتيريا آزوتية وهيدروجين وكبريت وبكتيريا الحديد.

تعمل البكتيريا النيتروفية على أكسدة الأمونيا وتحويلها إلى حمض النيتريك. تتم هذه العملية على مرحلتين. أولاً ، تتأكسد الأمونيا إلى حمض النيتريك:

2NH + 3O = 2HNO + 2H O + 660 كيلوجول.

ثم يتم تحويل حمض النيتروز إلى حمض النيتريك:

2HNO + O = 2HNO + 158 كيلو جول.

في المجموع ، يتم إطلاق 818 كيلوجول ، والتي تستخدم في استخدام ثاني أكسيد الكربون.

في بكتيريا الحديد ، تحدث أكسدة الحديد وفقًا للمعادلة

نظرًا لأن التفاعل مصحوب بإنتاجية منخفضة للطاقة (46.2 * 10 J / جم من الحديد المؤكسد) ، يتعين على البكتيريا أكسدة كمية كبيرة من الحديد من أجل الحفاظ على النمو.

أثناء أكسدة جزيء واحد من كبريتيد الهيدروجين ، يتم إطلاق 17.2 * 10 J ، وجزيء واحد من الكبريت - 49.8 * 10 J. ، وجزيء واحد - 88.6 * 10 J.

تم اكتشاف عملية التخليق الكيميائي في عام 1887 بواسطة S.N. فينوغرادسكي. لم يسلط هذا الاكتشاف الضوء على خصائص التمثيل الغذائي في البكتيريا فحسب ، بل جعل من الممكن أيضًا تحديد أهمية البكتيريا - المواد الكيميائية الكيميائية. وينطبق هذا بشكل خاص على البكتيريا المثبتة للنيتروجين ، والتي تحول النيتروجين الذي يتعذر الوصول إليه إلى النباتات إلى أمونيا ، وبالتالي زيادة خصوبة التربة. أصبحت عملية مشاركة البكتيريا في دورة المواد في الطبيعة واضحة أيضًا.

تكاثر الكائنات الحية.

أشكال تكاثر الكائنات الحية.

القدرة على الإنجاب ، أي تنتج جيلًا جديدًا من نفس النوع ، وهي إحدى السمات الرئيسية للكائنات الحية.

هناك نوعان رئيسيان من التكاثر - اللاجنسي والجنسي.

التكاثر اللاجنسي.

في التكاثر اللاجنسي ، يأتي النسل من كائن حي واحد. النسل المتطابق من نفس الوالد يسمى استنساخ. يمكن لأعضاء نفس الاستنساخ أن يكونوا مختلفين وراثيًا فقط في حالة حدوث طفرات عشوائية. لا يحدث التكاثر اللاجنسي فقط في الحيوانات العليا. ومع ذلك ، فمن المعروف أن الاستنساخ قد تم بنجاح لبعض الأنواع والحيوانات العليا - الضفادع والأغنام والأبقار.

في الأدبيات العلمية ، يتم تمييز عدة أشكال من التكاثر اللاجنسي.

قسم. تتكاثر الكائنات وحيدة الخلية عن طريق الانقسام: ينقسم كل فرد إلى خليتين أو أكثر من الخلايا الوليدة ، متطابقة مع الخلية الأم. هذه هي الطريقة التي بها البكتيريا ، الأميبا ، الحنديرة ، الكلاميوموناس ، إلخ.

تشكيل النزاع. البوغ هو بنية تكاثرية وحيدة الخلية. يعتبر تكوين الجراثيم من سمات جميع النباتات والفطريات.

مهدها. التبرعم هو شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي حيث يتشكل الفرد الجديد كنتيجة على جسم الفرد الأم ، ثم ينفصل عن غير ويتحول إلى كائن حي مستقل. يحدث التبرعم في تجاويف الأمعاء وفي الخمائر.

التكاثر بالشظايا. التجزؤ هو تقسيم الفرد إلى عدة أجزاء ، والتي تنمو وتشكل فردًا جديدًا. هذه هي الطريقة التي تتكاثر بها السبيروجيرا والأشنات وبعض أنواع الديدان.

التكاثر الخضري. هذا شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي حيث يتم فصل جزء كبير نسبيًا ومتباين عادةً عن النبات ويتطور إلى نبات مستقل. هذا هو التكاثر عن طريق البصيلات ، الدرنات ، الجذور ، إلخ. التكاثر الخضري موصوف بالتفصيل في قسم علم النبات. (علم النبات. دليل للمتقدمين للجامعات. من إعداد M. A. Galkin).

التكاثر الجنسي.

أثناء التكاثر الجنسي ، يتم الحصول على النسل نتيجة التكاثر الجنسي - اندماج المادة الوراثية للنواة أحادية الصيغة الصبغية. توجد النوى في خلايا جنسية متخصصة - الأمشاج. الجاميطات أحادية العدد - فهي تحتوي على مجموعة واحدة من الكروموسومات تم الحصول عليها نتيجة للانقسام الاختزالي ؛ هم بمثابة رابط بين هذا الجيل والجيل الذي يليه. يمكن أن تكون الأمشاج متشابهة في الحجم والشكل ، مع أو بدون سوط ، ولكن في كثير من الأحيان تختلف الأمشاج الذكرية عن الأمشاج الأنثوية. الأمشاج الأنثوية - عادة ما تكون البويضات أكبر من الذكور ولها شكل دائري ولا تحتوي عادة على أعضاء حركية. في البيض ، يتم تمييز عناصر البروتوبلاست بوضوح ، وكذلك النواة. تتراكم المادة الرئيسية للسيتوبلازم كمية كبيرة من العناصر الغذائية. الأمشاج الذكرية لها بنية مبسطة. هم متنقلون ، أي لديها سوط. هذه هي الحيوانات المنوية. هناك أيضًا حيوانات منوية بدون أسواط.

التكاثر الجنسي له أهمية بيولوجية كبيرة. أثناء الانقسام الاختزالي ، عندما تتشكل الأمشاج ، نتيجة للتباعد العشوائي للكروموسومات وتبادل المواد الجينية بين الكروموسومات المتجانسة ، تنشأ مجموعات جديدة من الجينات التي تقع في مشيج واحد ، مما يزيد من التنوع الجيني.

أثناء الإخصاب ، تندمج الأمشاج ، وتشكل زيجوت ثنائي الصبغة - خلية تحتوي على مجموعة كروموسوم واحدة من كل مشيج. هذا الارتباط لمجموعتين من الكروموسومات هو الأساس الجيني للتغير داخل النوع.

التوالد العذري.

أحد أشكال التكاثر الجنسي هو التوالد العذري - حيث يحدث تطور الجنين من بويضة غير مخصبة. التوالد العذري شائع بين الحشرات (المن ، النحل) ، مختلف الروتيفيرات ، البروتوزوا ، كاستثناء ، يحدث في بعض السحالي.

هناك نوعان من التوالد العذري - أحادي الصيغة الصبغية وثنائي الصبغيات. في النمل ، نتيجة للتوالد العذري داخل المجتمع ، تنشأ طوائف مختلفة من الكائنات الحية - الجنود ، عمال النظافة ، إلخ. في النحل ، تظهر الذكور من بويضة غير مخصبة ، حيث تتشكل الحيوانات المنوية عن طريق الانقسام. يخضع حشرات المن للتكاثر العذري الثنائي. في نفوسهم ، خلال فترة تكوين الخلية في الطور الطوري ، لا تتباعد الصبغيات المتجانسة - وتبين أن البويضة نفسها ثنائية الصبغة مع ثلاثة أجسام قطبية "معقمة". في النباتات ، يعتبر التوالد العذري ظاهرة نموذجية إلى حد ما. هنا يطلق عليه apomixis. نتيجة "التنبيه" في البويضة ، تحدث مضاعفة الكروموسومات. يتطور الجنين الطبيعي من خلية ثنائية الصبغيات.

منهجية النباتات.

علم اللاهوت النظامي يدرس تنوع النباتات. موضوع دراسة علم اللاهوت النظامي فئات منهجية. الفئات المنهجية الرئيسية هي: الأنواع ، والجنس ، والأسرة ، والطبقة ، والقسم ، والمملكة.

النوع هو مجموعة من الأفراد القادرة على التزاوج في ظل الظروف الطبيعية وتشكيل نسل خصب. الجنس عبارة عن مجموعة من الأنواع وثيقة الصلة. الأسرة هي مجموعة من الأجناس وثيقة الصلة. الفصل يوحد العائلات ذات الصلة الوثيقة ، القسم - الفصول وثيقة الصلة. في هذه الحالة ، تعمل النباتات كمملكة.

ترد الأسماء العلمية لجميع الفئات المنهجية باللاتينية. تتكون أسماء الفئات المنهجية فوق الأنواع من كلمة واحدة. منذ 1753 ، بفضل C. Linnaeus ، تم اعتماد أسماء ثنائية للأنواع. الكلمة الأولى تشير إلى الأنواع ، والثانية هي لقب النوع. نادرًا ما تتم ترجمة أسماء الفئات المنهجية باللغة الروسية من اللاتينية ، وغالبًا ما تكون هذه أسماء أصلية ولدت بين الناس.

تكوين الخلايا الجرثومية في الإنسان. هيكل الخلايا الجرثومية البشرية. الإخصاب عند البشر. الأهمية البيولوجية للتخصيب.

الحيوانات المنوية - تتشكل الخلايا الجنسية الذكرية نتيجة لسلسلة من الانقسامات الخلوية المتتالية - تكوين الحيوانات المنوية ، تليها عملية تمايز معقدة تسمى تكوين الحيوانات المنوية.

أولاً ، يؤدي الانقسام الخلوي للظهارة الجنينية ، الموجودة في الأنابيب المنوية ، إلى ظهور الحيوانات المنوية ، التي تزداد في الحجم وتصبح خلايا منوية من الدرجة الأولى. نتيجة للتقسيم الأول للانقسام الاختزالي ، فإنها تشكل خلايا منوية ثنائية الصبغيات من الدرجة الثانية ؛ بعد التقسيم الثاني للانقسام الاختزالي ، فإنها تؤدي إلى ظهور الحيوانات المنوية. يتكون الحيوان المنوي البالغ من رأس وقسم وسيط وسوط (ذيل). يتكون الرأس من جسيم ونواة محاطة بغشاء. الرقبة لها مريكز. توجد الميتوكوندريا في القسم المتوسط.

تكوين البويضة في البشر - يستمر تكوين البويضات على عدة مراحل. في المرحلة الأولى ، نتيجة الانقسام الميتوتيكي ، تتشكل الأوجونيا من خلايا الظهارة البدائية. تنقسم Oogonia وفقًا لنوع الانقسام وتؤدي إلى ظهور بويضات من الدرجة الأولى. تتشكل البويضات والأجسام القطبية من البويضات من الدرجة الأولى نتيجة للانقسام الانقسامي.

الإخصاب عند البشر داخلي. نتيجة لاختراق الحيوانات المنوية في البويضة ، تندمج نوى الخلايا الجرثومية. يتكون الزيجوت.

نتيجة للإخصاب ، يتم استعادة مجموعة الكروموسومات ثنائية الصبغيات ، ويتم تكوين كائن حي جديد يحمل علامات الأم والأب. أثناء تكوين الخلايا الجرثومية ، يحدث إعادة التركيب الجيني ، لذلك يجمع الكائن الجديد بين أفضل ميزات الوالدين.

التطور الفردي للكائن الحي - تطور الجنين.

تطور الجنين هي فترة تطور الكائن الحي من التقسيم الأول للزيجوت إلى الموت الطبيعي.

تطور الجنين (على سبيل المثال من الحيوانات).

بغض النظر عن مكان تطور الجنين ، فإن بداية تطوره ترتبط بالانقسام الانقسامي الأول. بعد الانقسام النووي ، يؤدي التحلل الخلوي إلى تكوين خليتين ابنتيتين ثنائي الصبغيات ، والتي تسمى blastomeres. تستمر البلاستوميرات في الانقسام وفقًا لنوع الانقسام ، مع التقسيم الطولي بالتناوب مع الانقسام العرضي. يسمى انقسام القسيم الأرومي بالتكسير ، لأنه خلال هذه العملية لا يحدث نمو للخلايا ، والكتلة الناتجة من الخلايا - التوتية تساوي في الحجم اثنين من المتفجرات الأولية. يرتبط مزيد من التطور للجنين بتكوين الأريمة. في هذه الحالة ، تشكل القسيمات المتفجرة جدارًا من طبقة واحدة حول التجويف المركزي مملوءًا بالسائل. تبدأ خلايا جدار الأريمة في إحدى المناطق في الانقسام وتشكيل كتلة خلوية داخلية. بعد ذلك ، تتكون الطبقة الداخلية للجدار من كتلة الخلية هذه ، وبالتالي ينفصل الأديم الظاهر - الطبقة الخارجية والأديم الباطن - الطبقة الداخلية للخلايا. تسمى هذه المرحلة المكونة من طبقتين من التطور بالمعدة. في مرحلة لاحقة من تطور الجنين ، يتكون الأديم المتوسط ​​- الطبقة الجرثومية الثالثة. يؤدي الأديم الظاهر والأديم الباطن والأديم المتوسط ​​إلى ظهور جميع أنسجة الجنين النامي. تؤدي خلايا الأديم الظاهر إلى ظهور الصفيحة الأولى ، والحافة الأولى ، والأرومة الخارجية. على طول حافة الصفيحة الأولى ، تظهر الطيات الموجهة لأعلى ، وفي الجزء المركزي من الأخدود العصبي ، الذي يتعمق ويتحول إلى أنبوب عصبي - بدائية المركز الجهاز العصبي. من الجزء الأمامي من الأنبوب العصبي ، يتشكل الدماغ وأساسيات العين. في الجزء الأمامي من الجنين ، تتشكل أساسيات أجهزة السمع والشم من الأرومة الخارجية. يؤدي الأديم الخارجي إلى تكوين البشرة والشعر والريش والقشور. يتم تحويل القمة العصبية إلى أساسيات المادة العصبية للعمود الفقري ، الفكين. من الأديم الظاهر ، الأمعاء الأولية ، الظهارة الداخلية ، أساسيات الغدد ، إلخ. يؤدي الأديم المتوسط ​​إلى ظهور الحبل الظهري والجسيدات والميزاكيم والكلية. من الجسيدات ، تتطور أساسيات الأدمة وعضلات جدران الجسم والفقرات والعضلات الهيكلية. من اللحمة المتوسطة ، أساسيات القلب والعضلات الملساء والأوعية الدموية والدم نفسه. تؤدي الكلى إلى ظهور الرحم وقشرة الغدة الكظرية والحالب وما إلى ذلك.

أثناء تطور الطبقات الجرثومية المشتقة ، يتغير مظهر الجنين. يكتسب شكلًا معينًا ، ويصل إلى حجم معين. ينتهي نمو الجنين بالفقس من البويضة أو ولادة شبل.

تطور ما بعد الجنين.

من اللحظة التي يفقس فيها الجنين من البويضة أو ولادة الشبل ، يبدأ تطور ما بعد الجنين. يمكن أن يكون مباشرًا ، عندما يكون الكائن الحي المولود مشابهًا في تركيبته لشخص بالغ ، وغير مباشر ، عندما يؤدي التطور الجنيني إلى تطور يرقة ، والتي لها اختلافات مورفولوجية وتشريحية وفسيولوجية من شخص بالغ. التطور المباشر هو سمة من سمات معظم الفقاريات ، والتي تشمل الزواحف والطيور والثدييات. يرتبط التطور التالي للجنين لهذه الكائنات بالنمو البسيط ، والذي يؤدي بالفعل إلى تغييرات نوعية - التطور.

تشمل الحيوانات ذات التطور غير المباشر المعقات المعوية ، المثقوبة ، الديدان الشريطية ، القشريات ، الحشرات ، الرخويات ، شوكيات الجلد ، الغلالة ، البرمائيات.

التطور غير المباشر يسمى أيضًا التطور مع التحول. يشير مصطلح "التحول" إلى التغيرات السريعة التي تحدث من مرحلة اليرقات إلى الشكل البالغ. تعمل اليرقات عادة كمرحلة تشتت ، أي أنها تضمن انتشار النوع.

تختلف اليرقات عن البالغ في موطنها ، وبيولوجيا التغذية ، وطريقة الحركة ، والسمات السلوكية ؛ نتيجة لذلك ، يمكن للأنواع الاستفادة من الفرص التي يوفرها نوعان بيئيان خلال مرحلة التطور ، مما يزيد من فرص بقائها على قيد الحياة. العديد من الأنواع ، مثل اليعسوب ، تتغذى وتنمو فقط في مرحلة اليرقات. تلعب اليرقات دور نوع من المرحلة الانتقالية ، حيث يمكن للأنواع أن تتكيف مع ظروف معيشية جديدة. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع اليرقات أحيانًا بقدرة تحمل فسيولوجية ، مما يجعلها بمثابة مرحلة راحة في ظل ظروف غير مواتية. على سبيل المثال ، تقضي خنفساء مايو الشتاء في التربة على شكل يرقة. ولكن في معظم الحالات ، في الحشرات ، يحدث هذا في مرحلة أخرى من التحول - في مرحلة العذراء.

أخيرًا ، تتميز مراحل اليرقات أحيانًا بأن زيادة عدد اليرقات ممكنة في هذه المراحل. كما يحدث في بعض الديدان المفلطحة.

وتجدر الإشارة إلى أنه في كثير من الحالات تصل اليرقات إلى مستوى عالٍ جدًا ، مثل يرقات الحشرات ، حيث تظل الأعضاء التناسلية فقط متخلفة.

وبالتالي ، فإن التغييرات الهيكلية والوظيفية التي تحدث أثناء التحول تعد الكائن الحي لحياة البالغين في موطن جديد.

الساعة البيولوجية. التنظيم الذاتي. تأثير العوامل المختلفة على تطور الكائن الحي. تكيف الجسم مع الظروف المتغيرة ، Anabiosis.

في جميع مراحل التطور - مرحلة الجنين ، مرحلة تطور ما بعد الجنين ، يتأثر الجسم بالعوامل البيئية - درجة الحرارة ، والرطوبة ، والضوء ، والموارد الغذائية ، إلخ.

يكون الجسم عرضة بشكل خاص لتأثير العوامل البيئية في مرحلة الجنين وفي مرحلة التطور بعد الجنين. في مرحلة الجنين ، عندما ينمو الكائن الحي في جسم الأم ويرتبط بها عن طريق الدورة الدموية ، يكون سلوك الأم حاسمًا في نموها الطبيعي. الأم تدخن والجنين "يدخن" أيضا. الأم تشرب الخمر وتشرب الخمر والجنين. يكون الجنين عرضة بشكل خاص للتأثير خلال 1-3 أشهر من تطوره. يسمح نمط الحياة الطبيعي في تطور ما بعد الجنين للكائن الحي بالوجود بشكل طبيعي حتى الموت الطبيعي. يتكيف الكائن الحي وراثيًا ليتواجد في نطاق معين من درجات الحرارة والرطوبة والملوحة والإضاءة. يحتاج إلى نظام غذائي معين.

فظاظة الفظ ، والمشي لمسافات طويلة عبر القطب الجنوبي ، والرحلات الفضائية ، والمجاعة ، والشراهة ستؤدي بالتأكيد إلى تطور عدد من الأمراض.

أسلوب الحياة الصحي هو مفتاح طول العمر.

تتميز جميع الأنظمة البيولوجية بقدرة أكبر أو أقل على التنظيم الذاتي. التنظيم الذاتي - تهدف حالة الثبات الديناميكي للنظام الطبيعي إلى الحد الأقصى من تأثيرات البيئة الخارجية والداخلية ، مع الحفاظ على الثبات النسبي لبنية ووظائف الجسم.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تخفيف تأثير العوامل المختلفة على الجسم نتيجة تكوين نظام معقد من التفاعلات الفسيولوجية في الكائنات الحية للتغيرات اليومية - الموسمية وخاصة قصيرة المدى - في العوامل البيئية ، والتي يتم عرضها في ساعة بيولوجية. مثال على ذلك هو الحفاظ الواضح على الإزهار في النباتات في أوقات معينة من اليوم.

نوع خاص من تكيف الجسم مع الظروف المتغيرة هو التحريض - حالة مؤقتة من الجسم ، حيث تكون عمليات الحياة بطيئة للغاية بحيث تكون جميع مظاهر الحياة المرئية غائبة عمليًا. تساهم القدرة على الوقوع في التحريض على بقاء الكائنات الحية في ظروف غير مواتية بشكل حاد. Anabiosis شائع في الفطريات والكائنات الحية الدقيقة والنباتات والحيوانات. عندما تحدث ظروف مواتية ، تعود الكائنات الحية التي وقعت في التحريض إلى الحياة النشطة. دعونا نتذكر الروتيفر المجفف ، الخراجات ، الجراثيم ، إلخ.

كل تكيفات الكائنات الحية مع الظروف المتغيرة هي نتاج الانتقاء الطبيعي. حدد الانتقاء الطبيعي أيضًا اتساع تأثير العوامل البيئية ، مما يسمح للكائن الحي بالوجود بشكل طبيعي.

العملية التطورية وانتظامها.

الشروط المسبقة لظهور النظرية التطورية للدكتور داروين.

إن ظهور النظرية التطورية لـ Ch. Darwin ، التي أوضحها في كتاب "أصل الأنواع" ، قد سبقه تطور طويل في علم الأحياء ، وتخصصاته الوظيفية والتطبيقية. قبل وقت طويل من تشارلز داروين ، جرت محاولات لشرح التنوع الظاهري للكائنات الحية ، وتم طرح فرضيات تطورية مختلفة يمكن أن تفسر أوجه التشابه بين الكائنات الحية الحيوانية. وهنا يجب أن نذكر أرسطو الذي عاش في القرن الرابع قبل الميلاد. ه. صاغ نظرية التطور المستمر والتدريجي للكائنات الحية من مادة غير حية ، وخلق فكرة عن سلم الطبيعة. في أواخر القرن الثامن عشر ، ابتكر جون راي مفهوم الأنواع. وفي 1771-78. اقترح K. Linnaeus بالفعل نظام الأنواع النباتية. يدين علم الأحياء بمزيد من التطوير لهذا العالم.

أعمال K. Linnaeus.

خلال ذروة K. Linnaeus ، التي تقع في منتصف القرن الثامن عشر ، سيطر على علم الأحياء مفهوم ميتافيزيقي للطبيعة ، قائم على الثبات والنفعية البدائية.

كان لدى لينيوس مجموعات ضخمة من النباتات في متناول اليد وبدأ في تنظيمها. بناءً على تعاليم D. Ray حول الأنواع ، بدأ في تجميع النباتات في حجم هذه الفئة. خلال هذه الفترة من النشاط ، ابتكر K. Linnaeus لغة علم النبات: فهو يحدد جوهر السمة ويجمع السمات في خصائص ، ويخلق تشخيصات شاملة - وصفًا للأنواع. قام K. Linnaeus بتقنين التسمية الثنائية للأنواع. بدأ استدعاء كل نوع بكلمتين باللاتينية. الأول يشير إلى الانتماء العام ، والثاني هو لقب النوع. تمت كتابة أوصاف الأنواع أيضًا باللغة اللاتينية. هذا جعل من الممكن إتاحة جميع الأوصاف للعلماء من جميع البلدان ، حيث تم دراسة اللغة اللاتينية في جميع الجامعات. كان من الإنجازات البارزة لـ K. Linnaeus إنشاء نظام من النباتات وتطوير فئات منهجية. بناءً على بنية الأعضاء التناسلية ، قام K. Linnaeus بدمج جميع النباتات المعروفة في فئات. تميزت الصفوف الـ 12 الأولى بعدد الأسدية: الفئة 1 - الأسدية المفردة ، الفئة 2 - الأسدية ، إلخ. تم تضمين النباتات بدون أزهار في الفئة 14. هذه النباتات سماها mystogamous. قام K. Linnaeus بتقسيم الطبقات إلى عائلات ، بناءً على بنية الزهرة والأعضاء الأخرى. من K. Linnaeus تأتي عائلات مثل Compositae ، Umbelliferae ، Cruciferae ، إلخ. قسم K. Linnaeus العائلات إلى أجناس. اعتبر K. Linnaeus أن الجنس هو فئة من الحياة الواقعية تم إنشاؤها بشكل منفصل من قبل المنشئ. لقد اعتبر الأنواع متغيرات من الأجناس التي تطورت من السلف الأصلي. وهكذا ، في المستويات الدنيا ، أدرك K. Linnaeus وجود عملية تطورية ، والتي لا تزال في الوقت الحاضر دون أن يلاحظها أحد من قبل بعض مؤلفي الكتب المدرسية والمنشورات العلمية الشعبية.

أهمية أعمال K.Linnaeus هائلة: لقد أضفى الشرعية على التسميات الثنائية ، وقدم أوصافًا قياسية للأنواع ، واقترح نظامًا للوحدات التصنيفية: الأنواع ، والجنس ، والعائلة ، والطبقة ، والنظام. والأهم من ذلك أنه خلق أنظمة من النباتات والحيوانات ، في صلاحيتها العلمية ، متجاوزة كل الأنظمة التي كانت موجودة قبله. يطلق عليها اسم مصطنعة ، بسبب قلة الميزات المستخدمة ، لكن أنظمة K.Linnaeus هي التي جعلت من الممكن التحدث عن تنوع الأنواع وأوجه التشابه بينها. جذبت بساطة الأنظمة العديد من الباحثين إلى علم الأحياء ، وأعطت زخمًا لوصف الأنواع الجديدة ، وأدخلت علم الأحياء إلى مرحلة جديدة من التطور. بدأ علم الأحياء يشرح الأحياء ، ولكن ليس فقط لوصفه.

نظرية التطور لجيه بي لامارك.

في عام 1809 ، نشر عالم الأحياء الفرنسي جيه بي لامارك كتاب فلسفة علم الحيوان ، الذي يحدد آلية تطور العالم العضوي. استندت نظرية لامارك التطورية إلى قانونين يعرفان بقانون ممارسة الأعضاء وعدم ممارسة الأعضاء وقانون وراثة الخصائص المكتسبة. بالنسبة لامارك ، هذه القوانين تبدو هكذا. القانون الأول. "في كل حيوان لم يصل إلى حد نموه ، كلما زاد الاستخدام المتكرر وغير المقيد لبعض الأعضاء ، يقوي هذا العضو ، ويطوره ، ويزيده ويضفي عليه القوة ، بما يتناسب مع مدة الاستخدام نفسها ، في حين أن الثابت عدم استخدام العضو يضعفه بشكل غير محسوس ، ويؤدي إلى التدهور ، ويقلل تدريجياً من قدراته ، ويؤدي في النهاية إلى اختفائه ". القانون الثاني. "كل ما أجبرت الطبيعة على ربحه أو خسارته ، يتم الحفاظ عليه من خلال التكاثر على أفراد آخرين." وبالتالي ، فإن جوهر نظرية لامارك هو أنه تحت تأثير البيئة ، تختبر الكائنات الحية تغيرات موروثة. نظرًا لأن التغييرات فردية بطبيعتها ، فإن عملية التطور تؤدي إلى مجموعة متنوعة من الكائنات الحية. من الأمثلة الكلاسيكية على آلية تطور لامارك ظهور رقبة طويلة في الزرافة. تتغذى أجيال عديدة من أسلافه ذوي العنق القصير على أوراق الأشجار ، وكان عليهم أن يصلوا إلى أعلى وأعلى. الاستطالة الطفيفة للرقبة التي حدثت في كل جيل انتقلت إلى الجيل التالي حتى وصل هذا الجزء من الجسم إلى طوله الحالي.

لعبت نظرية لامارك دورًا مهمًا في تطوير آراء تشارلز داروين. في الواقع ، الرابط "البيئة - التباين - الوراثة" أخذ داروين من لامارك. وجد لامارك سبب التباين. السبب هو البيئة. حاول أيضًا الجمع بين انتقال التغييرات إلى النسل ، أي آليات الوراثة. استمرت نظريته عن "استمرارية البلازما الجرثومية" حتى نهاية القرن التاسع عشر.

نظرًا لأهميتها الهائلة وسهولة فهمها ، لم تحظ نظرية لامارك للتطور باعتراف واسع. ما هو سبب ذلك. اقترح لامارك أن الرجل ينحدر من نوع ما من أربعة أذرع. لهذا كان تحت حكم نابليون ، الذي أمر بإتلاف كتابه. نفى لامارك الوجود الحقيقي لهذه الأنواع ، والتي انقلبت على نفسه معجبي لينيوس ، والتي تضمنت معظم علماء الأحياء في أوائل القرن التاسع عشر. وأخيرًا ، خطأه المنهجي الرئيسي: "يتم توريث جميع السمات المكتسبة". لم يعط التحقق من هذا الحكم تأكيدًا بنسبة 100 ٪ ، وبالتالي تم التشكيك في النظرية بأكملها. ومع ذلك ، فإن أهمية نظرية ج. لامارك ضخم. هو الذي صاغ مصطلح "عوامل التطور". وهذه العوامل لها أساس مادي.

تم عمل بصمة لا شك فيها على النظرة العالمية لـ C. Darwin من خلال أعمال J. Cuvier على بقايا الحفريات و C. Lyell ، الذي أظهر تغيرات تدريجية في بقايا الحفريات.

أثناء سفره حول العالم على متن السفينة "بيل" ، كان تشارلز داروين نفسه قادرًا على رؤية وتقدير تنوع النباتات والحيوانات التي تعيش في قارات مختلفة في ظروف مختلفة. والعيش في إنجلترا - بلد يتمتع بزراعة متطورة ، وهو بلد جلب إلى الجزيرة كل ما كان في العالم ، يمكن لتشارلز داروين أن يرى نتائج النشاط البشري "التطوري".

وبالطبع ، فإن أهم شرط مسبق لظهور النظرية التطورية لتشارلز داروين هو تشارلز داروين نفسه ، الذي كانت عبقريته قادرة على احتضان وتحليل كل المواد الهائلة وخلق نظرية وضعت أسس الداروينية - عقيدة تطور الكائنات الحية.

الأحكام الرئيسية للنظرية التطورية للفيلم داروين.

صاغ تشارلز داروين نظرية التطور عن طريق الانتقاء الطبيعي في عام 1839. يتم تقديم آراء Ch. Darwin التطورية بالكامل في كتاب "أصل الأنواع عن طريق الانتقاء الطبيعي ، أو الحفاظ على السلالات المفضلة في النضال من أجل الحياة".

يشير عنوان الكتاب ذاته إلى أن داروين لم يضع لنفسه هدف إثبات وجود التطور ، والذي أشار إلى وجوده أيضًا كونفوشيوس. في الوقت الذي كتب فيه الكتاب ، لم يشك أحد في وجود التطور. الميزة الرئيسية لتشارلز داروين هي أنه شرح كيف يمكن أن يحدث التطور.

سمحت الرحلة على متن سفينة Beagle لداروين بجمع الكثير من البيانات حول تنوع الكائنات الحية ، مما أقنعه بأنه لا يمكن اعتبار الأنواع دون تغيير. بالعودة إلى إنجلترا ، بدأ تشارلز داروين ممارسة تربية الحمام والحيوانات الأليفة الأخرى ، مما أدى به إلى مفهوم الانتقاء الاصطناعي كوسيلة لتربية سلالات الحيوانات الأليفة وأنواع النباتات المزروعة. انتقاء الانحرافات التي يحتاجها الإنسان ، ووصل هذه الانحرافات إلى المتطلبات اللازمة ، خلق السلالات والأصناف اللازمة له.

وفقًا لتشارلز داروين ، كانت القوى الدافعة لهذه العملية هي التباين الوراثي والاختيار البشري.

ومع ذلك ، كان على C. Darwin أن يحل مشكلة الانتقاء في الظروف الطبيعية. كانت آلية عمل اختيار تشارلز داروين مدفوعة بالأفكار التي وضعها تي مالتوس عام 1778 في عمله "رسالة حول السكان". وصف مالثوس بوضوح الموقف الذي يمكن أن يؤدي إليه النمو السكاني إذا لم يتم تقييده بأي شيء. نقل داروين منطق مالثوس إلى كائنات أخرى ولفت الانتباه إلى مثل هذه العوامل: على الرغم من الإمكانات الإنجابية العالية ، يظل السكان ثابتًا. بمقارنة كمية هائلة من المعلومات ، توصل إلى استنتاج مفاده أنه في ظروف المنافسة الشرسة بين أفراد المجتمع ، فإن أي تغييرات مواتية في ظل هذه الظروف ستزيد من قدرة الفرد على الإنجاب وترك نسل خصب ، وتغييرات غير مواتية. من الواضح أنها غير مواتية ، وبالنسبة لأولئك الذين لديهم كائنات حية ، تقل فرص التكاثر الناجح. كل هذا كان بمثابة أساس لتحديد القوى الدافعة (عوامل التطور ، والتي ، وفقًا لداروين ، هي التباين ، والوراثة ، والصراع من أجل الوجود ، والانتقاء الطبيعي.

من حيث الجوهر ، فإن المعنى الرئيسي للنظرية التطورية لتشارلز داروين هو أن التطور يحدث على أساس حدوث تغيرات موروثة ، تزنها من خلال الصراع من أجل الوجود واختيار التغييرات التي تسمح للكائنات بالفوز في منافسة شديدة. نتيجة التطور وفقًا لتشارلز داروين هي ظهور أنواع جديدة ، مما يؤدي إلى تنوع النباتات والحيوانات.

القوى المتحركة (عوامل) التطور.

القوى الدافعة في التطور هي: الوراثة ، والتنوع ، والصراع من أجل الوجود ، والانتقاء الطبيعي.

الوراثة.

الوراثة هي ملك لجميع الكائنات الحية للحفاظ على العلامات والخصائص ونقلها من الأسلاف إلى النسل. في زمن تشارلز داروين ، لم تكن طبيعة هذه الظاهرة معروفة. كما افترض داروين وجود عوامل وراثية. أجبر انتقاد هذه التصريحات من قبل المعارضين داروين على التخلي عن آرائه حول موقع العوامل ، لكن فكرة وجود العوامل المادية للوراثة تتخلل تعاليمه بالكامل. أصبح جوهر الظاهرة واضحًا بعد تطوير نظرية الكروموسوم بواسطة T. Morgan. عندما تم فك رموز بنية الجين وفهمها ، أصبحت آلية الوراثة واضحة تمامًا. يعتمد على العوامل التالية: يتم تحديد خصائص الكائن الحي (النمط الظاهري) من خلال النمط الجيني والبيئة (معدل التفاعل) ؛ يتم تحديد علامات الكائن الحي من خلال مجموعة من البروتينات التي تتكون من سلاسل بولي ببتيد تم تصنيعها على الريبوسومات ، وترد المعلومات حول بنية سلسلة البولي ببتيد المركبة في i-RNA ، ويتلقى i-RNA هذه المعلومات خلال فترة تخليق المصفوفة على قسم الحمض النووي الذي يعتبر الجين ؛ تنتقل الجينات من الآباء إلى الأبناء وهي الأساس المادي للوراثة. في الحركية ، يتم تكرار الحمض النووي ، وبالتالي تتضاعف الجينات. أثناء تكوين الخلايا الجرثومية ، يحدث انخفاض في عدد الكروموسومات ، وأثناء الإخصاب في الزيجوت ، يتم الجمع بين الكروموسومات الأنثوية والذكرية. يحدث تكوين الجنين والكائن الحي تحت تأثير جينات كل من كائنات الأم والأب. يحدث وراثة السمات وفقًا لقوانين الوراثة الخاصة بـ G.Mendel أو وفقًا لمبدأ الطبيعة الوسيطة لميراث السمات. كل من الجينات المنفصلة والمتحورة موروثة.

وهكذا ، فإن الوراثة نفسها تعمل ، من ناحية ، كعامل يحافظ على الخصائص المحددة بالفعل ، من ناحية أخرى ، يضمن دخول عناصر جديدة في بنية الكائن الحي.

تقلب.

التباين هو خاصية عامة للكائنات الحية في عملية التولد لاكتساب ميزات جديدة. لاحظ جيم داروين أنه لا يوجد شخصان متطابقان في القمامة الواحدة ، ولا يوجد نباتان متطابقان يزرعان من بذور الوالدين. تم تطوير مفهوم أشكال التباين بواسطة Ch. Darwin على أساس دراسة سلالات الحيوانات الأليفة. وفقًا لـ Ch. Darwin ، هناك أشكال التباين التالية: محدد ، غير محدد ، مترابط ، وراثي ، غير وراثي.

يرتبط تباين معين بحدوث عدد كبير من الأفراد أو في جميع الأفراد من نوع معين أو صنف أو سلالة أثناء التكون. يمكن أن يرتبط التباين الشامل وفقًا لداروين بظروف بيئية معينة. سيؤدي النظام الغذائي المختار جيدًا إلى زيادة إنتاج الحليب لجميع أفراد القطيع. تساهم مجموعة الظروف المواتية في زيادة حجم الحبوب في جميع أفراد القمح. وبالتالي ، يمكن التنبؤ بالتغييرات الناشئة عن تقلبات معينة.

يرتبط التباين غير المؤكد بحدوث السمات في الأفراد أو عدة أفراد. لا يمكن تفسير هذه التغييرات بفعل العوامل البيئية.

التباين النسبي ظاهرة مثيرة للاهتمام للغاية. ظهور علامة واحدة يؤدي إلى ظهور علامات أخرى. لذا فإن زيادة طول أذن الحبوب تؤدي إلى انخفاض في طول الساق. حتى نحصل على محصول جيد ، نفقد القش. تؤدي زيادة الأطراف في الحشرات إلى زيادة العضلات. وهناك أمثلة كثيرة من هذا القبيل.

لاحظ جيم داروين أن بعض التغييرات التي تحدث في مرحلة الجنين تتجلى في النسل ، والبعض الآخر ليس كذلك. عزا الأول إلى التباين الوراثي ، والثاني إلى غير وراثي. كما أشار داروين إلى حقيقة مفادها أن التغييرات المرتبطة بالتنوع غير المحدود والنسبي موروثة بشكل أساسي.

اعتبر داروين عمل البيئة كمثال على تنوع معين. أسباب التباين غير المحدد لم يستطع داروين ذلك ، ومن هنا جاء اسم هذا الشكل من التباين.

في الوقت الحالي ، أصبحت أسباب وآلية التباين أكثر أو أقل وضوحًا.

يميز العلم الحديث بين شكلين من التباين - الطفرات أو النمط الجيني والتدوين أو النمط الظاهري.

يرتبط التباين الطفري بتغيير في النمط الجيني. ينشأ نتيجة الطفرات. الطفرات هي نتيجة التعرض للنمط الجيني للطفرات. يتم تقسيم المطفرات نفسها إلى فيزيائية ، وكيميائية ، وما إلى ذلك. الطفرات هي الجينات ، والكروموسومات ، والجينومية. يتم توريث الطفرات مع النمط الجيني.

تغير التعديل هو تفاعل النمط الجيني والبيئة. يتجلى تقلب التعديل من خلال معدل التفاعل ، أي أن تأثير العوامل البيئية يمكن أن يغير مظهر سمة ضمن حدودها القصوى التي يحددها النمط الجيني. لا تنتقل مثل هذه التغييرات إلى النسل ، ولكنها قد تظهر في الجيل التالي من خلال تكرار معايير العوامل البيئية.

عادة ما يرتبط التباين الدارويني غير المحدد بالطفرات ، ومحدّد بالتعديل.

النضال من أجل الوجود.

في قلب نظرية داروين عن الانتقاء الطبيعي يكمن الصراع من أجل الوجود ، والذي ينبع بالضرورة من الرغبة اللامحدودة للكائنات الحية في التكاثر. يتم التعبير عن هذه الرغبة دائمًا في التعاقب الهندسي.

يشير داروين إلى مالتوس في هذا. ومع ذلك ، قبل فترة طويلة من Malthus ، عرف علماء الأحياء عن هذه الظاهرة. نعم ، وقد أكدت ملاحظات داروين نفسه قدرة الكائنات الحية على الكثافة المحتملة للتكاثر. حتى K. Linnaeus أشار إلى أن ذبابة واحدة ، من خلال نسلها ، يمكن أن يكون لها جثة حصان قبل أيام قليلة من العظام.

حتى الأفيال بطيئة التكاثر ، وفقًا لحساب تشارلز داروين ، يمكنها السيطرة على الأرض بأكملها ، إذا كانت هناك كل الظروف لذلك. وفقًا لداروين ، من زوج واحد من الأفيال خلال 740 عامًا ، كان من الممكن أن يتحول حوالي 19 مليون فرد.

لماذا تختلف معدلات المواليد المحتملة والحقيقية كثيرًا؟

داروين يجيب على هذا السؤال أيضًا. يكتب أن الأهمية الحقيقية لوفرة البيض أو البذور هي تغطية الانخفاض الكبير الناجم عن الإبادة في جيل معين من الحياة ، أي أن التكاثر يواجه مقاومة بيئية. بناءً على تحليل هذه الظاهرة ، يقدم تشارلز داروين مفهوم "النضال من أجل الوجود".

"مفهوم النضال من أجل الوجود" يمكن أن يكون منطقيًا ويبرر فقط بالمعنى "المجازي" الواسع لداروين: "بما في ذلك هنا اعتماد كائن على آخر ، وأيضًا (وهو الأهم) لا يشمل فقط حياة فرد واحد ، ولكن وكذلك نجاحها في ترك النسل ". يكتب داروين: "حول حيوانين من صف الأسود ، في فترة المجاعة ، يمكن القول بحق أنهما يتقاتلان مع بعضهما البعض من أجل الغذاء والحياة. لكن يقال أيضًا أن النبات الموجود في ضواحي الصحراء يكافح من أجل الحياة ضد الجفاف ، على الرغم من أنه سيكون من الأصح القول أنه يعتمد على الرطوبة. من نبات ينتج سنويًا آلاف البذور ، والتي ينمو منها واحد فقط في المتوسط ​​، يمكن القول بشكل صحيح أنه يحارب نباتات من نفس الجنس ونباتات أخرى تغطي التربة بالفعل ... في كل هذه المعرفة ... أنا ، من أجل الملاءمة ، ألجأ إلى المصطلح العام النضال من أجل الوجود ".

يؤكد نص "أصل الأنواع" تنوع أشكال النضال من أجل الوجود ، لكنه في نفس الوقت يظهر أنه في كل هذه الأشكال يوجد عنصر من المنافسة أو المنافسة.

يحدث الصراع بين الأنواع في ظروف المنافسة الشرسة ، لأن الأفراد من نفس النوع يحتاجون إلى نفس شروط الوجود. في المقام الأول هو دور الكائن الحي نفسه وخصائصه الفردية. يلاحظ أهمية وسائل حمايته ونشاطه ورغبته في الإنجاب.

من الواضح أن النضال من أجل الوجود على مستوى النوع نشط ، وتزداد شدته مع زيادة الكثافة السكانية.

تتنافس الكائنات الحية مع بعضها البعض في النضال من أجل الغذاء ، للإناث ، من أجل منطقة الصيد ، وكذلك في وسائل الحماية من الآثار الضارة للمناخ ، في حماية النسل.

يسمح تدهور ظروف التغذية ، والكثافة السكانية العالية ، وما إلى ذلك ، للأشخاص الأكثر قدرة على المنافسة بالبقاء على قيد الحياة. مثال على النضال غير المحدد هو الوضع في قطيع من الغزلان البرية. تؤدي زيادة عدد الأفراد إلى زيادة الكثافة السكانية. عدد الذكور في السكان آخذ في الازدياد. تؤدي زيادة الكثافة السكانية إلى نقص الغذاء ، وظهور الأوبئة ، وكفاح الذكور من أجل الإناث ، وما إلى ذلك. كل هذا يؤدي إلى وفاة الأفراد وانخفاض في عدد السكان. الأقوى على قيد الحياة.

وهكذا ، فإن النضال غير المحدد يساهم في تحسين الأنواع ، وظهور التكيف مع البيئة ، إلى العوامل التي تسبب هذا الصراع.

غالبًا ما يذهب الصراع بين الأنواع في اتجاه واحد. المثال الكلاسيكي هو العلاقة بين الأرانب والذئاب. هرب اثنان من الأرانب من ذئب. في وقت ما ، تبعثروا ولم يترك الذئب شيئًا. يساهم النضال بين الأنواع في تنظيم السكان ، وإعدام الكائنات الحية المريضة أو الضعيفة.

تجبر مكافحة عوامل البيئة غير العضوية النباتات على التكيف مع ظروف الوجود الجديدة ، وتدفعها لزيادة خصوبتها. من ناحية أخرى ، يتم تحديد حبس نوع أو مجموعة في ظروف موطن معينة. أفراد عشبة البلو جراس التي تنمو في البراري والسهول لها ساق منتصبة ، والأفراد الذين ينمون في المناطق الجبلية لديهم ساق صاعد. نتيجة للنضال من أجل الوجود ، نجا الأفراد ، وفي المراحل الأولى من التطور ، يتم ضغط الجذع على الأرض ، أي أنه يكافح مع الصقيع الليلي ، إلى أقصى درجات الحياة في ظل الظروف. المرتفعاتكما يتم خفض النباتات بقوة.

تؤكد عقيدة النضال من أجل الوجود أن هذا العامل هو القوة الدافعة للتطور. إنه النضال ، أيًا كان ما تسميه ، المنافسة ، المنافسة. يجبر الكائنات الحية على اكتساب سمات جديدة تسمح لها بالفوز.

يتم أخذ عامل النضال من أجل الوجود أيضًا في الاعتبار من خلال النشاط العملي للإنسان. عند زراعة نباتات من نفس النوع ، من الضروري مراعاة مسافة معينة بين الأفراد. عند تخزين الخزانات بأنواع الأسماك القيمة ، تتم إزالة الحيوانات المفترسة والأنواع منخفضة القيمة منها. عند إصدار تراخيص قصف الذئاب ، يؤخذ في الاعتبار عدد الأفراد وما إلى ذلك.

الانتقاء الطبيعي.

كتب تشارلز داروين في كتابه "أصل الأنواع": "لا يتم الانتقاء الطبيعي من خلال اختيار الأكثر تكيفًا ، ولكن من خلال إبادة الأشكال الأكثر تكيفًا مع ظروف الوضع المعيشي". يعتمد الانتقاء الطبيعي على الافتراضات التالية: أ) الأفراد من أي نوع ، نتيجة للتنوع ، لا يساويون بيولوجيًا الظروف البيئية ؛ بعضها يتوافق مع الظروف البيئية إلى حد كبير ، والبعض الآخر إلى حد أقل ؛ ب) يصارع الأفراد من أي نوع مع العوامل البيئية غير المواتية لهم ويتنافسون مع بعضهم البعض. في سياق هذا الصراع والمنافسة ، "كقاعدة - من خلال إبادة غير المرضية" - تبقى الأشكال الأكثر تكيفًا على قيد الحياة. ترتبط تجربة الأصلح بعمليات الاختلاف ، والتي يتم خلالها ، تحت تأثير الانتقاء الطبيعي المستمر ، تشكيل أشكال جديدة غير محددة. هذه الأخيرة معزولة بشكل متزايد وتعمل كمصدر لتكوين أنواع جديدة وتطورها التدريجي. الانتقاء الطبيعي - يخلق أشكالًا جديدة من الحياة ، ويخلق قدرة مذهلة على التكيف مع أشكال الحياة ، ويوفر عملية لزيادة التنظيم ، وتنوع الحياة.

يبدأ الاختيار على المستوى الذي تكون فيه المنافسة بين الأفراد هي الأعلى. دعونا ننتقل إلى المثال الكلاسيكي الذي كتب عنه تشارلز داروين نفسه. في غابة البتولا ، تسود الفراشات ذات الألوان الفاتحة. يشير هذا إلى أن الفراشات ذات الألوان الفاتحة قد حلت محل الفراشات بألوان داكنة ومتنوعة. كانت هذه العملية تحت تأثير الانتقاء الطبيعي للحصول على أفضل لون وقائي. عندما يتم استبدال البتولا بالصخور بلون لحاء داكن في منطقة معينة ، تبدأ الفراشات ذات اللون الفاتح في الاختفاء - تأكلها الطيور. يبدأ الجزء من السكان ذو اللون الداكن المتبقي بعدد ضئيل في التكاثر بسرعة. هناك مجموعة مختارة من الأفراد الذين لديهم فرصة للبقاء على قيد الحياة وإنجاب ذرية خصبة. في هذه الحالة ، نتحدث عن المنافسة بين المجموعات ، أي أن الاختيار يتم بين النماذج الموجودة بالفعل.

الأفراد يخضعون أيضًا للاختيار الطبيعي. أي انحراف طفيف يعطي ميزة للفرد في النضال من أجل الوجود يمكن التقاطه عن طريق الانتقاء الطبيعي. هذا هو الدور الإبداعي للاختيار. إنه يعمل دائمًا على خلفية المواد المتحركة ، والتي تتغير باستمرار في عمليات التحول والجمع.

الانتقاء الطبيعي هو القوة الدافعة الرئيسية للتطور.

أنواع (أشكال) الانتقاء الطبيعي.

هناك نوعان من الاختيارات الرئيسية: التثبيت والتوجيه.

يحدث الانتقاء الموازن في الحالات التي تكون فيها الصفات المظهرية متوافقة إلى أقصى حد مع الظروف البيئية والمنافسة ضعيفة نوعًا ما. يعمل هذا الاختيار في جميع السكان ، ويدمر الأفراد بانحرافات شديدة. على سبيل المثال ، هناك بعض الطول الأمثل للجناح لحجم معين من اليعسوب مع نمط حياة معين في بيئة معينة. يعمل الانتقاء المستقر من خلال التكاثر التفاضلي ، ويدمر اليعاسيب التي تمتلك جناحيها أكبر أو أقل من المستوى الأمثل. لا يؤدي الانتقاء المستقر إلى تعزيز التغيير التطوري ، ولكنه يحافظ على استقرار النمط الظاهري لسكان من جيل إلى جيل.

التحديد الموجه (المتحرك). يحدث هذا الشكل من الاختيار استجابة لتغير تدريجي في الظروف البيئية. يؤثر الانتقاء الاتجاهي على مدى الطرز الظاهرية الموجودة في مجتمع معين ويمارس ضغطًا انتقائيًا يؤدي إلى إزاحة متوسط ​​النمط الظاهري في اتجاه أو آخر. بعد أن يدخل النمط الظاهري الجديد في التوافق الأمثل مع الظروف البيئية الجديدة ، يأتي دور استقرار الاختيار.

الانتقاء الموجه يؤدي إلى تغيير تطوري. هنا مثال واحد.

أدى اكتشاف المضادات الحيوية في الأربعينيات من القرن الماضي إلى خلق ضغط اختيار قوي لصالح السلالات البكتيرية التي كانت مقاومة وراثياً للمضادات الحيوية. تتكاثر البكتيريا بقوة كبيرة ، نتيجة لطفرة عشوائية يمكن أن تظهر خلية مقاومة ، تزدهر سلالاتها بسبب عدم وجود منافسة من البكتيريا الأخرى التي يتم تدميرها بواسطة هذا المضاد الحيوي.

الانتقاء الاصطناعي.

الانتخاب الاصطناعي هو طريقة لتربية سلالات جديدة من الحيوانات الأليفة أو الأصناف النباتية.

يستخدم الإنسان منذ العصور الأولى لحضارته الانتقاء الاصطناعي في تربية النباتات والحيوانات. استخدم داروين بيانات من الانتقاء الاصطناعي لشرح آلية الانتقاء الطبيعي. العوامل الرئيسية للانتقاء الاصطناعي هي الوراثة ، والتنوع ، وعمل الشخص الذي يسعى لتحقيق الانحرافات الوراثية إلى حد السخافة ، والاختيار. إن التباين ، بصفته خاصية لكل الكائنات الحية للتغيير ، يوفر مادة للاختيار - سلسلة مختلفة من الانحرافات. الشخص ، بعد أن لاحظ الانحرافات التي يحتاجها ، ينتقل إلى الاختيار. يعتمد الانتقاء الاصطناعي على عزل المجموعات الطبيعية أو الأفراد الذين يعانون من الانحرافات الضرورية والعبور الانتقائي للكائنات التي لها خصائص مرغوبة للبشر.

تم اختيار سلالات Cherneford و Aberdeen-Angus من الماشية لكمية ونوعية اللحوم ، وسلالات Chernzey و Jersey - لإنتاج الحليب. تنضج سلالات الأغنام من شامبشير وسوفالان بسرعة وتنتج لحومًا جيدة ، لكنها أقل صلابة وأقل نشاطًا في البحث عن الطعام من الأغنام الاسكتلندية ذات الوجه الأسود على سبيل المثال. توضح هذه الأمثلة أنه من المستحيل الجمع بين جميع السمات الضرورية لتحقيق أقصى تأثير اقتصادي في سلالة واحدة.

مع الانتقاء الاصطناعي ، يقوم الشخص بعمل انتقائي موجه يؤدي إلى تغيير في ترددات الأليلات والأنماط الجينية في مجموعة سكانية. هذه آلية تطورية تؤدي إلى ظهور سلالات وخطوط وأصناف وأعراق وأنواع فرعية جديدة. تجمعات الجينات لجميع هذه المجموعات معزولة ، لكنها تحتفظ بالهيكل الجيني الأساسي والكروموسوم المميز للأنواع التي لا تزال تنتمي إليها. ليس في قدرة الإنسان أن يخلق نوعًا جديدًا أو يستعيد نوعًا منقرضًا!

ميز داروين بين الاختيار المنهجي أو المنهجي والاختيار اللاواعي ضمن الانتقاء الاصطناعي. مع الانتقاء المنهجي ، حدد المربي لنفسه هدفًا محددًا للغاية ، وهو إنتاج سلالات جديدة تفوق كل ما تم إنشاؤه في هذا الاتجاه. يهدف الاختيار اللاواعي إلى الحفاظ على الصفات الموجودة بالفعل.

في التربية الحديثة ، هناك نوعان من الانتقاء الاصطناعي: زواج الأقارب والتزاوج الخارجي. يعتمد زواج الأقارب على التهجين الانتقائي للأفراد المرتبطين ارتباطًا وثيقًا من أجل الحفاظ على السمات المرغوبة ونشرها. التزاوج الخارجي هو عبور الأفراد من مجموعات سكانية مختلفة وراثيًا. عادة ما يكون نسل هذه الصلبان أعلى من والديهم.

ظهور الأجهزة. الطبيعة النسبية للياقة البدنية.

نتيجة الانتقاء الطبيعي هو ظهور علامات تسمح للكائنات الحية بالتكيف مع ظروف الوجود. هذا هو المكان الذي جاءت منه فكرة الطبيعة التكيفية للتطور. بناءً على دراسة ظهور التكيفات (التكيفات) ، نشأ اتجاه كامل في علم الأحياء - عقيدة التكيفات. تنقسم العلامات التكيفية أو التكيفات إلى فسيولوجية وصرفية.

التكيفات الفسيولوجية. تساهم الوفرة والأهمية الكبيرة لحيوية الكائن الحي للطفرات الفسيولوجية الصغيرة في حقيقة أن التمايز يبدأ في السكان. هذا أمر مفهوم إذا كانت الطفرات بطبيعتها هي تغيرات بيولوجية تؤدي في المقام الأول إلى تغييرات في عمليات التمثيل الغذائي داخل الخلايا ، ومن خلال ذلك فقط إلى التحولات المورفولوجية. ومن الأمثلة على ذلك سمات الكائن الحي مثل مقاومة درجات الحرارة المعروفة ، والقدرة على تراكم العناصر الغذائية ، والنشاط العام ، وما إلى ذلك ، فهي تعطي بسهولة تحولًا في كلا الاتجاهين ، ويمكن أن تكون مواتية في كلتا الحالتين. أظهرت دراسة إنبات بذور البرسيم الأحمر عند درجات حرارة مختلفة أن أعلى نسبة إنبات تعطى عند +12 درجة مئوية ، لكن بعض البذور تنبت فقط في نطاق +4-10 درجة مئوية. هذا يساهم في بقاء الأنواع في درجات حرارة الربيع المنخفضة.

يصبغ الحيوان في تطوره وتنوعه يقترب من السمات الفسيولوجية. قد يكون لشدة اللون المرتفعة أو المنخفضة قيم وقائية في ظل ظروف الإضاءة والخلفية العامة المناسبة. هذه بالفعل تكيفات مورفولوجية.

أظهرت دراسات هاريسون المعروفة آلية حدوث الاختلافات في تلوين مجموعتين من الفراشات التي نشأت من مجموعة واحدة متصلة عندما تم تقسيم الغابة بواسطة مساحة واسعة. في ذلك الجزء من الغابة حيث تم استبدال الصنوبر بالبتولا ، أدى الانتقاء الطبيعي (الأكل السائد للعينات الأكثر قتامة من قبل الطيور) إلى تفتيح كبير في أعداد الفراشات.

حتى سي. داروين لفت الانتباه إلى حقيقة أن حشرات الجزر إما طيارة جيدة أو لديها أجنحة مخفضة. ليس من الصعب تفسير ظاهرة مثل تقليص الأعضاء التي فقدت أهميتها ، لأن معظم الطفرات ترتبط تحديدًا بظاهرة التخلف.

أظهر تحليل التكيفات أنها تسمح للكائنات الحية بالبقاء فقط في ظل ظروف معينة. يمكن فهم ذلك حتى من خلال تحليل الأمثلة التي قدمناها. عندما يتم قطع أشجار البتولا ، تصبح الفراشات الخفيفة فريسة سهلة للطيور. نفس الطيور التي ظهرت تحت الجزر تدمر الحشرات بأجنحة مخفضة. تظهر هذه الحقائق بالفعل أن اللياقة ليست مطلقة ، ولكنها نسبية.

دليل على تطور العالم العضوي.

لطالما كانت الداروينية عقيدة مقبولة بشكل عام. إنه من أدنى الأفكار الداروينية التي يمكن تفسير جميع التحولات التاريخية للعالم العضوي على الأرض.

في نهاية القرن التاسع عشر ، عندما كان عدد مؤيدي التعاليم التطورية لتشارلز داروين أقل من المعارضين ، بدأ أتباع تشارلز داروين في جمع الأدلة على وجود تطور العالم العضوي.

تم تنفيذ العمل في هذا الاتجاه في مجالات علم الحفريات ، علم التشكل المقارن ، علم التشريح المقارن ، علم الأجنة ، الجغرافيا الحيوية ، الكيمياء الحيوية ، إلخ.

الاكتشافات الحفرية كدليل على التطور.

خلال وجود علم الأحياء ، تراكمت العديد من الاكتشافات الحفرية للنباتات والحيوانات المنقرضة. أصبحت هذه الاكتشافات ذات قيمة خاصة عندما تعلم العلماء تحديد عمر الرواسب التي تم العثور عليها فيها. لم يكن من الممكن استعادة مظهر الكائنات الأحفورية فحسب ، بل كان من الممكن أيضًا الإشارة إلى الوقت الذي عاشوا فيه على كوكبنا. لذلك تم العثور على بقايا بذور السرخس ، والتي كانت شكلاً وسيطًا بين السرخس ونباتات البذور. تم اكتشاف رأس الدماغ - شكل وسيط بين الأسماك والبرمائيات. من رواسب العصر البرمي ، تُعرف السحلية ذات الأسنان الحيوانية ، وهي شكل وسيط بين الزواحف والثدييات. هناك العديد من هذه الأمثلة.

الدليل المورفولوجي والجنيني المقارن للتطور.

تستند البراهين المورفولوجية المقارنة على مفاهيم: القياس والتماثل للأعضاء ، على مفهوم الأساسيات والأشكال. من القيم بشكل خاص في عملية إثبات التطور التماثل ، والأساسيات ، و atavisms.

تشمل أمثلة الأعضاء المتجانسة الأطراف الأمامية للفقاريات. الكفوف الضفادع ، السحالي ، أجنحة الطيور ، زعانف الثدييات المائية ، أقدام الخلد ، أيدي الإنسان. كل منهم لديه خطة هيكلية واحدة ويشكل جنس تطوري مورفولوجي. يتضمن مثل هذا الدليل الواضح على التطور وجود "الأشخاص ذوي الذيل" في الجنس البشري والأشخاص الذين يغطي خط شعرهم كامل سطح الجسم.

يعتبر أحد الأدلة الرئيسية على التطور هو المعلومات حول التطور الجنيني للكائنات الحية ، والتي ساهمت في ظهور اتجاه جديد في علم الأحياء - علم الأحياء التطوري. لصالح التطور حقيقة أن جميع الحيوانات متعددة الخلايا في تطورها الجنيني لها طبقات جرثومية ، تتشكل منها أعضاء مختلفة بطرق مختلفة. فالجنين في تطوره ، كما كان ، "يتذكر" المراحل التي مر بها أسلافه.

دليل على التطور من البيئة والجغرافيا.

أدلة بيوكيميائية للتطور.

والدليل الصارخ على التطور هو وجود مادة وراثية واحدة - الحمض النووي وقدرة مجموعات مختلفة من الكائنات الحية على "تشغيل" أجزاء مختلفة من الجينوم في عملية الحياة!

الاتجاهات الرئيسية للعملية التطورية.

تستمر عملية التطور باستمرار تحت علامة تكيف الكائنات الحية مع البيئة.

يجب اعتبار الاتجاهات الرئيسية للعملية التطورية التقدم البيولوجي ، التثبيت البيولوجي ، الانحدار البيولوجي.

تم تقديم تعريفات واضحة لهذه الظواهر من قبل A.N. Severtsov.

يعني التقدم البيولوجي زيادة في قدرة الكائن الحي على التكيف مع بيئته ، مما يؤدي إلى زيادة عدد الأنواع المعينة وتوزيعها على نطاق أوسع في الفضاء. مثال على التقدم البيولوجي هو تطور الجهاز التنفسي من التنفس الخيشومي إلى التنفس الرئوي. كانت هذه العملية هي التي أدت إلى غزو الحيوانات للأرض والمجال الجوي.

وفقًا لـ A.N. Severtsov ، يعني الاستقرار البيولوجي الحفاظ على لياقة الجسم عند مستوى معين. يتغير الجسم حسب التغيرات في البيئة. أعداده لا تتزايد ، لكنها لا تتناقص أيضًا.

في النباتات ، مع انخفاض متوسط ​​درجة الحرارة السنوية ، يزداد عدد الشعيرات التي تغطي البشرة. تسمح هذه الظاهرة لجميع الأفراد بالبقاء على قيد الحياة ، ولكن لا توجد ميزة بين الأنواع الأخرى ، لأنها تظهر نفس رد الفعل.

التقدم البيولوجي له أهمية قصوى في التطور ، لذلك ، في علم الأحياء ، يتم إيلاء الكثير من الاهتمام لدراسة التقدم البيولوجي.

تعتبر العطور والتكيف الأيدي الاتجاهين الرئيسيين للتقدم البيولوجي ؛ من بين الاتجاهات الأخرى للتقدم البيولوجي يمكن للمرء أيضًا تسمية الانحطاط العام.

Aromorphoses هي تغييرات تكيفية حيث يوجد توسع في الظروف المعيشية المرتبطة بمضاعفات التنظيم وزيادة النشاط الحيوي. ينبغي النظر إلى مثال كلاسيكي على التعرق في تحسين الرئتين لدى الطيور والثدييات ، والفصل الكامل للدم الشرياني والدم الوريدي في قلب الطيور والثدييات ، وفصل الوظائف في البلاستيدات في النباتات العليا.

التكيفات الأيديولوجية هي اتجاهات في التطور يتم فيها استبدال بعض التعديلات بأخرى تكافئها بيولوجيًا. التكيفات الأيديولوجية ، على عكس الروائح ، هي ذات طبيعة خاصة. مثال على التكيفات الأيديولوجية هو تطور الجهاز الشفوي للحشرات ، والذي تم تشكيله ليناسب البيئة والتطور المشترك.

تنكس عام - تغييرات تكيفية في ذرية البالغين ، حيث تنخفض الطاقة الإجمالية للنشاط الحيوي. يشير إلى اتجاهات التقدم البيولوجي لأن الحد من بعض الأعضاء التي تحدث أثناء التنكس يرافقه التطور التعويضي للأعضاء الأخرى. وبالتالي ، في حيوانات الكهوف وتحت الأرض ، يترافق انخفاض أعضاء الرؤية مع التطور التعويضي لأعضاء الإحساس الأخرى.

أصول الإنسان.

في الأنثروبولوجيا ، هناك عدة وجهات نظر حول متى أصبح الفرع البشري معزولًا. وفقًا لإحدى الفرضيات ، قبل حوالي 10 ملايين سنة ، تم تقسيم الرجال القرود إلى ثلاثة أنواع. نوع واحد - البراغوريلا - ذهب إلى الغابات الجبلية ، حيث كانوا يكتفون بالطعام النباتي. نوع آخر - prochimpanzee - اختار طريقة حياة جماعية. كان الطعام الرئيسي بالنسبة له هو قرود الأنواع الصغيرة. فضل النوع الثالث - ما قبل الإنسان - الصيد في حياة السافانا الغنية. كان هذا هو الفرع الذي أدى إلى الإنسان الحديث.

وفقًا للفرضية الحديثة التي طرحها تيم فيتون ، عالم الأنثروبولوجيا بجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، فقد انفصل فرعا الإنسان البدائي والقرد قبل خمسة ملايين عام فقط. يعتقد تيمان وايت أن أوسترالوبيثكس راميدوس ، الذي ظهر في ذلك الوقت ، اعتمادًا على الظروف ، تحرك إما على أربعة أو على طرفين. وربما مرت مئات الآلاف من السنين قبل أن يتم استبدال الحركة المختلطة بالمشي على قدمين.

منذ حوالي ثلاثة ملايين سنة ، أعطى فرع الإنسان خطين من التطور. أدى أحدهما إلى ظهور مجرة ​​كاملة من أنواع أسترالوبيثكس المستقيمة ، بينما أدى الآخر إلى ظهور جنس جديد ، يُدعى هومو.

علم الأحياء العام.

بدل دخول الجامعات.

بقلم: جالكين م.

يقدم الدليل مواد حول مسار علم الأحياء العام ، بدءًا من نظرية أصل الحياة على الأرض إلى عقيدة المحيط الحيوي.

تم تصميم الدليل للمتقدمين وطلاب المدارس الثانوية وطلاب الدورات والأقسام التحضيرية.

مقدمة.

تم تجميع الدليل وفقًا لبرنامج المتقدمين إلى جامعات الاتحاد الروسي ، حيث يكون علم الأحياء موضوعًا عامًا.

الغرض من هذا الدليل هو مساعدة مقدم الطلب على الاستعداد لامتحانات القبول. وهو في هذا يختلف عن الكتاب المدرسي "علم الأحياء العام" ، وهو معرفي بطبيعته.

عند تجميع الدليل ، أولاً وقبل كل شيء ، تم أخذ متطلبات امتحانات القبول في الاعتبار. هذا ينطبق على كل من المحتوى وحجم المواد الواردة في الدليل.

تم تصميم هذا البدل للمتقدمين الذين أكملوا التعليم الثانوي أو الذين درسوا علم الأحياء العام في الأقسام التحضيرية.

لا يتضمن الدليل بعض الأقسام التي يتم النظر فيها تقليديًا في مقرر "علم الأحياء العام". هذه هي "هيكل الخلية" ، "تقسيم الخلية" ، "التمثيل الضوئي".

تم تفصيل المواد الموجودة في هذه الأقسام في دليل المتقدمين إلى الجامعات الذي تم تجميعه بواسطة Galkin M.

سيتم قبول جميع التعليقات والاقتراحات المتعلقة بشكل ومحتوى الدليل بامتنان.

مترجم يدوي.

تعريفات الجهاز العصبي: حسب موقع وموقع ومحتوى أنواع الخلايا العصبية في جزء القوس الانعكاسي. ثلاث قذائف الحبل الشوكيووصف أقسامها وشرائحها. الأعصاب القحفية: الحسية والحركية والمختلطة.

وظائف وبنية الظهارة ، تجديد خلاياها. أنواع النسيج الضام، غلبة المادة بين الخلايا على الخلايا. التركيب الكيميائي و الخصائص الفيزيائيةمادة بين الخلايا. العظام والدهون والغضاريف والعضلات والأنسجة العصبية.

فئة السمات من الأسماك فئة البرمائيات فئة الزواحف فئة الطيور فئة الثدييات 1. عدد الأنواع 40000 2500 6300 6600 4600 2. التصنيف

وصف بنية الجلد. طبقات البشرة وخصائصها. الأوعية الشريانيةو النهايات العصبيةفي الجلد. عرق و الغدد الدهنية. الأظافر والشعر كملاحق للجلد. الوظائف والميزات الرئيسية جلد. هيكل ووظيفة عضلات الوجه والرقبة.

الدوران. الدورة الدموية هي الحركة المستمرة للدم من خلال نظام مغلق من الأوعية الدموية. يشكل القلب والأوعية الدموية جهاز الدورة الدموية. تتم الدورة الدموية عبر الأوعية الدموية عن طريق الانقباضات المنتظمة للقلب ، وهو العضو المركزي للدورة الدموية.

تطور علم التشريح (علم التشريح العلمي - بعد القرن السادس عشر). الجهاز البطيني للدماغ. السائل الدماغي النخاعي وتكوينه ووظائفه ومسارات الدورة الدموية. عناصر الجهاز العصبي المحيطي. الأعصاب القحفية: خصائص أزواج V-VII.

التنفس كمجموعة من العمليات التي تضمن إمداد الجسم بالأكسجين وإزالته ثاني أكسيد الكربون. الأعضاء التي تتكون منها العلوية والسفلية الجهاز التنفسي. تعصيب الغشاء المخاطي للأنف. إمداد الدم وتصريف الحنجرة اللمفاوي.

أساسيات علم الأنسجة الذي يدرس نظام الخلايا ، الهياكل غير الخلوية، والتي لها هيكل مشترك وتهدف إلى أداء وظائف معينة. تحليل التركيب ، وظائف الظهارة ، الدم ، الليمفاوية ، الضامة ، العضلات ، الأنسجة العصبية.

التنظيم الحراري وهيكل وأهمية الجلد. نظام الدعم والحركة ، الهيكل العظمي. العضلات وهيكلها ووظائفها وعملها. تطور جسم الإنسان. التكاثر في العالم العضوي. الحمل وتطور الجنين والجنين. التنمية البشرية بعد الولادة.

ملامح الهيكل وعلم وظائف الأعضاء و التركيب الكيميائيالخلايا. أنواع وخصائص الأنسجة. خصائص الجهاز العضوي - أجزاء من الجسم لها شكلها وهيكلها وأدائها المميزان فقط وظيفة معينة. تنظيم وظائف الجسم.

دراسة السمات الهيكلية ووظائف العضلات - الجزء النشط جهاز قاطرةشخص. خصائص عضلات الجذع ولفافة الظهر (السطحية والعميقة) والصدر والبطن والرأس (عضلات الوجه ، عضلات المضغ). الخصائص الفسيولوجيةعضلات.

وزارة التربية والتعليم في أوكرانيا KhSPU im. ج. معهد سكوفورودي للاقتصاد والمراسلات القانونية كلية "القانون" الملخص الموضوع: الجهاز العصبي

الأقمشة وأنواعها ووظائفها. الطبيعة الانعكاسية لنشاط العضلات. المعنى ، تكوين ومراحل تخثر الدم. آلية حركات الجهاز التنفسي وتنظيمها العصبي والخلطي. أجزاء من الدماغ ووظائفها. آلية وشروط المنعكس المشروط.

مفهوم العضلات الهيكلية (الجسدية) وهيكلها وعناصرها. محتوى الأوعية الدموية والأعصاب في العضلات ودورها وأهميتها في الأنشطة العاديةعضلات. تصنيف العضلات بالشكل ، الهيكل الداخليوالعمل وأنواعها وخصائصها.

الجهاز العصبي هو أهم وظيفة تكاملية للجسم. مشاركة الجهاز العصبي للإنسان في عملية التكيف الملائم مع البيئة. الحد الأدنى والأعلى للحساسية المطلقة. تصنيف المستقبلات العصبية ووظائفها.

إن أهداف وغايات علم الأحياء هي أول ما يجب فهمه عند البدء في دراسة هذا العلم. هذا هو الأساس الذي تقوم عليه كل المعرفة الإضافية. ستتم مناقشة علم الأحياء ، بالإضافة إلى موضوعه وطرقه وأهميته في هذه المقالة.

أولا ، دعونا نلقي نظرة على التاريخ. اقترح لأول مرة عالم فرنسي J.B.Lamarck. استخدمها في عام 1802 لتعيين علم يهتم بالحياة كظاهرة خاصة في الطبيعة. مهام علم الأحياء الحديث واسعة للغاية. إنها مجموعة كاملة من العلوم التي تتناول دراسة الطبيعة الحية ، وقوانين تطورها ووجودها.

السمات المميزة لعلم الأحياء

يتميز هذا العلم بما يلي:

• التفاعل الوثيق مع مختلف التخصصات المدرجة في تكوينها ؛
• تخصص عالي
• دمج.

اليوم ، يتم إثراء العلم الذي يهمنا باستمرار بتعميمات ونظريات ومواد واقعية جديدة.

المهمة الرئيسية لعلم الأحياء

تتنوع مهام علم الأحياء الحديث بشكل كبير ، ولكن المهمة الرئيسية هي معرفة القوانين التي يتقدم بها التطور. الحقيقة هي أن العالم العضوي قد تغير منذ ظهور الحياة على الأرض. إنه يتطور باستمرار نتيجة للعمل أسباب طبيعية. يلعب المحيط الحيوي دورًا مهمًا في تكوين الغلاف المائي ، الغلاف الجوي ، في تكوين وجه الأرض.

مهام اخرى

يمكن تمييز المهام الرئيسية التالية لعلم الأحياء:

• دراسة التكاثر الحيوي
• إدارة الحياة البرية؛
• دراسة الآلية التي يحدث بها التنظيم الذاتي ؛
• دراسة وظيفة وهيكل الخلية.
• دراسة أهم ظواهر الحياة التي تحدث على المستوى الجزيئي (التهيج ، التمثيل الغذائي) ؛
• دراسة مسائل التباين والوراثة.

قائمة رائعة جدا ، سوف توافق. لذا ، فإن المهام الرئيسية لعلم الأحياء هي معرفة القوانين العامة المختلفة التي يتم بموجبها تطور الطبيعة الحية ، في دراسة أشكال الحياة والكشف عن جوهرها.

موضوع علم الأحياء

العلم الذي يهمنا يدرس الحياة وأشكالها وأنماط التطور المختلفة. تنوع جميع الكائنات المنقرضة ، وكذلك الكائنات الحية التي تعيش حاليًا على كوكبنا ، هو موضوع دراستها. لقد وصفنا للتو مهام علم الأحياء ، والآن دعونا نتناول موضوعها بمزيد من التفصيل. يهتم علم الأحياء بالتركيب (من التشريحية والصرفية إلى الجزيئية) ، والأصل ، والوظائف ، والتطور ، والتطور الفردي ، والتوزيع ، وكذلك العلاقة بين الكائنات الحية مع بعضها البعض ومع بيئة.

يدرس هذا العلم كلاً من الأنماط الخاصة والعامة التي تميز الحياة بكل مظاهرها. تشمل مهام علم الأحياء دراسة تبادل الطاقة والمواد ، والتنوع والوراثة ، والتكاثر ، والتطور والنمو ، والتمييز ، والتهيج ، والحركة ، والتنظيم الذاتي ، وما إلى ذلك ، كل ما سبق هو موضوعها.

الاتجاهات

في علم الأحياء ، اعتمادًا على المرء يمكن أن يميز سطر كاملمجالات مثل الأنثروبولوجيا ، وعلم الحيوان ، وعلم النبات ، وعلم الأحياء الدقيقة ، وعلم الفيروسات ، وما إلى ذلك. تدرس هذه العلوم ميزات التطور ، والهيكل ، والأصل ، والحياة ، وكذلك التوزيع والتنوع وخصائص كل نوع من أنواع البكتيريا والفيروسات والنباتات والحيوانات و البشر. في مجال المعرفة التي تهمنا ، يتم تمييز علم التشريح والتشكل ، وعلم وظائف الأعضاء ، وعلم الوراثة ، وعلم الأحياء التطوري ، والبيئة ، وما إلى ذلك وفقًا لخصائص وبنية ومظاهر الحياة. بالمناسبة ، تعد المهام الجينية في علم الأحياء جزءًا مهمًا من الممارسة المدرجة في المناهج الدراسيةفي هذا العلم.

الفيزياء الحيوية والكيمياء الحيوية تدرس العمليات الفيزيائية والكيميائية والتفاعلات الكيميائية التي تحدث في الكائنات الحية ، الهيكل الماديوالكيمياء على مختلف مستويات المنظمة. تسمح لك القياسات الحيوية بإنشاء أنماط لا يمكن ملاحظتها عند دراسة الظواهر والعمليات الفردية. أي أنها مجموعة من جميع تقنيات التخطيط ، وكذلك معالجة النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام الإحصاء الرياضي. تشمل مهام البيولوجيا الجزيئية دراسة ظواهر الحياة التي تحدث في المستوى الجزيئي. وتشمل هذه ، على وجه الخصوص ، وظائف وهيكل الخلايا والأعضاء والأنسجة. يطور علم الأحياء العام قوانين عالمية للبنية (الهيكل) والوظيفة. أي أنه مهتم بما هو مشترك بين جميع الكائنات الحية.

المستوى الجزيئي

يمكن النظر في موضوع ومهام علم الأحياء على مستويات مختلفة. سنقوم الآن بوصف كل منهم بالتفصيل.

اليوم ، يتم تمييز عدة مستويات من دراسة ظواهر الحياة وتنظيمها (الهيكلية والوظيفية): المحيط الحيوي - التكاثر الحيوي ، الخاص بالسكان ، العضوي ، العضو ، الأنسجة ، الخلوي ، الجزيئي. يدرس الأخير دور الجزيئات المهمة بيولوجيًا في تطور ونمو الكائنات الحية ، في النقل والتخزين معلومات وراثية، في تحويل الطاقة والتمثيل الغذائي في الخلايا الحية ، إلخ. حولحول الجزيئات التالية: الدهون ، والأحماض النووية ، والبروتينات ، والسكريات ، إلخ.

المستوى الخلوي

يتضمن المستوى الخلوي النظر في التنظيم الهيكلي لخلية واحدة. يسمى مذهبها علم الخلايا ، والذي يتضمن الكيمياء الخلوية ، وعلم الوراثة الخلوية ، وعلم وظائف الخلايا ، وعلم الخلايا. تتيح هذه العقيدة إمكانية إنشاء روابط هيكلية وظيفية وفسيولوجية وكيميائية حيوية يتم ملاحظتها في مختلف الأعضاء والأنسجة بين الخلايا.

مستوى الكائن الحي

على المستوى العضوي ، يدرس علم الأحياء الظواهر والعمليات التي تحدث في الفرد ، وكذلك الآليات التي تضمن الأداء المنسق لأنظمته وأعضائه. ويشمل أيضًا العلاقات مختلف الهيئاتداخل الجسم ، سلوكه والتغيرات التكيفية التي لوحظت في ظروف بيئية معينة.

مستوى السكان والأنواع

دعنا ننتقل إلى النظر في المستوى التالي ، الأنواع السكانية. إنه يختلف اختلافًا جوهريًا عن السابق. عمر الأفراد محدد وراثيا. بعد مرور بعض الوقت ، يموتون ، بعد أن استنفدوا إمكانيات تطورهم. ومع ذلك ، في ظل وجود ظروف بيئية مناسبة ، فإن مجموعها ككل قادر على التطور إلى ما لا نهاية. موضوع علم البيئة ، الفينولوجيا ، التشكل ، وعلم الوراثة هو دراسة ديناميات السكان وتكوينهم. السكان هو مجموعة من الأفراد نوع معين، التي لديها تجمع جيني مشترك وتعيش في مساحة معينة بنفس ظروف الوجود تقريبًا على المستويات العضوية والخلوية والجزيئية.

مستوى النظام البيئي

إذا تحدثنا عن مستوى النظام البيئي (الغلاف الحيوي - التكاثر الحيوي الحيوي) ، فإنه يستكشف العلاقة بين الكائنات الحية المختلفةوالبيئة ، وكذلك هجرة المادة الحية ، وانتظام وطرق دورات الطاقة. كما يدرس العمليات الأخرى التي تحدث في النظم البيئية (التكاثر الحيوي).

طرق علم الأحياء

دعونا الآن نصف ما يستخدمه هذا العلم. الأول هو الملاحظة. يمكن استخدامه لوصف وتحليل مختلف الظواهر البيولوجية. طريقة أخرى تعتمد عليه - وصفي. لفهم جوهر الظاهرة ، من الضروري أولاً جمع المواد الواقعية. بعد أن تحتاج إلى وصفه.

طريقة أخرى مهمة هي تاريخية. باستخدامه ، يمكنك تحديد أنماط ظهور وتطور الكائن الحي ، ودراسة تكوين وظائفه وهيكله.

تعتمد الطريقة التجريبية على إنشاء نظام بطريقة هادفة. بمساعدتها ، يمكنك استكشاف ظواهر وخصائص الحياة البرية.

الطريقة الأخيرة التي سنميزها هي النمذجة. إنها دراسة ظاهرة معينة من خلال إنشاء نموذجها.

لذلك ، قمنا بوصف موضوع ومهام وأساليب علم الأحياء. في الختام سنتحدث عن أهمية هذا العلم.

أهمية علم الأحياء

إنها تلعب بالتأكيد دورا هامافي تشكيل نظرتنا للعالم ، وكذلك فهم المشاكل الفلسفية والمنهجية الأساسية. بالإضافة إلى ذلك ، فهو ذو أهمية عملية كبيرة (فهو يعطي الحل مشكلة الغذاءتوصيات لمكافحة الآفات ، وما إلى ذلك). على وجه الخصوص ، من أجل تلبية احتياجات الإنسان من الغذاء ، من الضروري زيادة حجم الإنتاج الزراعي بشكل حاد. تشارك علوم مثل تربية الحيوانات وإنتاج المحاصيل في حل هذه المشكلة. وهي تستند إلى إنجازات الاختيار وعلم الوراثة.

تتيح لك معرفة قوانين التباين والوراثة إنشاء المزيد والمزيد سلالات منتجةالحيوانات الأليفة وأنواع النباتات المزروعة. هذا يسمح للبشرية بالزراعة بشكل مكثف وليس على نطاق واسع. بفضل كل هذا ، يتم تلبية احتياجات الناس من الموارد الغذائية. تُستخدم إنجازات علم الأحياء في الطب وكذلك في حماية البيئة.

كما ترون ، فإن أهداف وغايات علم الأحياء مهمة للغاية من وجهة نظر عملية. بفضل إنجازاتها ، حققت الإنسانية تقدمًا كبيرًا.

ما هو علم الأحياء؟ تتحدث لغة بسيطةهي دراسة الحياة بكل تنوعها وعظمتها. من الطحالب المجهرية والبكتيريا إلى الأفيال الكبيرة والعملاقة الحيتان الزرقاء، الحياة على كوكبنا متنوعة لا تصدق. مع أخذ هذا في الاعتبار ، من أين نستعير ما هو على قيد الحياة؟ ما هي الخصائص الرئيسية للحياة؟ كل هذا جدا أسئلة مهمةمع إجابات لا تقل أهمية!

خصائص الحياة

تشمل الكائنات الحية العالم المرئي وغير المرئي للبكتيريا والفيروسات. على ال مستوي أساسييمكننا القول أن الحياة منظمة. الكائنات الحية لها تنظيم معقد للغاية. نحن جميعًا على دراية بالأنظمة المعقدة للخلية الرئيسية.

الحياة يمكن أن "تعمل". لن أقوم بتقديم مجموعة متنوعة من الأعمال اليومية ، ولكن سأقدم صيانة عمليات التمثيل الغذائي ، من خلال الحصول على الطاقة في شكل غذاء من البيئة.

الحياة تنمو وتتطور. هذا يعني أكثر من مجرد نسخ أو تغيير الحجم. تمتلك الكائنات الحية أيضًا القدرة على التعافي من أنواع معينة من الضرر.

يمكن لعب الحياة. هل سبق لك أن رأيت الطين أو الصخور تتكاثر؟ على الأرجح لا! لا يمكن أن تأتي الحياة إلا من الكائنات الحية الأخرى.

يمكن أن تتفاعل الحياة. فكر في آخر مرة ضربت فيها جزءًا من جسمك. يتبع رد فعل الألم على الفور تقريبًا. تتميز الحياة برد فعل لمختلف المحفزات والمحفزات الخارجية.

أخيراً، يمكن للحياة أن تتكيف وتستجيبمتطلبات البيئة.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من التكيفات التي يمكن أن تحدث في الكائنات الحية الأعلى:

• تحدث التغييرات القابلة للعكس كاستجابة للتغيرات في البيئة. لنفترض أنك تعيش بالقرب من مستوى سطح البحر وتسافر إلى منطقة جبلية. قد تبدأ في مواجهة صعوبة في التنفس وزيادة في معدل ضربات القلب نتيجة للتغيير في الارتفاع. تختفي هذه الأعراض عند العودة إلى مستوى سطح البحر.
• التغييرات الجسدية ناتجة عن تغيير دائمفي البيئة. باستخدام المثال السابق ، إذا بقيت في منطقة جبلية لفترة طويلة ، فستلاحظ أن نبض القلبسوف تبطئ وتبدأ في التنفس بشكل طبيعي. التغييرات الجسدية قابلة للعكس أيضًا.
• النوع الأخير من التكيف يسمى النمط الجيني (الناجم عن طفرة جينية). تحدث هذه التغييرات في التركيب الجيني للكائن الحي ولا يمكن عكسها. ومن الأمثلة على ذلك تطوير مقاومة الحشرات والعناكب لمبيدات الآفات.

وهكذا ، فإن الحياة منظمة ، "تعمل" وتنمو وتتكاثر وتستجيب للمثيرات وتتكيف. هذه الخصائص هي أساس دراسة العلم علم الأحياء العام.

المبادئ الأساسية لعلم الأحياء الحديث

يعتمد أساس علم الأحياء الموجود اليوم على خمسة مبادئ أساسية. هذه هي نظرية الخلية ، ونظرية الجينات ، والتطور ، والتوازن ، وقوانين الديناميكا الحرارية.

• : تتكون جميع الكائنات الحية من خلايا. هي الوحدة الأساسية للحياة.
• : السمات موروثة من خلال نقل الجينات. تقع على الحمض النووي وتتكون من.
• : أي مجتمع موروث عبر عدة أجيال. قد تكون هذه التغييرات صغيرة أو كبيرة أو ملحوظة أو غير ملحوظة.
• : القدرة على المحافظة على ثبات البيئة الداخليةاستجابة للتغيرات البيئية.
• ج: الطاقة ثابتة وتحويل الطاقة ليس فعالاً بشكل كامل.

أقسام علم الأحياء

مجال علم الأحياء واسع جدًا ويمكن تقسيمه إلى عدة تخصصات. في جدا إحساس عاميتم تصنيف هذه التخصصات وفقًا لنوع الكائن الحي قيد الدراسة. على سبيل المثال ، يدرس الحيوانات ، وعلم النبات يدرس النباتات ، وعلم الأحياء الدقيقة يدرس الكائنات الحية الدقيقة. يمكن أيضًا تقسيم مجالات البحث هذه إلى عدة تخصصات فرعية متخصصة. وتشمل بعض هذه علم التشريح وعلم الوراثة وعلم وظائف الأعضاء.