29. Основные концепции, законы и перспективы развития биологии. Биотехнология. Генная, клеточная и эмбриональная инженерии.

Основные концепции биологии.

БИОГЕНЕЗ. Все живые организмы происходят только от других живых организмов

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ. Современная клеточная теория:

Клеточная организация возникла на заре жизни и прошла длительный путь эволюции от прокариот к эукариотам, от предклеточных организмов к одно- и многоклеточным.

Новые клетки образуются путём деления уже существующих.

Клетка является микроскопической живой системой, состоящей из цитоплазмы и ядра, окружённых мембраной (искл. прокариоты).

В клетке осуществляются: метаболизм, обратимые (дыхание, поступление и выделение веществ, раздражимость, движение) физиологические процессы, необратимые (рост, развитие) физиологические процессы.

Клетка может быть самостоятельным организмом. Рост, развитие и размножение многоклеточного организма - следствие жизнедеятельности одной (зигота) или нескольких клеток (культура тканей).

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ И ЭВОЛЮЦИЯ. признаки особей каждого поколения передаются следующему поколению через единицы наследственности, называемые генами. Правило «один ген – один фермент – одна метаболическая реакция.

ВИТАМИНЫ И КОФЕРМЕНТЫ. Соединения, которые мы относим к витаминам, необходимы для нормального метаболизма всех живых существ, включая бактерии, зеленые растения и животных, однако, если некоторые организмы способны синтезировать эти соединения сами, другие должны получать их с пищей в готовом виде. Кофермент служит своего рода партнером фермента и субстратом для осуществления некоторых реакций. Авитаминоз, возникающий при недостаточности того или иного витамина, есть следствие нарушений в метаболизме, вызванных нехваткой кофермента.

ГОРМОНЫ. «Любое вещество, в норме выделяемое клетками в какой-то одной части тела и переносимое кровью в другие части тела, где оно проявляет свое действие во благо всего организма».

ЭКОЛОГИЯ. Согласно одной из важнейших обобщающих концепций современной биологии, все живые организмы, обитающие в определенном месте, тесно взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой.

ОСОБЕННОСТИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ. Живые организмы не содержат какого-либо особого химического элемента, которого не было бы в неживой природе.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ. Многие проявления жизнедеятельности организмов имеют циклический характер.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ.

органические вещества образуются из неорганических в результате воздействия физических факторов окружающей среды;

органические вещества взаимодействуют друг с другом, образуя все более сложные комплексы, из которых постепенно формируются ферменты и самовоспроизводящиеся системы, напоминающие гены;

сложные молекулы становятся более разнообразными и объединяются в примитивные, похожие на вирусы организмы;

вирусоподобные организмы постепенно эволюционируют и дают начало растениям и животным.

Основные законы биологии.

Биогенетический закон. Каждое живое существо в своем индивидуальном развитии (онтогенез) повторяет в известной степени формы, пройденные его предками или его видом (филогенез)

(Ф. Мюллер, Э. Геккель, А. Северцова)

Организм (популяция, вид) не может вернуться в прежнее состояние, то есть состояние, в котором находились его предки.

Закон эволюционного развития

(Ч. Дарвин)

Естественный отбор на основе наследственной изменчивости составляет основную движущую силу эволюции органического мира.

Законы наследственности

(Г. Мендель)

Закон гомологических рядов

(Н. И. Вавилов)

Виды и роды, генетически близкие, характеризуются рядами наследственной изменчивости.

Закон генетического равновесия в популяциях

(Г. Харди, В. Вайнберг)

В неограниченно большой популяции при отсутствии факторов, изменяющих концентрацию и мутацию генов, многочисленные соотношения генотипов АА, аа, Аа от поколения к поколению остаются постоянными.

Закон сохранения энергии

(И. Р. Майер, Д. Джоуль, Г. Гельмгольц)

Энергия не образуется и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую. При переходе материи из одной формы в другую изменения её энергии строго соответствуют росту или снижению энергии тел, которые с ней взаимодействуют.

Закон минимума

(Ю. Либих)

Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, т.е. фактором минимума.

Правило взаимодействия факторов: организм способен заменить дефицитное вещество или фактор, действующий функционально близким веществом.

Закон биогенной миграции атомов

(В. И. Вернадский)

Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом происходит с участием живого вещества (биогенная миграция) или в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом - как тем, что сейчас населяет биосферу, так и тем, что существовало на Земле в течение всей геологической истории.

Перспективы развития биологии.

Биотехнология - Это интеграция естественных и инженерных наук, позволяющая наиболее полно реализовать возможности живых организмов или их производные для создания и модификации продуктов или процессов различного назначения.

Генная, или генетическая инженерия – раздел биотехнологии, связанный с конструированием invitroновых комбинаций генетического материала, способного размножаться в клетке и синтезировать определённый продукт.

Клеточная инженерия - совокупность методов, используемых для конструирования новых клеток. Включает культивирование и клонирование клеток на специально подобранных средах, гибридизацию клеток, пересадку клеточных ядер и другие микрохирургические операции по «разборке» и «сборке» (реконструкции) жизнеспособных клеток из отдельных фрагментов.