1. Современные представления о сущности жизни и ее происхождении.

Проблема сущности жизни – это комплекс вопросов о характере связи живой и неживой природы, о соотношении движущих сил эволюции материи, целостности биологических систем, их целесообразности.

Гипотезы:

Креоционизм. Утверждает, что жизнь была сверхъестественным существом, то есть богом.

Самопроизвольное зарождение. Жизнь возникала неоднократно из неживого вещества.

Теория стационарного состояния. Жизнь существовала всегда и будет существовать вечно. Жизнь занесена из вне.

Биохимическая эволюция. Жизнь возникла в результате процессов, подчинившихся биохимическим явлениям. Автор теории Опарин А. И. Относительно 2-й гипотезы, то что она несостоятельна доказано Франческо Реди. На счет занесения жизни из вне, то ее несостоятельность доказывается тем, что через озоновый экран не может проникнуть ничего живое. Наиболее состоятельна теория биохимической эволюции.

Формирование представлений о сущности жизни.

Впервые принципы подхода к выяснению сущности жизни с позиций диалектического материализма были сформулированы Ф. Энгельсом в работах «Диалектика природы» и «Анти-Дюринг». Энгельс рассматривал жизнь как особую форму движения живой материи. С этой точки зрения представляется важным выяснить, в чем заключается единство неживой и живой материи. Единство орган и неорган природы доказывается прежде всего химич анализом. Тела живой и неживой природы состоят из одних и тех же элементов, но в живых системах 98 % приходится на следующие четыре элемента: водород, углерод, кислород, азот; а тела неживой природы на 98 % состоят из железа, кремния, алюминия, магния. «Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом, которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». Орган обмен веществ представляет единство двух процессов – ассимиляции и диссимиляции. Первый из них ведет ко всему новому и новому синтезу органической материи – построению самого живого тела и связанному с этим накоплению потенциальной энергии, заключенной в сложных органических веществах. Второй процесс ведет к разрушению органических веществ, при котором освобождается скрытая в них потенциальная энергия, а продукты распада выводятся из организма и выделяются в окружающую среду. Из органического обмена веществ вытекают все основные свойства живых тел: раздражимость, подвижность, рост, развитие, размножение, а также наследственность и изменчивость.

Проблема происхождения жизни.

Идею космических зачатков высказал в 1865 году немецкий врач Г. Рихтер, утверждавший, что жизнь вечна и зачатки ее могут переноситься с одной планеты на другую. Находясь высоко в воздухе, зачатки организмов могут прилипать к пролетающим мимо них метеоритам и так попадают в мировое пространство. Метеорит, несущий на себе такие «космические зачатки», упав на поверхность какой-нибудь планеты, может явиться источником жизни на ней. Таким путем по Рихтеру, жизнь была занесена и на Землю. Гипотеза панспермии была предложена в 1907 году шведским ученым Сванте Аррениусом. Он считал невозможным занос зачатков жизни на Земле с метеоритами, предполагая, что поверхность метеорита вследствие трения об атмосферу настолько раскаляется, что любые зародыши, находящиеся на ней, должны потерять всхожесть.

Теория происхождения жизни на Земле А. И. Опарина.

Среди современных теорий происхождения жизни на Земле, наиболее обоснованной является теория академика А. И. Опарина. Согласно этой теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа: возникновение органических веществ; возникновение белков; возникновение белковых тел.

1. Коацерватная гипотеза. Второй этап – возникновение белков. Условия для начала процесса формирования белковых структур создались с момента создания первичного океана. Прежде всего в водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям. В результате такого усложнения молекул могли образоваться более сложные органические вещества, а именно углеводы.

Белковая молекула состоит из отдельных звеньев – аминокислот, которые соединены между собой при помощи полипептидных связей. Согласно теории Опарина, дальнейшим шагом по пути к возникновению белковых тел могло явиться образование коацерватных капель, т. е. капель микроскопического размера, выпадающих при смешении двух белковых растворов. Отсюда возникла новая закономерность уже биологического характера – естественный отбор коацерватных капель. Под влиянием естественного отбора качество организации белкового вещества все время менялось. В результате возникла та согласованность процессов синтеза и распада, которая привела к возникновению первых живых организмов.

2. Генетическая гипотеза. Согласно этой гипотезе, вначале возникли нуклеиновые кислоты как матричная основа синтеза белков. Впервые ее выдвинул в 1929 г. Г. Мёллер. Экспериментально доказано, что несложные нуклеиновые кислоты могут реплицироваться и без ферментов. Синтез белков на рибосомах идет при участии транспортной (т-РНК) и рибосомной РНК (р-РНК). Они способны строить не просто случайные сочетания аминокислот, а упорядоченные полимеры белков. Возможно, первичные рибосомы состояли только из РНК. Такие безбелковые рибосомы могли синтезировать упорядоченные пептиды при участии молекул т-РНК, которые связывались с р-РНК через спаривание оснований. На следующей стадии химической эволюции появились матрицы, определявшие последовательность молекул т-РНК, а тем самым и последовательность аминокислот, которые связываются молекулами т-РНК.

Способность нуклеиновых кислот служить матрицами при образовании комплементарных цепей (например, синтез и-РНК на ДНК) - наиболее убедительный аргумент в пользу представлений о ведущем значении в процессе биогенеза наследственного аппарата и, следовательно, в пользу генетической гипотезы происхождения жизни.

Сравнение прокариот и эукариот

Признаки	Прокариоты	Эукариоты
1.Размеры клеток	Клетки большей частью мелкие (1-10 мкм), некоторые больше 50 мкм.	Клетки большей частью крупные, некоторые больше 1 мм.
Общие особенности	Исключительно микроорганизмы. Одномембранные или колониальные. Морфологически наиболее сложны нитчатые или миделлиальные формы с «плодовыми телами». Нуклеотид без пограничной мембраны.	Некоторые микроорганизмы, большинство крупные организмы. Одноклеточные колониальные или многоклеточные. Морфологически наиболее сложны позвоночные животные и покрытосеменные растения. Все имеют ядро с пограничной мембраной.
Клеточное деление	Немитотическое, прямое, чаще всего путем расщепления надвое или почкованием. Генофор содержит ДНК, но не содержит белка. Центриолей, митотического веретена и микротрубочек нет.	Различные формы митозы. Обычно имеется много хромосом, содержащих ДНК, РНК и белки и дающих красную окраску по Фельгену. Имеется центриоль и митотическое веретено.
Система пола	У большинство форм отсутствует.	У большинства форм имеются; равное участие обоих родителей в оплодотворении.
Развитее	Отсутствует. Многоклеточное развитее начинается от диплоидных зигот, нет выраженной дифференцированной тканей. Одноклеточные и колониальные формы.	Гаплоидные формы образуются результате мейоза, диплоидные развиваются из зигот.
Устойчивость к кислороду	Строгие или факультативные анаэробы, микроаэрофилы или аэробы.	В основном аэробы
Обмен веществ	Различные схемы метаболизма, нет митохондрий.	Во всех царствах одинаковая схема окис–но метаболизма, имеются мембранные органеллы ферментами.
Фотосинтез	Ферменты фотосинтеза связаны с клетками мембранами (хроматофоры.) Встречается анаэробные и аэробные фотосинтез.	Ферменты фотосинтеза находятся в пластидах, ограниченных мембранами. Большей частью фотосинтез с выделением кислорода.
Двигательные приспособления	Жгутики, передвигается путем скольжения, нет фагоцитоза, пиноцетоза и циклоза.	У большенства жгутики и реснички, псевдоподии, характерно внутри клеточное движение, осуществляется с помощью специальных белков, актина, миозина, тубулина.
Клеточная стенка	Гликопептиды производные диаминовой и муравьиной кислот, гликопротеиды редко или отсутствуют	Хитин или целлюлоза, обычно гликопротеиды с гидроксилироваными кислотами.
Споры	Устойчивы к высыханию	Сложные варьируют в зависимости от типа , эндоспор нет.

1(б). В. Цитология – наука о клетке, или клеточной организации живой материи.

Основные задачи цитологии:1. Описание структуры клеток. 2. Анализ их организации.

3.Описание физико – химических и метаболестических процессов протекающих в протопластах.

Основная цель: это всесторонние изучение клетки, как структурное изучение живого. Клетку изучают на разных уровнях и каждый уровень представлен отдельным предметом.Цитохимия – изучает молекулярное строение клетки и ее химический состав. Физиология клетки – изучает процессы происхождения в клетке ( дыхание, питание и т.д.) Цитогенетика – рассматривает ядро и хромосомы , как носители наследственной информации. Субмикроскопическая морфология изучает структуру органоидов клетки.

история цитологии

Цитология – наука о клетке. История изучения клетки связана с именами таких учёных, как Роберт Гук, Антони ван Левенгук, Маттис Шлейден и Теодор Шванн. Роберт Гук в 1665 году вводит термин «клетка». Он впервые применил микроскоп для исследования тканей, и на срезе пробки и сердцевины бузины увидел ячейки, которые и назвал клетками. Антони ван Левенгук впервые в 1674 году открыл микромир, для чего использовал световой микроскопии увидел клетки под увеличением в 270 раз. В 1831 г. Р. Броун открыл ядро. Маттис Шлейден и Теодор Шванн в 1839 г. создают клеточную теорию. В работе «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» (1839) Т. Шванн сформулировал основные положения клеточной теории, которые затем неоднократно дополнялись и уточнялись.

Современная клеточная теория включает следующие положения:

1. Все живые организмы состоят из клеток. Клетка – структурная, функциональная единица живого, основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;

2. Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.

3. Размножение клеток происходит путём их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки.

4. В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

5. Клеточное строение организмов – свидетельство того, что все живые организмы имеют единое происхождение.

Значение клеточной теории в развитии науки состоит в том, что благодаря ей стало понятно, что клетка – это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Она их главный «строительный» компонент, клетка является эмбриональной основой многоклеточного организма, т.к. развитие организма начинается с одной клетки – зиготы. Клетка – основа физиологических и биохимических процессов в организме, т.к. на клеточном уровне происходят все физиологически и биохимические процессы. Клеточная теория позволила придти к выводу о сходстве химического состава всех клеток и ещё раз подтвердила единство всего органического мира.

Все живые организмы состоят из клеток – из одной клетки (простейшие) или многих (многоклеточные). Клетка – это один из основных структурных, функциональных и воспроизводящих элементов живой материи; это элементарная живая система. Существует эволюционно неклеточные организмы (вирусы), но и они могут размножаться только в клетках. Различные клетки отличаются друг от друга и по строению, и по размерам и по биохим харак-кам (н-р, в клетках, содержащих хлорофилл или бактериохлорофилл, идут процессы фотосинтеза, которые невозможны при отсутствии этих пигментов), и по функциям (различают половые клетки – гаметы и соматические – клетки тела, которые в свою очередь подразделяются на множество разных типов).

Методы изучения клетки:

1. Дифференциальное-центрифугирование (органеллы различной плотности выпадают в центрифуге слоями). 2. Метод меченых атомов (при изучении биохимических процессов в вещество вводят радиоактивнуюметку, которая сигнализирует радиоактивным излучением).

3. Микроскопирование (световой, электронный микроскопы).

Строение эукариотической клетки.

Клетки, образующие ткани животных и растений, значительно различаются по форме, размерам и внутреннему строению. Однако все они обнаруживают сходство в главных чертах процессов жизнедеятельности, обмена веществ, в раздражимости, росте, развитии, способности к изменчивости.

Клетки всех типов содержат два основных компонента, тесно связанных между собой, — цитоплазму и ядро. Ядро отделено от цитоплазмы пористой мембраной и содержит ядерный сок, хроматин и ядрышко. Полужидкая цитоплазма заполняет всю клетку и пронизана многочисленными канальцами. Снаружи она покрыта цитоплазматической мембраной. В ней имеются специализированные структуры-органоиды, присутствующие в клетке постоянно, и временные образования — включения. Мембранные органоиды: наружная цитоплазматическая мембрана (HЦM), эндоплазматическая сеть (ЭПС), аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии и пластиды. В основе строения всех мембранных органоидов лежит биологическая мембрана. Все мембраны имеют принципиально единый план строения и состоят из двойного слоя фосфолипидов, в который с различных сторон ива разную глубину погружены белковые молекулы.