14. Клетка: ее строение и функционирование в процессе жизнедеятельности.

Своего рода «первокирпичики» имеются на каждом из основных уровней организации природы. Есть подобная фундаментальная частица и в биологии. Это – живая клетка. Именно она является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носителем генетической информации – важнейшей основы эволюционного развития живого мира.

Многочисленные исследования в области цитологии – новой биологической науки, специально занимающейся исследованием живой клетки, показали, что все клетки имеют некоторые общие свойства не только в строении, но и в функциях. Так, клетки осуществляют обмен веществ, способным к саморегуляции своего состояния, могут передавать наследственную информацию.

Вместе с тем выяснилось, что клетки весьма многообразны. Они могут существовать как одноклеточные организмы (амебы), а также в составе многоклеточных. У клеток разный срок существования. Жизненный цикл любой клетки завершается или делением и продолжением жизни, но уже в обновленном виде, или гибелью.

Клетки образуют ткани (нервная, мышечная и т.д.), а несколько типов тканей – органы (сердце, легки и пр.). Группы органов, связанные с решением каких-либо общих задач, называют системами организма.

Клетка имеет сложную структуру. Она обособляется от внешней среды оболочкой, которая, будучи неплотной и рыхлой, обеспечивает взаимодействие клетки с внешним миром, обмен с ним веществом, энергией, информацией. Обмен веществ, обеспечиваемый клетками, - важнейшее свойство всего живого. Этой свойство в биологической литературе называют метаболизмом клеток.

Метаболизм в свою очередь служит основой для другого важнейшего свойства клетки – сохранения стабильности, устойчивости условий внутренней среды клетки. Этой свойство клеток, присущее всей живой системе, называют гомеостазом. Гомеостаз, т.е. постоянство состава клетки, поддерживается обменом веществ, или метаболизмом.

Обмен веществ – сложный, многоступенчатый процесс, включающий доставку в клетку исходных продуктов, получение из них энергии и белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и «вредных отходов производства».

В последнее время к миру живого относят также и вирусы, которые не имеют клеточной структуры (бесклеточные организмы). Существуют также некоторые организмы с клеточным строением, клетки которых не имеют типичной структуры (отсутствует ядро). Это прокариоты, безъядерные клетки. Они исторически являются предшественниками вполне развитых, имеющих ядро клеток, впервые появившихся около 3 млрд лет тому назад – эукариотов. Несмотря на относительную простоту организации, безъядерные клетки способны выполнять все свойственные типичным клеткам функции, включая обмен веществ, поддержание стабильности и т.п.

15. Сущность генетики как науки. Теоретическое и практическое значение современной генетики.

Генетика – это биологическая наука о наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. Она является научной основой для разработки практических методов селекции, т.е. создания новых пород животных, видов растений, культур микроорганизмов с нужными человеку признаками.

Центральным понятием генетики является «ген». Это элементарная единица наследственности, характеризующаяся рядом признаков. По своему уровню ген – внутриклеточная молекулярная структура. По химическому составу – это нуклеиновые кислоты, в составе которые основную роль играют азот и фосфор. По своему значению гены – своего рода «мозговой центр» клеток и, следовательно, всего организма.

В основу генетики легли закономерности наследственности, обнаруженные австрийским биологом Г.Менделем при проведении им серии опытов по скрещиванию различных сортов гороха.

Основными направлениями исследований ученых-генетиков в 20 веке стали:

• Изучение тех предельно мелких материальных структур – молекул нуклеиновых кислот, которые являются хранителями генетической информации каждого вида живого.

• Исследование механизмов и закономерностей передачи генетической информации от поколения к поколению.

• Изучение механизмов реализации генетической информации в конкретные признаки и свойства организма.

• Выяснение причин и механизмов изменения генетической информации на разных этапах развития организма.

Эти задачи решаются генетикой на различных уровнях организации живой природы: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном.

Важнейшими задачами, которые решают сегодня ученые-генетики в тесном контакте с практиками-селекционерами. Являются выбор оптимальной системы скрещивания и эффективного метода отбора, управление развитием наследственных признаков. В области медицины генетика способствует разработке мероприятий по защите человека от вредного мутагенного воздействия окружающей среды.

Крупнейшее открытие современной генетики связано с установлением способности генов к перестройке, изменению. Эта способность называется мутированием (от лат.мутация, изменение). Селекционеры часто используют различные химические мутагены для обеспечения направленных полезных мутаций. Однако в последнее время в связи с загрязнением окружающей среды, повышением фонда радиации возрастает число стихийных мутаций, в т.ч. и у человека. Одним из наиболее опасных видов мутагенов являются вирусы. СПИД – синдром приобретенного иммунодефицита – вызывается особым вирусом. Ныне широко осуществляется комплекс мер по профилактике СПИДа, важнейшей из которых является санитарное просвещение.

Опираясь на достижения современной генетики, крупный вклад в развитие селекции, создание новых сортов растений, пород животных, борьбу с их болезнями внесли выдающиеся отечественные биологи Вавилов, Мичурин, Дубинин, Тимофеев-Ресовский. Достижения генетиков открыли дорогу для познания сущности жизни, новых способов изменения ее сложившихся форм.