Биология - наука о жизни

1.

Биология –
наука о жизни.

2.

План лекции:
1. Биология как наука. Её предмет,
задачи и методы исследования.
2. Клеточный уровень организации
жизни. Про- и эукариотические
организмы.
3. ДНК и её генетическая роль.
4. Упаковка наследственного
материала в
клетке.Редупликация ДНК.

3.

Термин “биология” введен в 1802 г.
Ж. Батистом Ламарком и Тревиранусом.
ЛАМАРК Жан Батист
Пьер Антуан де Моне
(Lamarck Jean Baptiste Pierre
Antoine de Monet)
(1744 - 1829)
французский
естествоиспытатель
http://www.chronos.msu.ru/biographies/lamarck.jpg

4.

Объект биологии – живые организмы.
Предмет биологии-все проявления
(морфологические,физиологические,
иммунологические и др.) жизни.
Задачи биологии:
1. Изучение всех биологических
закономерностей, существующих в
природе.
2. Раскрытие сущности жизни и её
проявлений с целью познания живой
материи и управления ею.

5.

“Жизнь – это способ
существования белковых тел,
существенным моментом
которого является постоянный
обмен веществ с окружающей
их внешней средой, причем с
прекращением этого обмена
веществ прекращается и жизнь,
что приводит к разложению
белка”.
“Диалектика природы” Ф.Энгельс (1820-1895гг.)

6.

Свойства живой материи
(живых организмов):
1. Специфичность организации.
2. Обмен веществ (метаболизм).
3. Саморегуляция (авторегуляция).
4. Раздражимость.
5. Движение.
6. Рост и развитие.
7. Наследственность и изменчивость.
8. Самовоспроизведение (репродукция).

7.

Основные методы биологии:
1. Описательный
2. Сравнительный
3. Исторический
4. Экспериментальный

8. Уровни организации живой материи:

1. Молекулярно-генетический
2. Субклеточный
3. Клеточный
4. Тканевой
5. Органный
6. Системный
7. Организменный (онтогенетический)
8. Популяционный
9. Видовой
10. Биоценотический
11. Биогеоценотический
12. Биосферный

9.

прокариоты
эукариоты
1-10 мкм
10-100 мкм
возникли
3,5- 3,7 млрд. лет назад
1,2- 1,5 млрд. лет назад
форма организма
одноклеточные
одно- или многоклеточные
ДНК
маленькая, кольцевая, нет
интронов, располагается в
цитоплазме
большая, имеет интрон-экзонное
строение, находится в ядре
органеллы, цитоскелет, аппарат клеточного деления
отсутствует
присутствует, сложный,
специализированный
организмы
бактерии, сине-зеленые
водоросли
грибы, растения, животные

10.

БАКТЕРИИ
Кишечная палочка (Escherichia coli)
трансмиссивная электронная микроскопия ТЭМ
сканирующая СЭМ, х17.800
Стафилококки (Staphylococcus)
СЭМ, условные цвета х 23.000
http://www.primer.ru/std/gallery_std2/images
Бактерии Сибирской язвы
(Bacillus anthracis)

11.

ЭУКАРИОТЫ (ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ)
Entamoeba histolytica
http://www.umanitoba.ca/faculties/science/zoology/faculty/dick/z346/images/enta1.jpg
Toxoplasma gondii
http://www.antirak-center.ru/upd/Toxoplasma_gondii.jpg
Balantidium coli
http://farm1.static.flickr.com/90/268022978_9882aef674.jpg?v=0
Trichomonas
http://www.zo.utexas.edu/faculty/sjasper/images/28.10.jpg

12.

ЭУКАРИОТЫ (В МНОГОКЛЕТОЧНОМ ОРГАНИЗМЕ)
Альвеолярный макрофаг
Эритроциты
(разновидность лейкоцитов)
http://www.antirak-center.ru/upd/Alveolar_Macrophage.jpg
Т-Лимофит
http://www.starcraft.7x.ru/forum/attachment.php?s=2f00853a5636446a0ed4b26ef3b4f5af&postid=280838
http://www.spb.elfidel.ru/texts/im/3.jpg
Нервная клетка
http://www.neoteo.com/Portals/0/imagenes/cache/4F86x1500y1500.jpg

13.

Рисунок Роберта Гука,
изображающий срез
пробковой ткани под
микроскопом (из книги
“Микрография”)
Роберт ГУК (1635-1703)
(Robert Hooke)
в 1665 году опубликовал книгу
«Микрография».
Усовершенствовал микроскоп и
установил клеточное строение тканей,
ввел термин «клетка».
http://schools.techno.ru/doog/bio_kletka/index_02_1.htm

14.

ЛЕВЕНГУК Антони ван
(Leeuwenhoek Antoni van)
http://schools.techno.ru/doog/bio_kletka/index_02..htm
http://www.krugosvet.ru/articles/37/1003728/3728_301.jpg
(1632-1723)
нидерландский натуралист.
Изготовив линзы
с 150-300-кратным
увеличением, впервые
наблюдал и зарисовал ряд
простейших, сперматозоиды,
бактерии, эритроциты и их
движение в капиллярах.

15.

МАЛЬПИГИ Марчелло
(Malpighi Marcello)
(1628-1694)
итальянский биолог и врач.
Обнаружил сеть кровеносных
сосудов (артерий и вен) в легких
лягушки. Описал
микроскопическое строение
ряда тканей и органов
растений, животных и
человека.
http://schools.techno.ru/doog/bio_kletka/index_02..htm

16.

ГРЮ Неемия
(Grew Nehemiah)
(1641–1712)
английский ботаник и врач,
исследовал строение растений.
Изучая строение цветков, пришел к
выводу, что они являются органами
оплодотворения у растений.
http://www.krugosvet.ru/articles/37/1003708/3708_201.jpg

17.

http://critical.onego.ru/pankreatest/library/history.php
Голландский анатом Ренье де ГРААФ
(Regnier de Graaf )
(1641-1673)
изучил строение семенников и
яичников животных
Роберт БРОУН
(Robert Brown)
(1773 - 1858 )
шотландский ботаник в 1831 г.
открыл ядро в эукариотической
клетке
http://www.anbg.gov.au/biography/biog-pics/brown.robert.jpg

18.

ПУРКИНЬЕ Ян Эвангелиста
(Purkyne)
(1787-1869 )
чешский физиолог
предложил (1839) термин
"протоплазма"
http://www.college.ru/biology/course/content/scientist/images/purkyne.jpg

19.

http://schools.techno.ru/doog/bio_kletka/index_02..htm
ШВАНН Теодор (Schwann Theodor)
(1810 - 1882)
немецкий биолог, основоположник
клеточной теории. На основании
собственных исследований,
а также работ
М. Я. ШЛЕЙДЕНА (1804 - 1881)
(Matthias Jakob Schleiden)
в труде «Микроскопические
исследования о соответствии в
структуре и росте животных и
растений» (1839) впервые
сформулировал основные
положения о клеточном строении
всех организмов.

20.

http://www.krugosvet.ru/articles/36/1003661/3661_101.jpg
В 1858 г. ВИРХОВ Рудольф
Людвиг Карл
(Virchow Rudolf Ludwig Karl)
(1821-1902)
немецкий патологоанатом,
антрополог, археолог
в труде “Клеточная патология”
дополнил клеточную теорию.
Обосновал принцип
преемственности клеток
("каждая клетка из
клетки"Omnis cellula e cellula" ).

21.

Иоган Фридрих Мишер
(Johan Friedrich Miescher)
(1811–1887)
швейцарский патологоанатом
и врач в конце 1868 г. выделил
из клеточного ядра новое
вещество, которое он назвал
нуклеином
(лат. nucleus – ядро).
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bc/Friedrich_Miescher.jpg/183px-Friedrich_Miescher.jpg

22.

Генетическая роль ДНК
была доказана в 1928 г. в
опытах
английского генетика,
врача и микробиолога
Фредерика ГРИФФИТСА
(Griffith F.)
(1877–1941)
Фредерик Гриффитс в 1936 г.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b8/Fred_Griffith_and_%22Bobby%22_1936.jpg/170px-Fred_Griffith_and_%22Bobby%22_1936.jpg

23.

ЖИВЫЕ
ГЛАДКИЕ БАКТЕРИИ
(S ФОРМА)
МЫШЬ УМИРАЕТ
МЫШЬ ЖИВЕТ
ЖИВЫЕ
ШЕРОХОВАТЫЕ БАКТЕРИИ
(R ФОРМА)
МЫШЬ ЖИВЕТ
Опыты с
Diplococcus pneumoniae

24.

25.

http://wsyachina.narod.ru/biology/life_genesis_13/4.jpg
В 1944 году
американский биолог
ЭВЕРИ (Avery) Освальд
Теодор
(1877-1955),
американский
микробиолог, генетик с
соавторами
(К.М. Маклеод и М.
Маккарти)
установили химическую
природу
трансформирующего
агента. Им являлась
молекула ДНК.

26.

Правила Чаргаффа
1) А = Т;
Г=Ц
2) А + Г = Ц + Т

27.

Английский химик
Джефри УИЛКИНСОН
(Geoffrey Wilkinson)
(1921 г. –1996 г.)
В 1951 г. Р. Франклин и Д.Уилкинсон
получили первую рентгенограмму
молекулы ДНК.
Розалин ФРАНКЛИН
(Rosalind Elsie Franklin)
(1920-1958 г.)
http://physchem.narod.ru/Source/History/Persones/photos/Wilkinson.gif

28.

Рентгеновская установка,
применявшаяся в 1940-х гг.
для изучения
кристаллической структуры
аминокислот и пептидов
Рентгенограмма ДНК,
полученная
Р.Франклин
http://bio.1september.ru

29.    

В 1953 г.
в журнале Nature
Дж.Уот сон (24 года) и
Ф.Крик (37 лет)
представили
материалы о
пространственной
структуре молекулы
ДНК в форме двойной
спирали.
В 1962 г. им
присуждена
Нобелевская премия.
http://bio.1september.ru/2003/20/19.jpg

30.

строение нуклеотида

31.

32.

Длина всех 46
молекул ДНК
одной клетки ≈ 2 м
Общая длина всех
молекул ДНК в
организме
11
≈ 10
км

33.

34. Свойства и функции ДНК

Функции ДНК
Хранение
наследственной
информации
Передача
наследственной
информации
Реализация
наследственной
информации
Свойства ДНК
Генетический код
Репликация
(удвоение)
Транскрипция

35.

Георгий Антонович ГАМОВ,
(1904 -1968)
физик.
В 1954 году Георгий Гамов
публикует статью, где первым
ставит проблему генетического
кода, доказывая, что "при
сочетании 4 нуклеотидов
тройками получаются
64 различные комбинации, чего
вполне достаточно для «записи
наследственной информации».
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:George_Gamow.JPG

36.

Маршалл Уоррен
НИРЕНБЕРГ
(Nirenberg, Marshall Warren)
(р. 1927)
американский биохимик.
Совместно с Дж. МАТТЕИ в
1961 г. расшифровал
генетический код, за что стал
лауреатом Нобелевской
премии по физиологии и
медицине в 1968 г.
http://www.krugosvet.ru/uploads/enc/images/16/1236155511ccff.jpg

37. Свойства генетического кода

1. Триплетный
2. Неперекрывающийся
3. Вырожденный
4. Непрерывный
5. Колинеарный
6. Универсальный
7. Линейный

38.

Таблица генетического кода
Аминокислота
Кодоны и-РНК
Аланин
ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ.
Аргинин
ЦГУ, ЦГЦ, ЦГА, ЦГГ, АГА, АГГ
Аспарагин
ААУ, ААЦ.
Аспарагиновая кислота
ГАУ, ГАЦ.
Валин
ГУУ, ГУЦ, ГУА, ГУГ.
Гистидин
ЦАУ, ЦАЦ.
Глицин
ГГУ, ГГЦ, ГГА, ГГГ.
Глутамин
ЦАА, ЦАГ.
Глутаминовая кислота
ГАА, ГАГ.
Изолейцин
АУУ, АУЦ, АУА.
Лейцин
ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ, УУА, УУГ.
Лизин
ААА, ААГ.
Метионин
АУГ.
Пролин
ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА, ЦЦГ.
Серин
УЦУ, УЦЦ, УЦА, УЦГ, АГУ, АГЦ.
Тирозин
УАУ, УАЦ.
Треонин
АЦУ, АЦЦ, АЦА, АЦГ.
Триптофан
УГГ.
Фенилаланин
УУУ, УУЦ.
Цистеин
УГУ, УГЦ.
стоп – кодоны
УАА ,УАГ,УГА

39.

Организмы
Количество генов
Человек
30 000
Нематоды
19 903
Рыба фугу
33 609
Крыса
25 000
Рис
30 000
Дрожжи
6 000
Микоплазмы
500
Кишечная палочка
5 000

40. Удвоение (репликация) молекулы ДНК

В 1957 г.
М. МЕЗЕЛЬСОН и
Ф.СТАЛЬ
предложили
полуконсервативный
механизм репликации
http://wsyachina.narod.ru/chemistry/dna_1.html

41. Редупликация ДНК