Лекция 1_БОФМ_2025

1.

Лекционный курс
по БОФМ
доцент кафедры биологии, к.б.н.
Светлана Михайловна
Измайлова

2.

Лекция № 1
Тема: Этапы развития биологии как
науки. Структурная организация
эукариот.

3.

Биология (греч. βιολογία — βίος, биос,
«жизнь»; др.-греч. λόγος — учение ) –
наука о жизни.
Объекты
изучения
биологии
Термин введен в 1802 г.
Ж.Б. Ламарком
Ламарк Жан Батист Пьер Антуан де-Моне
(1744-1829) - французский естествоиспытательэнциклопедист, создавший первую целостную
теорию исторического развития живой природы,
окончил Парижский университет (1776), член
Парижской АН (с 1783 г.), работал в
Ботаническом саду в Париже, Музее
естественной истории, ввел термины "биология"
(1802), "зоология беспозвоночных" (1794) и
определил их содеpжание.

4. Античность

Аристотель и его ученик Теофраста заложили основы знаний
о животных и растениях.
Диоскорид составил описания лекарственных веществ (и
среди них около 600 растений)
Средние века
Прославленный врач Авиценна (980—1037 гг.) и его труд «Канон
врачебной науки», до XVII в. оставался настольной книгой
европейских медиков, ввел понятие о клинических
исследованиях и фармакологии.
Испанский араб Ибн Зухр ввел экспериментальную хирургию и
медицинские исследования на животных.
Возрождение
Анатом Андреас Везалий (1514-1564) - один из пионеров новой
биологической науки. Его знаменитый труд "О строении
человеческого тела" (1543 г.), основанный на тщательном
изучении человеческих трупов,

5.

История биологии
I-период
систематики
II-период
эволюционного
учения
III-период
микробиологии
К.Линней
(1707-1778)
Ч.Дарвин
(1809-1882)
Г.Мендель
(1823 – 1884)

6.

7.

8.

А+Г =Т+Ц
1944 - 1950

9.

В 25 апреля (день ДНК!!!) 1953 г. два молодых
ученых из Кембриджского университета Джеймс
Уотсон и Фрэнсис Крик представили трехмерную
модель молекулы ДНК – двухцепочечная
правозакрученная спираль

10.

Крик и Уотсон затем опубликовали свою модель в Nature 25
апреля 1953 в статье, описывающей форму двойной спирали ДНК,
упомянув в конце статьи одной фразой,
что «мы также были вдохновлены знанием общей природы
неопубликованных экспериментальных результатов и идей доктора
М. Х. Ф. Уилкинса, доктора Р. Е. Франклин и их сотрудников».

11.

ДНК- дезоксирибонулеиновая кислота

12.

Признаки живого:
1. Единство химического состава (С,О, N, Н-98%)
2. Обмен веществ и энергии (Дыхание, пищеварение)
3. Самовоспроизведение (репродукция) размножение
4. Наследственность и изменчивость
5. Рост и развитие. Смерть
6. Раздражимость
7. Адаптация
8. Саморегуляция – гомеостаз (t, p)
9. Дискретность и целостность (Днк-нк,
клетка-орган и т.д.)
10. Структурная организация
11.Иерархичность и соподчиненность

13.

Свойства
3 «само»
_______________________ клетка
1.Самовоспроизведение
деление
ДНК _______
репликация
2. Саморегуляция
гомеостаз
репарация
3. Самообновление
регенерация
ДНК-полимераза

14.

«Вся информация обо всех белках, а,
значит, и признаках любого организма
не приобретается заново при появлении
новой клетки, а передается ей от
материнской клетки в виде молекулы
ДНК, хранящейся большую часть
жизненного цикла эукариот в ядре, а у
прокариот всегда непосредственно в
цитоплазме»

15.

Клеточная теория, впервые сформулирована Т. Шванном (1838) и
дополнена Р. Вирховым (1858), данными молекулярной биологии,
систематики и т.д.
1.
Все живые организмы состоят из клеток. Вне клетки нет
жизни.
2.
Клетки всех организмов сходны между собой по строению,
химическому составу и свойствам.
3.
Клетка является открытой системой, через которую проходят
и преобразуются потоки веществ, энергии и информации.
4.
Клетки могут образовываться только из клеток путем деления
(Р. Вирховым).
5.
Клеточное строение всех ныне живущих организмов –
свидетельство единства происхождения.
6.
Клетки многоклеточных организмов специализированы: они
выполняют разные функции и образуют ткани. Они
тотипотентны.

16. Жидкостно-мозаичная модель строения мембраны С. Сингера и Г. Николсона (1972).

Барьерно-рецепторно-транспортная система
клетки
Жидкостно-мозаичная модель строения
мембраны С. Сингера и Г. Николсона
(1972).
Фосфолипид

17. Функции биологических мембран

• барьерная – мембраны ограничивают цитоплазму от межклеточного пространства, а
клеточные органеллы от цитоплазмы, предохраняют клетку от проникновения
большинства веществ,
• транспортная – обеспечивают избирательную проницаемость веществ, создание
трансмембранного потенциала,
• рецепторная – рецепторы мембран воспринимают химические сигналы от гормонов,
медиаторов и др. и обуславливают способность изменять метаболическую активность
клетки,
• межклеточное узнавание – клетки способны узнавать себе подобных и
удерживаться вместе.
• образование межклеточных контактов – участвуют во взаимодействии
клеток и образовании тканей,
• структурная – обеспечивают образование органелл и протекание множества
разнонаправленных метаболических процессов.

18. Виды транспорта

Пассивный транспорт - без Активный транспорт- с
затраты АТФ, по градиенту
затратой АТФ, против
концентраций
градиента концентраций
Na+/K+ - насос

19. Транспорт в мембранной упаковке

Экзоцитоз – процесс обратный пиноцитозу

20.

Цитоплазма
Органоиды
Гиалоплазма Система основного
промежуточного
обмена.
Включения

21. Органоиды

Постоянные структуры цитоплазмы, имеющие
определенное строение и выполняющие в
клетке определенные функции.
Общего назначения
Специального назначения
Мембранные:
Одномембранные: ЭПС, АГ,
лизосомы, реолксисомы ,
вакуоли
Двумембранные: пластиды,
митохондрии
Немембранные:
рибосомы, КЦ,
микротрубочки,
микрофиламенты

22.

В ядре (23 пары хромосом)
В митохондриях
(2-6 кольцевых молекул 16569 пн),
собственная мтДНК, кодирует синтез 13
белков.
Гены
мтДНК
кодируют
ферменты
окислительного метаболизма.

23.

Ядро
•Все системы клетки находятся во взаимозависимости.
•Главным регулятором всех функций клетки является ядро.
•Без ядра клетка вскоре погибает.
•В ядре эукариотических клеток сосредоточен генетический
материал.
•Ядро чаще одно, локализовано в центре клетки, имеет
округлую форму.

24. Строение ядра

25.

•Кариоплазма – внутреннее
содержимое ядра, коллоидный
раствор белков и нуклеиновых
кислот.
•Ядрышки образуются в области
специальных частей некоторых
хромосом, имеющих гены рРНК –
ядрышковые организаторы – ЯОР.
•Главная функция ядрышек –
образование субъединиц рибосом.

26. Хроматин

• Хроматин – комплекс ДНК и белков в
соотношении 1:1,3.
• Белки: щелочные – гистоны и кислые (или
нейтральные) – негистоновые белки.
• В процессе деления клетки хроматин
удваивается, спирализуется и образует
хорошо видимые окрашенные структуры –
хромосомы.

27. 1 уровень укладки хроматина - нуклеосомный

1 уровень укладки хроматина нуклеосомный

28.

29.

2 уровень
укладки
хроматина нуклеомерный
«соленоид» элементарная
хромосомная
фибрилла
Гистон Н1

30.

3 уровень укладки хроматина –
петлевой или хромомерный
Негистоновые белки

31. 4 уровень упаковки хроматина – хромонемный – образование хромосомы

32.

Морфология метафазных
хромосом
хроматида
теломера
P - короткое плечо
кинетохор
микротрубочки
кинетохора
центромера
q –длинное плечо

33.

Ядрышко
Гены рРНК (рибосомные ДНК, рДНК) находятся в ядрышкообразующих районах
(ЯОР) акроцентрических хромосом

34.

35.

36.

37.

Примером факультативного гетерохроматина у
человека является тельце Барра - половой
хроматин, который образуется за счет
инактивации одной из Х-хромосом у женщин,
поскольку гены этой хромосомы не
транскрибируются

38.

Его роль заключается в поддержании общей структуры
хромосомы, прикреплении хроматина к ядерной оболочке
и скелету, разделении структурных генов.

39.

• Кариотип - хромосомный комплекс
данного вида, характеризующийся
определенным числом, строением и
генным составом хромосом
Гомолог – это
хромосома с такой же
структурой и таким же
набором генов.
Кариотип
соответствует
диплоидному набору
хромосом.

40.

41.

Кариотип человека
S-фазы

42.

43.

Жизненный (клеточный) цикл клетки
Период жизни клетки от ее образования до
собственного деления или гибели
Он включает
два важных
периода –
интерфазу и
митоз или
мейоз.

44.

45.

Хромосомный
набора
в
процессе
ЖЦК
подвергается изменениям.
Обозначим как n-гаплоидный набор хромосом,
c – количество копий ДНК. Тогда в
G0 – 2n2c
G1 – 2n2c
S – 2n4c
G2 – 2n4c
М – 2n4c-4n4c-2n2c

46.

47. Механизм репликация ДНК

ДНКполимераза
III
лидирующая
цепь
фрагмент
Оказаки
РНК
прай
мер
геликаза
праймаза
отстающая
цепь
лигаза
ДНКполимераза
ДНКполимераза
III

48.

49.

50.

Цитокинез животной клетки

51.

Биологическое значение митоза
заключается в точном равномерном
распределении дочерних молекул ДНК
– хроматид с содержащейся в них
генетической информацией между
дочерними клетками.
Так поддерживается постоянство кариотипа
(т.е. набора хромосом) в поколениях клеток,
и все клетки организма содержат одинаковый
по количеству и качеству набор хромосом.

52.

Благодарю за внимание!
Dna Molecule, Artwork
Artwork of a DNA (deoxyribonucleic acid) molecule showing the double helix
(spiral) structure. This genetic molecule found in all living cells is responsible
for inherited genetic traits.