Биологические концепции в современном естествознании. Уровни биологических структур

1. Биологические концепции в современном естествознании.

Уровни биологических
структур

2.

• Биосфера -ноосфера
• Биогеоценоз (экосистема)
• Биоценоз
• Популяция, вид
• Организмы (онтогенетический
уровень)
• Органы, системы органов
• Ткани
• Клетка
• Молекулярно-генетический
уровень.

3.

• Молекулярно-генетический
уровень изучает физикохимическая биология, XX
век. Это внедрение физикохимических методов анализа в
биологию, следствием является
интеграция естественных наук.
Объект изучения – молекулы,
структура живой материи и их
функции.

4.

Самый главный жизненный процесс –
хранение и передача генетической
информации. Он осуществляется с помощью
ДНК, которая находится в хромосомах
эукариотных (ядерных) клеток.
• У человека в клетке 46 хромосом, в каждой из
которых не менее 10000 молекул ДНК, каждая
содержит около 20000 звеньев. Общая длина
ДНК во всех клетках человека почти в 1000 раз
больше расстояния от Земли до Солнца.
• Все ДНК человека составляют геном. ДНК была
открыта в 1869 году Мищером. Щепотьев в
1914 году высказал предположение о
причастности ДНК к передаче наследственной
информации.
• Нуклеиновые кислоты одинаковы для
представителей флоры и фауны.

5.

• Генетическая информацияпрограмма свойств организма,
получаемая от предков и
заложенная в наследственных
структурах в виде
генетического кода.
Генетическая информация
определяет морфологическое
строение, рост, развитие, обмен
веществ, психический склад,
предрасположенность к
заболеваниям и генетические
пороки организма.

6.

• генетическая (наследственная)
информация записана в цепи
молекулы ДНК в виде
последовательности более
простых молекул - нуклеотидных
остатков, содержащих одно из
четырех оснований: аденин (А),
гуанин (G) - пуриновые
основания, цитозин (С) и тимин
(Т) - пиримидиновые основания.

7.

8.

9. Репликация ДНК.

10.

Участок молекулы ДНК,
служащий матрицей для синтеза
одного белка, называется геном.
Реализация генетической информации
происходит в процессе синтеза
белковых молекул с помощью трех РНК:
информационной (иРНК),
транспортной (тРНК),
рибосомальной (рРНК).
Процесс передачи информации идет
двумя путями: - по каналу прямой связи
(ДНК - РНК - белок); и по каналу
обратной связи (среда - белок - ДНК).

11.

• иРНК это:
- одноцепочечная молекула,
комплементарная части одной нити
ДНК. Эта часть соответствует
одному или группе рядом лежащих
генов;
- молекула, образованная под
действием специального фермента РНК-полимеразы, которая,
продвигаясь по нити ДНК, ведет
синтез иРНК; данный процесс
называется транскрипцией.

12.

и- РНК, пройдя через ядерную
мембрану, поступает в цитоплазму к
рибосомам, где осуществляется:
• а) расшифровка генетической
информации,
• б) синтез из аминокислот
биополимерной макромолекулы белка .
Этот процесс- трансляция.
Аминокислоты доставляются к рибосомам с
помощью транспортных РНК (тРНК). В
клетке имеется столько аминокислот,
сколько типов кодонов, шифрующих
аминокислоты

13.

иРНК несет генетическую
информацию в виде генетического
кода, который с помощью четырех
символов (четыре нуклеотида А, Г, Ц,
У) задает любую из 20 аминокислот.
Свойства генетического кода:
а) Код триплетен
Каждая из 20 аминокислот
зашифрована последовательностью 3х нуклеотидов. Эта
последовательность называется
кодоном.

14.

б) Код вырожден.
Каждая аминокислота кодируется более,
чем одним кодоном (от 2 до 6 кодонов на
одну аминокислоту).
в) Код однозначен.
Каждый кодон соответствует только одной
аминокислоте.
г) Генетический код универсален, т.е.
един для всех живых организмов
планеты.
• Таким образом, ген представляет собой
чередование "слов из трех букв" кодонов, образованных из
четырехбуквенного алфавита.

15.

Программа "Геном человека".
Международная программа
"Геном человека" посвящена
решению проблемы
картирования генов человека.
Число генов в составе ДНК
человека - около 50-60 тысяч,
что составляет только 3%
общей длины ДНК; роль
остальных 97% пока неясна

16.

Главные задачи исследований
а) изучить вариации ДНК в
разных органах и клетках отдельных
индивидуумов и выявить генетические
различия между ними.
б) построить индивидуальные
генные портреты, что даст
возможность лучше лечить болезни.
в) выявить различия между
популяциями и выявить
географические районы повышенного
риска поражения генома людей.

17.

Геномными исследованиями
выявлено также совпадение
нуклеотидных последовательностей у
неродственных видов. Это дает
основания предположить, что в
процессе эволюции происходил
перенос генов от одного вида к
другому. Например, оказалось, что
геномы человека и мыши весьма
близки - их нуклеотидные
последовательности совпадают более
чем на 90%.

18. Генная инженерия

Отличается от классической селекции
следующим пунктам:
1) Можно (нельзя) скрещивать
неродственные виды;
2) Можно (нельзя) извне управлять
процессом рекомбинации в организме
(постоянство своего генетического состава
организм очень надежно охраняет);
3) Можно (нельзя) предугадать, какое
получится потомство.

19. Достижения генной инженерии.

Получен ряд препаратов, в том числе
инсулин человека и противовирусный препарат
интерферон. Около 200 новых диагностических
препаратов введены в медицинскую практику,
и более 100 генно-инженерных лекарственных
веществ находится на стадии клинического
изучения.
В сельском хозяйстве с помощью
рекомбинантной ДНК получены трансгенные
растения, например сорта культурных растений,
устойчивые к засухе, холоду, болезням,
насекомым-вредителям и гербицидам.
Клонирование.