ЛЕКЦИЯ 1
ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ В МЕДИЦИНСКОМ ВУЗЕ
1.Уметь интерпретировать универсальные биологические явления, основные свойства живого (наследственность, изменчивость, раздражимость, обмен веществ и т. д.) в применении к человеку.
2.Знать эволюционные связи (филогенез органов, возникновение пороков развития).
3.Анализировать закономерности и механизмы нормального онтогенеза и интерпретировать их в отношении к человеку.
4.Владеть основами медико-биологического исследования человека.
5.Интерпретировать явления паразитизма.
Термин «биология» введен Ж.Б.Ламарком и Тревиранусом в 1802 году (bios-хизнь).
Биология - наука о жизни, о формах живого, о закономерностях существования и развития органического мира. Объект исследования биологии - живые организмы. Изучаются строение, функции, связи с другими организмами и окружающей средой (в т. ч. неживой природой). Открытия в биологии конца ХХ века сравнимы с открытиями космоса.
1838 - Т.Шванн, М.Шлейден - клеточная теория.
1865 - Г.Мендель - «Законы наследования».
1953 - Д.Уотсон, Ф.Крик - двойная спираль ДНК.
1965 - Ниренберг - генетический код.
1957 - Д.Кендрью, М.Перути - пространственная структура белка - миоглобина.
1958 - Ф.Санжер - последовательность аминокислот инсулина.
1961 - Ф.Жакоб, Ж.Моно - схема регуляции экспрессии генов у прокариот.
1970 - Х.Темин, Д.Балтимор - обратная транскрипция.
1980 - А.Каледин - способ выделения термостабильной ДНК-полимеразы из бактерий.
1983 - Кэрри Мюллис - полимеризация цепной реакции (ПЦР).
1998 - секвенирование генома многоклеточной нематоды.
Достижения в биологии за последние 10-15 лет:
- клонированы гены более 60 болезней
-открыты болезни экспансии (распространения числа трехнуклеотидных повторов и подтвержден феномен антиципации (синдром умственной отсталости с ломкой Х хромосомы, хорея Гентингтона и др.))
-осуществлены первые попытки генотерапии человека
-разработаны модели трансгенеза на мышах
-отрыты митохондриальные болезни
-осуществление программы «геном человека»
-применение анализа ДНК в криминалистике: установление личности, отцовства
-выделены гены - супрессоры опухолей
-открыты микроделеционные синдромы
- разработаны новые методы пренатального скрининга и диагностики
-осуществление поиска новых генов сложно наследуемых болезней человека
-количество установленных генетических маркеров составляет десятки тысяч.
Современная биологическая наука образует сложную систему биологических направлений. Есть разные классификации биологических наук.
Палеонтология - наука о вымерших животных и растениях.
Неонтология - изучает ныне живущих организмов.
Классификация по объекту исследования.
-зоология: протозоология - учение о простейших организмах
гельминтология - о паразитических червях
арахнология - о паукообразных
энтомология - о насекомых
Зоология изучает строение, происхождение, развитие, образ жизни животных.
-ботаника - изучает строение, происхождение, развитие и функции растений (лекарственные и ядовитые растения)
-гидробиология - наука о водных объектах
-вирусология - наука о вирусах
-микробиология - наука о микроорганизмах.
Классификация по свойствам живого.
Морфология - изучает форму, строение организма (анатомия, гистология)
Физиология - изучает процессы, протекающие в живом организме и обмен веществ между организмом и окружающей средой (нормальная физиология, патологическая физиология)
Экология - изучает взаимодействия между организмом и окружающей средой (гигиена с экологией, биология с экологией)
Этология - наука о поведении животных, человека (у человека детерминировано поведение)
Биология клетки - цитология
Биология развития - закономерности развития (ранее - эмбриология)
Генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости (кафедра неврологии)
Геронтология - учение о старении организма и борьбе за долголетие
Гериатрия - наука об обмене веществ, протекающем в стареющем организме
Антропология - наука о закономерностях происхождения человека, человеческих рас
Эволюционное учение - изучает закономерности исторического развития.
Далее происходит более мелкое деление групп.
Существуют смежные дисциплины.
Биохимия - классическая наука о химических реакциях, которые протекают в живых клетках, обеспечивают рост, жизнедеятельность и размножение организмов. Биохимии принадлежит открытие ферментов и их роли.
Биофизика - изучает живые объекты, используя оригинальные физические методы и концепции.
Молекулярная биология (50-е годы ХХ века) - совокупность биохимии, биофизики, классической генетики и биологии. Привела к открытию генетического кода и биосинтеза белка.
Биоорганическая химия - использует приемы и методы органической химии, используется для определения структуры и функций в клетке и их взаимной влиянии. Разработка новых лекарственных средств.
Физико-химическая биология - конец ХХ века - союз биофизики, биохимии, биоорганической химии, молекулярной биологии.
Биоинженерия генная - создание нового организма с заранее заданными свойствами. В настоящее время можно выделить, создать ген или группу генов с интересующим признаком, происходит вживление в другой организм (ген инсулина человека встроен в кишечную палочку).
Геномика - компьютерный анализ генома (в том числе и генома человека) и медицинские приложения (так называемая - медицинская геномика). Используется геномная диагностика, выявляющая предрасположенность к каким - либо заболеваниям человека.
Протеомика - связь между наследственным материалом и проявлением признаков.
Биология взаимодействует практически со всеми науками и используется в технике (биотехнологические приемы, промышленный микробиологический синтез, сыроварение и др.)
ЛЕКЦИЯ 2
ДИАЛЕКА МАТЕРИАЛИСТИЧЕСКОГО ПОНИМАНИЯ ЖИЗНИ. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ.
Все живые организмы избирательно относятся к окружающей среде. Состав химических элементов живых систем отличаются от химических элементов земной коры. В земной коре O,Si,Al,Na,Fe,K,в живых организмах H,O,C,N. Всех других элементов менее 1%. В любом живом организме можно найти все элементы окружающей среды, правда, в разном количестве. Однако это не означает, что они необходимы. Необходимы 20 химических элементов - тех, без которых живая система обойтись не может. В зависимости от окружающей среды и обмена веществ набор этих веществ разный. Некоторые химические элементы входят в состав всех живых организмов (универсальные химические элементы) H,C,N,O.Na,Mg,P,S,Ca,K,Cl,Fe,Cu,Mn,Zn,B,V,Si,Co,Mo. Кремний входит в состав мукополисахаридов соединительной ткани.
В состав живых организмов входят 4 элемента, которые удивительно подошли для выполнения функций живого: О,С,Н,N. Они обладают общим свойством: они легко образуют ковалентные связи посредством спаривания электронов. Атомы С обладают свойством: могут соединяться в длинные цепи и кольца, с которыми могут связываться другие химические элементы. Соединений С очень много. Ближе всего к углероду кремний, но С образует СО2, который широко распространен в природе и доступен всем, а оксид кремния - элемент песка (нерастворим).
Вода обладает свойствами:
-наилучший растворитель
-удельная теплоемкость выше, чем у других веществ. Океаны способны поглощать и отдавать огромное количество тепла, почти не меняя своей температуры - атмосфера стабильна. Все клетки и ткани содержат большое количество воды.
Организм человека:
Головной мозг - 77%
Белое вещество - 70%
Серое вещество - 84%
Мышцы - 80%
Кости - 55%
Зубы - 7-8%
Волосы - 4%
Содержание воды зависит от возраста (с возрастом падает), метаболической активности (чем больше активность - тем больше воды). Вода существует в свободной и связанной формах. Свободной 95%. Это растворитель, образует коллоидные системы цитоплазмы. Связанная вода соединена с белками слабыми связями (электростатическими, гидрофобными, водородными). Слабые связи в отличие от ковалентных связей возникают и разрушаются без участия ферментов. Они определяют структуру и функции макромолекул.
Макромолекулы - нуклеиновые кислоты, белки, полипептиды, липиды, полисахариды - полимеры, образованные мономерами, соединенными ковалентными связями. Любой живой организм на 90% состоит из 6 химических элементов - С,О,Н,Р,N,S - биоэлементы (биогенные элементы).
Клетка
Органеллы Ядро, митохондрии, хлоропласты
Надмолекулярные комплексы Ферментные комплексы, рибосомы,
сократительные системы
Макромолекулы Полисахариды НК АК и др.
Строительные структуры моносахариды простые кислоты
Предшественники биоэлементы, вода
Все живые организмы используют общие материалы для жизнедеятельности. Используются около 120 (20 аминокислот, 5 азотистых оснований, 4 класса липидов, малых молекул - простых кислот, воды, фосфатов - 70). Это продукты химической эволюции (органические соединения живых систем и компоненты неживой материи).
Жизнь по своей природе материальна, но не любая материя является живой.
Жизнь - особая форма материи. Живым организмам присущи специфические функции, свойства и закономерности. Они находили и находят отображение в формулировках жизни(300 формулировок). Ни одна из них не удовлетворяет принципам формулировок.
Свойства живой материи
-репродукция (самовоспроизведение, размножение)
-обмен веществ
-раздражимость
-саморегуляция
-гомеостаз
-наследственность
-изменчивость
-ритмичность
-постоянная связь с внешней средой
-эволюционный критерий.
Гомеостаз - поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно меняющихся условиях внешней среды. Обмен веществ присущ всем живым организмам, поэтому это свойство легко легло в основу экологического определения жизни.
Онзагер, Морровитц
Жизнь есть свойство материи, приводящее к сопряженной циркуляции биоэлементов в водной среде, движимая, в конечном счете, энергией солнечного излучения по пути увеличения сложности.
Любое утверждение можно проверить. Экологическая, эволюционная формулировка основана на сумме всевозможных действий, производимых продуцентами, консументами и редуцентами. Все живые организмы зависят от окружающей среды. Через каждый организм идут потоки веществ и энергии. С помощью обмена веществ происходит поддержание упорядоченности и сохранение постоянства состава и воспроизведения любой структуры. В течение жизни происходит физиологическая регенерация (самовозобновляемость клеток). Обмен веществ с точки зрения химии - совокупность большого количества сравнительно простых химических реакций: окисление, восстановление, ацетилирование и др. каждая реакция обмена может быть воспроизведена в лаборатории. В живых системах многие индивидуальные реакции, составляющие обмен веществ, строго согласованы во времени и месте. Они направлены на сохранение и воспроизведение всей живой системы в целом. Обмен веществ направлен на поддержание существования организма в определенных условиях внешней среды.
1878г Ф.Энгельс «Диалектика природы»
Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является обмен веществ с окружающей их внешней средой, причем с прекращением обмена прекращается и жизни, что приводит к разложению белка.
1868 - открыты нуклеиновые кислоты
1953 -открыта биологическая роль нуклеиновых кислот
Бернал, Перре
Жизнь есть способная к самовоспроизведению открытая система органических реакций, катализируемых ступенчато и изотермическим образом сложными и специфическими катализаторами, которые сами продуцируются системой.
Органическая материя - сложная упорядоченная единая система(!,5 млн. видов). Она состоит из взаимосвязанных уровней, взаимодействующих и взаимовлияющих друг на друга. Они могут быть разной величины, высоты. Понятие среды для каждого уровня различно. Основной уровень - тот, к которому человек относит себя сам - неправильная точка зрения. Существуют разные подходы к уровням организации.
Модель ступенчатой горки.
Космическая биология
Биосферология - биосферный
Биоценология - надвидовой
Эволюционная теория видов - видовой, популяционный
Ботаника, зоология, анатомия - организменный
Гистология - тканевой
Биология клетки - клеточный
Молекулярная биология - молекулярный
Субмолекулярная биология - электронно-генетический
Молекулярно - генетический уровень
У всех живых организмов (кроме РНК-содержащих вирусов) наследственная информация заключена в ДНК. В качестве поставщика энергии используют химические соединения (например, АТФ). АТФ у всех организмов образуется в схожих путях. Гены соединяются в группы сцепления на хромосомах.