Лекция 1 Биология

1. Биология – наука о жизни, об общих закономерностях существования и развития живых существ. Биология изучает процессы

жизнедеятельности организмов, их
жизненные циклы, взаимосвязи с окружающей средой, происхождение,
историческое и индивидуальное развитие.
Многообразие живой природы так велико, что о БИОЛОГИИ
правильно говорить как о комплексе естественных наук, которые изучают
жизнь живых существ с разных сторон.
Термин “БИОЛОГИЯ” впервые был введен в 1802 году
одновременно учеными Ламарком и Тревиранусом.
Современная биология – это сложный
высокодифференцированный комплекс фундаментальных и прикладных
достижений живой природы.

2. Составной частью биологии является МЕДИЦИНСКАЯ БИОЛОГИЯ, которая изучает человека, его происхождение, эволюцию, географическое

распространение,
численность и структуру популяций человека в пространстве и времени.
МЕДИЦИНСКАЯ БИОЛОГИЯ изучает наследственность человека, его
генетическую систему, генотипические и индивидуальные
отличия людей, их экологию, физиологию, особенности поведения.
В медицинских вузах некоторые биологические дисциплины
выделились в самостоятельные науки, такие как
АНАТОМИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ, ГИСТОЛОГИЯ, БИОХОМИЯ,
МИКРОБИОЛОГИЯ.
Курс медицинской биологии является базой для изучения других
теоретических дисциплин \ ФАРМАКОЛОГИИ, БИОХИМИИ\, а также
клинических дисциплин \ТЕРАПИИ, ПЕДИАТРИИ, ИНФЕКЦИОННЫХ
БОЛЕЗНЕЙ, ХИРУРГИИ и др./

3.

Медицинская биология – наука об основах жизнедеятельности человека, которая изучает
закономерности индивидуального развития и морфофизиологической адаптации человека к
условиям окружающей среды в связи с его биосоциальной сутью и влиянием молекулярногенетических, клеточных, онтогенетических, популяционных, экологических факторов на
здоровье человека.
Задача медицинской биологии - определить роль биологических процессов в
обеспечении здоровья индивидуума.
Изучение биологии имеет важное значение для подготовки врача любой
специальности. Знания паразитологии, генетики, цитологии и молекулярной
биологии часто помогают диагностировать болезнь и оказать эффективную
помощь больному. Развитие и достижения генной инженерии обеспечивают
получение ряда лекарственных препаратов (антибиотики, витамины,
гормоны). Изучение паразитологии необходимо для лечения инфекционных
и инвазионных болезней и для разработки методов их профилактики.

4. Определение понятия «жизнь». Свойства живого

Жизнь – это открытая
нуклеопротеидная
макромолекулярная система,
способная к самовоспроизведению
(преемственность между
генерациями биологических
систем), самообновлению (поток
вещества и энергии) и
саморегуляции (поддержание
гомеостаза)

5. Свойства живого

Рост и развитие
2. Обмен веществ
3. Старение и смерть
4. Раздражимость и возбудимость
5. Способность к воспроизводству
6. Наследственность
7. Изменчивость
8. Биологические ритмы
9. Дискретность и целостность
10.
Единство химического состава
1.
Все свойства жизни являются
общими (этими свойствами
обладают и неживые объекты) за
исключением двух специфических
свойств: наследственность и
способность к воспроизводству, т.к.
ДНК обеспечивает эти свойства

6. Уровни организации живого

7. Уровни организации жизни.

1. Молекулярно – генетический
уровень:
- элементарная структура:
коды наследственной информации.
- элементарное явление:
воспроизведение этих кодов по принципу
матричного синтеза или конвариантной
редупликации молекулы ДНК.
- экологические проблемы
уровня: рост мутагенных факторов и
увеличение доли мутаций в генофондах.

8.

2. Клеточный уровень:
- элементарная структура:
клетки.
- элементарное явление: жизненные
циклы клеток.
- экологические проблемы уровня: рост
клеточной патологии в
результате
загрязнения среды, нарушения
воспроизведения клеток.
Каждая клетка – относительно
автономная самостоятельно
функционирующая единица.
Клетки у многоклеточных
объединяются в ткани и
системы органов.

9.

3. Организменный уровень:
- элементарная структура: организмы и
системы органов, из которых они состоят.
- элементарное явление: комплекс
физиологических процессов , обеспечивающих
жизнедеятельность.
Элементарная единица жизни – организм.
Регулирующая система уровня - генотип.
Наследственная информация , закодированная в
генотипе реализуется определенными
фенотипическими проявлениями, определяет
механизм адаптации и формирует определенное
поведение живых существ в конкретных
условиях
среды.
- экологические проблемы уровня:
снижение
адаптационных возможностей
организмов, развитие пограничных состояний у
человека.

10. 4. Популяционно – видовой уровень.

- элементарная структура: популяции.
- элементарное явление: видообразование на
основе естественного отбора.
Популяция – основная единица эволюции.
Регулирующая система уровня - ее генофонд,
который определяет эволюционные перспективы и
экологическую пластичность популяций.
Причины, вызывающие изменение генофонда
популяций :
мутации, комбинативная изменчивость,
популяционные волны, изоляция.
Реализация изменений осуществляется путем
естественного отбора .

11. -экологические проблемы уровня: снижение экологических показателей популяций /численности, плотности, возрастного состава /.

5. Биосферно – биогеоценотический
уровень.
- элементарная структура: биогеоценозы.
- элементарное явление: динамические
взаимосвязи
биосферы.
биогеоценозов в масштабах
Биогеоценоз – элементарная единица потока
энергии и
круговорота веществ.
Регулирующая система – генопласт –
совокупность генофондов и генотипов
адаптированных друг к другу популяций в
окружающей их среде.

12.

Весь комплекс биогеоценозов образует
живую оболочку Земли - Биосферу.
Между биогеоценозами осуществляется не
только материально – энергетический обмен, но и
постоянная конкурентная борьба, что придает
биосфере большую динамичность.
- Экологические проблемы уровня :
увеличение количества антропоценозов и их
глобальное распространение , загрязнение среды,
разрушение озонового экрана Земли..
Биологические уровни организации живой природы
взаимно связаны между собой по принципу
биологической
иерархии.
Система нижнего уровня обязательно входит в состав более
высшего уровня.

13.

14.

15. Формы жизни

Неклеточные
/Вирусы, фаги/.
Клеточные
Прокариоты
/доядерные/
Эукариоты
/ядерные/
/бактерии,
сине-зеленые
водоросли./
/ простейшие,
грибы,
растения,
животные/.

16.

17.

18.

СТРОЕНИЕ
КЛЕТКИ

19.

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ
Цитология (cytos - клетка, logos- наука) – наука, изучающая
строение и функции клеток, их размножение, развитие и
взаимодействие в многоклеточном организме.
Янсен, 1590г. Изобретение микроскопа.
Роберт Гук 1665г. – термин «клетка».
Ян Пуркинье 1825г. – открыл протоплазму.
Роберт Броун 1831г. – открыл ядро.
Матиас Шлейден
Матиас Шлейден и Теодор Шванн (1838 – 1839 гг.)
сформулировали положения клеточной теории:
1.Клетка – единица строения всех живых организмов.
2.Клетки сходны по строению.
3.Рудольф Вирхов (1858 г.): «Cellula e cellula» ( «Каждая клетка
из клетки»).
4.Карл Бэр: «Клетка – единица развития».
1930 год – создание электронного микроскопа.
Теодор Шванн

20.

Основные положения современной клеточной теории
1.Клетка – основная структурно – функциональная и
генетическая единица живых организмов, наименьшая
единица живого;
2.Клетки всех одноклеточных и многоклеточных
организмов сходны по строению, химическому составу и
важнейшим проявлениям процессов жизнедеятельности;
3.Каждая новая клетка образуется в результате деления
исходной (материнской) клетки;
4.Клетки многоклеточных организмов специализированы:
они выполняют разные функции и образуют ткани.

21.

МАТТИАС ШЛЕЙДЕН
Шлейден (Schleiden) Маттиас Якоб (05.04.1804,
Гамбург – 23.06.1881, Франкфурт-на-Майне),
немецкий
ботаник.
Изучал
право
в
Гейдельберге,
ботанику
и
медицину
в
университетах Гёттингена, Берлина и Йены.
Профессор ботаники Йенского университета
(1839–62), с 1863 – профессор антропологии
Дерптского университета (Тарту).
Основное направление научных исследований –
цитология и физиология растений. В 1837
Шлейден предложил новую теорию образования
растительных
клеток,
основанную
на
представлении о решающей роли в этом
процессе клеточного ядра. Учёный полагал, что
новая клетка как бы выдувается из ядра и затем
покрывается клеточной стенкой. Исследования
Шлейдена способствовали созданию Т. Шванном
клеточной теории. Известны работы Шлейдена о
развитии
и
дифференцировке
клеточных
структур высших растений. В 1842 он впервые
обнаружил ядрышки в ядре.
Среди наиболее известных трудов ученого –
«Основы ботаники» (Grundz ge der Botanik,
1842–43).

22.

ТЕОДОР ШВАНН
Шванн (Schwann) Теодор (07.12.1810 - 11.01.1882), немецкий
физиолог. Окончил иезуитский колледж в Кёльне, изучал
естественные науки и медицину в Бонне, Вюрцбурге и Берлине.
До 1839 работал ассистентом физиолога И. Мюллера в Берлине.
В 1839–48 – профессор физиологии и сравнительной анатомии
Лувенского университета, в 1848–78 – профессор Льежского
университета.
Наиболее известны работы Шванна в области гистологии, а
также труды, посвящённые клеточной теории. Ознакомившись с
работами М. Шлейдена, Шванн пересмотрел весь имевшийся на
то время гистологический материал и нашёл принцип сравнения
клеток растений и элементарных микроскопических структур
животных. Взяв в качестве характерного элемента клеточной
структуры ядро, смог доказать общность строения клеток
растений и животных. В 1839 вышло в свет классическое
сочинение
Шванна
«Микроскопические
исследования
о
соответствии в структуре и росте животных и растений»
(Mikroskopische Untersuchungen ber die Uebereinstimmung in der
Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen).
Как гистолог Шванн известен работами по тонкому строению
кровеносных сосудов, гладких мышц и нервов. Учёный
обнаружил и описал особую оболочку, окружающую нервное
волокно (шванновская оболочка). Кроме того, Шванн нашёл в
желудочном соке фермент пепсин и установил выполняемую им
функцию; проиллюстрировал принципиальную аналогию между
процессами пищеварения, брожения и гниения.
Шванн был членом Лондонского королевского общества (с 1879),
Парижской академии наук (с 1879), Королевской бельгийской
академии наук, литературы и изящных искусств (c 1841).

23.

ВСЕ КЛЕТОЧНЫЕ ОРГАНИЗМЫ
ПРОКАРИОТЫ
ЭУКАРИОТЫ
Не имеют
оформленного ядра
Имеют оформленное
ядро

24. Прокариоты – одноклеточные доядерные организмы.

Особенности строения:
1. Небольшие размеры – 0,5 – 3 мкм.
2. Отсутствует ядерная мембрана , т.е. нет
морфологически обособленного ядра.
3. Генетический материал представлен одной
длиной кольцевой молекулой ДНК,
упакованной в клетке в виде петель
/нуклеоид/.Гистоновые белки не выявлены,
отсутствует нуклеосомная организация
хроматина.
Молекулярная масса ДНК прокариот
составляет 2,5×109 ±0,5×109 ,что соответствует
примерно 2000 структурных генов.
4. Отсутствуют мембранные органоиды.

25.

5. Наружная клеточная мембрана часто
образует выпячивания в цитоплазму /
мезосомы/,выполняющих функцию
образования АТФ.
6. Отсутствует клеточный центр, не
типичны внутриклеточные перемещения
цитоплазмы и амебоидное движение.
7. Покрыты клеточной стенкой, содержащей
гликопептид муреин – механически плотный
защитный элемент клеточной стенки.
8. В цитоплазме могут содержаться
плазмиды – мелкие кольцевые молекулы
ДНК, содержащие один или несколько
генов.
9. Размножаются амитозом каждые 20
минут.

26. Эукариоты – организмы, клетки которых имеют ядро, окруженное мембранной оболочкой.

Особенности строения:
1. Форма клеток разнообразная, размеры
колеблются в
пределах от 5 до 100 мкм.
2. Клетки имеют сходный химический состав и
обмен
веществ.
3. Клетки разделены системой мембран на
компартменты.
4. Генетический материал сосредоточен
преимущественно в хромосомах, которые имеют
сложное строение и образованы нитями ДНК и
гистоновыми белковыми молекулами.
5. В цитоплазме находятся мембранные органоиды,
центриоли.
6. Деление клеток митотическое.

27.

СТРОЕНИЕ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ

28.

ЦИТОПЛАЗМА
Цитоплазма составляет основную массу клетки. Она состоит на 85% из воды, на
10% из белков, оставшиеся 5 % приходятся на липиды, углеводы, нуклеиновые
кислоты, минеральные соединения.
ЦИТОПЛАЗМА
ГИАЛОПЛАЗМА
ОРГАНОИДЫ
ВКЛЮЧЕНИЯ
Гиалоплазма (или цитоплазматический матрикс) представлена однородным
мелкозернистым
веществом,
обеспечивающем
вязкость,
эластичность,
сократимость и движение цитоплазмы. Это коллоидный раствор, который в
зависимости от физиологического состояния и воздействия внешней среды может
находиться в состоянии золя (жидкости) или геля (более упругого плотного
вещества).
Гиалоплазма является внутренней средой клетки, где протекают реакции
внутриклеточного обмена.

29.

ВКЛЮЧЕНИЯ
Включения – это непостоянные компоненты цитоплазмы, содержание которых
меняется в зависимости от функционального состояния клетки.
ВКЛЮЧЕНИЯ
ТРОФИЧЕСКИЕ
СЕКРЕТОРНЫЕ
ЭКСКРЕТОРНЫЕ
Трофические включения представляют собой запасы питательных веществ. В
растительных клетках это крахмальные и белковые зёрна, в животных – гликоген в
клетках печени и мышцах, капли жира в клетках подкожной жировой клетчатки.
Секреторные включения являются продуктами жизнедеятельности клеток желёз
внешней и внутренней секреции. К ним относятся ферменты, гормоны, слизь и
другие вещества, подлежащие выведению из клетки.
Экскреторные включения представляют собой продукты обмена веществ в
растительных и животных клетках (кристаллы щавелевой кислоты, щавелевокислого
кальция и др.).

30.

Органоиды
– постоянные клеточные
структуры, имеющие определенное строение,
химический
состав
и
выполняющие
специфические функции.
Органоиды общего
назначения
Присутствующие во
всех клетках эукариот
Пластиды, митохондрии, лизосомы
и т.д.
Специальные
органоиды
Характерные для
специализированных клеток
многоклеточного организма
или клеток одноклеточного
организма
Реснички, жгутики и т.д.

31.

Органоиды
Мембранные
Немембранные
•Рибосомы
•Клеточный центр
•Микротрубочки
•Микрофиламенты
•Хромосомы
Одномембранные
Двухмембранные
•ЭПС
•Комплекс
Гольджи
•Лизосомы
•Вакуоли
•Митохондрии
•пластиды

32.

Элементарная цитоплазматическая мембрана
Клеточные оболочки эукариотических организмов имеют различное строение, но всегда
к цитоплазме прилегает плазматическая мембрана, на её поверхности образуется
наружный слой. У животных это гликокаликс (образован гликопротеинами,
гликолипидами, липопротеинами), у растений – клеточная стенка из мощного слоя
волокон клетчатки.
Элементарная мембрана имеет толщину 7-10 нм. При рассмотрении в электронный
микроскоп элементарная мембрана выглядит трёхслойной – два тёмных слоя,
разделённые светлым.
Цитоплазматическая
мембрана
выполняет
следующие функции:
-ограничивает
и
защищает
клетку
от
воздействия окружающей среды;
-регулирует обмен веществ и энергии между
клеткой и внешней средой (поступление
веществ
в
клетку
происходит
путём
диффузии, осмоса, активного транспорта, с
помощью фагоцитоза или пиноцитоза);
-обеспечивает связь между клетками в тканях
многоклеточного организма;
-выполняет рецепторную функцию.

33.

ЦИТОСКЕЛЕТ
В цитоплазме эукариотической клетки имеются
скелетные образования в виде микротрубочек
и
пучков
белковых
волокон.
Элементы
цитоскелета, тесно связанные с наружной
цитоплазматической мембраной и ядерной
оболочкой, образуют сложные переплетения в
цитоплазме.
Цитоскелет
образован
микротрубочками
и
микрофиламентами,
определяет форму клетки, участвует в её
движениях, в делении и перемещениях самой
клетки,
во
внутриклеточном
транспорте
органоидов и отдельных соединений.

34.

ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ
Рибосомы, прикреплённые к
мембранам
Свободные рибосомы
Полости
ЭПС представлена системой каналов и полостей, образованных элементарными
мембранами и пронизывающих всю гиалоплазму клетки. Выделяют два типа
эндоплазматической
сети
–
гладкая
(агранулярная)
и
шероховатая
(гранулярная). На мембранах гладкой эндоплазматической сети локализованы
ферментные системы жирового и углеводного обмена. Здесь происходит синтез
жиров и углеводов. На мембранах гранулярной эндоплазматической сети
находятся рибосомы, в которых происходит синтез белков.
Мембраны эндоплазматической сети делят клетку на отсеки, изолирующие
ферментные системы, что необходимо для их последовательного вступления в
биохимические реакции. Непосредственным продолжением эндоплазматической
сети является наружная ядерная мембрана. По каналам эндоплазматической
сети происходит транспорт веществ, как синтезированных в клетке, так и
поступивших извне.

35.

Метаболизм липидов
Синтез белка на ШЭР

36.

ЛИЗОСОМЫ
Лизосомы представляют собой шаровидные тельца
диаметром от 0,2 до 1 мкм. Они покрыты
элементарной мембраной и содержат около 30
гидролитических ферментов, способных расщеплять
белки, нуклеиновые кислоты, жиры и углеводы.
Образование лизосом происходит в комплексе
Гольджи.
лизосомы
При попадании в цитоплазму клетки
пищевых веществ или микроорганизмов
ферменты лизосом принимают участие в
их переваривании. Лизосомы могут
разрушать структуры самой клетки при
повреждении их мембран и временные
органы эмбрионов и личинок, например
хвост и жабры в процессе развития
головастиков лягушек. Продукты лизиса
через мембрану лизосом поступают в
цитоплазму и включаются в дальнейший
обмен веществ.
Лизосомы

37.

Схема строения растительной клетки
Митохондрия
ЭПС
Хлоропласт
Вакуоль
Ядро
Цитоплазма
Ядрышко
Цитоплазматическая
мембрана
Лизосома
Клеточная стенка

38.

Функции мембранных органоидов клетки:
1.Ядро и ядрышко - хранение, передача наследственной информации и образование
малых субъединиц рибосом.
2.ЭПС - складирование белков и транспортизация веществ по трубочкам, канальцам и
цистернам.
3.Аппарат Гольджи - синтез углеводов, жиров и лизосом, которые после образования
складируются в нём.
4.Лизосомы - расщепление старых органоидов до более простых соединений.
5.Митохондрии - расщепление АТФ, хранение части получившейся энергии и
осуществление клеточного дыхания.
6.Пластиды - фотосинтез, в процессе которого образуются органические вещества и
выделяется кислород.
7.Вакуоли - резервуары воды и растворённых в ней соединений, регулирует обмен
веществ клетки.
Функции немембранных органоидов (частей) клетки:
1.Рибосомы - синтез белка и образование полисом (множество рибосом, скачкообразно
передвигающихся по иРНК в процессе трансляции).
2.Клеточный центр - служит для равномерного распределения хромосом и органоидов
клетки при делении.
3.Реснички и жгутики - передвижение клеток.

39.

ТЕСТ «СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ»
Ответьте на вопросы теста:
1.Авторами клеточной теории являются:
А) Р.Гук и А.Левенгук;
Б) М.Шлейден и Т.Шванн;
В) Л.Пастер и И.И.Мечников;
Г) Ч.Дарвин и А.Уоллес.
2.Положением клеточной теории следует считать:
А) все клетки организма различаются по своим функциям;
Б) клетки всех организмов сходны по своему строению;
В) обмен веществ присущ только клеткам высших организмов;
Г) из клеток состоят только животные и растения.
3.Любая клетка способна:
А) к обмену веществ;
Б) сокращаться;
В) проводить нервный импульс;
4.Плазматическая мембрана не может выполнять функцию:
А) транспорта веществ;
Б) защиты клетки;
В) взаимодействия с другими клетками;
Г) синтеза белка.
5.Фотосинтез протекает в:
А) гранулярной ЭПС;
Б) хлоропластах;
В) митохондриях;
Г)аппарате Гольджи.

40.

6.Цитоплазма – это:
А) внутреннее содержимое клетки без ядра;
Б) внутреннее содержимое ядра;
В) раствор органических соединений.
7.Биосинтез белка осуществляют :
А) митохондрии;
Б) ядрышки;
В) комплекс Гольджи;
Г) рибосомы.
8.Хромосомы отвечают за:
А) биосинтез белка;
Б) расщепление веществ поступивших в клетку;
В) хранение, передачу, воспроизведение наследственной информации;
Г) создание энергии АТФ.
9.Протекание реакций обмена веществ в клетке
обеспечивает:
А) митохондрия;
Б) рибосома;
В) лизосома;
Г) цитоплазма.
10.Обязательные компоненты цитоплазмы клетки, имеющие определённое
строение, место расположения, выполняющие определённые функции называются:
А) включения;
Б) органоиды.