БИОЛОГИЯ
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. М., 1987. Т. 1—3.
Брода Э. Эволюция биоэнергетических процессов. М., 1978.
Гаврилов Л. А., Гаврилова Н. С. Биология продолжительности жизни. М., 1986.
Газарян К. Г., Белоусов Л. В. Биология индивидуального развития животных М 1983
Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. М., 1990. Т. 1—3.
Гулберт С. Биология развития. М., 1995. Т. 1-—3.
Зотин А. И., Зотина Р. С. Феноменологическая теория развития, роста и старения организма, М., 1993.
Иванова-Казас О. М. Бесполое размножение животных. Л., 1977.
Карлсон Б. Основы эмбриологии по Пэпену. М., 1983. Т. 1, 2.
Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М., 1988.
Лиознер Л. Д., Бабаева А. Г., Маркелова И. В. Регенерационные процессыи ихизучение в СССР. М., 1990.
Льют Б. Гены. М., 1987.
Лэмб М. Биология старения. М., 1980.
Михайлов А. Т. Эмбриональные индукторы. М., 1988.
Молекулярная биология клетки / Б. Албертс, Д. Брей, Дж. Льюис и др. М., 1994.
Наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование / С. И Козлова, Е. Семенова, Н. С. Демикова, О. Е. Блинникова. Л., 1987.
Тератология человека. Руководство для врачей / Под ред. Г. И. Лазюка М 1991
Токин Б. Д. Общая эмбриология. М., 1987.
Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. М., 1990. Т. 1—3.
Фролькис В. В. Старение и увеличение продолжительности жизни. Л., 1988.
Яблоков А. В., Юсуфов А. Г. Эволюционное учение. М., 1989.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ................................................................................................. 2
ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................... 6
РАЗДЕЛ I. ЖИЗНЬ КАК ОСОБОЕ ПРИРОДНОЕ ЯВЛЕНИЕ.................. 8
ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИЗНИ..................................... 8
1.1. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ.......................................................... 8
1.2. СТРАТЕГИЯ ЖИЗНИ. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ, ПРОГРЕСС, ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ..................................................... 12
1.3. СВОЙСТВА ЖИЗНИ.............................................................................. 17
1.4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ................................................................ 20
1.5. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ...................... 23
1.6. ВОЗНИКНОВЕНИЕ МНОГОКЛЕТОЧНОСТИ.................................... 27
1.7. ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ 28
1.8. ПРОЯВЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ СВОЙСТВ ЖИЗНИ НА РАЗНЫХ УРОВНЯХ ЕЕ ОРГАНИЗАЦИИ............................................................................................ 32
1.9. ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ У ЛЮДЕЙ. БИОСОЦИАЛЬНАЯ ПРИРОДА ЧЕЛОВЕКА............................. 34
РАЗДЕЛ II . КЛЕТОЧНЫЙ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ — ОСНОВА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМОВ........................................................................................................................... 36
ГЛАВА 2. КЛЕТКА — ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЕДИНИЦА ЖИВОГО......... 36
2.1. КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ.......................................................................... 36
2.2. ТИПЫ КЛЕТОЧНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ................................................ 38
2.3. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ......................................................................................................... 39
2.3.1. Принцип компартментации. Биологическая мембрана................... 39
2.3.2. Строение типичной клетки многоклеточного организма................ 41
2.3.3. Поток информации............................................................................ 48
2.3.4. Внутриклеточный поток энергии..................................................... 49
2.3.5. Внутриклеточный поток веществ..................................................... 51
2.3.6. Другие внутриклеточные механизмы общего значения.................. 52
2.3.7. Клетка как целостная структура. Коллоидная система протоплазмы 52
2.4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ КЛЕТКИ ВО ВРЕМЕНИ 53
2.4.1. Жизненный цикл клетки.................................................................... 53
2.4.2. Изменения клетки в митотическом цикле......................................... 54
ГЛАВА 3......... . СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА............................................................. 60
3.1. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ — ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЖИВОГО.................................................................................. 60
3.2. ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИАЛЬНОГО СУБСТРАТА НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ 61
3.3. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА И УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА.................................... 64
3.4. ГЕННЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО
АППАРАТА................................................................................................... 64
3.4.1. Химическая организация гена.......................................................... 65
3.4.1.1. Структура ДНК. Модель Дж. Уотсона и Ф. Крика................... 67
3.4.1.2. Способ записи генетической информации в молекуле ДНК. Биологический код и его свойства..................................................................................... 68
3.4.2 Свойства ДНК как вещества наследственности и изменчивости...... 71
3.4.2.1. Самовоспроизведение наследственного материала.
Репликация ДНК....................................................................................... 71
3.4.2.2. Механизмы сохранения нуклеогидной последовательности ДНК. Химическая стабильность. Репликация. Репарация..................................................... 78
3.4.2.3. Изменения нуклеотидных последовательностей ДНК.
Генные мутации........................................................................................ 84
3.4.2.4. Элементарные единицы изменчивости генетического материала. Мутон. Рекон.......................................................................................................... 90
3.4.2.5. Функциональная классификация генных мутаций..................... 91
3.4.2.6. Механизмы, снижающие неблагоприятный эффект генных мутаций 92
3.4.3. Использование генетической информации в процессах жизнедеятельности 93
3.4.3.1. Роль РНК в реализации наследственной информации.............. 93
3.4.3.2. Особенности организации и экспрессии генетической информации у про- и эукариот.................................................................................................. 104
3.4.3.3. Ген — функциональная единица наследственного материала. Взаимосвязь между геном и признаком...................................................................... 115
3.4.4. Функциональная характеристика гена........................................... 118
3.4.5. Биологическое значение генного уровня организации наследственного материала................................................................................................... 119
3.5. ХРОМОСОМНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА....................................................................................................................... 119
3.5.1. Некоторые положения хромосомной теории наследственности... 119
3.5.2. Физико-химическая организация хромосом эукариотической
клетки......................................................................................................... 121
3.5.2.1. Химический состав хромосом................................................... 121
3.5.2.2. Структурная организация хроматина...................................... 122
3.5.2.3. Морфология хромосом............................................................. 128
3.5.2.4. Особенности пространственной организации генетического материала в прокариотической клетке....................................................................... 129
3.5.3. Проявление основных свойств материала наследственности
и изменчивости на хромосомном уровне его организации..................... 130
3.5.3.1. Самовоспроизведение хромосом в митотическом цикле клеток 131
3.5.3.2. Распределение материала материнских хромосом между дочерними клетками в митозе................................................................................... 133
3.5.3.3. Изменения структурной организации хромосом. Хромосомные мутации................................................................................................................. 133
3.5.4. Значение хромосомной организации в функционировании
и наследовании генетического аппарата.................................................. 139
3.5.5. Биологическое значение хромосомного уровня организации наследственного материала................................................................................................... 142
3.6. ГЕНОМНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА....................................................................................................................... 142
3.6.1. Геном. Генотип. Кариотип.............................................................. 142
3.6.2. Проявление свойств наследственного материала на геномном уровне его организации............................................................................................... 144
3.6.2.1. Самовоспроизведение и поддержание постоянства кариотипа в ряду поколений клеток.................................................................................... 144
3.6.2.2. Механизмы поддержания постоянства кариотипа в ряду
поколений организмов........................................................................... 146
3.6.2.3. Рекомбинация наследственного материала в генотипе. Комбинативная изменчивость........................................................................................... 148
3.6.2.4. Изменения геномной организации наследственного материала. Геномные мутации................................................................................................... 152
3.6.3. Особенности организации наследственного материала у про-
и эукариот.................................................................................................. 154
3.6.4. Эволюция генома............................................................................ 156
3.6.4.1. Геном предполагаемого общего предка про- и эукариот....... 156
3.6.4.2. Эволюция прокариотического генома...................................... 157
3.6.4.3. Эволюция эукариотического генома........................................ 158
3.6.4.4. Подвижные генетические элементы.......................................... 161
3.6.4.5. Роль горизонтального переноса генетического материала
в эволюции генома.................................................................................. 161
3.6.5. Характеристика генотипа как сбалансированной по дозам системы взаимодействующих генов........................................................................ 162
3.6.5.1. Значение сохранения дозового баланса генов в генотипе
для формирования нормального фенотипа........................................... 162
3.6.5.2. Взаимодействия между генами в генотипе............................... 165
3.6.6. Регуляция экспрессии генов на геномном уровне организации наследственного материала................................................................................................... 173
3.6.6.1. Общие принципы генетического контроля экспрессии генов.. 175
3.6.6.2. Роль негенетических факторов в регуляции генной активности 176
3.6.6.3. Регуляция экспрессии генов у прокариот................................. 176
3.6.6.4. Регуляция экспрессии генов у эукариот................................... 178
3.6.7. Биологическое значение геномного уровня организации наследственного материала................................................................................................... 181
ГЛАВА 4. КЛЕТОЧНЫЕ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СВОЙСТВ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
И ИЗМЕНЧИВОСТИ У ЧЕЛОВЕКА........................................................ 183
4.1. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ У ЧЕЛОВЕКА.............................................................. 184
4.2. КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ У ЧЕЛОВЕКА.............................................................. 188
4.2.1. Соматические мутации.................................................................... 189
4.2.2. Генеративные мутации.................................................................... 191
РАЗДЕЛ III . ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО 201
ГЛАВА 5. РАЗМНОЖЕНИЕ....................................................................... 202
5.1. СПОСОБЫ И ФОРМЫ РАЗМНОЖЕНИЯ.......................................... 202
5.2. ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ.............................................................. 204
5.2.1. Чередование поколений с бесполым и половым размножением... 207
5.3. ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ............................................................................ 208
5.3.1. Гаметогенез...................................................................................... 210
5.3.2. Мейоз............................................................................................... 212
5.4. ЧЕРЕДОВАНИЕ ГАПЛОИДНОЙ И ДИПЛОИДНОЙ ФАЗ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА....................................................................................................................... 218
5.5. ПУТИ ПРИОБРЕТЕНИЯ ОРГАНИЗМАМИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ....................................................................................................................... 219
ГЛАВА 6 . ОНТОГЕНЕЗ КАК ПРОЦЕСС РЕАЛИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ........................................................................................... 221
6.1. ФЕНОТИП ОРГАНИЗМА. РОЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И СРЕДЫ
В ФОРМИРОВАНИИ ФЕНОТИПА........................................................... 221
6.1.1. Модификационная изменчивость................................................... 222
6.1.2. Роль наследственных и средовых факторов. в определении половой принадлежности организма...................................................................... 224
6.1.2.1. Доказательства генетического определения признаков пола.. 224
6.1.2.2. Доказательства роли факторов среды в развитии
признаков пола....................................................................................... 228
6.2. РЕАЛИЗАЦИЯ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ
В ИНДИВИДУАЛЬНОМ РАЗВИТИИ. МУЛЬТИГЕННЫЕ СЕМЕЙСТВА 230
6.3. ТИПЫ И ВАРИАНТЫ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ................ 234
6.3.1. Закономерности наследования признаков, контролируемых
ядерными генами....................................................................................... 234
6.3.1.1. Моногенное наследование признаков. Аутосомное и сцепленное
с полом наследование............................................................................. 234
6.3.1.2. Одновременное наследование нескольких признаков. Независимое и сцепленное наследование........................................................................ 240
6.3.1.3. Наследование признаков, обусловленных взаимодействием неаллельных генов........................................................................................................ 246
6.3.2. Закономерности наследования внеядерных генов.
Цитоплазматическое наследование.......................................................... 251
6.4. РОЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И СРЕДЫ В ФОРМИРОВАНИИ НОРМАЛЬНОГО И ПАТОЛОГИЧЕСКИ ИЗМЕНЕННОГО............ ФЕНОТИПА ЧЕЛОВЕКА.. 253
6.4.1. Наследственные болезни человека................................................. 254
6.4.1.1. Хромосомные болезни.............................................................. 254
6.4.1.2. Генные (или менделевские) болезни.......................................... 257
6.4.1.3. Мультифакториальные заболевания, или болезни
с наследственным предрасположением................................................. 260
6.4.1.4. Болезни с нетрадиционным типом наследования..................... 262
6.4.2. Особенности человека как объекта генетических исследований... 267
6.4.3. Методы изучения генетики человека.............................................. 268
6.4.3.1. Генеалогический метод.............................................................. 268
6.4.3.2. Близнецовый метод.................................................................... 275
6.4.3.3. Популяционно-статистический метод....................................... 276
6.4.3.4. Методы дерматоглифики и пальмоскопии............................... 278
6.4.3.5. Методы генетики соматических клеток..................................... 278
6.4.3.6. Цитогенетичвский метод............................................................ 280
6.4.3.7. Биохимический метод................................................................ 281
6.4.3.8. Методы изучения ДНК в генетических исследованиях............ 282
6.4.4. Пренатальная диагностика наследственных заболеваний............. 284
6.4.5. Медико-генетическое консультирование........................................ 285
ГЛАВА 7. ПЕРИОДИЗАЦИЯ ОНТОГЕНЕЗА.......................................... 288
7.1. ЭТАПЫ. ПЕРИОДЫ И СТАДИИ ОНТОГЕНЕЗА............................. 288
7.2. ВИДОИЗМЕНЕНИЯ ПЕРИОДОВ ОНТОГЕНЕЗА, ИМЕЮЩИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ И ЭВОЛЮЦИОННОЕ ЗНАЧЕНИЕ......................... 290
7.3. МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЯИЦ ХОРДОВЫХ................................................................................................. 292
7.4. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ И ПАРТЕНОГЕНЕЗ........................................ 296
7.5. ЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ........................................................ 298
7.5.1. Дробление........................................................................................ 298
7.5.2. Гаструляция..................................................................................... 303
7.5.3. Образование органов и тканей....................................................... 311
7.5.4. Провизорные органы зародышей позвоночных........................... 314
7.6. ЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ МЛЕКОПИТАЮЩИХ
И ЧЕЛОВЕКА.............................................................................................. 320
7.6.1. Периодизация и раннее эмбриональное развитие......................... 320
7.6.2. Примеры органогенезов человека, отражающих эволюцию вида 330
ГЛАВА 8 . ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМОВ.............................................................................................. 344
8.1. ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ................................................................ 344
В БИОЛОГИИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ................................ 344
8.2. МЕХАНИЗМЫ ОНТОГЕНЕЗА........................................................... 345
8.2.1. Деление клеток................................................................................. 345
8.2.2. Миграция клеток............................................................................. 347
8.2.3. Сортировка клеток.......................................................................... 350
8.2.4. Гибель клеток.................................................................................. 352
8.2.5. Дифференцировка клеток................................................................ 356
8.2.6. Эмбриональная индукция............................................................... 366
8.2.7. Генетический контроль развития.................................................... 373
8.3. ЦЕЛОСТНОСТЬ ОНТОГЕНЕЗА......................................................... 378
8.3.1. Детерминация.................................................................................. 378
8.3.2. Эмбриональная регуляция............................................................. 380
8.3.3. Морфогенез..................................................................................... 384
8.3.4. Рост.................................................................................................. 388
8.3.5. Интегрированность онтогенеза...................................................... 393
8.4. РЕГЕНЕРАЦИЯ.................................................................................... 393
8.5. СТАРОСТЬ И СТАРЕНИЕ. СМЕРТЬ КАК БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ 403
8.5.1. Изменение органов и систем органов в процессе старения........... 404
8.5.2. Проявление старения на молекулярном, субклеточном и клеточном уровнях.................................................................................................................... 409
8.6. ЗАВИСИМОСТЬ ПРОЯВЛЕНИЯ СТАРЕНИЯ ОТ ГЕНОТИПА, УСЛОВИЙ И ОБРАЗА ЖИЗНИ......................................................................................... 412
8.6.1. Генетика старения............................................................................ 412
8.6.2. Влияние на процесс старения условий жизни................................ 417
8.6.3. Влияние на процесс старения образа жизни.................................. 423
8.6.4. Влияние на процесс старения эндоэкологической ситуации......... 425
8.7. ГИПОТЕЗЫ, ОБЪЯСНЯЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ СТАРЕНИЯ......... 426
8.8. ВВЕДЕНИЕ В БИОЛОГИЮ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ
ЖИЗНИ ЛЮДЕЙ......................................................................................... 428
8.8.1. Статистический метод изучения закономерностей
продолжительности жизни........................................................................ 429
8.8.2. Вклад социальной и биологической компонент в общую смертность
в историческом времени и в разных популяциях.................................... 430
ГЛАВА 9. РОЛЬ НАРУШЕНИЙ МЕХАНИЗМОВ ОНТОГЕНЕЗА
В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА..................................................................... 433
9.1. КРИТИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ В ОНТОГЕНЕЗЕ ЧЕЛОВЕКА............ 433
9.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ВРОЖДЕННЫХ ПОРОКОВ РАЗВИТИЯ....... 435
9.3. ЗНАЧЕНИЕ НАРУШЕНИЯ МЕХАНИЗМОВ ОНТОГЕНЕЗА
В ФОРМИРОВАНИИ ПОРОКОВ РАЗВИТИЯ......................................... 438
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА............................................................ 443
Учебное издание
Ярыгин Владимир Никитич,
Васильева Вероника Игоревна,
Волков Игорь Николаевич,
Синельщикова Валерия Васильевна