Единицы живого

Эволюция – это следствие из неизбежности возникновения мутаций.

Нуклеиновые кислоты являются основой наследственности всего живого.

TCTATGTGT

AGATACACA

TCTATGTGT

AGATACACA

В состав такой двуцепочечной молекулы входят слабые водородные связи и сильные ковалентные связи, которые удерживают нуклеотиды друг у друга.

 

Разрыв водородной связи:

 

AGATACACA AGATACACA

TCTATGTGT TCTATGTGT

Для данного процесса необходим фермент – ДНК-полимераза. ДНК-полимераза вступает в контакт с молекулами ДНК, ползет по ним, синтезирую дочерние молекулы, в каждой из которых одна цепь старая, одна новая.

ДНК-полимераза иногда «ошибается». Она выхватывает из окружающей среды нуклеотиды, если они подходят, то она подставляет их в цепь. Иногда ДНК-полимераза подставляет не тот нуклеотид. Частота: 1 ошибка на 10⁵ нуклеотидов. Существует целая система противодействию этих ошибок. Если случилась ошибка, то водородные связи образовываться не могут – пространственная ошибка, и ДНК-полимераза не может двигаться по цепи. Тогда ДНК-полимераза образует 3’–5’ – экзонуклеарную активность, т. е. способна отщеплять 3’ – концевой нуклеоид – корректорская активность.

Иногда ДНК-полимераза не распознает ошибки и идет дальше. Остается одна ошибка на 10⁷ нуклеотидов. Существует система противодействия и этим ошибкам. Специальные белки маркируют место ошибки. Потом белок эндонуклеаза делает одноцепочесчный разрез и выбрасывает неверный участок (экзонуклеаза отщепляет концы, эндонуклеаза способна расщеплять ДНК по середине). Молекулы систем способны отличать старые цепи от новых (используется метилирование ДНК). Метильная группа никак не влияет на функции ДНК. Старая цепь уже метилирована со старой репликации, поэтому метилирование новой цепи идет быстрее. Неисправный участок выбрасывается, потом достраивается исправные. Но и эта система может пропустить ошибки: одна ошибка на 10¹⁰ нуклеотидов – это количество ошибок приемлемо.

 

Что происходит при ошибке?

AGATACACA – ошибка не обнаружена.

TCTATATGN

AGATATACA - матрица для новой цепи.

TCTATATGT

 

Возникло новое стабильное соединение – мутация. Ошибки репликации являются одной из причин мутаций. Мутации неизбежны. 10¹⁰ – частота возникновения мутаций (наравне с ошибками репликаций). В гене 10³ – 10⁴ нуклеотидов – 10^-7 – 10^-6 – спонтанных мутаций.

Мутацию усиливают: радиация, химические агенты (моющие средства, инсектициды).

I. Реально существующие единицы живого (основные единицы живого).

1. организм = особь – индивид.

Главным критерием любой особи, организма, индивида является наличие специальных структур, отделяющих данный организм от окружающей среды и от других организмов.

Индивид –«неразделимый» на части, способные существовать так же как целый организм.

Клон –биологическая единица, где трудно зафиксировать отдельный организм. Генота - возникла путем стандартного полового размножения. Гамета – образовалась в процессе полового размножения.

ГЕНОТА + ГАМЕТА = КЛОН

2. клетка

Поверхностная мембрана должна быть водонепроницаемой, практически водонепроводящей, поэтому ее главным компонентом должны быть фосфолипиды – жиры.

Функция мембран:

· избирательная проницаемость. В основе этого свойства лежат белки.

· связь с окружающей средой.

· отделение от внешней среды.

 

Главной функцией цитоплазмы является то, что в ней протекает большая часть реакций клетки. В каждой клетке одновременно протекают тысячи разных химических реакций. Исключение: семена покрытосеменных, находящихся в стадии покоя. При этом для каждой реакции необходимы определенные условия.

 

Условия:

· рН (кислотность)

· Ферменты. Их наличие и концентрация.

· Компоненты, участвующие в реакции. Их наличие и соотношение.

· Энергия.

· Окислители или восстановители в нужном соотношение.

· Мало ингибиторов.

 

Для разных реакций все эти условия могут быть настолько различными, что данные реакции могут быть по сути несовместимы.

 

Принцип компартментализации: разделение клетки на компартменты (с помощью мембран) для проведения отдельных реакций.

 

Функция ядра – хранение генетической информации и ее считывание. Ядро покрыто двойной мембраной, т. е. ядро имеет симбмогенное происхождение (слияние двух организмов).

 

ЭПС - система проводящих канальцев.

 

Функции аппарата Гольджи:

· Доработка веществ, синтезируемых в цитоплазме и транспортируемых ЭПС. В разных цистернах вещества подвергаются разным химическим обработкам.

· Сортировка готовых веществ. От различных участков цистерн отшнуровываются компартменты с содержимым. Некоторые компартменты подходят к наружной мембране, сливаются с ней и выбрасывают наружу свои вещества – секреторные гранулы.

 

Общий биологический принцип разделения функций. На примере клетки.

Эукариоты, не имеющие ядра: эритроциты, ситовидные клетки у растений.

Прокариотические клетки – не имеют реального разделения на компартменты, поэтому у них медленный обмен веществ.

Эукариоты – имеют разделение клетки на компартменты.

 

Разделение квартиры, самолета и другого на функционально разные отсеки, появление термина деталь являются искусственным воплощением общего биологического принципа разделения функций. Весь мир, который человек создает вокруг себя, выстроен по общебиологическим закономерностям.

Полиэтиленовый пакет – прокариотический вариант, дамская сумочка – эукариотический.

 

- В колониях не очень понятно, где клетки отделяются друг от друга.

- Грибы и водоросли – неполное разделение клеток мембраной.

- Плазмодии.

- Поперечно-полосатые мышечные волокна (много ядер).

- Синцитиии – покровы ленточных червей.

- Плазмодесмы – цитоплазматический канал между клетками растений.

 

II. Синтетические единицы живого.

1. таксономические единицы (категории).

Идея степени сходства разных организмов.

 

Вид

Род

Семейство

Отряд Порядок

Класс

Тип Отдел

Царство

 

	Наличие внутриклеточных отсеков	Тип питания	Наличие/отсутствие клеточной стенки
Бактерии и актиномицеты	Нет	Авто, гетеро	Есть (муреин)
Растения	Есть	Авто	Есть (целлюлоза)
Животные	Есть	Гетеро	Нет
Грибы	Есть	Гетеро	Есть (хитин)
Простейшие (протисты) – клеточные эукариоты, не знают куда отнести.	Есть	Авто, гетеро	Есть/нет (касается экологической стратегии)

 

2. естественные группировки организмов.

Внутривидовые	Межвидовые
Семья: - прайд львов - пара лебедей с выводком - утка с выводком - страус с выводком - муравейник	++ - мутуализм
Стаи: - совместное пропитание - совместная миграция - совместное размножение	+0 – комменсализм
Популяции. Ареал любого вида внутри себя не однороден.	+- - поедание (хищничество), паразитизм
	-0 – аменсализм
	-- - конкуренция

 

Поедание – временный контакт (корова на лугу). Хищничество – частный вариант, при котором наступает смерть. В этом случае овцу, которая съедает растение с корнем, в отличие от коровы, можно назвать хищником. Паразитизм – долговременный контакт.

 

Симбиоз –совместно обитающие живые существа. Еще недавно его применяли только к ++ отношениям, но сейчас все возвращается, т. е. ++, +-, +0, -0, -- - различные варианты симбиоза.