Цель изучения биологии в медицинском вузе
Скачать 2.09 Mb.
|
| 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. ^ - 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) ^ – 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 ^ – 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. ^ (50-е годы ХХ века) – совокупность биохимии, биофизики, классической генетики и биологии. Привела к открытию генетического кода и биосинтеза белка. ^ – использует приемы и методы органической химии, используется для определения структуры и функций в клетке и их взаимной влиянии. Разработка новых лекарственных средств. ^ – 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 ^ 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. ^ -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. ^ 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 ^ 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. ^ Клетка – целостная биологическая система со связями, жестко фиксированными. Клетка – основная структурная и живая единица живого. Клетка может существовать изолированно и независимо. Все организмы состоят из клеток. Уровень организации простейших совпадает с организменным уровнем. Зигота многоклеточного организма – одна клетка, но организменный уровень. ^ Ткань - совокупность клеток и межклеточного вещества, клетки имеют одинаковое строение, происхождение и функции. Появляется у многоклеточных организмов, развивается в онтогенезе в процессе дифференцировки клеток и закладки органов. Типы тканей одинаковы для всех животных. ^ Образуется в результате онтогенеза, филогенеза из-за дифференциации и объединения групп клеток воедино. ЛЕКЦИЯ 3 Клеточная теория. Биология клетки. Конец XIX века – возникновение цитологии 1665 – англ. Роберт Гук, рассматривая срез пробки, увидел целлюлозные оболочки и ввел термин «клетка». 1838 – 1839 – М.Шлейден и Т. Шванн предложили клеточную теорию. Клеточная теория
Шлейден предложил считать ядро наиболее постоянной структурой клетки. Многие положения оказались неверными (положение 3). Клетка стала изучаться. Клеточная теория оказала большое влияние на биологию и медицину. 1858 – Рудольф Вирхов опубликовал свой труд. Если существует живая клетка, то она произошла от клетки. « Каждая клетка от клетки». Применил свои положения теории в клеточной патологии. Современная клеточная теория
Активность организма зависит от клетки, в клетке хранится, перерабатывается наследственная информация. Клетка – основная единица, через которую проходит, запасается и перерабатывается энергия, вещество. Клетка простейшего практически бессмертна. При половом размножении вечны гаметы. В клетке клеточные структуры связаны между собой, все биохимические процессы происходят в соответствующей структуре. В настоящее время установлены 2 вида клеточной организации: прокариоты и эукариоты. Они существенно отличаются друг от друга. К прокариотическим организмам относят бактерии, СЗО и архебактерии (бактерии, выживающие в крайне тяжелых условиях). 0,5-0,3 мкм – размер клетки (см. таблицу в альбоме). Генетическая информация в одной хромосоме – двуцепочечная ДНК, кольцевой формы. Состав хромосом: нет гистоновых белков. Хромосома «голая». Распространены повсеместно. Короткая регенерация, короткое время размножения, быстрый рост, большое биохимическое разнообразие. Эукариотические клетки имеют сильно разветвленные внутриклеточные мембраны. Ядра содержат ядрышки и хромосомы (количество хромосом больше 2). В состав хромосом также входят белки-гистоны, РНК и др. эукариотические клетки способны существовать вместе с другими эукариотическими клетками и являются субъединицами многоклеточного организма. Прокариоты и эукариоты относятся к кислороду по-разному. Большинство прокариот – облигатные анаэробы, реже – факультативные анаэробы, есть и облигатные аэробы. Среди эукариот – единообразие – облигатные аэробы. Прокариоты возникли в период, когда содержание в среде кислорода изменялось, к моменту возникновения эукариот количество его было высоким и стабильным. Между прокариотами и эукариотами прочные эволюционные связи. У них сходные метаболические пути. У прокариот – брожение, у эукариот – гликолиз. Реакции похожи, механизм почти один и тот же. Анаэробное брожение как источник энергии возникло на ранних стадиях эволюции. С появлением кислорода появилась возможность более эффективного процесса окисления – 36 молекул АТФ из 1 молекулы глюкозы – окислительное фосфорилирование. Причем у эукариот оба процесса имеют место. Поэтому КПД – 38АТФ. Наличие обоих процессов имеет большое значение, один процесс может временно компенсировать другой. СЗО осуществляют аэробный фотосинтез. Предполагают, что цианобактерии способствовали накоплению кислорода в первичной атмосфере (около 1,5 млрд. лет назад). Возникновение эукариотических клеток – дискуссионный вопрос. Есть 2 основные теории. Наиболее перспективна – теория симбиоза Маргулис. Эукариотическая клетка – сложная структура, состоящая из нескольких типов клеток, находящихся в симбиотических отношениях друг с другом. Хлорелла может включаться в протоплазму инфузории, где продолжает функционирование. Некоторые амебы не имеют митохондрий, но в протоплазме есть симбионтные бактерии, которые не синтезируют АТФ, но участвуют в превращении ядовитых веществ в молочную кислоту. Некоторые брюхоногие моллюски могут извлекать хлоропласты из других клеток и встраивать в свои клетки. Согласно гипотезе, эукариотические клетки были первоначально прокариотическими. Анаэробные прокариоты Аэробные прокариоты (клетка хозяин) (презумптивная митохондрия) прокариоты с митохондриями подвижные прокариотические клетки клетки цианобактерий подвижная прокариотическая клетка фотосинтезирующая эукариотическая клетка простейшая эукариотическая клетка
Объем эукариотических клеток в 1000 и более раз превышает прокариотические клетки, поэтому в ДНК эукариотических клеток в 1000 и более раз больше генов. Чем у прокариот. Это связано с наличием сети мембран внутри клетки. Клетки эукариот имеют разную форму и размеры. Сферические клетки в среднем имеют диаметр 10-20 мкм (эритроцит – 8мкм, яйцеклетка – 200мкм, сперматозоид 75),некоторые клетки имеют несферическую форму (например, клетки нервной системы). |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Если в классической философии биологии основным предметом изучения были связи биологии с физикой, кибернетикой и другими точными... | | Биология как наука: предмет изучения, методы исследования, классификация биологических дисциплин, актуальные проблемы и значение... |
| Биология как наука, ее достижения, связи с другими науками. Методы изучения живых объектов. Роль биологии в жизни и практической... | | Политика дисциплины: заключается в последовательном и целенаправленном осуществлении учебного процесса, реализации компетентностно-ориентированного... |
| «Биоразнообразие: глобальные и региональные процессы». Первые две конференции молодых биологов прошли в иоэб со ран в 2007 г и в... | | Задачи биологии исходят из предмета изучения – изучение закономерностей всех проявлений жизни |
| Принцип клеточной компартментации. Организация и свойства биологической мембраны. История изучения | | Человек в системе природы. Специфика проявления биологического и социального в человеке |
| Биология как наука, ее достижения, связи с другими науками. Методы изучения живых объектов. Роль биологии в жизни и практической... | | Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины. Определение понятия «жизнь» на... |