Реферат Курсовая Конспект
Биология – наука, изучающая закономерности возникновения и развития жизни на Земле - раздел Биология, Введение Термин «...
|
ВВЕДЕНИЕ
Термин «биология» впервые был предложен французским ученым Ж.Б. Ламарком в 1802 году. Этот термин состоит из двух слов греческого происхождения: bios – жизнь; logos – учение. Таким образом, биология – это учение о жизни.
Биология – наука, изучающая закономерности возникновения и развития жизни на Земле.
Что же такое «жизнь»?
Впервые научное определение жизни было дано Ф. Энгельсом в 1878 году:
«Жизнь – это есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных этих тел».
«...жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей средой, причем с прекращением этого обмена прекращается и жизнь».
Из определения жизни, данного Ф. Энгельсом, вытекают три положения:
1. Материальным субстратом (носителем) жизни являются белковые тела (под "белковым телом" он понимал не белки, а сложные химические образования).
2. Жизнь рассматривается как особая форма движения материи, которая заключается в обмене веществ.
3. Подчеркивается неразрывная связь живых существ с окружающей средой.
Определение жизни Энгельса не утратило своей актуальности и по сей день. Однако за период времени, прошедший с тех пор, учеными было сделано много открытий в области биологии и других наук, которые позволили глубже понять сущность жизни. В частности, удалось уточнить субстрат жизни. Сегодня под материальным носителем (субстратом) жизни понимают комплекс, состоящий из двух биополимеров: белков и нуклеиновых кислот.
С точки зрения кибернетики, живые организмы рассматриваются как открытые саморегулирующиеся системы, которые обмениваются с окружающей средой тремя потоками: вещества, энергии и информации.
Для характеристики живых организмов как открытых систем используется 2-й закон термодинамики, согласно которому в неживой природе разнообразные процессы идут всегда в одном направлении – все виды энергии переходят в конечном итоге в тепловую, которая равномерно распределяется между всеми телами, т.е. происходит увеличение энтропии. Поэтому энтропию рассматривают как меру упорядоченности (структурированности) живых систем.
Все живые организмы имеют низкую энтропию, так как обладают высокой структурированностью на протяжении всей жизни. Снижение энтропии в живых организмах достигается за счет постоянного извлечения энергии из окружающей среды. При этом энтропия в окружающей среде повышается.
Академик В.И. Вернадский рассматривал жизнь как явление биосферное: «Вне биосферы мы жизнь научно не знаем и ее проявления научно не видим».
Профессор М.М. Камшилов, основываясь на учении Вернадского, характеризует жизнь как биотический круговорот веществ, а живые организмы выступают в качестве отдельных звеньев этого круговорота.
Свойства жизни (фундаментальные):
· самообновление;
· самовоспроизведение;
· саморегуляция.
На этих трех свойствах основаны все проявления жизни:
· обмен веществ и энергии;
· строгая упорядоченность биохимических реакций во времени и пространстве;
· структурированность живых объектов;
· раздражимость – способность давать ответную реакцию на действие факторов внешней среды;
· размножение;
· гомеостаз;
· наследственность и изменчивость;
· индивидуальное и филогенетическое развитие;
· дискретность и целостность.
Уровни организации жизни
Несмотря на огромное многообразие форм проявлений жизни, ученые выделяют несколько уровней ее организации. Каждый уровень организации жизни характеризуется специфическими элементарными структурами и специфическими элементарными явлениями.
Клеточный уровень
Элементарной структурой является клетка, а элементарными явлениями – реакции клеточного обмена веществ.
Онтогенетический уровень
Элементарной структурной единицей является отдельная особь, или организм. Организм рассматривается на протяжении всего периода его существования (онтогенеза).
Элементарное специфическое явление – процесс реализации наследственной информации, закодированной в молекулах ДНК, в признаки и свойства отдельной особи, протекающий в определенных условиях окружающей среды (процесс превращения генотипа в фенотип).
Популяционно-видовой уровень
Элементарной единицей этого уровня является популяция. Популяция – форма существования любого вида.
В качестве элементарного специфического явления на этом уровне выступает элементарное эволюционное явление – длительное изменение генотипического состава (генофонда) популяции, которое возникает в результате действия на популяцию элементарных эволюционных факторов: естественного отбора, популяционных волн, изоляции, мутационного процесса, дрейфа генов.
Биогеоценотический уровень
Элементарной специфической единицей этого уровня является биогеоценоз – исторически сложившееся на определенной территории сообщество животных и растительных организмов, тесно взаимодействующее с окружающей его средой.
Элементарные специфические явления – круговорот веществ и превращение энергии в биогеоценозах.
Биосферный (глобальный) уровень
Этот уровень объединяет все предыдущие уровни. Все круговороты веществ отдельных биогеоценозов составляют единый глобальный круговорот веществ.
Функциональная классификация генов
Все гены делятся на три группы:
· cтруктурные – контролируют развитие признаков путем синтеза соответствующих ферментов;
· регуляторные – управляют деятельностью структурных генов;
· модуляторные – смещают процесс проявления признаков в сторону его усиления или ослабления, вплоть до полной блокировки.
Особенности строения генов
У прокариотических и эукариотических клеток
Клетки в природе делятся на прокариотические и эукариотические. У прокариот ген имеет непрерывную структуру, т.е. представляет собой часть молекулы ДНК.
У эукариот ген состоит из чередующихся участков: экзонови интронов. Экзон – информативный участок, интрон – неинформативный. Число интронов у разных генов неодинаково (от 1 до 50).
Экспрессия (проявление действия) гена в процессе синтеза белка
Весь процесс синтеза белка условно делится на три этапа: транскрипция,
Процессинг и трансляция.
Трансляция
Трансляция –это процесс считывания информации с молекулы и-РНК на молекулу белка. Подобно транскрипции, трансляция протекает в три стадии:
· инициация,
· элонгация,
· терминация.
Элонгация
Заключается в синтезе полипептида из свободных аминокислот, которые доставляются транспортными РНК. Аминокислота обязательно сначала должна попасть в аминоацильный центр – «центр узнавания». Скорость присоединения аминокислот у прокариот и эукариот разная: за одну секунду присоединяется две аминокислоты у эукариот и 16-17 – у прокариот.
Генотип и фенотип.
Взаимодействие аллельных генов
Различают следующие виды взаимодействия аллельных генов:
· полное доминирование,
· неполное доминирование,
· сверхдоминирование,
· кодоминирование,
· межаллельная комплементация,
· аллельное исключение.
Сверхдоминирование
Сверхдоминирование имеет место в том случае, когда фенотипическое проявление доминантного гена в гетерозиготном состоянии сильнее, чем в гомозиготном:
Aa > AA.
Пример – гетерозис, или явление гибридной силы, когда гибриды первого поколения обладают резко выраженными фенотипическими признаками (в последующих поколениях проявление этих признаков ослабевает).
Взаимодействие неаллельных генов
Различают следующие виды (формы) взаимодействия неаллельных генов:
· комплементарное (дополнительное),
· эпистаз,
· полимерия,
· эффект положения,
· регуляторные взаимодействия.
Регуляторные взаимодействия
Регуляторными называются взаимодействия, имеющие место в ходе регуляции экспрессии генов на уровне транскрипции (т.е. взаимодействия регуляторных и структурных генов).
Наборы половых хромосом у некоторых животных и человека
П о л | Организмы | |
♀♀ | ♂♂ | |
XX XY XX XO | XY XX XO XX | Человек, дрозофила Птицы, бабочки Тараканы Комнатная моль |
Закономерности наследования признаков,
Пластидная наследственность
Установлено, что пестролистность (наличие на листе белых участков, лишенных хлорофилла) у некоторых растений обусловлена генами, находящимися в пластидах.
У хламидомонады (одноклеточная водоросль) ген, определяющий устойчивость к стрептомицину, также расположен в пластидах.
Митохондриальная наследственность
Примерами митохондриальной наследственности является устойчивость к антибиотикам у дрожжевых клеток и мужская половая стерильность (отсутствие мужских гамет) у ряда растений, например, у кукурузы.
У человека (предположительно) – такие пороки развития, как сращение нижних конечностей и расщепление позвоночника.
Классификация мутаций
1) По характеру проявления в гетерозиготном состоянии – доминантные (проявляются в гетерозиготном состоянии) и рецессивные (проявляются только в гомозиготном состоянии).
2) В зависимости от причины – спонтанные (без видимых причин) и индуцированные (вызванные направленным действием какого-то фактора).
3) В зависимости от локализации в клетке – ядерные и цитоплазматические.
4) По отношению к возможности наследования – генеративные (в половой клетке) и соматические (возникшие в соматической телесной клетке). Соматические мутации у видов, размножающихся половым способом, по наследству не передаются. Но для данного индивида они не безразличны (например, родимые пятна, пятна на радужке, раковая опухоль).
5) Функциональная (в зависимости от исхода) – полезные, вредные (в том числе летальные) и нейтральные (безразличные).
6) По характеру изменения генома – генные (изменение структуры гена), хромосомные (изменение строения хромосом) и геномные (изменение числа хромосом).
Биологические факторы
· Вирусы (герпес, ветряная оспа, коревая краснуха, энцефалит, полиомиелит).
· Живые вакцины, сыворотки, гистамин, стероидные гормоны.
· Возраст(чем больше, тем выше вероятность возникновения наследственных заболеваний,– так, синдром Дауна в 14 раз чаще возникает у детей от матерей, рожающих после 40 лет).
· Нарушение функции какого-то органа(рак молочной железы чаще возникает у нерожавших женщин).
Антимутационные барьеры
1. Наличие двух нитей молекулы ДНК. Изменения, возникшие в одной нити, могут быть восстановлены благодаря существованию второй неизмененной нити ДНК. Процесс восстановления поврежденной молекулы ДНК называется репарацией. Она бывает нескольких видов:
Дорепликативная (световая и темновая),
Пострепликативная,
I. Частоты встречаемости генов одной аллельной пары в популяции остаются постоянными из поколения в поколение.
p + q = 1,
где p – частота встречаемости доминантного аллеля (А), q – частота встречаемости рецессивного аллеля (a).
II. Частоты встречаемости генотипов в одной аллельной паре в популяции остаются постоянными из поколения в поколение, а их распределение соответствует коэффициентам разложения бинома Ньютона 2-й степени.
p2 + 2pq +q2 = 1
Эту формулу следует выводить с помощью генетических рассуждений.
Допустим, что в генофонде популяции доминантный аллель А встречается с частотой р, а рецессивный аллель а с частотой q. Тогда в этой же популяции женские и мужские гаметы будут нести аллель А с частотой р, а аллель а с частотой q. При свободном скрещивании (панмиксии) происходит случайное слияние гамет и образуются самые разные их сочетания:
pА | qa | |
pA | р2AA | pqAa |
qa | pqAa | q2aa |
Запишем полученные генотипы в одну строку:
p2AA + 2pqAa + q2aa = 1.
Теперь докажем на конкретном примере, что частоты встречаемости генов одной аллельной пары из поколения в поколение не меняются. Допустим, что в некой популяции в данном поколении pA = 0,8, qa = 0,2. Тогда в следующем поколении будет:
0,8А | 0,2a | |
0,8A | 0,64AA | 0,16Aa |
0,2a | 0,16Aa | 0,04aa |
0,64 АА + 0,32 Аа + 0,04 аа = 1.
При этом частота встречаемости аллельных генов в гаметах остается без изменений:
А = 0,64+0,16 = 0,8; а = 0,04+0,16 = 0,2.
Закон Харди-Вайнберга применим и для множественных аллелей.
Так, для трех аллельных генов формулы будут следующие:
(I) p + q + r = 1,
(II) p2 + 2pq + 2pr + 2 qr + q2 + r2 = 1.
Практическое значение закона Харди-Вайнберга состоит в том, что он позволяет рассчитать генетический состав популяции в данный момент и выявить тенденцию его изменения в будущем.
Применение этого закона на практике показало, что популяции отличаются друг от друга по частоте встречаемости генов. Так, по генам группы крови в системе АВ0 различия между русскими и англичанами были следующие:
IA | IB | I0 | |
Русские | 0,25 | 0,19 | 0,56 |
Англичане | 0,25 | 0,05 | 0,70 |
Признаки родословной при У-сцепленном (голандрическом) типе наследования
Признак, имеющийся у отца, передается всем его сыновьям.
Методы изучения ДНК
· Методы секвекнирования (определения нуклеотидной последовательности ДНК).
· Использование ДНК-зондов.
· Клонирование ДНК-зондов.
Читать по учебнику В.Н.Ярыгина «Биология».
Классификация наследственной патологии человека
I. Наследственные болезни(болезни, причиной которых являются изменения наследственного материала).
Генные болезни.
А. Моногенные болезни:
- аутосомно-доминантные;
- аутосомно-рецессивные;
- Х-сцепленные доминантные;
- Х-сцепленные рецессивные;
- У-сцепленные.
Б. Полигенные болезни (ретинобластома, нефробластома).
ПРИНЦИПЫ ПРОФИЛАКТИКИ, ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Профилактика и диагностика наследственной патологии
В настоящее время профилактика наследственной патологии проводится на четырех уровнях: 1) прегаметическом; 2) презиготическом; 3) пренатальном; 4) неонатальном.
Неонатальный уровень
На четвертом уровне проводится скрининг новорожденных на предмет выявления аутосомно-рецессивных болезней обмена в доклинической стадии, когда своевременно начатое лечение дает возможность обеспечить нормальное умственное и физическое развитие детей. Основывается на клиническом, генетическом и лабораторно-инструментальном обследовании пациентов.
Этап
Синтез искусственных генов вне организма возможен двумя способами: химическим и ферментативным.
Химический синтез – создание гена с известной нуклеотидной последовательностью. Впервые искусственный ген был синтезирован в 1970 г. индийским ученым Г. Кораной. Это был ген аланиновой т-РНК. Он состоял из 72 нуклеотидов и включал только структурную часть. Регуляторная часть гена отсутствовала, поэтому ген был функционально не активным. В 1976 г. Корана осуществил химический синтез другого гена – гена тирозиновой т-РНК кишечной палочки, который включал промотор и терминатор, т.е. регуляторные части.
Ферментативный синтез искусственных генов – это синтез ДНК на матрице и-РНК в процессе обратной транскрипции. Ферментативный синтез искусственных генов стал возможным после открытия в 1970 г. ферментов обратной транскрипции – обратных транскриптаз. ДНК, полученная в процессе обратной транскрипции, называется ДНК-копией. Полученные путем ферментативного синтеза гены не имеют регуляторных участков, поэтому для обеспечения работы этих генов необходимо присоединять промотор, взятый из генома бактериальной клетки. Таким образом были получены гены, отвечающие за синтез некоторых гормонов: инсулина, соматотропина, глобиновые гены.
Этап
Состоит в сшивании полученного гена с направляющей, или векторной, молекулой ДНК. В качестве направляющих молекул могут использоваться:
а) бактериальные плазмиды, т.е. кольцевые молекулы ДНК, присутствующие в бактериальной клетке;
б) фаги (фаг лямбда);
в) вирусы (вирус SV 40).
Плазмидную ДНК выделяют и расщепляют ферментом рестриктазой, превращая кольцевую молекулу в линейную. Причем после разрезания одна из цепей оказывается длиннее другой на несколько нуклеотидов, т.е. формируются так называемые «липкие концы». Эти нуклеотиды могут свободно спариваться с комплементарными нуклеотидами другого фрагмента ДНК с липкими концами. Благодаря этому ДНК из различных источников могут объединяться, образуя рекомбинантные молекулы. Рекомбинантную конструкцию вводят затем в бактерию, где она реплицируется.
Этап
Состоит в проникновении гибридной молекулы ДНК в клетку-реципиент и встраивании в ее геном. Способ введения в клетку гибридных молекул зависит от вектора. Если в качестве вектора используется плазмида, то введение происходит по типу трансформации; если в качестве вектора используется фаг или вирус – по типу трансдукции.
Достижения генной инженерии могут быть использованы по следующим направлениям.
1. Введение генов эукариот в бактерии и создание таких микроорганизмов, которые могут в промышленном масштабе синтезировать биологически активные вещества: антибиотики, витамины, гормоны. Например, были синтезированы гены, отвечающие за синтез инсулина, введены в геном кишечной палочки, которая стала продуцировать инсулин. Сегодня возможно получение таким образом соматостатина, СТГ, брадикинина и других биологически активных веществ.
2. Генотерапия – получение лечебного эффекта с помощью введения в организм чужеродных генов. Клинические испытания по доставке функционально активных молекул ДНК в клетки человека были начаты в 1990 г. и касались таких заболеваний, как гемофилия, серповидно-клеточная анемия, различные ферментопатии. В настоящее время допускается лечение не только моногенных заболеваний, но и мультифакториальных (диабет, атеросклероз, онкологические и психические заболевания).
В зависимости от способа введения экзогенной ДНК в геном пациента генная терапия может проводиться либо в культуре клеток (ex vivo), либо непосредственно в организме (in vivo).
Клеточная генная терапия ex vivo предполагает:
· выделение и культивирование специфических типов клеток (например, опухолевых);
· введение в них чужеродных генов;
· отбор клеток с рекомбинантными молекулами ДНК;
· трансплантацию этих клеток тому же пациенту.
Генная терапия in vivo основана на прямом введении клонированных и упакованных последовательностей ДНК в ткани больного.
О Н Т О Г Е Н Е З
ЭМБРИОНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД
Онтогенез – это полный цикл индивидуального развития каждой особи, начиная с момента образования гамет, давших ей начало, и заканчивая ее смертью.
Онтогенез можно также рассматривать как процесс развертывания наследственной информации, полученной от родителей, который происходит в определенных условиях окружающей среды.
Онтогенез подразделяют на три периода:
Предэмбриональный (прогенез).
Эмбриональный.
Постэмбриональный.
Предэмбриональный период
соответствует гаметогенезу - процессу образования половых клеток.
Эмбриональный период
Эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается выходом развивающегося организма из яйцевых или зародышевых оболочек или рождением. По отношению к млекопитающим и человеку этот период называют антенатальным. Развивающийся организм в эмбриональный период питается за счет питательных веществ, накопленных яйцеклеткой, или за счет материнского организма.
Эмбриональный период принято делить на следующие стадии:
Зигота.
Дробление.
Гаструляция.
Классификация яйцеклеток
А. По количеству желтка яйцеклетки подразделяются на:
· Алецитальные (млекопитающие, в том числе и человек) – практически лишены желтка.
· Олиголецитальные (ланцетник) – содержат небольшое количество желтка.
· Мезолецитальные (амфибии и некоторые рыбы) – содержат среднее количество желтка.
· Полилецитальные (пресмыкающиеся и птицы) – содержат много желтка.
Б. По распределению желтка различают яйцеклетки:
· Изолецитальные (ланцетник, черви) – содержат небольшое количество равномерно распределенного желтка.
· Умеренно телолецитальные (амфибии) – содержат среднее количество желтка, который сосредоточен на одном полюсе клетки; на другом полюсе располагается ядро.
· Резко телолецитальные (птицы) – содержат много желтка, занимающего почти весь объем цитоплазмы.
· Центролецитальные (насекомые) – содержат много желтка, который окружает ядро толстым слоем.
Гетерохронность закладки органов и тканей
В эмбриогенезе зачатки различных органов и тканей закладываются неодновременно. Существует следующая закономерность: раньше закладываются зачатки тех органов, которые раньше начинают функционировать.
Примеры. У хордовых головной конец тела раньше закладывается, чем хвостовой; спинной мозг раньше головного. У человека: верхние конечности закладываются раньше, чем нижние.
ПОСТЭМБРИОНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД.
Регуляция роста и развития
На процессы роста и развития оказывают влияние внешние и внутренние факторы. Внешние факторы: свет, питание, температура, вода, кислород, электромагнитное излучение, микроэлементы, сезонные явления и т.д. Они не могут изменить тип развития, но сказываются на скорости роста и развития.
Внутренние факторы: генотип, эндокринная и нервная системы (нейро-эндокринная регуляция).
Известно, что рост наследуется по типу полимерии.
Продолжительность жизни.
Продолжительность жизни человека
Сколько должен жить человек? Разные ученые дают на этот вопрос неоднозначные ответы: от 70 до 200 лет. Если воспользоваться коэффициентом Бюффона, то продолжительность жизни человека должна быть в пределах от 100 до 160 лет.
Поскольку не существует критерия определения истинной продолжительности жизни человека, то ученые пользуются таким показателем, как средняя продолжительность жизни.
РЕГЕНЕРАЦИЯ КАК ОБЩЕЕ СВОЙСТВО ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
Регенерация –процесс восстановления живыми организмами снашиваемых или поврежденных биологических структур. Синоним – репарация.
Регенерация имеет как биологическое, так и медицинское значение.
С точки зрения биологии, регенерация носит приспособительный характер.
Любое заболевание сопровождается повреждением биологических структур, выздоровление – их регенерацией.
Классификация репаративных процессов
1. В зависимости от уровня биологической организации поврежденных структур:
· внутриклеточная регенерация;
· клеточная регенерация;
· тканевая регенерация;
· органная регенерация;
· организменная регенерация.
Внутриклеточная регенерация (увеличение числа ядер и органелл) носит универсальный характер – присуща всем клеткам (даже нервным).
2. В зависимости от фактора, вызвавшего процесс:
· физиологическая – процесс восстановления биологических структур, снашивающихся в процессе нормальной жизнедеятельности (линька у насекомых, птиц, млекопитающих; у человека: слущивание клеток эпидермиса, пищеварительного тракта, обновление клеток крови – каждую секунду погибает 4 млн. эритроцитов и столько же появляется новых);
· репаративная – процесс восстановления биологических структур, разрушенных насильственным путем.
Репаративная регенерация может протекать в разных формах и разными способами.
Источники регенерационного материала
1. Наличие в зрелом организме бластных (малодифференцированных) клеток.
2. Дедифференцировка клеток по схеме: специализированные клетки → малодифференцированные клетки → клетки с другой специализацией.
3. Активация специализированных клеток к размножению.
Давно замечено, что различные виды животных обладают неодинаковой способностью к восстановлению органов и тканей. От каких факторов зависит эта способность?
Факторы, определяющие репаративные способности
Стимуляция репаративных процессов
Можно ли усилить репаративные способности организма? Да, можно. Сегодня известно много способов стимуляции репаративных процессов.
Методы стимуляции регенерации
Локального действия Общего действия на организм
- физические
- химические
- биологические
- метод протезов
Кибернетические основы регуляции гомеостаза
Кибернетика –наука, устанавливающая общие принципы управления саморегулирующимися системами. Живые организмы также являются саморегулирующимися системами, и поэтому к ним применимы все кибернетические понятия и принципы регуляции.
Обратная связь
Блок-схема кибернетической системы.
В основе работы кибернетической системы лежит процесс передачи и обработки информации. В работу системы постоянно вносятся коррективы, характер которых зависит от тех отклонений, которые наблюдаются на входе. Для живых организмов входными сигналами служат пища, вода, свет, звук, температура. Выходные сигналы – реакция органа или ткани, выделение секрета и т.д. Важным элементом кибернетической системы является обратная связь – влияние выходного сигнала на блок управления. Различают отрицательную и положительную обратную связь.
Отрицательная обратная связь – направлена на восстановление исходного состояния кибернетической системы, в случае ее отклонения от нормы.
Пример: работа термостата.
Положительная обратная связь – направлена на усиление возникшего отклонения кибернетической системы от исходного состояния.
Пример: кровотечение из крупного сосуда, рост организма в онтогенезе.
Отличительные особенности нервной и гуморальной регуляции гомеостаза
Нервная регуляция:
– высокая скорость наступления ответной реакции;
– реакция кратковременная;
– реакция носит локальный характер.
Снижение тироксина в крови
гипофиз
усиление выработки тиреотропного гормона
усиление функции щитовидной железы
увеличение содержания тироксина
Регуляция осмотического давления плазмы крови:
Адаптивные биоритмы
Подразделяются на:
· суточные;
· лунные;
· годичные (сезонные);
· приливно-отливные;
· солнечные.
Регуляция биоритмов
В регуляции околосуточных и годичных ритмов ведущая роль принадлежит эпифизу. Он вырабатывает гормон мелатонин, который оказывает влияние как на другие эндокринные железы, так и на структуры мозга.
Филетическая дивергентная параллелизм конвергенция
Эволюция онтогенеза
Основные тенденции, проявляющиеся в ходе эволюции онтогенеза, – это целостность, эмбрионизация и автономизация.
Предметом изучения экологии являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы), исследование их динамики во времени и пространстве.
Задачи экологии:
- исследование закономерностей взаимоотношений различных организмов (популяций, видов и др.) с факторами внешней среды и их влияния на среду обитания;
- изучение взаимоотношений популяций разных видов в сообществе;
- разработка научных основ рационального использования человеком природных ресурсов;
- прогноз изменений окружающей среды под влиянием деятельности человека;
- разработка и внедрение мероприятий по охране окружающей среды.
Основные разделы экологии
Эндоэкология – изучает взаимоотношения между макроорганизмами и их симбионтами (биоценоз ротовой полости, кишечника).
Экзоэкология – изучает взаимоотношения организма с окружающей средой. Она подразделяется на:
- аутэкологию – изучает взаимодействие одной особи со средой;
- демэкологию, или популяционную экологию – изучает взаимодействие популяций со средой;
- специоэкологию – изучает взаимодействие видов со средой;
- синэкологию, или биоценологию – изучает взаимоотношения организмов в сложных сообществах;
- биогеоценологию – изучает взаимоотношения экосистем;
- биосферологию – изучает основные закономерности существования биосферы;
- экосферологию – глобальная экология;
- экологию человека – изучает взаимоотношения человека с окружающей средой.
Классификация экологических факторов
Все экологические факторы подразделяют на три группы: абиотические, биотические и антропогенные.
Абиотические – факторы неживой природы, которые могут быть:
· климатическими (температура, освещенность, влажность);
· орографическими (факторы рельефа местности);
· геологическими;
· эдафическими (почвенные).
Биотические – факторы живой природы, или разнообразные типы взаимоотношений живых организмов между собой.
Антропогенные – влияние человека на окружающую среду в результате хозяйственной деятельности.
Классификация паразитов
Существуют зоологическая и экологические классификации паразитов.
Зоологическая классификация устанавливает принадлежность паразита к определенным систематическим категориям: типу, классу, отряду, семейству, роду.
Экологические классификации основаны на особенностях образа жизни паразита.
А. По выбору хозяина:
· специфические паразиты – паразитируют только на одном виде животных (острица, карликовый цепень, вошь);
· неспецифические паразиты – паразитируют на разных видах животных (комары, широкий лентец, трихинелла).
Б. По локализации паразита в организме хозяина:
· эктопаразиты – паразитируют на внешних покровах хозяина (кровососущие членистоногие );
· эндопаразиты – средой обитания является организм хозяина:
а) в полостных органах, связанных с внешней средой (пищеварительная, дыхательная и мочеполовая системы) – аскарида, легочный сосальщик;
б) в тканях (опорно-двигательный аппарат, подкожножировая клетчатка) – ришта, трихинелла;
в) внутриклеточные (малярийный плазмодий);
· переходные формы. Например, в роговом слое эпидермиса паразитирует чесоточный зудень, который дышит атмосферным кислородом.
В. По степени связи цикла развития паразита с организмом хозяина:
· постоянные паразиты – весь цикл развития проходит в организме одного хозяина (трихомонада, чесоточный зудень, вши);
· временные паразиты – лишь часть цикла развития проходит в организме хозяина (кровососущие насекомые, черви).
Г. По числу хозяев, закономерно сменяющихся в цикле развития:
· однохозяинные паразиты;
· двуххозяинные паразиты;
· треххозяинные паразиты;
· многохозяинные паразиты.
Хозяин – это живой организм, использующийся паразитом как источник питания и место обитания.
Классификация хозяев
Хозяева подразделяются на окончательных, промежуточных и резервуарных.
Окончательные (основные, дефинитивные) – хозяева, в организме которых паразит находится в половозрелой стадии или размножается половым способом (малярийный комар для малярийного плазмодия, человек для половозрелого свиного цепня).
Промежуточные – хозяева, в организме которых паразит находится в личиночной стадии или размножается бесполым способам (человек для малярийного плазмодия; свиньи, кабаны для свиного цепня).
Резервуарные – хозяева, не являющиеся обязательными в жизненном цикле паразита, но попав в организм которых, паразит не погибает, хотя и не получает дальнейшего развития. В резервуарном хозяине происходит накопление паразитов. При поедании резервуарного хозяина окончательным хозяином паразит завершает свое развитие в его организме. Например, в кишечнике человека может паразитировать лентец широкий. Человек для него является окончательным хозяином. В цикле развития присутствуют два промежуточных хозяина: первым является рачок циклоп, вторым – многие виды рыб. Но нехищную рыбу может съесть хищная, например, щука. Личинки гельминта при этом не погибают, а накапливаются в мышцах щуки, и она становится резервуарным хозяином.
Таким образом, организм хозяина является своеобразной средой обитания для паразита. Учение об организме хозяина как среде обитания паразита наиболее полно разработано академиком Е.Н. Павловским. Совокупность всех организмов, одновременно обитающих в каком–либо организме, называется паразитоценозом.
ЭПИДЕМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Классификация переносчиков
Переносчики по отношению к возбудителям подразделяются на две группы: специфические и механические.
Специфическими являются те переносчики, в организме которых возбудитель проходит какую-то часть своего цикла развития или размножается, но не отмирает. Например, малярийные плазмодии в малярийном комаре проходят половое размножение; лейшмании в москитах проходят жгутиковую, или лептомонадную, стадию развития; в организме блох размножаются возбудители чумы; в организме вшей – возбудители эпидемического сыпного тифа.
Механическими называются переносчики, в организме которых возбудитель не размножается, а постепенно отмирает. Долго сохраняться возбудитель в механическом переносчике не может (механическими переносчиками по отношению к кишечным инфекциям и инвазиям могут быть комнатные мухи; механическими переносчиками сибирской язвы и туляремии могут быть слепни и некоторые другие кровососы).
Передача возбудителя переносчиком своему хозяину может осуществляться разными механизмами. Выделяют два основных:
· Инокуляция (через укус) – переносчик нарушает целостность кожных покровов хозяина, вводит возбудителя в ранку (малярийный комар прокалывает кожу, возбудитель малярии, находящийся в слюнных железах комара, со слюной через хоботок попадает в кровь человека; через прокол вводят возбудителя туляремии кровососущие мухи, слепни, комары, блохи, клещи).
· Контаминация – возбудитель попадает через загрязнение кожных или других покровов.
Классификация природных очагов
Основу составляют элементарные природные очаги. Они могут быть первичными и вторичными.
Элементарный природный очаг
Первичный вторичный
Антропургический естественный
Внутрисельный непоселковый
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
Люди являются космополитами и приспосабливаются к различным условиям среды. Адаптации могут быть неспецифическими и специфическими. Неспецифические адаптации проявляются в общем повышении иммунных свойств и усилении устойчивости к неблагоприятным условиям. Специфические направлены на адаптацию к определенным климатическим условиям среды. Поэтому на популяционно-видовом уровне формируются адаптивные типы людей.
Под адаптивным типом понимают комплекс морфофизиологических, биохимических и иммунологических признаков и реакций, конвергентно возникающих в различных популяциях, находящихся в сходных условиях обитания.
Эти признаки не зависят от расовой и этнической принадлежности. К примеру, на Севере живут представители европеоидной и монголоидной рас, которые имеют одинаковый арктический адаптивный тип. Расы сформировались на заре человечества, а адаптивные типы сопровождают всю историю развития человека.
Выделяют пять основных адаптивных типов.
Арктический.
Тропический.
Зоны умеренного климата.
Высокогорный.
Последовательность появления адаптивных типов
Первым сформировался тропический адаптивный тип (прародина человечества – Африка), затем по мере расселения людей по планете – адаптивный тип умеренного пояса и высокогорный, а последними появляются арктический и пустынный (80000-12000 лет назад). Адаптивные типы человека не являются узко специализированными, они благоприятствуют существованию людей в определенных климатических зонах.
Медицинское значение адаптивных типов
1. Врач должен учитывать морфофизиологические и биохимические особенности адаптивных типов, чтобы не принять их за отклонения от нормы.
2. Представители различных адаптивных типов могут иметь неодинаковую предрасположенность к различным заболеваниям.
3. Следует учитывать адаптивный тип при снаряжении экспедиций в Арктику, пустынные и высокогорные районы.
ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО
¯
ПОЧВА
Изменение энергетического и теплового баланса биосферы.
Человечеством ежегодно сжигается около 100 млрд. тонн условного топлива, в начале XXI века количество сжигаемого топлива возрастет в два раза, что приведет к изменению теплового баланса биосферы.
Охрана почвенных ресурсов
Деятельность человека может привести к процессу эрозии почвы – размыванию и выносу плодородного слоя водой или ветром. Для борьбы с эрозией требуется:
а) правильное размещение и чередование севооборотов, полезащитных лесонасаждений;
б) укрепление склонов оврагов;
в) регулирование выпаса скота.
Охрана лесов
· Повышение продуктивности лесов (лесопосадки).
· Защита от пожаров и вредителей.
· Охрана ценных и редких видов растений (состоит в рациональном, нормированном сборе, исключающем их истощение).
– Конец работы –
Используемые теги: Биология, наука, изучающая, закономерности, возникновения, развития, жизни, земле0.117
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Биология – наука, изучающая закономерности возникновения и развития жизни на Земле
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов