Tirik materiyani tashkil etishning shunday darajalari mavjud - biologik tashkilot darajalari: molekulyar, hujayra, to'qima, organ, organizm, populyatsiya-tur va ekotizim.

Tashkilotning molekulyar darajasi- bu biologik makromolekulalar - biopolimerlarning ishlash darajasi: nuklein kislotalar, oqsillar, polisaxaridlar, lipidlar, steroidlar. Bu darajadan boshlab eng muhim hayotiy jarayonlar boshlanadi: metabolizm, energiyani aylantirish, uzatish irsiy ma'lumotlar. Bu daraja o'rganiladi: biokimyo, molekulyar genetika, molekulyar biologiya, genetika, biofizika.

Uyali daraja- bu hujayralar darajasi (bakteriyalar, siyanobakteriyalar, bir hujayrali hayvonlar va suv o'tlari, bir hujayrali zamburug'lar, ko'p hujayrali organizmlar hujayralari). Hujayra tirik mavjudotlarning tarkibiy birligi, funktsional birligi, rivojlanish birligidir. Bu daraja sitologiya, sitokimyo, sitogenetika va mikrobiologiya tomonidan o'rganiladi.

To'qimalarning tashkiliy darajasi- bu to'qimalarning tuzilishi va faoliyati o'rganiladigan daraja. Bu daraja gistologiya va gistokimyo tomonidan o'rganiladi.

Tashkilotning organ darajasi- Bu ko'p hujayrali organizmlar organlarining darajasi. Anatomiya, fiziologiya va embriologiya bu darajani o'rganadi.

Organizmning tashkiliy darajasi- bu bir hujayrali, kolonial va ko'p hujayrali organizmlarning darajasi. Organizm darajasining o'ziga xosligi shundaki, bu darajada genetik ma'lumotni dekodlash va amalga oshirish, ma'lum bir turning individlariga xos xususiyatlarni shakllantirish sodir bo'ladi. Bu daraja morfologiya (anatomiya va embriologiya), fiziologiya, genetika va paleontologiya tomonidan o'rganiladi.

Populyatsiya-tur darajasi- bu shaxslar agregatlarining darajasi - populyatsiyalar Va turlari. Bu darajani sistematika, taksonomiya, ekologiya, biogeografiya, populyatsiya genetikasi. Bu darajada, genetik va Populyatsiyalarning ekologik xususiyatlari, boshlang'ich evolyutsion omillar va ularning genofondga ta'siri (mikroevolyutsiya), turlarni saqlash muammosi.

Tashkilotning ekotizim darajasi- bu mikroekotizimlar, mezoekotizimlar, makroekotizimlar darajasi. Ushbu darajada ovqatlanish turlari, ekotizimdagi organizmlar va populyatsiyalar o'rtasidagi munosabatlar turlari o'rganiladi, aholi soni, populyatsiya dinamikasi, aholi zichligi, ekotizim mahsuldorligi, suksessiya. Bu daraja ekologiyani o'rganadi.

Shuningdek, ajralib turadi biosferaning tashkiliy darajasi tirik materiya. Biosfera - bu Yerning geografik qobig'ining bir qismini egallagan ulkan ekotizim. Bu mega ekotizim. Biosferada moddalar va kimyoviy elementlarning aylanishi, shuningdek, quyosh energiyasining o'zgarishi mavjud.

2. Tirik materiyaning asosiy xossalari

Metabolizm (metabolizm)

Moddalar almashinuvi (metabolizm) - tirik tizimlarda sodir bo'ladigan kimyoviy o'zgarishlar majmui bo'lib, ularning hayotiy faolligini, o'sishini, ko'payishini, rivojlanishini, o'zini o'zi saqlashini, atrof-muhit bilan doimiy aloqada bo'lishini, unga va uning o'zgarishlariga moslashish qobiliyatini ta'minlaydi. Moddalar almashinuvi jarayonida hujayralarni tashkil etuvchi molekulalar parchalanadi va sintezlanadi; hujayra tuzilmalari va hujayralararo moddaning shakllanishi, yo'q qilinishi va yangilanishi. Metabolizm oʻzaro bogʻliq boʻlgan assimilyatsiya (anabolizm) va dissimilyatsiya (katabolizm) jarayonlariga asoslanadi. Assimilyatsiya - dissimilyatsiya paytida saqlanadigan energiya sarfi bilan oddiy molekulalardan murakkab molekulalarni sintez qilish jarayonlari (shuningdek, sintezlangan moddalarni cho'ktirish paytida energiya to'planishi). Dissimilyatsiya - bu organizmning ishlashi uchun zarur bo'lgan energiya chiqishi bilan sodir bo'ladigan murakkab organik birikmalarning (anaerob yoki aerob) parchalanish jarayoni. Jonsiz tabiat jismlaridan farqli o'laroq, tirik organizmlarning atrof-muhit bilan almashinuvi ularning mavjudligi uchun shartdir. Bunday holda, o'z-o'zini yangilash sodir bo'ladi. Tana ichida sodir bo'ladigan metabolik jarayonlar vaqt va makonda qat'iy tartibga solingan kimyoviy reaktsiyalar orqali metabolik kaskadlar va tsikllarga birlashtiriladi. Kichkina hajmda ko'p miqdordagi reaktsiyalarning muvofiqlashtirilgan tarzda yuzaga kelishiga hujayradagi individual metabolik birliklarning tartibli taqsimlanishi (bo'linish printsipi) orqali erishiladi. Metabolik jarayonlar biokatalizatorlar - maxsus ferment oqsillari yordamida tartibga solinadi. Har bir ferment faqat bitta substratning konversiyasini katalizlash uchun substrat o'ziga xos xususiyatiga ega. Bu o'ziga xoslik substratni ferment tomonidan "tanib olish" turiga asoslanadi. Enzimatik kataliz biologik bo'lmagan katalizdan o'zining nihoyatda yuqori samaradorligi bilan farq qiladi, buning natijasida tegishli reaksiya tezligi 1010 - 1013 marta ortadi. Har bir ferment molekulasi reaktsiyalarda ishtirok etish paytida vayron bo'lmasdan daqiqada bir necha mingdan bir necha milliongacha operatsiyalarni bajarishga qodir. Fermentlarning biologik bo'lmagan katalizatorlardan yana bir xarakterli farqi shundaki, fermentlar normal sharoitda (atmosfera bosimi, tana harorati va boshqalar) reaktsiyalarni tezlashtirishga qodir. Barcha tirik organizmlarni ikki guruhga bo'lish mumkin - avtotroflar va geterotroflar, ular energiya manbalari va hayoti uchun zarur moddalar bilan farqlanadi. Avtotroflar - noorganik moddalardan sintez qiluvchi organizmlar organik birikmalar Quyosh nurlari energiyasidan (fotosintetiklar - yashil o'simliklar, suv o'tlari, ba'zi bakteriyalar) yoki noorganik substratning oksidlanishidan olingan energiyadan (xemosintetiklar - oltingugurt, temir bakteriyalari va boshqalar) foydalanib, avtotrof organizmlar hujayraning barcha tarkibiy qismlarini sintez qila oladi. Fotosintetik avtotroflarning tabiatdagi roli hal qiluvchi ahamiyatga ega - biosferadagi organik moddalarning asosiy ishlab chiqaruvchisi bo'lib, ular boshqa barcha organizmlarning mavjudligini va Yerdagi moddalar aylanishidagi biogeokimyoviy aylanishlarning borishini ta'minlaydi. Geterotroflar (barcha hayvonlar, zamburug'lar, ko'pchilik bakteriyalar, ba'zi xlorofill bo'lmagan o'simliklar) o'zlarining mavjudligi uchun tayyor moddalarni talab qiladigan organizmlardir. organik moddalar ah, oziq-ovqat sifatida etkazib berilganda, ham energiya manbai, ham zarur "qurilish materiali" sifatida xizmat qiladi. Heterotroflarning xarakterli xususiyati amfibolizmning mavjudligi, ya'ni. oziq-ovqat hazm qilish jarayonida hosil bo'lgan kichik organik molekulalarning (monomerlarning) hosil bo'lish jarayoni (murakkab substratlarning parchalanish jarayoni). Bunday molekulalar - monomerlar o'zlarining murakkab organik birikmalarini yig'ish uchun ishlatiladi.

O'z-o'zini ko'paytirish (ko'paytirish)

Ko'payish qobiliyati (o'z turini ko'paytirish, o'z-o'zini ko'paytirish) tirik organizmlarning asosiy xususiyatlaridan biridir. Turlarning mavjudligining uzluksizligini ta'minlash uchun ko'payish zarur, chunki Alohida organizmning umri cheklangan. Ko'payish individlarning tabiiy o'limi natijasida etkazilgan yo'qotishlarni qoplaydi va shu tariqa individlarning avlodlari davomida turning saqlanishini ta'minlaydi. Tirik organizmlar evolyutsiyasi jarayonida ko'payish usullarining evolyutsiyasi sodir bo'ldi. Shuning uchun, hozirda mavjud ko'p va xilma-xil turli xil turlari Tirik organizmlarda biz ko'payishning turli shakllarini topamiz. Organizmlarning ko'p turlari ko'payishning bir necha usullarini birlashtiradi. Organizmlarning ko'payishining ikkita tubdan farqli turini ajratish kerak - aseksual (ko'payishning birlamchi va qadimgi turi) va jinsiy. Jinssiz ko'payish jarayonida ona organizmining bir yoki bir guruh hujayralaridan (ko'p hujayrali organizmlarda) yangi individ hosil bo'ladi. Aseksual ko'payishning barcha shakllarida nasl onaning genotipiga (genlar to'plami) ega. Shunday qilib, bitta ona organizmining barcha avlodlari genetik jihatdan bir hil bo'lib chiqadi va qiz bolalar bir xil xususiyatlarga ega. Jinsiy ko'payishda ikkita ota-ona tomonidan ishlab chiqarilgan ikkita maxsus jinsiy hujayralar (urug'lanish jarayoni) birlashishi natijasida hosil bo'lgan zigotadan yangi shaxs rivojlanadi. Zigotadagi yadroda birlashgan gameta yadrolarining xromosomalar to'plamining birlashishi natijasida hosil bo'lgan gibrid xromosomalar to'plami mavjud. Shunday qilib, zigota yadrosida ikkala ota-ona tomonidan teng ravishda kiritilgan irsiy moyilliklarning (genlarning) yangi birikmasi hosil bo'ladi. Va zigotadan rivojlanayotgan qiz organizm yangi xususiyatlar kombinatsiyasiga ega bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, jinsiy ko'payish jarayonida organizmlarning irsiy o'zgaruvchanligining kombinatsiyalangan shakli yuzaga keladi, bu turlarning o'zgaruvchan muhit sharoitlariga moslashishini ta'minlaydi va evolyutsiyaning muhim omilini ifodalaydi. Bu jinssiz ko'payish bilan solishtirganda jinsiy ko'payishning muhim afzalligi. Tirik organizmlarning o'zini ko'paytirish qobiliyati nuklein kislotalarning ko'payish uchun noyob xususiyatiga va nuklein kislotasi va oqsil molekulalarining shakllanishiga asos bo'lgan matritsa sintezi fenomeniga asoslanadi. Molekulyar darajadagi o'z-o'zini ko'paytirish hujayralardagi metabolizmni ham, hujayralarning o'zini o'zi ko'paytirishni ham belgilaydi. Ko'p hujayrali organizmlarning individual rivojlanishi va barcha organizmlarning ko'payishi asosida hujayra bo'linishi (hujayraning o'z-o'zini ko'payishi) yotadi. Organizmlarning ko'payishi Yerda yashovchi barcha turlarning o'z-o'zidan ko'payishini ta'minlaydi, bu esa o'z navbatida biogeotsenozlar va biosferaning mavjudligini belgilaydi.

Irsiyat va o'zgaruvchanlik

Irsiyat organizmlarning avlodlari orasidagi moddiy uzluksizlikni (irsiy axborot oqimini) ta'minlaydi. U molekulyar, hujayra osti va hujayra darajasida ko'payish bilan chambarchas bog'liq. Irsiy belgilarning xilma-xilligini aniqlaydigan genetik ma'lumotlar DNKning molekulyar tuzilishida (ba'zi viruslar uchun RNKda) shifrlangan. Genlar fermentativ va strukturaviy sintezlangan oqsillarning tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni kodlaydi. Genetik kod - bu DNK molekulasidagi nukleotidlar ketma-ketligidan foydalangan holda sintezlangan oqsillardagi aminokislotalar ketma-ketligi haqidagi ma'lumotlarni "yozish" tizimi. Organizmning barcha genlari majmui genotip, belgilar majmui esa fenotip deyiladi. Fenotip ham genotipga, ham gen faolligiga ta'sir qiluvchi va muntazam jarayonlarni belgilovchi ichki va tashqi muhit omillariga bog'liq. Irsiy axborotni saqlash va uzatish nuklein kislotalar yordamida barcha organizmlarda amalga oshiriladi, genetik kod Yerdagi barcha tirik mavjudotlar uchun bir xil, ya'ni. u universaldir. Irsiyat tufayli organizmlarning atrof-muhitga moslashishini ta'minlaydigan xususiyatlar avloddan-avlodga o'tadi. Agar organizmlarning ko'payishi jarayonida faqat mavjud xususiyatlar va xususiyatlarning uzluksizligi namoyon bo'lgan bo'lsa, u holda o'zgaruvchan muhit sharoitlari fonida organizmlarning mavjudligi imkonsiz bo'lar edi, chunki organizmlar hayotining zaruriy sharti ularning yashash sharoitlariga moslashishi hisoblanadi. muhit. Bir turga mansub organizmlarning xilma-xilligida o'zgaruvchanlik mavjud. O'zgaruvchanlik alohida organizmlarda individual rivojlanish davrida yoki ko'payish jarayonida bir necha avlodlar davomida organizmlar guruhida sodir bo'lishi mumkin. O'zgaruvchanlikning ikkita asosiy shakli mavjud bo'lib, ular paydo bo'lish mexanizmlari, xususiyatlarning o'zgarishi tabiati va nihoyat, ularning tirik organizmlar mavjudligi uchun ahamiyati - genotipik (irsiy) va modifikatsiyasi (irsiy bo'lmagan). Genotipik o'zgaruvchanlik genotipning o'zgarishi bilan bog'liq va fenotipning o'zgarishiga olib keladi. Genotipik o'zgaruvchanlik mutatsiyalarga (mutatsion o'zgaruvchanlik) yoki jinsiy ko'payish jarayonida urug'lanish jarayonida paydo bo'ladigan genlarning yangi birikmalariga asoslanishi mumkin. Mutatsion shaklda o'zgarishlar birinchi navbatda nuklein kislotalarning replikatsiyasi paytidagi xatolar bilan bog'liq. Shunday qilib, yangi genetik ma'lumotni olib yuradigan yangi genlar paydo bo'ladi; yangi belgilar paydo bo'ladi. Va agar yangi paydo bo'lgan belgilar ma'lum sharoitlarda organizm uchun foydali bo'lsa, ular tabiiy tanlanish orqali "o'rnatiladi" va "tuzatiladi". Shunday qilib, organizmlarning atrof-muhit sharoitlariga moslashishi, organizmlarning xilma-xilligi irsiy (genotipik) o'zgaruvchanlikka asoslanadi va ijobiy evolyutsiya uchun old shartlar yaratiladi. Irsiy bo'lmagan (o'zgartiruvchi) o'zgaruvchanlik bilan fenotipdagi o'zgarishlar atrof-muhit omillari ta'sirida sodir bo'ladi va genotipdagi o'zgarishlar bilan bog'liq emas. Modifikatsiyalar (modifikatsiyaning o'zgaruvchanligi paytida xususiyatlarning o'zgarishi) genotip nazorati ostida bo'lgan reaktsiya normasi doirasida sodir bo'ladi. O'zgartirishlar keyingi avlodlarga o'tkazilmaydi. Modifikatsion o'zgaruvchanlikning ahamiyati shundaki, u organizmning hayoti davomida atrof-muhit omillariga moslashishini ta'minlaydi.

Organizmlarning individual rivojlanishi

Barcha tirik organizmlar jarayonga ega individual rivojlanish- ontogenez. An'anaga ko'ra, ontogenez deganda ko'p hujayrali organizmning (jinsiy ko'payish natijasida hosil bo'lgan) zigota hosil bo'lgan paytdan boshlab shaxsning tabiiy o'limigacha bo'lgan individual rivojlanish jarayoni tushuniladi. Zigota va hujayralarning keyingi avlodlarining bo'linishi tufayli juda ko'p turli xil hujayralar, turli to'qimalar va organlardan iborat ko'p hujayrali organizm hosil bo'ladi. Organizmning rivojlanishi "genetik dastur" ga asoslanadi (zigota xromosomalari genlariga singdirilgan) va muayyan atrof-muhit sharoitida amalga oshiriladi, bu organizmning individual mavjudligi davrida genetik ma'lumotni amalga oshirish jarayoniga sezilarli ta'sir qiladi. individual. Individual rivojlanishning dastlabki bosqichlarida molekulalar, hujayralar va boshqa tuzilmalarning ko'payishi va differentsiatsiya natijasida yuzaga keladigan intensiv o'sish (massa va hajmning oshishi) sodir bo'ladi, ya'ni. tuzilishdagi farqlarning paydo bo'lishi va funktsiyalarning murakkabligi. Ontogenezning barcha bosqichlarida turli xil atrof-muhit omillari (harorat, tortishish, bosim, kimyoviy elementlar va vitaminlar tarkibi bo'yicha oziq-ovqat tarkibi, turli fizik va kimyoviy vositalar) organizmning rivojlanishiga sezilarli darajada tartibga soluvchi ta'sir ko'rsatadi. Bu omillarning hayvonlar va odamlarning individual rivojlanishi jarayonida rolini o'rganish katta amaliy ahamiyatga ega bo'lib, tabiatga antropogen ta'sir kuchayib boradi. IN turli sohalar Biologiya, tibbiyot, veterinariya va boshqa fanlarda organizmlarning normal va patologik rivojlanish jarayonlarini o'rganish, ontogenez qonuniyatlarini aniqlashtirish bo'yicha tadqiqotlar keng olib boriladi.

Achchiqlanish

Organizmlar va barcha tirik tizimlarning ajralmas xususiyati qo'zg'aluvchanlikdir - tashqi yoki ichki ogohlantirishlarni (ta'sirlarni) idrok etish va ularga adekvat javob berish qobiliyati. Organizmlarda asabiylashish metabolizmdagi o'zgarishlarda ifodalangan o'zgarishlar majmuasi bilan birga keladi, elektr potentsiali hujayra membranalarida, hujayralar sitoplazmasidagi fizik va kimyoviy ko'rsatkichlar, harakat reaktsiyalarida va yuqori darajada tashkil etilgan hayvonlarning xatti-harakatlaridagi o'zgarishlar bilan tavsiflanadi.

4. Molekulyar biologiyaning markaziy dogmasi- tabiatda kuzatilgan genetik ma'lumotni amalga oshirishning umumlashtiruvchi qoidasi: ma'lumot dan uzatiladi nuklein kislotalar Kimga sincap, lekin teskari yo'nalishda emas. Qoida tuzildi Frensis Krik V 1958 yil va o'sha vaqtgacha to'plangan ma'lumotlarga moslashtirildi 1970 yil. dan genetik ma'lumotlarni uzatish DNK Kimga RNK va RNK dan sincap istisnosiz barcha hujayrali organizmlar uchun universaldir, u makromolekulalar biosintezining asosini tashkil qiladi. Genom replikatsiyasi axborot o'tish DNK → DNKga mos keladi. Tabiatda RNK → RNK va RNK → DNK (masalan, ba'zi viruslarda) o'tishlari, shuningdek o'zgarishlar mavjud. konformatsiya oqsillar molekuladan molekulaga o'tadi.

Biologik axborotni uzatishning universal usullari

Tirik organizmlarda turli xil polimer monomerlari - DNK, RNK va oqsildan iborat bo'lgan uch xil heterojen mavjud. Ma'lumotlar ular o'rtasida 3 x 3 = 9 usulda uzatilishi mumkin. Markaziy dogma ma'lumotlar uzatishning 9 turini uchta guruhga ajratadi:

Umumiy - ko'pchilik tirik organizmlarda uchraydi;

Maxsus - istisno sifatida topilgan, ichida viruslar va da mobil genom elementlari yoki biologik sharoitda tajriba;

Noma'lum - topilmadi.

DNK replikatsiyasi (DNK → DNK)

DNK tirik organizmlarning avlodlari o'rtasida ma'lumot uzatishning asosiy usuli hisoblanadi, shuning uchun DNKning aniq takrorlanishi (replikatsiyasi) juda muhimdir. Replikatsiya bo'shashadigan oqsillar majmuasi tomonidan amalga oshiriladi xromatin, keyin qo'sh spiral. Shundan so'ng, DNK polimeraza va u bilan bog'liq oqsillar ikkita zanjirning har birida bir xil nusxa hosil qiladi.

Transkripsiya (DNK → RNK)

Transkripsiya - bu biologik jarayon bo'lib, uning natijasida DNKning bir qismidagi ma'lumotlar sintez qilingan molekulaga ko'chiriladi. xabarchi RNK. Transkripsiya amalga oshiriladi transkripsiya omillari Va RNK polimeraza. IN eukaryotik hujayra asosiy transkript (pre-mRNK) ko'pincha tahrirlanadi. Bu jarayon deyiladi qo'shish.

Tarjima (RNK → oqsil)

Yetuk mRNK o'qiladi ribosomalar eshittirish jarayonida. IN prokaryotik Hujayralarda transkripsiya va translatsiya jarayonlari fazoviy ravishda ajratilmaydi va bu jarayonlar birlashadi. IN eukaryotik hujayraning transkripsiya joyi hujayra yadrosi eshittirish joyidan ajratilgan ( sitoplazma) yadro membranasi, shuning uchun mRNK yadrodan tashiladi sitoplazmaga kiradi. mRNK ribosoma tomonidan uchta ko'rinishda o'qiladi nukleotid"so'zlar". Komplekslar boshlash omillari Va cho'zilish omillari aminokislotalar beradi RNKlarni uzatish mRNK-ribosoma kompleksiga.

5. Teskari transkripsiya qo'sh ipni hosil qilish jarayonidir DNK bir qatorli matritsada RNK. Bu jarayon deyiladi teskari transkripsiya, chunki genetik ma'lumotni uzatish transkripsiyaga nisbatan "teskari" yo'nalishda sodir bo'ladi.

Teskari transkripsiya g'oyasi dastlab juda mashhur emas edi, chunki u qarama-qarshi edi molekulyar biologiyaning markaziy dogmasi, bu DNKni taklif qildi transkripsiya qilingan RNKga va undan tashqariga efirga uzatish oqsillarga aylanadi. ichida topilgan retroviruslar, Masalan, OIV va holatda retrotranspozonlar.

Transduktsiya(dan lat. transduksiya- harakat) - uzatish jarayoni bakterial DNK bir hujayradan ikkinchisiga bakteriofag. Umumiy transduktsiya bakterial genetikada ishlatiladi genom xaritalash va dizayn shtammlar. Mo''tadil faglar ham, virulentlar ham transduksiyaga qodir, ammo ikkinchisi bakteriyalar populyatsiyasini yo'q qiladi, shuning uchun ularning yordami bilan transduksiya hech qanday ta'sir ko'rsatmaydi. katta ahamiyatga ega tabiatda ham, tadqiqot davomida ham.

Vektor DNK molekulasi tashuvchi vazifasini bajaradigan DNK molekulasidir. Tashuvchi molekula bir qator xususiyatlarga ega bo'lishi kerak:

Xost hujayrada avtonom ko'payish qobiliyati (odatda bakterial yoki xamirturush)

Selektiv markerning mavjudligi

Qulay cheklash saytlarining mavjudligi

Bakterial plazmidlar ko'pincha vektor sifatida ishlaydi.

Hayotdagi eng qiyin narsa bu oddiylik.

A. Koni

ORGANIZMLARNING ELEMENTAL TARKIBI

Hayotning tashkil etilishining molekulyar darajasi

- Bu xossalari kimyoviy elementlar va molekulalar va ularning moddalar, energiya va ma'lumotlarning o'zgarishi jarayonlaridagi ishtiroki bilan belgilanadigan tashkilot darajasidir. Tashkilotning ushbu darajasida hayotni tushunish uchun tizimli-funktsional yondashuvdan foydalanish bizga darajaning tarkibiy va funktsional tartibini belgilaydigan asosiy tarkibiy qismlarni va jarayonlarni aniqlash imkonini beradi.

Molekulyar darajadagi strukturaviy tashkilot. Hayotni tashkil etishning molekulyar darajasining elementar tarkibiy qismlari kimyoviy elementlar atomlarning alohida turlari sifatida va bir-biriga bog'lanmagan va o'ziga xos xususiyatlarga ega. Kimyoviy elementlarning biotizimlarda taqsimlanishi aynan shu xossalar bilan belgilanadi va birinchi navbatda yadro zaryadining kattaligiga bog'liq. Kimyoviy elementlarning tarqalishi va ularning biologik tizimlar uchun ahamiyatini o'rganuvchi fan deyiladi biogeokimyo. Bu fanning asoschisi yorqin ukrainalik olim V.I.Vernadskiy boʻlib, atom va molekulalarning asosiy hayotiy funksiyalarini amalga oshirishda ularning biogen oqimi orqali tirik tabiat bilan jonsiz tabiat oʻrtasidagi bogʻliqlikni ochgan va tushuntirgan.

Kimyoviy elementlar bir-biri bilan qo'shilib, hosil bo'ladi murakkab noorganik birikmalarni kechirdi, organik moddalar bilan birgalikda molekulyar tashkiliy darajadagi molekulyar komponentlardir. Oddiy moddalar (kislorod, azot, metallar va boshqalar) bir xil elementning kimyoviy birlashgan atomlari tomonidan hosil bo'ladi va murakkab moddalar(kislotalar, tuzlar va boshqalar) turli xil kimyoviy elementlarning atomlaridan iborat.

Oddiy va murakkab noorganik moddalardan biologik tizimlarda hosil bo'ladi oraliq ulanishlar(masalan, atsetat, keto kislotalar), oddiy organik moddalarni hosil qiladi, yoki kichik biomolekulalar. Bular, birinchi navbatda, molekulalarning to'rtta sinfi - yog 'kislotasi, monosaxaridlar, aminokislotalar va nukleotidlar. ular qurilish bloklari deb ataladi, chunki ular keyingi ierarxik pastki darajadagi molekulalarni qurish uchun ishlatiladi. Oddiy strukturali biomolekulalar bir-biri bilan turli yo'llar bilan birlashtiriladi kovalent aloqalar, shakllantirish makromolekulalar. Bularga lipidlar, oqsillar, oligo- va polisaxaridlar va nuklein kislotalar kabi muhim sinflar kiradi.

Biologik tizimlarda makromolekulalar kovalent bo'lmagan o'zaro ta'sirlar orqali birlashtirilishi mumkin supramolekulyar komplekslar. Ular molekulalararo komplekslar yoki molekulyar birikmalar yoki murakkab biopolimerlar (masalan, murakkab fermentlar, murakkab oqsillar) deb ham ataladi. Eng yuqori, allaqachon hujayrali tashkilot darajasida supramolekulyar komplekslar hujayra organellalarining shakllanishi bilan birlashtiriladi.

Demak, molekulyar daraja ma'lum bir strukturaviy ierarxiya bilan tavsiflanadi molekulyar tashkilot: kimyoviy elementlar - oddiy va murakkab noorganik birikmalar - oraliq moddalar - kichik organik molekulalar - makromolekulalar - supramolekulyar komplekslar.

Hayotning tashkil etilishining molekulyar darajasi
Fazoni belgilovchi asosiy komponentlar (strukturaviy) tartiblilik	Vaqtni belgilovchi asosiy jarayonlar (funktsional) tartiblilik
1. Elementar kimyoviy komponentlar: Organogenlar; Makroelementlar; Mikroelementlar; Ultramikroelementlar. 2. Molekulyar kimyoviy komponentlar: Oddiy noorganik molekulalar (02 I2, metallar) Murakkab noorganik molekulalar (suv, tuzlar, kislotalar, ishqorlar, oksidlar va boshqalar), Kichik organik molekulalar (yog 'kislotalari, aminokislotalar, monosaxaridlar, nukleotidlar) Makromolekulalar (lipidlar, oqsillar, oligo- va polisaxaridlar, nuklein kislotalar) Supramolekulyar komplekslar.	1. Moddalarning aylanish jarayonlari. 2. Energiyani konversiyalash jarayonlari. 3. Konversiya jarayonlari irsiy ma'lumotlar

Molekulyar darajadagi funktsional tashkilot . Tirik tabiatni tashkil etishning molekulyar darajasi juda ko'p turli xil narsalarni birlashtiradi kimyoviy reaksiyalar, bu uning tartibini vaqtida aniqlaydi. Kimyoviy reaktsiyalar - bu ma'lum bir tarkibga va xususiyatlarga ega bo'lgan ba'zi moddalarning boshqa moddalarga aylanishi hodisalari. - boshqa tarkibga va turli xil xususiyatlarga ega. elementlar va noorganik moddalar oʻrtasidagi reaksiyalar tirik mavjudotlarga xos emas, hayotga xos boʻlgan narsa bu reaksiyalarning maʼlum bir tartibi, ularning ketma-ketligi va integral sistemaga birikmasidir. Kimyoviy reaksiyalarning turli tasniflari mavjud. Boshlang'ich va yakuniy moddalar miqdorining o'zgarishiga qarab, 4 turdagi reaktsiyalar ajratiladi: xabarlar, parchalanish, almashish Va almashtirishlar. Energiyadan foydalanishga qarab, ular ajratiladi ekzotermik(energiya chiqariladi) va endotermik(energiya so'riladi). Organik birikmalar, shuningdek, turli xil kimyoviy o'zgarishlarga qodir, ular uglerod skeletida o'zgarishsiz yoki o'zgarishlar bilan sodir bo'lishi mumkin. Uglerod skeletini o'zgartirmasdan reaktsiyalar almashtirish, qo'shish, yo'q qilish, izomerlanish reaktsiyalaridir. TO uglerod skeletidagi o'zgarishlar bilan reaktsiyalar Reaksiyalarga zanjirning uzayishi, zanjirning qisqarishi, zanjirning izomerlanishi, zanjir sikllanishi, halqaning ochilishi, halqaning qisqarishi va halqa kengayishi kiradi. Biotizimlardagi reaktsiyalarning aksariyati fermentativ bo'lib, metabolizm deb ataladigan to'plamni hosil qiladi. Enzimatik reaksiyalarning asosiy turlari oksidlanish-qaytarilish, uzatish, gidroliz, gidrolitik bo'lmagan parchalanish, izomerlanish va sintez. O'rtasidagi biologik tizimlarda organik molekulalar polimerlanish, kondensatsiya, matritsa sintezi, gidroliz, biologik kataliz va boshqalar reaksiyalari ham sodir bo'lishi mumkin.Organik birikmalar orasidagi ko'pchilik reaksiyalar tirik tabiatga xos bo'lib, jonsiz tabiatda sodir bo'lishi mumkin emas.

Molekulyar darajani o'rganuvchi fanlar. Molekulyar darajani o'rganadigan asosiy fanlar biokimyo va molekulyar biologiyadir. Biokimyo - mohiyat haqidagi fan hayot hodisalari va ularning asosini metabolizm tashkil etadi va molekulyar biologiyaning diqqati, biokimyodan farqli o'laroq, birinchi navbatda, oqsillarning tuzilishi va funktsiyalarini o'rganishga qaratilgan.

Biokimyo - organizmlarning kimyoviy tarkibi, ularda uchraydigan kimyoviy birikmalarning tuzilishi, xossalari, ahamiyati va moddalar almashinuvi jarayonida oʻzgarishini oʻrganuvchi fan."Biokimyo" atamasi birinchi marta 1882 yilda taklif qilingan, ammo u 1903 yilda nemis kimyogari K. Noyberg ishidan so'ng keng qo'llanila boshlagan deb ishoniladi. Biokimyo mustaqil fan sifatida 19-asrning ikkinchi yarmida shakllangan. A. M. Butlerov, F. Veler, F. Misherom, A. Ya. Danilevskiy, J. Libig, L. Paster, E. Buxner, K. A. Timiryazev, M. kabi mashhur biokimyogarlarning ilmiy faoliyati tufayli. I.Lunin va boshqalar.Zamonaviy biokimyo molekulyar biologiya, bioorganik kimyo, biofizika, mikrobiologiya bilan birgalikda oʻzaro bogʻliq boʻlgan yagona fanlar majmuasini — fizikaviy va kimyoviy biologiyani oʻrganuvchi fanlarni tashkil etadi. kimyoviy asoslar tirik materiya. Biokimyoning umumiy vazifalaridan biri organizmdagi metabolizm va energiyaning birligini ta'minlovchi biotizimlarning ishlash mexanizmlarini va hujayra faoliyatini tartibga solishni o'rnatishdan iborat.

Molekulyar biologiya - nuklein kislotalar va oqsillar va ularning supramolekulyar tuzilmalari darajasidagi biologik jarayonlarni o'rganadigan fan. Molekulyar biologiyaning mustaqil fan sifatida vujudga kelgan sanasi 1953 yil hisoblanadi, F. Krik va J. Uotson biokimyoviy ma’lumotlar va rentgen nurlari difraksion tahlillari asosida DNK ning uch o‘lchovli tuzilishi modelini taklif qilganlar. qo'sh spiral deb atalgan. Bu fanning eng muhim tarmoqlari molekulyar genetika, molekulyar virusologiya, enzimologiya, bioenergetika, molekulyar immunologiya va molekulyar rivojlanish biologiyasidir. Molekulyar biologiyaning asosiy vazifalari nuklein kislotalar va oqsillarning strukturaviy va funktsional xususiyatlari va o'zaro ta'siri bilan belgilanadigan asosiy biologik jarayonlarning molekulyar mexanizmlarini o'rnatish, shuningdek, ushbu jarayonlarning tartibga solish mexanizmlarini o'rganishdir.

Hayotni o'rganish usullari molekulyar daraja asosan 20-asrda shakllangan. Eng keng tarqalganlari xromatografiya, ultratsentrifugalash, elektroforez, rentgen nurlanishini tahlil qilish, fotometriya, spektral tahlil, etiketli atom usuli va boshq.

Tabiatdagi barcha tirik organizmlar bir xil tashkiliy darajalardan iborat bo'lib, bu barcha tirik organizmlarga xos bo'lgan xarakterli biologik naqshdir.
Tirik organizmlar tashkil etilishining quyidagi darajalari ajratiladi: molekulyar, hujayrali, to'qimali, organli, organizmli, populyatsiya-turli, biogeotsenotik, biosfera.

Guruch. 1. Molekulyar genetik daraja

1. Molekulyar genetik daraja. Bu hayotning eng elementar darajadagi xarakteristikasi (1-rasm). Har qanday tirik organizmning tuzilishi qanchalik murakkab yoki oddiy bo'lmasin, ularning barchasi bir xil molekulyar birikmalardan iborat. Bunga nuklein kislotalar, oqsillar, uglevodlar va organik va noorganik moddalarning boshqa murakkab molekulyar komplekslarini misol qilib keltirish mumkin. Ular ba'zan biologik makro- molekulyar moddalar. Molekulyar darajada tirik organizmlarning turli xil hayotiy jarayonlari sodir bo'ladi: metabolizm, energiya konvertatsiyasi. Molekulyar daraja yordamida irsiy ma'lumotni uzatish amalga oshiriladi, individual organellalar hosil bo'ladi va boshqa jarayonlar sodir bo'ladi.

Guruch. 2. Hujayra darajasi

2. Hujayra darajasi. Hujayra Yerdagi barcha tirik organizmlarning strukturaviy va funksional birligidir (2-rasm). Hujayra ichidagi alohida organellalar mavjud xarakterli tuzilish va muayyan funktsiyani bajaradi. Hujayradagi alohida organoidlarning funktsiyalari o'zaro bog'liq bo'lib, umumiy hayotiy jarayonlarni bajaradi. Bir hujayrali organizmlarda (bir hujayrali suv o'tlari va oddiy hayvonlar) barcha hayot jarayonlari bir hujayrada sodir bo'ladi va bitta hujayra alohida organizm sifatida mavjud. Bir hujayrali suv o'tlari, xlamidomonaslar, xlorellalar va eng oddiy hayvonlar - amyoba, kirpiklar va boshqalarni eslang.Ko'p hujayrali organizmlarda bitta hujayra alohida organizm sifatida mavjud bo'lolmaydi, lekin u organizmning elementar tuzilish birligidir.

Guruch. 3. To‘qimalar darajasi

3. To‘qimalar darajasi. Kelib chiqishi, tuzilishi va funktsiyasi jihatidan o'xshash hujayralar va hujayralararo moddalar to'plami to'qimalarni hosil qiladi. To'qimalar darajasi faqat ko'p hujayrali organizmlarga xosdir. Shuningdek, alohida to'qimalar mustaqil integral organizm emas (3-rasm). Masalan, hayvonlar va odamlarning tanasi to'rt xil to'qimalardan (epitelial, biriktiruvchi, mushak, asabiy) iborat. O'simlik to'qimalari deyiladi: o'quv, yaxlit, qo'llab-quvvatlovchi, o'tkazuvchi va ekskretor. Alohida to'qimalarning tuzilishi va funktsiyalarini eslang.

Guruch. 4. Organlar darajasi

4. Organlar darajasi. Ko'p hujayrali organizmlarda tuzilishi, kelib chiqishi va funktsiyasi bo'yicha o'xshash bir nechta bir xil to'qimalarning birlashishi organ darajasini tashkil qiladi (4-rasm). Har bir organ bir nechta to'qimalarni o'z ichiga oladi, ammo ulardan biri eng muhimi. Alohida organ butun organizm sifatida mavjud bo'lolmaydi. Tuzilishi va funksiyasi boʻyicha bir-biriga oʻxshash bir qancha organlar birlashib, organ tizimini hosil qiladi, masalan, ovqat hazm qilish, nafas olish, qon aylanish va boshqalar.

Guruch. 5. Organizm darajasi

5. Organizm darajasi. Tanasi bir hujayradan tashkil topgan oʻsimliklar (Chlamydomonas, Chlorella) va hayvonlar (amyoba, kirpiksimonlar va boshqalar) mustaqil organizmdir (5-rasm). Ko'p hujayrali organizmlarning individual individi esa alohida organizm sifatida qaraladi. Har bir alohida organizmda barcha tirik organizmlarga xos bo'lgan barcha hayotiy jarayonlar - oziqlanish, nafas olish, moddalar almashinuvi, qo'zg'alish, ko'payish va boshqalar sodir bo'ladi.Har bir mustaqil organizm o'z avlodini qoldiradi. Ko'p hujayrali organizmlarda hujayralar, to'qimalar, organlar va organ tizimlari alohida organizm emas. Turli funktsiyalarni maxsus bajaradigan organlarning yaxlit tizimigina alohida mustaqil organizmni tashkil qiladi. Organizmning rivojlanishi, urug'lantirilgandan to umrining oxirigacha ma'lum bir vaqtni oladi. Har bir organizmning bu individual rivojlanishi ontogenez deb ataladi. Organizm mavjud bo'lishi mumkin yaqin munosabat atrof-muhit bilan.

Guruch. 6. Populyatsiya-tur darajasi

6. Populyatsiya-tur darajasi. Bir tur yoki guruhning bir xil turdagi boshqa populyatsiyalaridan nisbatan alohida ajratilgan holda uzoq vaqt davomida mavjud bo'lgan individlar to'plami populyatsiyani tashkil qiladi. Populyatsiya darajasida eng oddiy evolyutsion o'zgarishlar amalga oshiriladi, bu esa yangi turning bosqichma-bosqich paydo bo'lishiga yordam beradi (6-rasm).

Guruch. 7 Biogeotsenotik daraja

7. Biogeotsenotik daraja. Tabiiy muhitning bir xil sharoitlariga moslashgan har xil turdagi va turli murakkablikdagi organizmlar yig'indisi biogeotsenoz yoki tabiiy jamoa deyiladi. Biogeotsenoz ko'plab tirik organizmlar turlarini va tabiiy muhit sharoitlarini o'z ichiga oladi. Tabiiy biogeotsenozlarda energiya to'planib, bir organizmdan ikkinchi organizmga o'tadi. Biogeotsenozga noorganik, organik birikmalar va tirik organizmlar kiradi (7-rasm).

Guruch. 8. Biosfera darajasi

8. Biosfera darajasi. Sayyoramizdagi barcha tirik organizmlarning yig'indisi va ularning umumiy tabiiy yashash joylari biosfera darajasini tashkil qiladi (8-rasm). Biosfera darajasida zamonaviy biologiya qaror qiladi global muammolar, masalan, Er o'simliklari tomonidan erkin kislorod hosil bo'lish intensivligini yoki kontsentratsiyaning o'zgarishini aniqlash karbonat angidrid inson faoliyati bilan bog'liq atmosferada. Biosfera darajasida asosiy rolni "tirik moddalar", ya'ni Yerda yashovchi tirik organizmlar yig'indisi o'ynaydi. Shuningdek, biosfera darajasida tirik organizmlarning hayotiy faoliyati va "inert" moddalar (ya'ni atrof-muhit sharoitlari) natijasida hosil bo'lgan "bio-inert moddalar" muhim ahamiyatga ega. Biosfera darajasida materiya va energiyaning aylanishi biosferaning barcha tirik organizmlari ishtirokida Yerda sodir bo'ladi.

Hayotni tashkil etish darajalari. Aholi. Biogeotsenoz. Biosfera.

1. Hozirgi vaqtda tirik organizmlarning tashkil etilishining bir necha darajalari mavjud: molekulyar, hujayrali, to'qima, organ, organizm, populyatsiya-tur, biogeotsenotik va biosfera.
2. Populyatsiya turlari darajasida elementar evolyutsion o'zgarishlar amalga oshiriladi.
3. Hujayra barcha tirik organizmlarning eng asosiy strukturaviy va funktsional birligidir.
4. Kelib chiqishi, tuzilishi va funktsiyasi jihatidan o'xshash hujayralar va hujayralararo moddalar to'plami to'qimalarni hosil qiladi.
5. Sayyoradagi barcha tirik organizmlarning yig'indisi va ularning umumiy tabiiy yashash joylari biosfera darajasini tashkil qiladi.
1. Hayotni tashkil etish darajalarini tartibda nomlang.
2. Mato nima?
3. Hujayraning asosiy qismlari nima?
1. Qaysi organizmlar to'qimalar darajasi bilan tavsiflanadi?
2. Organ darajasini tavsiflang.
3. Aholi nima?
1. Organizm darajasini tavsiflang.
2. Biogeotsenotik darajaning xususiyatlarini ayting.
3. Hayotni tashkil etish darajalarining o'zaro bog'liqligiga misollar keltiring.

Tashkilotning har bir darajasining tarkibiy xususiyatlarini ko'rsatadigan jadvalni to'ldiring:

Tartib raqam	Tashkilot darajalari	Xususiyatlari

Hayot - bu ko'p bosqichli tizim (yunonchadan. tizimi- assotsiatsiya, umumiylik). Tirik mavjudotlar tashkil etilishining quyidagi asosiy darajalari ajratiladi: molekulyar, hujayrali, organ-to'qima, organizm, populyatsiya-tur, ekotizim, biosfera. Barcha darajalar bir-biri bilan chambarchas bog'liq va bir-biridan kelib chiqadi, bu esa tirik tabiatning yaxlitligini ko'rsatadi.

Tirik mavjudotlar tashkil etilishining molekulyar darajasi

Bu kimyoviy tarkibning birligi (biopolimerlar: oqsillar, uglevodlar, yog'lar, nuklein kislotalar), kimyoviy reaktsiyalar. Bu darajadan tananing hayotiy jarayonlari boshlanadi: energiya, plastmassa va boshqa almashinuvlar, genetik ma'lumotlarni o'zgartirish va amalga oshirish.

Tirik tashkilotning hujayra darajasi

Tirik mavjudotlar tashkil etilishining hujayra darajasi. hayvon hujayrasi

Hujayra tirik mavjudotlarning elementar tuzilish birligidir. Bu Yerda yashovchi barcha tirik organizmlarning rivojlanish birligi. Har bir hujayrada metabolik jarayonlar va energiya almashinuvi sodir bo'ladi va genetik ma'lumotlarning saqlanishi, o'zgarishi va uzatilishi ta'minlanadi.

Har bir hujayra hujayra tuzilmalaridan, ma'lum funktsiyalarni bajaradigan organellalardan iborat, shuning uchun uni ajratib olish mumkin. hujayra osti Daraja.

Tirik mavjudotlar organi-to'qimalarining tashkiliy darajasi

Tirik mavjudotlar organi-to'qimalarining tashkiliy darajasi. Epiteliy to'qimalari, biriktiruvchi to'qimalar, mushak to'qimalari va nerv hujayralari

Xuddi shunday funktsiyalarni bajaradigan ko'p hujayrali organizmlarning hujayralari bir xil tuzilishga, kelib chiqishga ega va to'qimalarga birlashtirilgan. Tuzilish jihatidan farq qiluvchi va turli funktsiyalarni bajaradigan bir necha turdagi to'qimalar mavjud (to'qimalar darajasi).

Turli xil birikmalardagi to'qimalar ma'lum bir tuzilishga ega bo'lgan va ma'lum funktsiyalarni bajaradigan turli organlarni hosil qiladi (organ darajasi).

Organlar organ tizimlariga birlashtirilgan (tizim darajasi).

Tirik mavjudotlar tashkil etilishining organizm darajasi

Tirik mavjudotlar tashkil etilishining organizm darajasi

To'qimalar organlarga, organ tizimlariga birlashadi va bir butun - organizm sifatida ishlaydi. Bu darajaning elementar birligi individual bo'lib, u yagona tirik tizim sifatida paydo bo'lgan paytdan to mavjudlik oxirigacha rivojlanishda ko'rib chiqiladi.

Populyatsiya - tirik mavjudotlarning turdagi tashkiliy darajasi

Populyatsiya - tirik mavjudotlarning turdagi tashkiliy darajasi

Umumiy yashash muhitiga ega bo'lgan bir xil turdagi organizmlar (individuallar) to'plami populyatsiyalarni tashkil qiladi. Populyatsiya tur va evolyutsiyaning elementar birligidir, chunki unda elementar evolyutsiya jarayonlari sodir bo'ladi; bu va keyingi darajalar supraorganizmdir.

Tirik mavjudotlarni tashkil etishning ekotizim darajasi

Tirik mavjudotlarni tashkil etishning ekotizim darajasi

Har xil turdagi va tashkiliy darajadagi organizmlarning yig'indisi bu darajani tashkil qiladi. Bu erda biotsenotik va biogeotsenotik darajalarni farqlash mumkin.

Turli turlarning populyatsiyalari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi va ko'p turli guruhlarni tashkil qiladi ( biotsenotik Daraja).

Biotsenozlarning iqlimiy va boshqa biologik bo'lmagan omillar (rel'ef, tuproq, sho'rlanish va boshqalar) bilan o'zaro ta'siri biogeotsenozlarning shakllanishiga olib keladi. (biogeotsenotik). Biogeotsenozlarda har xil turdagi populyatsiyalar o'rtasida energiya oqimi va uning jonsiz va tirik qismlari o'rtasida moddalarning aylanishi mavjud.

Tirik mavjudotlar tashkil etilishining biosfera darajasi

Tirik mavjudotlar tashkil etilishining biosfera darajasi. 1 - molekulyar; 2 - uyali; 3 - organizm; 4 – populyatsiya turlari; 5 – biogeotsenotik; 6 - biosfera

U hayot mavjud bo'lgan Yer qobig'ining bir qismi - biosfera bilan ifodalanadi. Biosfera biogeotsenozlar majmuasidan iborat bo'lib, yagona integral tizim vazifasini bajaradi.

Ro'yxatdagi barcha darajalarni tanlash har doim ham mumkin emas. Masalan, bir hujayrali organizmlarda hujayra va organizm darajasi mos keladi, lekin organ-to'qima darajasi yo'q. Ba'zida qo'shimcha darajalarni ajratib ko'rsatish mumkin, masalan, subcellular, to'qima, organ, tizimli.

9.1. TuzilishibiologikbilimBiologiyaQanaqasigafan

Hozirda eng dinamik ilm-fanni rivojlantirish biologiya - bu hayot va tirik tabiat haqidagi fan. Biologiyaning asosiy vazifalari hayotga ilmiy ta'rif berish, jonli va jonsiz mavjudotlar o'rtasidagi tub farqni ko'rsatish, materiya mavjudligining biologik shaklining o'ziga xos xususiyatlarini aniqlashdir. Biologik bilimlarning rivojlanishi hayotning mohiyati, kosmik va biologik evolyutsiyaning birligi, insondagi biologik va ijtimoiyning o'zaro ta'siri va boshqalar haqidagi g'oyalarning bosqichma-bosqich o'zgarishiga olib keladi. Yangi biologik ma'lumotlar uzoq vaqt davomida fizika tomonidan shakllantirilgan dunyoning rasmini o'zgartiradi. Aytishimiz mumkinki, bugungi kunda biologiyadagi kashfiyotlar barcha tabiiy fanlarning rivojlanishini belgilaydi. Shuning uchun ham biologik bilimlarsiz dunyoning zamonaviy ilmiy manzarasini yaratish mumkin emas. Bundan tashqari, biologiya insonning o'zini o'zi anglashini belgilaydigan yangi dunyoqarash tamoyillari shakllanadigan asosga aylanadi.

Zamonaviy fanda biologiya tirik tabiat, mavjud va mavjud tirik organizmlarning xilma-xilligi, ularning tuzilishi va vazifalari, kelib chiqishi, tarqalishi va rivojlanishi, bir-biri bilan aloqalari va jonsiz tabiat haqidagi fanlar majmui sifatida belgilanadi.

Shunga muvofiq biologiya tirik mavjudotlarning ham umumiy, ham o'ziga xos qonuniyatlarini uning barcha ko'rinishlarida (moddalar almashinuvi, ko'payish, irsiyat, o'zgaruvchanlik, moslashish va boshqalar) o'rganadi.

Zamonaviy biologiya bizning ko'z o'ngimizda o'zgarib turadigan dinamik bilimdir. Yangi eksperimental ma'lumotlarning ko'chkiga o'xshash to'planishi ba'zan ularni nazariy talqin qilish va tushuntirish imkoniyatlaridan oshib ketadi. Biologiyada inter-

boshqa tabiiy fanlar bilan kesishgan intizomiy tadqiqotlar. Shuning uchun biologik bilimlar tarkibida bugungi kunda 50 dan ortiq maxsus fanlar: botanika, zoologiya, genetika, molekulyar biologiya, anatomiya, morfologiya, sitologiya, biofizika, biokimyo, paleontologiya, embriologiya, ekologiya va boshqalar mavjud. Bu xilma-xillik ilmiy fanlar asosan biologik tadqiqotning asosiy ob'ekti - tirik materiyaning murakkabligi bilan izohlanadi.

Biologiyaning fan sifatida tuzilishini ob'ektlar, xususiyatlar, tirik mavjudotlarning tashkiliy darajalari, asosiy bosqichlari va biologik paradigmalar nuqtai nazaridan ko'rib chiqish mumkin.

O'rganish ob'ektlariga ko'ra biologiya virusologiya, bakteriologiya, botanika, zoologiya va antropologiyaga bo'linadi.

Tirik mavjudotlarning xususiyatlari va ko'rinishlariga ko'ra, biologik fanlarning quyidagi tasnifi mavjud: embriologiya - organizmlarning germinal (embrion) rivojlanishini o'rganadigan fan; fiziologiya - organizmlarning qanday ishlashi haqidagi fan; morfologiya - tirik organizmlarning tuzilishi haqidagi fan; molekulyar biologiya - o'simliklar va hayvonlar jamoalarining turmush tarzi, ularning atrof-muhit bilan aloqalari haqidagi fan; genetika - irsiyat va oʻzgaruvchanlik haqidagi fan.

Tirik organizmlarning tashkiliy darajasiga ko'ra ular quyidagilarga bo'linadi: anatomiya- hayvonlar va odamlarning makroskopik tuzilishi haqidagi fan; gistologiya - to'qimalarning tuzilishi haqidagi fan; sitologiya - tirik hujayralar tuzilishi haqidagi fan.

Biologiya oʻz taraqqiyotida uzoq va murakkab yoʻlni bosib oʻtdi, jumladan, asosiy gʻoyasi bilan bir-biridan tubdan farq qiluvchi uchta asosiy bosqich: 1) sistematika davri, 2) evolyutsiya davri va 3) biologiya davri. mikrodunyo. Belgilangan davrlar keskin o'tishlarga ega bo'lmaganidek, o'zaro aniq vaqt chegaralariga ega emas. Bundan tashqari, biologiya hali nazariy umumlashtirish darajasiga etib bormaganligi va dunyoning o'ziga xos ilmiy rasmiga ega bo'lmaganligi sababli, u uchta "qiyofada" mavjud - naturalistik, fizik-kimyoviy va evolyutsion biologiya. Ularning har biri biologiya fanining rivojlanishining tegishli davrida paydo bo'lgan.

Davrtaksonomiya. Naturalistikbiologiya

Har qanday tabiiy fanlar singari, biologiya ham turli xil narsalar haqida tavsiflovchi (fenomenologik) fan sifatida rivojlana boshladi. turli shakllar, turlari Va tirik dunyoning o'zaro bog'liqliklari. Uning asosiy vazifasi tabiatni tabiiy holatida o'rganish edi. Shu maqsadda tirik tabiat hodisalari kuzatilgan, tasvirlangan va tizimlashtirilgan. Aynan shu davrda naturalistik sub-

hayotni o'rganishga intiling. Boshi ilmiy yondashuv insonning tabiiy muhit bilan o'zaro munosabati jarayonida o'zlashtirgan doimiy ravishda o'sib borayotgan amaliy bilimlar majmuasi bo'lib xizmat qildi. Bilimlarni to'plash bilan bir qatorda, insonning amaliy manfaatlari predmeti bo'lgan ob'ektlarni tizimlashtirish kerak edi. Taksonomiya g'oyasi antik davrda paydo bo'lgan. Ilm-fanni birinchi tizimlashtiruvchi Aristotel bo'lib, u o'z davri tomonidan to'plangan faktik materiallarni to'plagan va maqsadga muvofiqlik tushunchasi asosida hayvonlar va o'simliklarni tasniflashga birinchi urinib ko'rgan.

U biologik bilimlarni tizimlashtirishga bir qator asarlarni bag'ishlagan: "Hayvonlar tarixi", "Hayvonlarning qismlari haqida", "Hayvonlarning kelib chiqishi to'g'risida". Ularda Aristotel hayvonlar olamini ikki guruhga ajratdi: qonlilar va qonsizlar. Qon bo'lganlar orasida u: to'rt oyoqli jonli, qushlar, to'rt oyoqli va oyoqsiz tuxumdonlar, oyoqsiz viviparous va baliqlarni ajratib turdi. Shunga ko'ra, qondan mahrum bo'lganlar quyidagilarga bo'lingan: yumshoq (sefalopodlar), yumshoq teri ko'p oyoqli (qisqichbaqalar), ko'p oyoqli bo'g'imli va qobiqsiz oyoqsiz (mollyuskalar va). dengiz kirpilari). Bundan tashqari, Aristotel bu ikkisi o'rtasida o'tish davri bo'lgan bir qancha guruhlarni aniqladi. Aristotel insonga qon hayvonlari (antropotsentrizm) tepasida joy berdi.

Aristotelning asarlari tufayli tirik tabiat haqidagi xaotik bilimlar nisbatan tartibli xususiyatga ega bo'ldi va bu holat biologiyaning fan sifatida shakllanishi o'sha uzoq davrlarda boshlangan deb hisoblashga asos beradi. Aristotelning g'oyalari hozirgi zamongacha so'zsiz obro'ga ega bo'lgan, shundan keyingina ular tekshirilgan.

Biologiya fanlarining yuksalishi faqat 16-asrda yuz berdi. va yangi kashf etilgan erlarda to'plangan ko'plab yangi faktlar bilan fanni boyitgan Buyuk geografik kashfiyotlar davri bilan bog'liq. Bu faktlar shved olimi K.Linney asarlarida taklif qilingan o'ziga xos tizimlashtirish va tasniflashni talab qildi. "Tabiat tizimi" asarida u barcha hayvonlar va o'simliklarning uyg'un ierarxiyasini ishlab chiqishga muvaffaq bo'ldi.

Linney taksonomiyasi turlarga asoslanadi; yaqin turlar turkumlarga, oʻxshash turkumlar turkumlarga va turkumlar sinflarga birlashtirilgan. Bundan tashqari, Linney o'simliklar va hayvonlarni tavsiflash uchun aniq terminologiyani kiritdi. U, shuningdek, ikkilik (qo'sh) nomenklaturani joriy qilish uchun javobgardir: har bir turni ikki atama bilan belgilash - lotin tilida jins va turning nomi. Linney turli sistematik guruhlar - sinflar, turkumlar, avlodlar, turlar va kenja turlar o'rtasidagi munosabatlarni aniq belgilab qo'ygan, nomlangan taksonlarni aniq belgilab, ularning ierarxik bo'ysunishini ko'rsatgan.

18-19-asrlarda organik dunyoni tizimlashtirish va tasniflashdan tashqari. an'anaviy biologiya sohasida ham mavjud edi

butun chiziq fundamental ish, biologik tafakkur klassiklari hisoblangan. Bu fransuz olimi J.Buffon va uning hammualliflarining 44 jildlik “Tabiat tarixi”, A.Bremning mashhur “Hayvonlar hayoti” va E.Gekkelning organizmlar morfologiyasiga oid asaridir.

Naturalistik biologiya hozirgi kunda ham o'z ahamiyatini yo'qotmagan. Sayyoramiz flora va faunasini o'rganish davom etmoqda, yangi turlar kashf etilmoqda va tavsiflanmoqda. Zamonaviy biologiya juda ko'p sonli hayvon va o'simlik organizmlarini tahlil qilish va tasniflash imkoniyatiga ega bo'lishiga qaramay, u hamma narsaning to'liq tavsifini bera olmadi. tabiiy dunyo. Mavjud turlarning faqat uchdan ikki qismi hozirgi kunga qadar tasvirlangan deb hisoblanadi, ya'ni. 1,2 million hayvon, 5000 ming o'simlik, yuz minglab zamburug'lar, 3 mingga yaqin bakteriyalar va boshqalar. Organizmlarning ham bir-biri bilan, ham atrof-muhit bilan munosabatlarini o'rganuvchi fan bo'lgan ekologiyaning ahamiyati tobora ortib bormoqda. Ushbu fan an'anaviy biologiya doirasida paydo bo'lgan, tabiatni bir butun deb hisoblaydi va unga ehtiyotkorlik bilan, insoniy munosabatda bo'lishni talab qiladi.

Davrmikrodunyo. Fizika- kimyoviybiologiya

Tabiatni o'rganishga yaxlit yondashuv bilan naturalistik biologiyaning barcha afzalliklari bilan biologiya hayot va tirik organizmlarning turli darajalarida sodir bo'ladigan mexanizmlar, hodisalar va jarayonlarni tushunishi kerak edi. Shuning uchun olimlar an'anaviy tavsiflovchi biologiyadan o'simlik va hayvonlarning anatomiyasi va fiziologiyasini, butun organizmlarning hayotiy jarayonlarini va ularning alohida organlarini o'rganishga, so'ngra tirik tabiatni o'rganishga o'tishga majbur bo'ldilar. hujayra va molekulyar genetik darajadagi hayot.

Anatomik va fiziologik bilimlarning asoslari antik davrda qo'yilgan va Gippokrat, Gerofil, Klavdiy Galen va ularning shogirdlari asarlari bilan bog'liq. Biroq, biologiyaning ushbu sohasining haqiqiy rivojlanishi faqat zamonaviy davrda boshlangan. XVI-XVII asrlarda. R.Guk, N.Gryu, J.Xelmont, M.Malpigilarning mikroskop yordamida olib borilgan tadqiqotlari tufayli oʻsimliklar anatomiyasi rivojlandi, oʻsimliklarni tashkil etishning hujayra va toʻqima darajalari ochildi. Eksperiment - sun'iy duragaylash - genetikaning paydo bo'lishi uchun uzoq shartlarni qo'yadigan biologiyaga kirib boradi.

Shuni ta'kidlash kerakki, zamonaviy davrda biologiya boshqalarning usullaridan tobora ko'proq foydalanmoqda tabiiy fanlar- fizika va kimyo yanada rivojlangan. Barcha hayot hodisalari fizika va kimyo qonunlariga bo'ysunishi va ular yordamida tushuntirilishi mumkinligi haqidagi g'oya fanga ana shunday kirib keldi. Shunday qilib, biologiya qayta ishlash g'oyalarini tobora ko'proq ishlatmoqda.

duksionizm. Avvaliga bu faqat uslubiy yondashuv edi, lekin 19-asrdan boshlab. hayotni molekulyar va supramolekulyar darajada o'rganadigan fizik-kimyoviy biologiyaning tug'ilishi haqida gapirish mumkin. Biologiyaning yangi qiyofasini o'rnatishda 19-asr olimlari katta rol o'ynagan, ular o'z tadqiqotlarida fizika va kimyo usullaridan foydalanganlar: L. Paster, I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, I.I. Mechnikov va boshqalar.Shuningdek, 1838-yilda tirik hujayralarni oʻrganishga asos solgan hujayra nazariyasi asoschilari M.Shleyden va T.Shvannlarni ham nomlash kerak. Ularning nazariyasi sitologiya - tirik hujayralar haqidagi fanning paydo bo'lishiga olib keldi.

Hujayra tuzilishini keyingi o'rganish genetika - irsiyat va o'zgaruvchanlik fanining paydo bo'lishiga olib keldi. 20-asrda molekulyar genetika paydo bo'ldi, bu biologiyani hayotni tahlil qilishning yangi darajasiga olib chiqdi va uni fizika va kimyoga yanada yaqinlashtirdi. Nuklein kislotalarning genetik rolini tushunish mumkin bo'ldi, genetik ko'payish va oqsil biosintezining molekulyar mexanizmlari, shuningdek, o'zgaruvchanlikning molekulyar genetik mexanizmlari ochildi, metabolizm molekulyar darajada o'rganildi. Shu bilan birga, fizika va kimyodagi kashfiyotlar, fizik va kimyoviy usullar tadqiqotlar va uning biologiyada qo‘llanilishi ko‘plab biologik muammolarni o‘rganishga yangicha usullar bilan yondashish imkoniyatini yaratdi.

Kimyoviy nuqtai nazardan, tirik organizmlar ochiq tizimlar, atrof-muhit bilan doimiy ravishda materiya va energiya almashinuvi. Shu bilan birga, oziq-ovqat bilan birga ular organizmning biokimyoviy reaktsiyalarida ishtirok etadigan juda ko'p miqdordagi organik va mineral birikmalarni oladi va keyinchalik parchalanish mahsulotlari shaklida atrof-muhitga chiqariladi. Tirik hujayra uchun qurilish materiallari makromolekulalar - oqsillar, yog'lar, uglevodlar va nuklein kislotalardir. Tanadagi gormonal tartibga solish ham kimyoviy reaktsiyalar tizimidir.

Biologiya va kimyoning uyg'unligi paydo bo'ldi yangi fan- biomolekulalarning tuzilishi va xususiyatlarini ularning tirik to'qimalar va organlardagi metabolizmi bilan bir vaqtda o'rganadigan biokimyo. Boshqacha qilib aytganda, biokimyo tirik organizmdagi biomolekulalardagi o'zgarishlarni tahlil qiladi. Biokimyogarlar hujayrada energiya qanday uzatilishini aniqlashga, metabolizm (metabolizm) mexanizmlarini ochish va membranalar, ribosomalar va boshqa hujayra ichidagi tuzilmalarning rolini aniqlashga muvaffaq bo'lishdi. Aynan biokimyogarlar oqsillar va nuklein kislotalarning strukturasini ochib, funksiyalarini aniqlagan va shu bilan molekulyar genetika asoslarini yaratgan. Bugungi kunda biokimyogarlarning tavsiyalari tibbiyot, farmatsiya va qishloq xo'jaligida qo'llaniladi.

Zamonaviy kimyo fizikaga asoslanganligi sababli, olimlar biologik hodisalar va jarayonlarni tushuntirishga intilishadi.

jismoniy qonunlar. Natijada 1950 yilda biokimyo, biologiya va fizika chorrahasida yangi fan – biofizika dunyoga keldi. Biofiziklar har qanday biologik hodisani hisobga olib, uni yana bir nechta elementar, tushunarli harakatlarga ajratadilar va ularni o'rganadilar. jismoniy xususiyatlar. Shu tariqa mushaklarning qisqarishi, nerv impulslarini uzatish mexanizmlari, fotosintez va fermentativ kataliz sirlari tushuntirildi.

Biokimyo va biofizika yordamida olimlar tananing tuzilishi va funktsiyalari haqidagi bilimlarni birlashtira oldilar. Ammo bu fanlar ham, umuman fizik-kimyoviy biologiya ham biologiyaning asosiy savoliga - hayotning kelib chiqishi va mohiyati haqidagi savolga javob berishga qodir emas.

Evolyutsiondavr. Evolyutsionbiologiya

Tirik tabiatning rivojlanishi g'oyasi biologiyaga faqat 19-asrda kirib keldi, garchi evolyutsion biologiya uchun zarur shart-sharoitlar antik davrda shakllangan bo'lsa ham. Shunday qilib, Aristotelning tirik mavjudotlar taksonomiyasi mavjudotlar zinapoyasi g'oyasiga asoslanadi: u organizmlarni oddiydan murakkabgacha joylashtirdi va odamlarni hayvonot dunyosi piramidasining eng yuqori qismiga qo'ydi. Bu g'oyadan faqat doimiy murakkablashuv orqali hayvonot olamining rivojlanishi sifatida evolyutsiya g'oyasiga qadam tashlash kerak edi.

Biologiya rivojlanishining evolyutsion davri frantsuz biologi J. B. Lamarkning asarlarida boshlangan. birinchi evolyutsiya nazariyasi. Bu o'zining 1809 yilda nashr etilgan "Zoologiya falsafasi" kitobida bayon etilgan. Lamark birinchi bo'lib atrof-muhit ta'sirida organizmlarning o'zgarishi va o'zlashtirilgan xususiyatlarning avlodlarga o'tishi haqida gapirgan. Biroq, Lamark o'z nazariyasida bir qator noto'g'ri boshlang'ich nuqtalarga tayandi, shu sababli u evolyutsiyaning ichki va tashqi omillari o'rtasidagi bog'liqlik masalasini hal qila olmadi.

Ushbu bosqichda biologiyaning rivojlanishiga katta hissa qo'shdi falokat nazariyasi, muallifi fransuz olimi J.Kyuviy edi. U hozirgi va o'tmishda hukmronlik qilgan tabiiy kuchlar bir-biridan sifat jihatidan farq qiladi, degan fikrdan kelib chiqdi. Shu sababli, o'tmishda global tabiiy ofatlar vaqti-vaqti bilan ro'y berib, Yerdagi geologik va biologik jarayonlarning tinch oqimini to'xtatib turishi mumkin edi. Ushbu global ofatlar natijasida nafaqat Yerning ko'rinishi, balki uning organik dunyosi ham deyarli butunlay o'zgardi. Ilm-fan bu falokatlarning sabablarini aniqlay olmaydi, ammo biz bu falokatlar borgan sari murakkab organik shakllarning paydo bo'lishiga olib kelgan degan xulosaga kelishimiz mumkin.

Biologiyadagi haqiqiy inqilob 1859 yilda paydo bo'lishi bilan bog'liq Charlz Darvinning evolyutsiya nazariyasi, tomonidan "Turlarning kelib chiqishi" kitobida bayon etilgan tabiiy tanlanish». Evolyutsion nazariya Sovg'a -

sharob uchta postulatga asoslanadi: o'zgaruvchanlik, irsiyat va tabiiy tanlanish. O'zgaruvchanlik, Darvinning fikricha, organizmlarning yangi xususiyat va xususiyatlarni olish va ularni turli sabablarga ko'ra o'zgartirish qobiliyatidir. Aynan o'zgaruvchanlik evolyutsiyaning birinchi va asosiy bo'g'inidir. Irsiyat - tirik organizmlarning o'z xususiyatlari va xususiyatlarini keyingi avlodlarga etkazish qobiliyati. Tabiiy tanlanish mavjudlik uchun kurashning natijasi bo'lib, eng moslashgan organizmlarning omon qolishi va muvaffaqiyatli ko'payishini anglatadi. Tabiiy tanlanish ta'sirida bir turdagi individlar guruhlari avloddan-avlodga turli xil moslashish xususiyatlarini to'playdi va natijada ular yangi turlarga aylanadigan shunday muhim farqlarga ega bo'ladi. Afsuski, ushbu nazariyaga kiritilgan irsiyat va o'zgaruvchanlik haqidagi qoidalar ancha kam rivojlangan. Bu esa 19-asr oxiri 20-asr boshlarida shakllangan Darvinning evolyutsiya nazariyasini jiddiy tanqid qilishga sabab boʻldi.

Evolyutsiyaning zamonaviy (sintetik) nazariyasi faqat 20-yillarning oxirlarida paydo bo'ldi. XX asr U genetika va darvinizmning sintezini ifodalagan. O'sha vaqtdan boshlab evolyutsion biologiya haqida heterojen biologik bilimlar sintezi sodir bo'ladigan platforma sifatida gapirish mumkin bo'ldi. Hozirgi evolyutsion biologiya ikki bilim oqimining: evolyutsiya haqidagi ta'limotning o'zi va evolyutsiya jarayonlari va mexanizmlari haqidagi boshqa biologik fanlar tomonidan olingan bilimlarning kombinatsiyasi natijasidir. 20-asr davomida. Evolyutsion biologiyaning mazmuni doimiy ravishda kengayib bordi. U genetika, molekulyar biologiya, sitologiya va paleontologiya ma'lumotlari bilan to'ldiriladi. Ko'pgina olimlarning fikricha, evolyutsion biologiya 21-asr biologlarining asosiy maqsadi bo'lgan nazariy biologiyaning asosiga aylanishi mumkin.

9.2. Strukturaviydarajalaritashkilotlarhayot

Hayot qarama-qarshiliklarning dialektik birligi bilan tavsiflanadi: u ham yaxlit, ham diskretdir. Organik dunyo yagona bir butundir, chunki u o'zaro bog'langan qismlar tizimidir (ba'zi organizmlarning mavjudligi boshqalarga bog'liq) va shu bilan birga diskret, chunki u alohida birliklar - organizmlar yoki shaxslardan iborat. Har bir tirik organizm, o'z navbatida, diskretdir, chunki u alohida organlar, to'qimalar, hujayralardan iborat, lekin shu bilan birga, ma'lum bir avtonomiyaga ega bo'lgan organlarning har biri butunning bir qismi sifatida ishlaydi. Har bir hujayra organellalardan tashkil topgan, lekin bir birlik vazifasini bajaradi. Irsiy ma'lumot genlar tomonidan amalga oshiriladi, ammo

butun to'plamdan tashqaridagi genlarning hech biri belgi rivojlanishini aniqlamaydi va hokazo.

Hayotning diskretligi bilan organik dunyoni tashkil etishning turli darajalari bog'liq bo'lib, ular bo'ysunish, o'zaro bog'liqlik va o'ziga xos naqshlar bilan tavsiflangan biologik tizimlarning diskret holatlari sifatida belgilanishi mumkin. Bundan tashqari, har bir yangi daraja oldingi, quyi darajadagi o'ziga xos xususiyatlar va naqshlarga ega, chunki har qanday organizm, bir tomondan, unga bo'ysunadigan elementlardan iborat bo'lsa, boshqa tomondan, uning o'zi ma'lum bir makrobiologik tizimning bir qismi bo'lgan elementdir. .

Hayotning barcha darajalarida diskretlik va yaxlitlik, tizimli tashkil etish, materiya, energiya va axborot almashinuvi kabi xususiyatlar namoyon bo'ladi. Tashkilotning yuqori darajalarida hayotning mavjudligi quyi darajadagi tuzilma bilan tayyorlanadi va belgilanadi; xususan, hujayra darajasining tabiati molekulyar va hujayra osti, organizm - hujayra, to'qima darajalari va boshqalar bilan belgilanadi.

Strukturaviy darajalar Hayotning tashkil etilishi nihoyatda xilma-xil, ammo asosiylari molekulyar, hujayrali, ontogenetik, populyatsiya-tur, biotsenotik, biogeotsenotik va biosferadir.

Molekulyar- genetikDaraja

Hayotning molekulyar genetik darajasi - bu organizmlarning hayotiy jarayonlarining asosini tashkil etuvchi biopolimerlar (oqsillar, nuklein kislotalar, polisaxaridlar) va boshqa muhim organik birikmalarning ishlash darajasi. Bu darajada elementar struktura birligi gen, barcha tirik organizmlarda irsiy axborotning tashuvchisi esa DNK molekulasi hisoblanadi. Irsiy axborotni amalga oshirish RNK ​​molekulalari ishtirokida amalga oshiriladi. Irsiy axborotni saqlash, o'zgartirish va amalga oshirish jarayonlari molekulyar tuzilmalar bilan bog'liq bo'lganligi sababli, bu daraja molekulyar genetik deb ataladi.

Bu darajadagi biologiyaning eng muhim vazifalari genetik axborotni uzatish mexanizmlarini, irsiyat va o'zgaruvchanlikni o'rganish, tadqiqot evolyutsion jarayonlar, hayotning kelib chiqishi va mohiyati.

Barcha tirik organizmlar oddiy noorganik molekulalarni o'z ichiga oladi: azot, suv, karbonat angidrid. Ulardan kimyoviy evolyutsiya jarayonida oddiy organik birikmalar paydo bo'lib, ular o'z navbatida yirik molekulalar uchun qurilish materiallariga aylandi. Makromolekulalar - gigant molekulalar shunday paydo bo'ldi

ko'p monomerlardan qurilgan polimer molekulalari. Polimerlarning uch turi mavjud: polisaxaridlar, oqsillar va nuklein kislotalar. Ular uchun monomerlar mos ravishda monosaxaridlar, aminokislotalar va nukleotidlardir.

Sincaplar nuklein kislotalar esa "axborot" molekulalaridir, chunki ularning tuzilishida juda xilma-xil bo'lishi mumkin bo'lgan monomerlar ketma-ketligi muhim rol o'ynaydi. Polisaxaridlar (kraxmal, glikogen, tsellyuloza) kattaroq molekulalarni sintez qilish uchun energiya manbai va qurilish materiali rolini o'ynaydi.

Proteinlar aminokislotalarning juda uzun zanjirlari bo'lgan makromolekulalar - organik (karboksilik) kislotalar bo'lib, odatda bir yoki ikkita aminokislota (-NH 2) ni o'z ichiga oladi.

Eritmalarda aminokislotalar ham kislotalar, ham asoslarning xossalarini namoyon qilishi mumkin. Bu ularni xavfli jismoniy va kimyoviy o'zgarishlarga qarshi o'ziga xos tampon qiladi. Tirik hujayralar va to'qimalarda 170 dan ortiq aminokislotalar mavjud, ammo oqsillar ularning atigi 20 tasini o'z ichiga oladi.Oqsillarning birlamchi tuzilishini bir-biri bilan peptid bog'lari bilan bog'langan aminokislotalarning ketma-ketligi1 tashkil qiladi. Proteinlar hujayralarning umumiy quruq massasining 50% dan ortig'ini tashkil qiladi.

Aksariyat oqsillar katalizatorlar (fermentlar) vazifasini bajaradi. Ularning fazoviy tuzilishi ma'lum bir shakldagi depressiyalar ko'rinishidagi faol markazlarni o'z ichiga oladi. Ushbu oqsil tomonidan o'zgarishi katalizlanadigan molekulalar bunday markazlarga kiradi. Bundan tashqari, oqsillar tashuvchilar rolini o'ynaydi; masalan, gemoglobin kislorodni o'pkadan to'qimalarga olib boradi. Mushaklarning qisqarishi va hujayra ichidagi harakatlar funktsiyasi harakatni muvofiqlashtirish bo'lgan oqsil molekulalarining o'zaro ta'siri natijasidir. Antikor oqsillarining vazifasi tanani viruslar, bakteriyalar va boshqalardan himoya qilishdir. Faoliyat asab tizimi oqsillarga bog'liq bo'lib, ular yordamida atrof-muhitdan ma'lumot to'planadi va saqlanadi. Gormonlar deb ataladigan oqsillar hujayra o'sishi va faoliyatini nazorat qiladi.

Nuklein kislotalar. Tirik organizmlarning hayotiy jarayonlari ikki turdagi makromolekulalar - oqsillar va DNKning o'zaro ta'siri bilan belgilanadi. Organizmning genetik ma'lumotlari DNK molekulalarida saqlanadi, u keyingi avlod uchun irsiy ma'lumotlarning tashuvchisi bo'lib xizmat qiladi va deyarli barcha biologik jarayonlarni boshqaradigan oqsillarning biosintezini belgilaydi. Shuning uchun, nouk-

1 peptid aloqasi kimyoviy bog'lanish-CO-NH-.

Leik kislotalar organizmda oqsillar kabi muhim o'rin egallaydi.

Oqsillarda ham, nuklein kislotalarda ham bittasi bor muhim mulk— molekulyar dissimmetriya (assimetriya) yoki molekulyar xirallik. Hayotning bu xususiyati 40-50-yillarda kashf etilgan. XIX asr L. Paster biologik kelib chiqishi moddalari - uzum kislotasi tuzlari kristallarining tuzilishini o'rganish jarayonida. Paster o'z tajribalarida nafaqat kristallar, balki ularning suvli eritmalar qutblangan yorug'lik nurini chalg'itishga qodir, ya'ni. optik faoldir. Keyinchalik ular bu nomni oldilar optik izomerlar. Biologik bo'lmagan moddalarning eritmalari bunday xususiyatga ega emas, ularning molekulalarining tuzilishi nosimmetrikdir.

Bugungi kunda Pasterning g'oyalari tasdiqlandi va molekulyar xirallik (yunoncha cheir - qo'ldan) faqat tirik materiyaga xos va uning ajralmas mulki ekanligi isbotlangan deb hisoblanadi. Jonsiz kelib chiqadigan materiya nosimmetrikdir, chunki yorug'likni chapga va o'ngga qutblovchi molekulalar doimo teng bo'ladi. Va biologik kelib chiqadigan moddada har doim bu muvozanatdan og'ish mavjud. Proteinlar yorug'likni faqat chapga (L konfiguratsiyasi) qutblantiradigan aminokislotalardan qurilgan. Nuklein kislotalar yorug'likni faqat o'ngga (D konfiguratsiyasi) qutblovchi shakarlardan iborat. Shunday qilib, xirallik molekulalarning assimetriyasida, ularning o'ng va chap qo'llarning oyna tasviriga mos kelmasligidadir. zamonaviy ism bu mulk. Shunisi qiziqki, agar odam to'satdan o'zining oyna tasviriga aylansa, u o'simlik yoki hayvondan olingan ovqatni iste'mol qila boshlagunga qadar uning tanasida hamma narsa yaxshi bo'ladi, u shunchaki hazm qila olmaydi.

Nuklein kislotalar fosfor o'z ichiga olgan biopolimerlar (polinukleotidlar) bo'lgan murakkab organik birikmalardir.

Nuklein kislotalarning ikki turi mavjud - dezoksiribonuklein kislotasi (DNK) va ribonuklein kislotasi (RNK). Nuklein kislotalar o'z nomini (lotincha yadro - yadrodan) oldi, chunki ular birinchi marta 19-asrning ikkinchi yarmida leykotsitlar yadrolaridan ajratilgan. Shveytsariyalik biokimyogari F. Misher. Keyinchalik nuklein kislotalar nafaqat yadroda, balki sitoplazma va uning organoidlarida ham bo'lishi aniqlandi. DNK molekulalari giston oqsillari bilan birgalikda xromosomalar moddasini hosil qiladi.

20-asrning o'rtalarida. Amerikalik biokimyogari J. Uotson va ingliz biofiziki F. Krik DNK molekulasining tuzilishini kashf etdilar. Rentgen nurlari diffraktsiyasini o'rganish shuni ko'rsatdiki, DNK qo'sh spiralga o'ralgan ikkita zanjirdan iborat. Zanjirlarning orqa miya rolini shakar fosfat guruhlari o'ynaydi va purinlar va pirimidinlarning asoslari ko'prik bo'lib xizmat qiladi. Har bir ko'prik ikkita qarama-qarshi zanjirga biriktirilgan ikkita asosdan hosil bo'ladi va agar bir asosda bitta halqa bo'lsa, ikkinchisida ikkita bo'ladi. Shunday qilib, to'ldiruvchi juftliklar hosil bo'ladi: A-T va G-C. Bu shuni anglatadiki, bir zanjirning asoslari ketma-ketligi molekulaning boshqa, to'ldiruvchi zanjiridagi asoslar ketma-ketligini o'ziga xos tarzda aniqlaydi.

Gen - bu DNK yoki RNK molekulasining bir qismi (ba'zi viruslarda). RNKda 4-6 ming individual nukleotid, DNK 10-25 ming. Agar bitta inson hujayrasining DNKsini uzluksiz ipga cho'zish mumkin bo'lsa, uning uzunligi 91 sm bo'lar edi.

Va shunga qaramay, molekulyar genetikaning tug'ilishi biroz oldinroq, amerikaliklar J. Bidl va E. Tatum genlar (DNK) holati va fermentlar (oqsillar) sintezi o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri bog'liqlikni o'rnatganlarida sodir bo'lgan. O'shanda mashhur ibora paydo bo'ldi: "bitta gen, bitta protein". Keyinchalik genlarning asosiy vazifasi oqsil sintezini kodlash ekanligi aniqlandi. Shundan so'ng olimlar genetik dastur qanday yoziladi va u hujayrada qanday amalga oshiriladi, degan savolga e'tiborini qaratdi. Buning uchun faqat to'rtta asos oqsil molekulalaridagi yigirmatagacha aminokislotalarning tartibini qanday kodlashi mumkinligini aniqlash kerak edi. Bu masalani yechishda 1950-yillarning oʻrtalarida mashhur nazariyotchi fizik G.Gamov asosiy hissa qoʻshgan.

Uning taxminiga ko'ra, uchta DNK nukleotidlarining kombinatsiyasi bitta aminokislotani kodlash uchun ishlatiladi. Bitta aminokislotani kodlaydigan bu elementar irsiyat birligi deyiladi kodon. 1961 yilda Gamov gipotezasi F. Krikning tadqiqotlari bilan tasdiqlandi. Protein sintezi jarayonida DNK molekulasidan genetik ma'lumotni o'qishning molekulyar mexanizmi ana shunday deşifrlangan.

Tirik hujayrada organellalar - ribosomalar mavjud bo'lib, ular DNKning birlamchi tuzilishini "o'qiydi" va DNKda qayd etilgan ma'lumotlarga muvofiq oqsilni sintez qiladi. Nukleotidlarning har bir uchligiga 20 ta mumkin bo'lgan aminokislotalardan biri tayinlanadi. DNKning birlamchi tuzilishi sintezlangan oqsilning aminokislotalar ketma-ketligini aniqlaydi va organizmning (hujayra) genetik kodini aniqlaydi.

Barcha tirik mavjudotlarning genetik kodi, xoh u o'simlik, hayvon yoki bakteriya bo'lsin, bir xil. Bu xususiyat genetik kod barcha oqsillarning aminokislotalar tarkibining o'xshashligi bilan birga ko'rsatadi

hayotning biokimyoviy birligi, Yerdagi barcha tirik mavjudotlarning yagona ajdoddan kelib chiqishi haqida.

DNKning ko'payish mexanizmi ham shifrlangan. U uch qismdan iborat: replikatsiya, transkripsiya va tarjima.

Replikatsiya- Bu DNK molekulalarining ikki barobar ko'payishi. Replikatsiyaning asosi noyob mulk DNK o'z-o'zidan nusxa ko'chiradi, bu hujayralarning ikkita bir xil bo'linishiga imkon beradi. Replikatsiya paytida ikkita o'ralgan molekulyar zanjirdan iborat DNK ochiladi. Ikki molekulyar zanjir hosil bo'ladi, ularning har biri aslini to'ldiruvchi yangi ipni sintez qilish uchun shablon bo'lib xizmat qiladi. Shundan so'ng hujayra bo'linadi va har bir hujayrada DNKning bir ipi eski, ikkinchisi esa yangi bo'ladi. DNK zanjiridagi nukleotidlar ketma-ketligini buzish tanadagi irsiy o'zgarishlarga - mutatsiyalarga olib keladi.

Transkripsiya DNK zanjirlaridan birida bir zanjirli xabarchi RNK (i-RNK) molekulasini hosil qilish orqali DNK kodini uzatishdir. mRNK DNK molekulasining bir qismining nusxasi bo'lib, u yaqin atrofda joylashgan, oqsillarning tuzilishi haqida ma'lumotni olib yuradigan bir yoki bir guruh genlardan iborat.

Translyatsiya - Bu maxsus hujayra organellalari - ribosomalardagi mRNKning genetik kodiga asoslangan oqsil sintezi, bu erda transfer RNK (tRNK) aminokislotalarni etkazib beradi.

1950-yillarning oxirida. Rossiya va frantsuz olimlari bir vaqtning o'zida DNKdagi nukleotidlarning paydo bo'lish chastotasi va tartibidagi farqlar haqidagi gipotezani ilgari surdilar. turli organizmlar turga xos xususiyatga ega. Bu gipoteza tirik mavjudotlar evolyutsiyasi va turlanish tabiatini molekulyar darajada o‘rganish imkonini berdi.

Molekulyar darajada o'zgaruvchanlikning bir qancha mexanizmlari mavjud. Ulardan eng muhimi, gen mutatsiyasining yuqorida aytib o'tilgan mexanizmi - genlarning bevosita transformatsiyasiyangi, xromosomada, tashqi omillar ta'sirida joylashgan. Mutatsiyani keltirib chiqaruvchi omillar (mutagenlar) radiatsiya, toksik kimyoviy birikmalar, shuningdek viruslar. Ushbu o'zgaruvchanlik mexanizmi bilan xromosomadagi genlarning tartibi o'zgarmaydi.

O'zgaruvchanlikning yana bir mexanizmi gen rekombinatsiyasi. Bu ma'lum bir xromosomada joylashgan genlarning yangi birikmalarini yaratishdir. Shu bilan birga, uning o'zi molekulyar asos gen o'zgarmaydi, lekin xromosomaning bir qismidan ikkinchisiga o'tadi yoki genlar ikki xromosoma o'rtasida almashinadi. Genlarning rekombinatsiyasi yuqori organizmlarda jinsiy ko'payish jarayonida sodir bo'ladi. Bunday holda, genetik ma'lumotlarning umumiy hajmida o'zgarish bo'lmaydi, u o'zgarishsiz qoladi. Bu mexanizm nima uchun bolalar ota-onalariga qisman o'xshashligini tushuntiradi -

ular ikkala ota-organizmdan ham tasodifiy birlashtirilgan belgilarni meros qilib oladi.

O'zgaruvchanlikning yana bir mexanizmi klassik bo'lmagan rekombinatsiyayangi— faqat 1950-yillarda kashf etilgan. Klassik bo'lmagan gen rekombinatsiyasi bilan hujayra genomiga yangi genetik elementlarning kiritilishi hisobiga genetik axborot hajmining umumiy o'sishi kuzatiladi. Ko'pincha yangi elementlar hujayraga viruslar tomonidan kiritiladi. Bugungi kunda transmissiv genlarning bir necha turlari kashf etilgan. Ular orasida plazmidlar bor, ular ikki zanjirli dumaloq DNK. Ular tufayli har qanday dori-darmonlarni uzoq muddat qo'llashdan keyin giyohvandlik paydo bo'ladi, shundan so'ng ular dorivor ta'sirini to'xtatadilar. Bizning tibbiyotimiz ta'sir qiladigan patogen bakteriyalar plazmidlar bilan bog'lanadi, bu bakteriyalarni doriga chidamli qiladi va ular buni sezmay qo'yadi.

Ko'chib yuruvchi genetik elementlar xromosomalarning strukturaviy o'zgarishiga va gen mutatsiyalariga olib kelishi mumkin. Bunday elementlardan odamlar tomonidan foydalanish imkoniyati yangi fan - genetik injeneriyaning paydo bo'lishiga olib keldi, uning maqsadi ko'rsatilgan xususiyatlarga ega bo'lgan organizmlarning yangi shakllarini yaratishdir. Shunday qilib, genetik va biokimyoviy usullar yordamida tabiatda mavjud bo'lmagan genlarning yangi birikmalari tuziladi. Buning uchun kerakli xususiyatlarga ega bo'lgan oqsil ishlab chiqarishni kodlaydigan DNK o'zgartiriladi. Bu mexanizm barcha zamonaviy biotexnologiyalar asosida yotadi.

Rekombinant DNK yordamida siz turli xil genlarni sintez qilishingiz va maqsadli oqsil sintezi uchun ularni klonlarga (bir xil organizmlarning koloniyalariga) kiritishingiz mumkin. Shunday qilib, 1978 yilda insulin sintez qilindi - diabetni davolash uchun oqsil. Kerakli gen plazmidga kiritildi va oddiy bakteriyaga kiritildi.

Genetiklar virusli infektsiyalarga qarshi xavfsiz vaktsinalarni yaratish ustida ishlamoqda, chunki an'anaviy vaktsinalar zaiflashgan virus bo'lib, antikorlarni ishlab chiqarishni qo'zg'atishi kerak, shuning uchun ularni qo'llash ma'lum xavflar bilan bog'liq. Genetika muhandisligi virusning sirt qatlamini kodlaydigan DNKni olish imkonini beradi. Bunday holda, immunitet rivojlanadi, ammo tananing infektsiyasi istisno qilinadi.

Bugungi kunda genetik muhandislik insonning genetik dasturini o'zgartirish orqali umr ko'rish davomiyligini va o'lmaslik imkoniyatini oshirish masalasini ko'rib chiqmoqda. Bunga hujayraning himoya fermenti funktsiyalarini oshirish, DNK molekulalarini metabolik kasalliklar va atrof-muhit ta'siri bilan bog'liq bo'lgan turli xil zararlardan himoya qilish orqali erishish mumkin. Bundan tashqari, olimlar qarigan pigmentni topishga va undan hujayralarni ozod qiluvchi maxsus dori yaratishga muvaffaq bo'lishdi. Biz bilan tajribalarda -

shami ularning umr ko'rish davomiyligini oshirdi. Olimlar, shuningdek, hujayra bo'linish vaqtida telomerlar - hujayra xromosomalarining uchlarida joylashgan maxsus xromosoma tuzilmalari qisqarishini aniqlashga muvaffaq bo'lishdi. Gap shundaki, DNK replikatsiyasi paytida maxsus modda - polimeraza DNK spiralini kuzatib, uning nusxasini yaratadi. Ammo polimeraza boshidanoq DNKni nusxalashni boshlamaydi, lekin har safar nusxalanmagan uchini qoldiradi. Shuning uchun har bir keyingi nusxalashda DNK spiral hech qanday ma'lumot yoki telomerlarni olib yurmaydigan terminal bo'limlari tufayli qisqartiriladi. Telomerlar tugashi bilan keyingi nusxalar DNKning genetik ma'lumotni tashuvchi qismini kamaytira boshlaydi. Bu hujayraning qarishi jarayoni. 1997 yilda AQSh va Kanadada telomerlarni sun'iy ravishda uzaytirish bo'yicha tajriba o'tkazildi. Shu maqsadda telomerlarning o'sishiga yordam beruvchi yangi kashf etilgan hujayra fermenti - telomeraza ishlatilgan. Shu tarzda olingan hujayralar normal funktsional xususiyatlarini to'liq saqlab, saraton hujayralariga aylanmasdan, qayta-qayta bo'linish qobiliyatiga ega bo'ldi.

IN Yaqinda Genetik muhandislarning klonlash sohasidagi muvaffaqiyatlari - ma'lum bir tirik ob'ektni somatik hujayralardan ma'lum miqdordagi nusxalarda aniq ko'paytirish - keng tarqalgan. Bunday holda, o'sgan shaxsni genetik jihatdan ota-onadan ajratib bo'lmaydi.

Oldindan urug'lantirilmasdan, partenogenez orqali ko'payadigan organizmlardan klonlarni olish alohida narsa emas va genetiklar tomonidan uzoq vaqtdan beri qo'llanilgan. Yuqori organizmlarda tabiiy klonlash holatlari ham ma'lum - bir xil egizaklarning tug'ilishi. Ammo yuqori organizmlarning klonlarini sun'iy ravishda olish jiddiy qiyinchiliklar bilan bog'liq. Biroq, 1997 yil fevral oyida Edinburgdagi Yan Vilmut laboratoriyasida sutemizuvchilarni klonlash usuli ishlab chiqildi va uning yordami bilan Dolli qo'yi boqildi. Buning uchun Shotlandiya qora yuzli qo'ydan tuxum olib tashlandi, sun'iy oziqlantiruvchi muhitga joylashtirildi va ulardan yadrolar olib tashlandi. Keyin ular to'liq genetik to'plamni olib yurgan katta yoshli homilador Fin Dorset qo'yidan sut bezlari hujayralarini oldilar. Biroz vaqt o'tgach, bu hujayralar anukleat tuxumlari bilan birlashib, ularning rivojlanishini faollashtirdi elektr zaryadsizlanishi. Keyinchalik rivojlanayotgan embrion sun'iy muhitda olti kun davomida o'sdi, shundan so'ng embrionlar farzand asrab oluvchi onaning bachadoniga ko'chirildi va ular tug'ilgunga qadar rivojlandi. Ammo 236 ta tajribadan faqat bittasi muvaffaqiyatli bo'ldi - qo'y Dolli katta bo'ldi.

Shundan so'ng, Vilmut eng qizg'in munozaralarga sabab bo'lgan odamni klonlashning asosiy imkoniyatini e'lon qildi

nafaqat ilmiy adabiyotlarda, balki ko'plab mamlakatlar parlamentlarida ham mavjud, chunki bunday imkoniyat juda jiddiy axloqiy, axloqiy va huquqiy muammolar bilan bog'liq. Ayrim mamlakatlarda odam klonlashni taqiqlovchi qonunlar qabul qilingani bejiz emas. Axir, ko'pchilik klonlangan embrionlar o'ladi. Bundan tashqari, deformatsiyalar tug'ilish ehtimoli yuqori. Shunday qilib, klonlash tajribalari nafaqat axloqsiz, balki turlarning tozaligini saqlash nuqtai nazaridan ham xavflidir. Homo sapiens. Xavf juda katta ekanligini 2002 yil boshida Dolli qo'ylarda qo'ylarda keng tarqalgan bo'lmagan artrit kasalligiga chalingani va tez orada evtanizatsiya qilinishi kerakligi haqidagi ma'lumotlar tasdiqlandi.

Shu sababli, tadqiqotning yanada istiqbolli yo'nalishi inson genomini (genlar to'plamini) o'rganishdir. 1988 yilda J. Uotson tashabbusi bilan tashkil etilgan xalqaro tashkilot Ko'plab olimlarni birlashtirgan "Inson genomi" turli mamlakatlar dunyo va butun inson genomini dekodlash vazifasini qo'ydi. Bu juda katta vazifa, chunki inson tanasidagi genlar soni 50 dan 100 minggacha va butun genom 3 milliarddan ortiq juft nukleotidlardan iborat.

Nukleotid juftlari ketma-ketligini dekodlash bilan bog'liq bo'lgan ushbu dasturning birinchi bosqichi 2005 yil oxirigacha yakunlanadi, deb ishoniladi. Genlarning "atlasi" ni, ularning xaritalari to'plamini yaratish bo'yicha ishlar allaqachon olib borilgan. Birinchi bunday xarita 1992 yilda D. Koen va J. Dosset tomonidan tuzilgan. O'zining oxirgi variantida 1996 yilda J. Vayssenbax tomonidan taqdim etilgan bo'lib, u mikroskop ostida xromosomani o'rganib, uning turli bo'limlari DNKsini belgilash uchun maxsus markerlardan foydalangan. Keyin u bu bo'limlarni klonlashtirib, ularni mikroorganizmlarda o'stirdi va DNK bo'laklarini - xromosomalarni tashkil etuvchi bir DNK zanjirining nukleotidlari ketma-ketligini oldi. Shunday qilib, Weissenbach 223 genning lokalizatsiyasini aniqladi va 200 ga yaqin kasalliklarga olib keladigan 30 ga yaqin mutatsiyani aniqladi, jumladan, gipertenziya, diabet, karlik, ko'rlik va malign o'smalar.

Ushbu dasturning natijalaridan biri, garchi to'liq bo'lmasa-da, homiladorlikning dastlabki bosqichlarida genetik patologiyalarni aniqlash va gen terapiyasini yaratish qobiliyatidir - genlar yordamida irsiy kasalliklarni davolash usuli. Gen terapiyasini o'tkazishdan oldin ular qaysi gen nuqsonli ekanligini aniqlaydilar, normal genni oladilar va uni barcha kasal hujayralarga kiritadilar. Bunday holda, kiritilgan genning hujayra mexanizmlari nazorati ostida ishlashini ta'minlash juda muhim, aks holda saraton hujayrasi olinadi. Shu tarzda davolangan birinchi bemorlar allaqachon mavjud. To'g'ri, ular qanchalik tubdan davolanganligi va hali aniq emas

kasallik kelajakda qaytib keladimi. Bundan tashqari, bunday davolanishning uzoq muddatli oqibatlari hali aniq emas.

Albatta, biotexnologiya va genetik muhandislikdan foydalanish ijobiy va ijobiy tomonlarga ega salbiy tomonlari. Buni 1996 yilda Yevropa mikrobiologik jamiyatlar federatsiyasi tomonidan chop etilgan memorandum tasdiqlaydi. Bu keng jamoatchilikning genetik texnologiyalarga nisbatan shubhali va dushmanligi bilan bog'liq. Qo'rquv inson genomini buzishi va injiqlarning tug'ilishiga olib keladigan genetik bomba yaratish imkoniyatidan kelib chiqadi; noma'lum kasalliklarning paydo bo'lishi va biologik qurollarni ishlab chiqarish.

Va nihoyat, virusli yoki qo'ziqorin kasalliklarining rivojlanishiga to'sqinlik qiluvchi genlarni kiritish orqali yaratilgan transgen oziq-ovqat mahsulotlarini keng tarqatish muammosi yaqinda keng muhokama qilindi. Transgen pomidor va makkajo'xori allaqachon yaratilgan va sotilgan. Bozorga transgen mikroblar yordamida tayyorlangan non, pishloq, pivo yetkazib berilmoqda. Bunday mahsulotlar zararli bakteriyalarga chidamli va yaxshilangan sifatlarga ega - ta'mi, ozuqaviy qiymati, kuchi va boshqalar. Masalan, Xitoyda virusga chidamli tamaki, pomidor va shirin qalampir yetishtiriladi. Transgen pomidorlar bakterial infektsiyaga chidamli bo'lib, zamburug'larga chidamli kartoshka va makkajo'xori ma'lum. Ammo bunday mahsulotlardan foydalanishning uzoq muddatli oqibatlari, birinchi navbatda, ularning inson tanasi va genomiga ta'sir qilish mexanizmi hali ham noma'lum.

Albatta, yigirma yil davomida biotexnologiyadan foydalanganda, odamlar qo'rqadigan hech narsa sodir bo'lmadi. Olimlar tomonidan yaratilgan barcha yangi mikroorganizmlar asl shakllariga qaraganda kamroq patogendir. Hech qachon rekombinant organizmlarning zararli yoki xavfli tarqalishi kuzatilmagan. Biroq, olimlar transgen shtammlarda boshqa bakteriyalarga o'tkazilganda xavfli ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan genlarni o'z ichiga olmaydi. Genetik texnologiyalar asosida bakteriologik qurollarning yangi turlarini yaratishning nazariy xavfi mavjud. Shuning uchun olimlar ushbu xavfni hisobga olishlari va bunday ishlarni aniqlay oladigan va to'xtata oladigan ishonchli xalqaro nazorat tizimini rivojlantirishga yordam berishlari kerak.

Genetik texnologiyalardan foydalanishning mumkin bo'lgan xavfini hisobga olgan holda, ulardan foydalanishni tartibga soluvchi hujjatlar, ularni o'tkazishda xavfsizlik qoidalari ishlab chiqilgan. laboratoriya tadqiqotlari va sanoat rivojlanishi, shuningdek, genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlarni atrof-muhitga kiritish qoidalari.

Shunday qilib, agar tegishli choralar ko'rilsa, genetik texnologiyalarning foydalari mumkin bo'lgan salbiy oqibatlar xavfidan ustun turadi, deb ishoniladi.

UyaliDaraja

Tashkilotning hujayra darajasida barcha tirik organizmlarning asosiy strukturaviy va funktsional birligi hujayra hisoblanadi. Hujayra darajasida, shuningdek, molekulyar genetik darajada barcha tirik organizmlarning bir xilligi qayd etilgan. Barcha organizmlarda irsiy axborotning biosintezi va amalga oshirilishi faqat hujayra darajasida mumkin. Bir hujayrali organizmlarda hujayra darajasi organizm darajasiga to'g'ri keladi. Sayyoramizdagi hayot tarixi ana shu tashkiliy darajadan boshlangan.

Hozirgi kunda fan tirik organizmning tuzilishi, faoliyati va rivojlanishining eng kichik mustaqil birligi hujayra ekanligini aniq tasdiqladi.

Hujayra elementarni ifodalaydi biologik tizim, o'z-o'zini yangilash, o'z-o'zini ko'paytirish va rivojlantirishga qodir, ya'ni. tirik organizmning barcha xususiyatlari bilan ta'minlangan.

Har qanday tirik organizmning tuzilishi, tuzilishi qanchalik xilma-xil va murakkab ko'rinmasin, uning asosida hujayra tuzilmalari yotadi. Tirik hujayralarni o'rganadigan fanga sitologiya deyiladi. Hujayralarning tuzilishini, ularning elementar tirik tizim sifatida ishlashini, hujayraning alohida tarkibiy qismlarining funktsiyalarini, hujayra ko'payish jarayonini, ularning atrof-muhit sharoitlariga moslashishini va boshqalarni o'rganadi.Sitologiya shuningdek, maxsus hujayralarning xususiyatlarini, ularning maxsus shakllanishini o'rganadi. funktsiyalari va o'ziga xos hujayra tuzilmalarining rivojlanishi. Shunday qilib, zamonaviy sitologiyani hujayra fiziologiyasi deb atash mumkin. Zamonaviy sitologiyaning muvaffaqiyatlari biokimyo, biofizika, molekulyar biologiya va genetika yutuqlari bilan uzviy bog'liqdir.

Sitologiya barcha tirik organizmlar (hayvonlar, o'simliklar, bakteriyalar) hujayralar va ularning metabolik mahsulotlaridan iborat degan fikrga asoslanadi. Oldindan mavjud bo'lgan hujayralarni bo'lish natijasida yangi hujayralar hosil bo'ladi. Barcha hujayralar o'xshash kimyoviy tarkibi va metabolizm. Bir butun organizmning faoliyati alohida hujayralarning faoliyati va o'zaro ta'siridan iborat.

Hujayralarning mavjudligining kashfiyoti oxirida sodir bo'ldi XVII v., mikroskop ixtiro qilinganda. Hujayra birinchi marta ingliz olimi R.Guk tomonidan 1665 yilda tiqin bo'lagini tekshirganda tasvirlangan. Uning mikroskopi unchalik rivojlangan bo'lmagani uchun u ko'rgan narsasi aslida o'lik hujayralar devorlari edi. Biologlar buni tushunishlari uchun deyarli ikki yuz yil kerak bo'ldi asosiy rol Hujayraning devorlari emas, balki uning ichki tarkibi o'ynaydi. Hujayra nazariyasini yaratuvchilardan ko'p o'simliklarning to'qimalari ekanligini ko'rsatgan A. Levengukni ham nomlash kerak.

organizmlar hujayradan qurilgan. Shuningdek, u qizil qon hujayralari, bir hujayrali organizmlar va bakteriyalarni tasvirlab berdi. To'g'ri, Levenguk, 17-asrning boshqa tadqiqotchilari kabi, hujayrada faqat bo'shliq bo'lgan qobiqni ko'rgan.

Hujayralarni o'rganish bo'yicha sezilarli yutuqlar 19-asrning boshlarida sodir bo'ldi, o'shanda ular o'ziga xos bo'lgan shaxslar sifatida ko'rib chiqila boshlandi. hayotiy xususiyatlar. 1830-yillarda. Hujayra yadrosi kashf qilindi va tavsiflandi, bu hujayra tarkibiga olimlarning e'tiborini tortdi. Keyin o'simlik hujayralarining bo'linishini ko'rish mumkin edi. Ushbu tadqiqotlar asosida 19-asr biologiyasida eng katta voqea bo'lgan hujayra nazariyasi yaratildi. Aynan hujayra nazariyasi barcha tirik tabiatning birligining hal qiluvchi dalillarini keltirdi va embriologiya, gistologiya, fiziologiya, evolyutsiya nazariyasi, shuningdek, organizmlarning individual rivojlanishini tushunish uchun asos bo'lib xizmat qildi.

Sitologiya genetika va molekulyar biologiyaning yaratilishi bilan kuchli turtki oldi. Shundan so'ng hujayralarning yangi komponentlari yoki organellalari - membrana, ribosomalar, lizosomalar va boshqalar kashf qilindi.

Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, hujayralar mustaqil organizmlar (masalan, protozoa) yoki ko'payish uchun xizmat qiluvchi jinsiy hujayralar va somatik hujayralar (tana hujayralari) mavjud bo'lgan ko'p hujayrali organizmlarning bir qismi sifatida mavjud bo'lishi mumkin. Somatik hujayralar tuzilishi va vazifasiga ko'ra farqlanadi - nerv, suyak, mushak va sekretor hujayralar mavjud. Hujayra o'lchamlari 0,1 mikrondan (ba'zi bakteriyalar) 155 mm gacha (qobiqdagi tuyaqush tuxumi) o'zgarishi mumkin. Tirik organizm milliardlab turli hujayralardan (1015 gacha) hosil bo'ladi, ularning shakli eng g'alati bo'lishi mumkin (o'rgimchak, yulduz, qor parchasi va boshqalar).

Hujayralarning xilma-xilligi va ular bajaradigan funktsiyalariga qaramay, barcha tirik organizmlarning hujayralari kimyoviy tarkibi bo'yicha o'xshashligi aniqlandi: ulardagi vodorod, kislorod, uglerod va azot miqdori ayniqsa yuqori (bu kimyoviy elementlar 200-dan ko'proq narsani tashkil qiladi). hujayraning umumiy tarkibining 98%); 50 ga yaqin boshqa kimyoviy elementlar 2% ni tashkil qiladi.

Tirik organizmlar hujayralarida noorganik moddalar - suv (o'rtacha 80% gacha) va mineral tuzlar, shuningdek organik birikmalar mavjud: hujayraning quruq massasining 90% biopolimerlar - oqsillar, nuklein kislotalar, uglevodlar va lipidlardan iborat. . Va nihoyat, barcha hujayralar uchta asosiy qismdan iboratligi ilmiy jihatdan isbotlangan:

moddalarning muhitdan hujayraga va orqaga o'tishini nazorat qiluvchi plazma membranasi;

turli tuzilishga ega sitoplazma;

genetik ma'lumotni o'z ichiga olgan hujayra yadrosi.

Bundan tashqari, barcha hayvonlar va ba'zi o'simliklar hujayralarida hujayra markazlarini tashkil etuvchi tsentriolalar, silindrsimon tuzilmalar mavjud. O'simlik hujayralarida hujayra devori (qobig'i) va plastidlar ham mavjud - hujayraning rangini aniqlaydigan pigmentni o'z ichiga olgan maxsus hujayra tuzilmalari.

Hujayra membranasi yog'ga o'xshash moddalar molekulalarining ikki qatlamidan iborat bo'lib, ular orasida oqsil molekulalari joylashgan. Membrana hujayra ichidagi tuzlarning normal konsentratsiyasini saqlaydi. Agar membrana shikastlangan bo'lsa, hujayra o'ladi.

Sitoplazma Bu fermentlar va boshqa moddalar bilan erigan va to'xtatilgan suv-tuz eritmasi. Organellalar sitoplazmada joylashgan - sitoplazma tarkibidan o'z membranalari bilan chegaralangan kichik organlar. Ular orasida - mitoxondriyalar- energiya chiqariladigan nafas olish fermentlari bo'lgan qopga o'xshash shakllanishlar. Shuningdek, sitoplazmada joylashgan ribosomalar, oqsil va RNK dan iborat bo'lib, ularning yordamida hujayrada oqsil biosintezi amalga oshiriladi. En-preplazmik retikulum- bu umumiy hujayra ichidagi qon aylanish tizimi bo'lib, uning kanallari orqali moddalar tashiladi va kanallarning membranalarida hujayraning hayotiy faoliyatini ta'minlaydigan fermentlar mavjud. Hujayrada muhim rol o'ynaydi elimaniq markaz, ikki sentrioladan iborat. U hujayra bo'linish jarayonini boshlaydi.

Barcha hujayralarning eng muhim qismi (bakteriyalardan tashqari). yadro, xromosomalarni o'z ichiga oladi - DNK va unga biriktirilgan oqsildan iborat uzun ipga o'xshash jismlar. Yadro genetik ma'lumotni saqlaydi va ko'paytiradi, shuningdek hujayradagi metabolik jarayonlarni tartibga soladi.

Hujayralar asl hujayrani ikkita qiz hujayraga bo'lish orqali ko'payadi. Bunday holda, genetik ma'lumotni tashuvchi xromosomalarning to'liq to'plami qiz hujayralarga uzatiladi, shuning uchun bo'linishdan oldin xromosomalar soni ikki barobar ortadi. Qizil hujayralar o'rtasida genetik materialning teng taqsimlanishini ta'minlaydigan bu hujayra bo'linishi deyiladi mitoz.

Ko'p hujayrali organizmlar ham bitta hujayradan, tuxumdan rivojlanadi. Biroq, embrionogenez jarayonida hujayralar o'zgaradi. Bu juda ko'p turli xil hujayralar paydo bo'lishiga olib keladi - mushak, asab, qon va boshqalar. Turli hujayralar turli xil oqsillarni sintez qiladi. Biroq, ko'p hujayrali organizmning har bir hujayrasi o'zida organizm uchun zarur bo'lgan barcha oqsillarni qurish uchun genetik ma'lumotlarning to'liq to'plamini o'z ichiga oladi.

Hujayra turiga qarab barcha organizmlar ikki guruhga bo'linadi:

prokaryotlar - yadroga ega bo'lmagan hujayralar. Ularda DNK molekulalari yadro membranasi bilan o'ralgan emas va xromosomalarda tashkil etilmagan. Prokariotlarga bakteriyalar kiradi;

eukariotlar- yadrolari bo'lgan hujayralar. Bundan tashqari, ular tarkibida oksidlanish jarayoni sodir bo'lgan mitoxondriya - organellalar mavjud. Eukariotlarga protozoa, zamburug'lar, o'simliklar va hayvonlar kiradi, shuning uchun ular bir hujayrali yoki ko'p hujayrali bo'lishi mumkin.

Shunday qilib, prokaryotlar va eukaryotlar o'rtasida genetik apparatning tuzilishi va faoliyati, hujayra devorlari va membrana tizimlari, oqsil sintezi va boshqalarda sezilarli farqlar mavjud. Yerda paydo bo'lgan birinchi organizmlar prokariotlar bo'lgan deb taxmin qilinadi. Bunga 1960-yillargacha, hujayrani chuqur oʻrganish natijasida arxebakteriyalar topilgunga qadar ishonishgan, ularning tuzilishi prokariotlarga ham, eukariotlarga ham oʻxshaydi. Qaysi bir hujayrali organizmlar qadimiyroq ekanligi va keyinchalik uchta evolyutsiya chizig'i paydo bo'lgan ma'lum bir birinchi hujayraning mavjudligi haqidagi savol hali ham ochiqligicha qolmoqda.

Tirik hujayrani o'rganar ekan, olimlar uning ovqatlanishining ikkita asosiy turi mavjudligiga e'tibor qaratdilar, bu barcha organizmlarni ovqatlanish usuliga ko'ra ikki turga bo'lish imkonini berdi:

avtotrof organizmlar - organik oziq-ovqatga muhtoj bo'lmagan va karbonat angidrid (bakteriyalar) yoki fotosintez (o'simliklar) ni assimilyatsiya qilish orqali hayot faoliyatini amalga oshirishi mumkin bo'lgan organizmlar, ya'ni. avtotroflarning o'zlari kerakli oziq moddalarni ishlab chiqaradilar;

geterotrof organizmlar - bu organik oziq-ovqatsiz yashay olmaydigan barcha organizmlar.

Keyinchalik organizmlarning zarur moddalarni (vitaminlar, gormonlar va boshqalar) sintez qilish va o'zini energiya bilan ta'minlash qobiliyati, ekologik muhitga bog'liqligi va boshqalar kabi muhim omillarga oydinlik kiritildi.Shunday qilib, trofik munosabatlarning murakkab va differentsial tabiati ko'rsatadi. ehtiyoj tizimli yondashuv hayotni o'rganish va ontogenetik darajada. Funktsional tizimlilik kontseptsiyasini P.K. Anoxin, unga ko'ra bir hujayrali va ko'p hujayrali organizmlarda tizimlarning turli tarkibiy qismlari muvofiqlashtirilgan tarzda ishlaydi. Shu bilan birga, alohida komponentlar boshqalarning muvofiqlashtirilgan ishlashini osonlashtiradi va rag'batlantiradi, shu bilan butun organizmning hayotiy jarayonlarini amalga oshirishda birlik va yaxlitlikni ta'minlaydi. Funktsional izchillik jarayonlarning davom etishida ham namoyon bo'ladi past darajalar tashkilotning eng yuqori darajadagi funktsional aloqalari bilan tashkil etilgan. Funktsional sistematiklik ayniqsa ko'p hujayrali organizmlarda seziladi.

OntogenetikDaraja. Ko'p hujayraliorganizmlar

Ontogenetik darajadagi hayotning asosiy birligi individ, elementar hodisa esa ontogenezdir. Biologik individ bir hujayrali yoki ko'p hujayrali organizm bo'lishi mumkin, lekin har qanday holatda ham u yaxlit, o'z-o'zini ko'paytiruvchi tizimni ifodalaydi.

Ontogenez- organizmning tug'ilishdan to o'limgacha ketma-ket morfologik, fiziologik va biokimyoviy o'zgarishlar orqali individual rivojlanish jarayoni, irsiy ma'lumotni amalga oshirish jarayoni.

Minimal tirik tizim, hayotning qurilish bloki hujayra bo'lib, sitologiya tomonidan o'rganiladi. Ko'p hujayrali tirik organizmlarning faoliyati va rivojlanishi fiziologiyaning predmeti hisoblanadi. Hozirgi vaqtda ontogenezning yagona nazariyasi yaratilmagan, chunki organizmning individual rivojlanishini belgilovchi sabablar va omillar aniqlanmagan.

Barcha ko'p hujayrali organizmlar uchta shohlikka bo'lingan: zamburug'lar, o'simliklar va hayvonlar. Ko'p hujayrali organizmlarning hayotiy faoliyati, shuningdek, ularning alohida qismlarining faoliyati fiziologiya tomonidan o'rganiladi. Bu fan tirik organizmning turli funktsiyalarni amalga oshirish mexanizmlarini, ularning bir-biri bilan aloqasini, organizmning tashqi muhitga tartibga solinishi va moslashishini, evolyutsiya va shaxsning individual rivojlanishi jarayonida kelib chiqishi va shakllanishini o'rganadi. Aslida, bu ontogenez jarayoni - organizmning tug'ilishdan to o'limgacha rivojlanishi. Bunday holda, o'sish, individual tuzilmalarning harakatlanishi, organizmning differentsiatsiyasi va umumiy asoratlari yuzaga keladi.

Ontogenez jarayoni "ontogenez" atamasi muallifi E.Gekkel tomonidan tuzilgan mashhur biogenetik qonun asosida tasvirlangan. Biogenetik qonunda aytilishicha, ontogenez qisqacha shaklda filogeniyani takrorlaydi, ya'ni. individual organizm o'zining individual rivojlanishida qisqartirilgan shaklda o'z turlarining rivojlanishining barcha bosqichlarini bosib o'tadi. Shunday qilib, ontogenez jinsiy hujayrada kodlangan irsiy ma'lumotni amalga oshirishni, shuningdek, uning ishlashi va atrof-muhitga moslashuvi davomida barcha tana tizimlarining izchilligini tekshirishni anglatadi.

Barcha ko'p hujayrali organizmlar organlar va to'qimalardan iborat. To'qimalar ma'lum funktsiyalarni bajarish uchun jismoniy jihatdan birlashtirilgan hujayralar va hujayralararo moddalar guruhidir. Ularni o'rganish

gistologiya fanining predmeti hisoblanadi. To'qimalar bir xil yoki turli xil hujayralardan hosil bo'lishi mumkin. Masalan, hayvonlarda yassi epiteliy bir xil hujayralardan, mushak, nerv va biriktiruvchi to'qimalar esa turli hujayralardan qurilgan.

Organlar turli to'qimalarni ma'lum fiziologik komplekslarga birlashtirgan nisbatan katta funktsional birliklardir. Faqat hayvonlarning ichki organlari bor, o'simliklarda esa yo'q. O'z navbatida, organlar katta birliklar - tana tizimlarining bir qismidir. Ular orasida asab, ovqat hazm qilish, yurak-qon tomir, nafas olish va boshqa tizimlar mavjud.

Aslida, tirik organizm o'ziga xosdir ichki muhit tashqi muhitda mavjud. U genotipning (bitta organizm genlari to'plami) fenotip (kompleks) bilan o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'ladi. tashqi belgilar uning individual rivojlanishi davomida shakllangan organizm). Shunday qilib, organizm tashqi muhitda mavjud bo'lgan ichki organlar va to'qimalarning barqaror tizimidir. Biroq, beri umumiy nazariya Ontogenez hali yaratilmagan, organizmning rivojlanishi jarayonida sodir bo'ladigan ko'plab jarayonlar o'zlarining to'liq tushuntirishlarini olmagan.

Aholi- turlariDaraja

Populyatsiya-tur darajasi - bu hayotning organizmdan yuqori darajasi bo'lib, uning asosiy birligi populyatsiya hisoblanadi.

Aholi- bir xil turning boshqa guruhlaridan nisbatan ajratilgan, ma'lum bir hududni egallagan, uzoq vaqt davomida o'zini ko'paytiradigan va umumiy genetik fondga ega bo'lgan bir turning individlari to'plami.

Aholidan farqli o'laroq ko'rinish tuzilishi va fiziologik xususiyatlariga koʻra bir-biriga oʻxshash, kelib chiqishi umumiy boʻlgan, erkin chatishib, unumdor nasl tugʻdira oladigan shaxslar yigʻindisidir. Tur faqat populyatsiyalar orqali mavjud bo'lib, ular genetik jihatdan ochiq tizimlardir. Populyatsiya biologiyasi populyatsiyalarni o'rganadi.

Haqiqiy tabiatda individlar bir-biridan ajralgan emas, balki yuqori darajadagi tirik tizimlarga birlashgan. Birinchi bunday tizim aholi hisoblanadi.

«Populyatsiya» atamasi genetika asoschilaridan biri V.Iogansen tomonidan kiritilgan bo'lib, u bir jinsli to'plamdan farq qiluvchi genetik jihatdan heterojen organizmlar to'plami - sof chiziq deb atagan. Keyinchalik bu atama ko'proq bo'ldi

Hayotning ontogenetik darajasi bilan solishtirganda yangi xususiyatlarning paydo bo'lishida namoyon bo'ladigan populyatsiyalarning yaxlitligi populyatsiyalardagi individlarning o'zaro ta'siri bilan ta'minlanadi va jinsiy ko'payish jarayonida genetik ma'lumotlar almashinuvi orqali qayta yaratiladi. Har bir populyatsiyaning miqdoriy chegaralari mavjud. Bir tomondan, bu populyatsiyaning o'z-o'zini ko'paytirishni ta'minlaydigan minimal son, ikkinchi tomondan, bu ma'lum bir populyatsiya hududida (yashash joyida) o'zini oziqlantirishi mumkin bo'lgan maksimal shaxslardir. Umuman olganda, aholi hayot to'lqinlari - raqamlarning davriy o'zgarishi, aholi zichligi, yosh guruhlari va jinslarning nisbati, o'lim va boshqalar kabi parametrlar bilan tavsiflanadi.

Populyatsiyalar genetik jihatdan ochiq tizimlardir, chunki populyatsiyalarning izolyatsiyasi mutlaq emas va vaqti-vaqti bilan genetik ma'lumotlar almashinuvi mumkin. Aynan populyatsiyalar evolyutsiyaning elementar birliklari bo'lib, ularning genofondidagi o'zgarishlar yangi turlarning paydo bo'lishiga olib keladi.

Aholi hayotini tashkil etish darajasi aholining barcha tarkibiy qismlarining faol yoki passiv harakatchanligi bilan tavsiflanadi. Bu alohida shaxslarning - aholi a'zolarining doimiy harakatini nazarda tutadi. Shuni ta'kidlash kerakki, hech bir populyatsiya mutlaqo bir hil emas, u doimo populyatsiya ichidagi guruhlardan iborat. Shuni ham yodda tutish kerakki, turli darajadagi populyatsiyalar - doimiy, nisbatan mustaqil geografik populyatsiyalar va vaqtinchalik (mavsumiy) mahalliy aholi mavjud. Shu bilan birga, yuqori sonlar va barqarorlikka faqat murakkab ierarxik va fazoviy tuzilishga ega bo'lgan populyatsiyalarda erishiladi, ya'ni. heterojen, heterojen, murakkab va uzun oziq-ovqat zanjirlariga ega. Shuning uchun bu strukturadan kamida bitta bo'g'inning yo'qolishi populyatsiyaning yo'q qilinishiga yoki uning barqarorligini yo'qotishiga olib keladi.

BiotsenotikDaraja

Hayotning birinchi supraorganizm darajasini ifodalovchi, evolyutsiyaning elementar birliklari bo'lgan, mustaqil yashash va o'zgarishga qodir populyatsiyalar keyingi organizm supraorganizmlari darajasining yig'indisi - biotsenozlarda birlashadi.

Biotsenoz- yashash sharoitlari bir xil bo'lgan atrof-muhit hududida yashovchi barcha organizmlar yig'indisi, masalan, o'rmon, o'tloq, botqoq va boshqalar. Boshqacha qilib aytganda, biotsenoz - bu ma'lum bir hududda yashovchi populyatsiyalar yig'indisidir.

Odatda, biotsenozlar bir nechta populyatsiyalardan iborat bo'lib, ko'proqlarning ajralmas tarkibiy qismi hisoblanadi murakkab tizim- biogeotsenoz.

BiogeotsenotikDaraja

Biogeotsenoz- murakkab dinamik tizim bo'lib, u modda, energiya va axborot almashinuvi orqali o'zaro bog'langan biotik va abiotik elementlarning yig'indisi bo'lib, ular doirasida tabiatda moddalarning aylanishi sodir bo'lishi mumkin.

Bu shuni anglatadiki, biogeotsenoz uzoq vaqt mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan barqaror tizimdir. Tirik tizimdagi muvozanat dinamik, ya'ni. muayyan barqarorlik nuqtasi atrofida doimiy harakatni ifodalaydi. Tirik tizimning barqaror ishlashi uchun uni boshqarish va boshqariladigan quyi tizimlar o'rtasida teskari aloqa aloqasi bo'lishi kerak. Dinamik muvozanatni saqlashning bu usuli deyiladi gomeostaz. Ba'zi turlarning ommaviy ko'payishi va boshqalarning kamayishi yoki yo'q bo'lib ketishi natijasida atrof-muhit sifatining o'zgarishiga olib keladigan biogeotsenozning turli elementlari o'rtasidagi dinamik muvozanatning buzilishi deyiladi. ekologik falokat.

"Biogeotsenoz" atamasi 1940 yilda rus botaniki V.N. Sukachev, bu atamani sherikni belgilash uchun ishlatgan.

bir hil to'plam tabiiy hodisalar(atmosfera, tog' jinslari, suv resurslari, o'simliklar, hayvonot dunyosi, tuproq), er yuzasining ma'lum bir qismida tarqalgan, ular va atrofdagi elementlar o'rtasida ma'lum turdagi materiya va energiya almashinuviga ega bo'lgan, qarama-qarshi birlikni ifodalaydi. Tirik va jonsiz mavjudotlarning birligini ifodalovchi biogeotsenoz doimiy harakat va rivojlanishda bo'ladi va shuning uchun vaqt o'tishi bilan o'zgaradi.

Biogeotsenoz - bu o'z-o'zini tartibga soluvchi yaxlit tizim bo'lib, unda bir nechta quyi tizimlar ajralib turadi:

asosiy tizimlar - ishlab chiqaruvchilar(ishlab chiqarish), jonsiz moddalarni (yosunlar, o'simliklar, mikroorganizmlar) bevosita qayta ishlash;

birinchi tartibli iste'molchilar- ikkilamchi daraja, bunda modda va energiya ishlab chiqaruvchilar (o'txo'r hayvonlar) yordamida olinadi;

ikkinchi darajali iste'molchilar(yirtqichlar va boshqalar);

tozalovchilar (saprofitlar) Va saprofaglar), o'lik hayvonlar bilan ovqatlanish;

parchalovchilar - Bu organik moddalar qoldiqlarini parchalaydigan bakteriyalar va zamburug'lar guruhidir.

Saprofitlar, saprofaglar va parchalanuvchilarning hayotiy faoliyati natijasida ular tuproqqa qaytadi. minerallar, bu uning unumdorligini oshiradi va o'simliklarning oziqlanishini ta'minlaydi. Shuning uchun, tozalovchilar va parchalovchilar oziq-ovqat zanjirlarining juda muhim qismidir.

Moddalar aylanishi biogeotsenozda bu darajalardan o'tadi - hayot foydalanish, qayta ishlash va tiklashda ishtirok etadi. turli tuzilmalar. Ammo energiya aylanishi sodir bo'lmaydi: oldingi darajada olingan energiyaning taxminan 10% bir darajadan ikkinchisiga, yuqoriroqqa o'tadi. Teskari oqim 0,5% dan oshmaydi. Boshqacha aytganda, biogeotsenozda bir yo'nalishli energiya oqimi mavjud. Bu uni qo'shni biogeotsenozlar bilan uzviy bog'langan ochiq tizimga aylantiradi. Bu bog'lanish turli shakllarda namoyon bo'ladi: gazsimon, suyuq, qattiq, shuningdek, hayvonlarning ko'chishi shaklida.

Biogeotsenozlarning o'zini o'zi boshqarishi uning tarkibiy elementlarining soni qanchalik xilma-xil bo'lsa, shunchalik muvaffaqiyatli bo'ladi. Biogeotsenozlarning barqarorligi tarkibiy qismlarning xilma-xilligiga bog'liq. Bir yoki bir nechta komponentlarning yo'qolishi biogeotsenozning qaytarilmas muvozanatiga va uning integral tizim sifatida o'limiga olib kelishi mumkin. Shunday qilib, tropik biogeotsenozlar tufayli katta miqdor ularning tarkibiga kirgan o'simliklar va hayvonlar turlarning xilma-xilligi jihatidan kambag'al bo'lgan mo''tadil yoki arktik biogeotsenozlarga qaraganda ancha barqarordir. Xuddi shu sababga ko'ra, ko'l, qaysi

Bu tirik organizmlarning xilma-xilligiga ega tabiiy biogeotsenoz, inson tomonidan yaratilgan hovuzga qaraganda ancha barqaror va doimiy parvarishsiz mavjud bo'lolmaydi. Buning sababi shundaki, yuqori darajada tashkil etilgan organizmlar mavjudligi uchun ular trofik zanjirlar bilan bog'langan oddiyroq organizmlarni talab qiladi. Shuning uchun har qanday biogeotsenozning asosini eng oddiy va quyi organizmlar, asosan avtotrof mikroorganizmlar va o'simliklar tashkil qiladi. Ular biogeotsenozning abiotik tarkibiy qismlari - atmosfera, suv, tuproq, organik moddalarni yaratish uchun ishlatiladigan quyosh energiyasi bilan bevosita bog'liq. Ular, shuningdek, geterotrof organizmlar - hayvonlar, zamburug'lar, viruslar, odamlar uchun yashash muhitini tashkil qiladi. Bu organizmlar, o'z navbatida, o'simliklarning hayot aylanishlarida - changlanish, meva va urug'larni tarqatishda ishtirok etadi. O'simliklar asosiy rol o'ynaydigan biogeotsenozda moddalarning aylanishi shunday sodir bo'ladi. Shuning uchun biogeotsenozlarning chegaralari ko'pincha o'simliklar jamoalarining chegaralariga to'g'ri keladi.

Biogeotsenozlar hayotning keyingi supraorganizm darajasining tarkibiy elementlaridir. Ular biosferani tashkil qiladi va undagi barcha jarayonlarni belgilaydi.

BiosferaDaraja

Biosfera darajasi - sayyoramizdagi hayotning barcha hodisalarini qamrab olgan hayotni tashkil etishning eng yuqori darajasi.

Biosfera- bu sayyoramizning tirik moddasi (sayyoradagi barcha tirik organizmlar, shu jumladan odamlar) va u tomonidan o'zgartirilgan muhit.

Biotik moddalar almashinuvi hayotni tashkil etishning barcha boshqa darajalarini bir biosferaga birlashtiruvchi omildir.

Biosfera darajasida moddalarning aylanishi va Yerda yashovchi barcha tirik organizmlarning hayotiy faoliyati bilan bog'liq energiyaning o'zgarishi mavjud. Shunday qilib, biosfera bitta ekologik tizim. Ushbu tizimning ishlashini, uning tuzilishi va funktsiyalarini o'rganish biologiyaning eng muhim vazifasidir. Bu muammolarni ekologiya, biotsenologiya va biogeokimyo o‘rganadi.

Zamonaviy ilmiy dunyoqarash tizimida biosfera tushunchasi asosiy o'rinni egallaydi. "Biosfera" atamasining o'zi 1875 yilda paydo bo'lgan. Uni avstriyalik geolog va paleontolog E. Suess sayyoramizning mustaqil sferasini belgilash uchun kiritgan.

sizda hayot mavjud. Suess biosferani makon va vaqt jihatidan cheklangan va Yer yuzasida yashovchi organizmlar to'plami deb ta'riflagan. Ammo u bu organizmlarning yashash joylariga ahamiyat bermadi.

Biroq, Suess kashshof emas edi, chunki biosfera ta'limotining rivojlanishi ancha uzoq tarixga ega. Tirik organizmlarning geologik jarayonlarga ta'siri masalasini birinchilardan bo'lib J.B.Lamark o'zining "Gidrogeologiya" (1802) kitobida ko'rib chiqdi. Xususan, Lamark Yer yuzasida joylashgan va uning qobig'ini hosil qiluvchi barcha moddalar tirik organizmlar faoliyati tufayli hosil bo'lganligini aytdi. Keyin A. Gumboldtning ulkan ko'p jildli "Kosmos" asari bor edi (birinchi kitobi 1845 yilda nashr etilgan), unda ko'plab faktlar tirik organizmlarning ular kiradigan er qobig'i bilan o'zaro ta'sirini isbotladi. Shuning uchun Gumboldt atmosfera, gidrosfera va ularda yashovchi tirik organizmlar bilan quruqlikni Yerning yagona qobig'i, yaxlit tizim deb hisobladi.

Ammo biosferaning geologik roli, Yerning sayyoraviy omillariga bog'liqligi, tuzilishi va funktsiyalari haqida hali hech narsa aytilmagan. Biosfera haqidagi ta'limotning rivojlanishi taniqli rus olimi V.I. nomi bilan uzviy bog'liq. Vernadskiy. Uning kontseptsiyasi bosqichma-bosqich rivojlanib, birinchi talabalik “Kemiruvchilar tomonidan cho'l tuprog'ining o'zgarishi to'g'risida” ishidan boshlab, “Tirik modda”, “Biosfera” va “Biogeokimyoviy insholar”ga qadar rivojlandi. Uning fikrlari natijalari asarlarda jamlangan " Kimyoviy tuzilishi“Yer biosferasi” va “Tabiatshunosning falsafiy fikrlari” mavzularida u ishlagan. so'nggi o'n yilliklar o'z hayoti. Aynan Vernadskiy sayyoramizning yagona bo'linmas bir butun sifatida harakat qilayotgan organik dunyosi va Yerdagi geologik jarayonlar o'rtasidagi bog'liqlikni isbotlashga muvaffaq bo'ldi; u tirik materiyaning biogeokimyoviy funktsiyalarini kashf etgan va o'rgangan.

Vernadskiy kontseptsiyasidagi asosiy tushuncha tushuncha edi tirik materiya, bu orqali olim sayyoramizdagi barcha tirik organizmlarning, shu jumladan odamlarning umumiyligini tushundi. Tirik materiya tarkibiga organizmlarning normal faoliyatini ta'minlash uchun zarur bo'lgan uni o'rab turgan tashqi muhitning bir qismini ham o'z ichiga oladi; organizmlar tomonidan yo'qolgan sekretsiyalar va qismlar; o'lik organizmlar, shuningdek, organizmlardan tashqarida joylashgan organik aralashmalar. Vernadskiy tirik materiya va inert materiya o'rtasidagi eng muhim farqni o'z davrida Paster tomonidan kashf etilgan tirik mavjudotlarning molekulyar dissimmetriyasi (zamonaviy terminologiya bo'yicha molekulyar xirallik) deb hisobladi. Vernadskiy ushbu kontseptsiyadan foydalanib, nafaqat atrof-muhit tirik organizmlarga ta'sir qilishini, balki hayot ham samarali shakllantirishga qodir ekanligini isbotlay oldi.

ularning yashash joyi. Darhaqiqat, individual organizm yoki biotsenoz darajasida hayotning atrof-muhitga ta'sirini kuzatish juda qiyin. Ammo Vernadskiy yangi kontseptsiyani kiritish orqali hayot va tirik mavjudotlarni tahlil qilishning sifat jihatidan yangi darajasiga - biosfera darajasiga ko'tarildi.

Biosfera, Vernadskiyning fikriga ko'ra, sayyoraning tirik moddasi (Yerdagi barcha tirik organizmlarning yig'indisi) va u tomonidan o'zgartirilgan yashash muhiti (inert materiya, abiotik elementlar), gidrosferani, atmosferaning pastki qismini o'z ichiga oladi. va yuqori qismi er qobig'i. Shunday qilib, u biologik, geologik yoki emas geografik tushuncha, biogeokimyoning fundamental tushunchasi esa tirik organizmlar ishtirokida biosferada kechayotgan geokimyoviy jarayonlarni oʻrganish uchun Vernadskiy tomonidan yaratilgan yangi fandir. Yangi fanda biosfera asosiylardan biri deb atala boshlandi strukturaviy komponentlar sayyoramiz va yaqin erning tashkil etilishi kosmik fazo. Bu hayot faoliyati tufayli bioenergetik jarayonlar va metabolizm sodir bo'ladigan sohadir.

Yangi yondashuv tufayli Vernadskiy hayotni Yerning ko'rinishini samarali shakllantiradigan kuchli geologik kuch sifatida o'rgandi. Tirik materiya kimyoviy elementlar tarixini biosfera evolyutsiyasi bilan bog'laydigan bo'g'in bo'ldi. Yangi kontseptsiyaning kiritilishi tirik materiyaning geologik faolligi mexanizmlari va buning uchun energiya manbalari masalasini ko'tarish va hal qilish imkonini berdi.

Tirik materiya va inert materiya Yer biosferasida - kimyoviy elementlar va energiyaning uzluksiz aylanishida doimo o'zaro ta'sir qiladi. Vernadskiy tirik materiyadan kelib chiqqan va doimiy nafas olish, oziqlanish va ko'payish jarayonlarida ifodalangan atomlarning biogen oqimi haqida yozgan. Masalan, azot aylanishi atmosferadagi molekulyar azotning nitratlarga aylanishi bilan bog'liq. Nitratlar o'simliklar tomonidan so'riladi va ularning oqsillarining bir qismi sifatida hayvonlarga etib boradi. O'simliklar va hayvonlarning o'limidan so'ng, ularning tanasi tuproqqa tushadi, bu erda chirigan bakteriyalar organik qoldiqlarni ammiakga parchalaydi, so'ngra nitrat kislotaga oksidlanadi.

Yerda biomassaning uzluksiz yangilanishi (7-8 yildan ortiq), biosferaning abiotik elementlari esa tsiklda ishtirok etadi. Masalan, Jahon okeanining suvlari fotosintez bilan bog'liq biogen sikldan kamida 300 marta o'tgan va atmosferaning erkin kislorodi kamida 1 million marta yangilangan.

Vernadskiy shuningdek, biosferadagi kimyoviy elementlarning biogen migratsiyasi uning maksimal namoyon bo'lishiga, turlarning evolyutsiyasi esa atomlarning biogen migratsiyasini kuchaytiruvchi yangi turlarning paydo bo'lishiga olib kelishini ta'kidladi.

Vernadskiy, shuningdek, birinchi bo'lib tirik materiya yashash muhitini maksimal darajada to'ldirishga intiladi va biosferadagi tirik moddalar miqdori butun geologik davrlar davomida barqaror bo'lib qoladi. Bu qiymat kamida oxirgi 60 million yil davomida o'zgarmagan. Turlarning soni ham o'zgarishsiz qoldi. Agar Yerning biron bir joyida turlar soni kamaysa, boshqa joyda u ko'payadi. Hozirgi vaqtda o'simliklar va hayvonlarning juda ko'p turlarining yo'q bo'lib ketishi insonning tarqalishi va tabiatni o'zgartirish bo'yicha asossiz faoliyati bilan bog'liq. Yer aholisi boshqa turlarning nobud bo‘lishi hisobiga o‘sib bormoqda.

Atomlarning biogen migratsiyasi tufayli tirik materiya o'zining geokimyoviy funktsiyalarini bajaradi. Zamonaviy ilm-fan ularni besh toifaga ajratadi:

konsentratsiya funktsiyasi- faoliyati tufayli tirik organizmlarning ichida ham, tashqarisida ham ma'lum kimyoviy elementlarning to'planishida ifodalanadi. Natijada foydali qazilmalar zaxiralari (ohaktosh, neft, gaz, ko'mir va boshqalar) paydo bo'ldi;

transport funktsiyasi- konsentratsiya funktsiyasi bilan chambarchas bog'liq, chunki tirik organizmlar o'zlariga kerak bo'lgan kimyoviy elementlarni tashiydilar, keyinchalik ular yashash joylarida to'planadi;

energiya funktsiyasi - biosferaga kirib boradigan energiya oqimlarini ta'minlaydi, bu tirik materiyaning barcha biogeokimyoviy funktsiyalarini bajarishga imkon beradi. Bu jarayonda eng muhim rolni o'zgartiradigan fotosintetik o'simliklar o'ynaydi quyosh energiyasi biosferadagi tirik materiyaning biogeokimyoviy energiyasiga. Bu energiya sayyoramiz ko'rinishidagi barcha ulug'vor o'zgarishlarga sarflanadi;

halokatli funktsiya - organik qoldiqlarni yo'q qilish va qayta ishlash bilan bog'liq bo'lib, bu davrda organizmlar tomonidan to'plangan moddalar tabiiy aylanishlarga qaytariladi, tabiatda moddalarning aylanishi sodir bo'ladi;

atrof-muhitni shakllantirish funktsiyasi- tirik materiya ta'sirida muhitning o'zgarishida namoyon bo'ladi. Ishonch bilan ayta olamizki, Yerning butun zamonaviy ko'rinishi - atmosfera tarkibi, gidrosfera, litosferaning yuqori qatlami, ko'pgina minerallar, iqlim - Hayot faoliyatining natijasidir. Shunday qilib, yashil o'simliklar Yerni kislorod bilan ta'minlaydi va energiya to'playdi, mikroorganizmlar organik moddalarning minerallashuvida, bir qator jinslarning shakllanishida va tuproq shakllanishida ishtirok etadi.

Tirik materiya va Yer biosferasi hal qiladigan vazifalarning ulkanligiga qaramay, biosferaning o'zi (boshqa geosferalarga nisbatan) juda nozik plyonkadir. Bugungi kunda atmosferadagi mikroblarning hayoti yer yuzasidan taxminan 20-22 km balandlikda sodir bo'lishi umumiy qabul qilingan va chuqur okean havzalarida hayot mavjudligi bu chegarani dengiz sathidan 8-11 km pastga tushiradi. Hayotni chuqurlashtirish er qobig'i ancha kamroq va mikroorganizmlar chuqur burg'ulash paytida va 2-3 km dan chuqur bo'lmagan qatlam suvlarida topilgan. Vernadskiy biosferaga kiritilgan:

tirik materiya;

biogen modda - tirik organizmlar tomonidan yaratilgan va qayta ishlangan modda (ko'mir, neft, gaz va boshqalar);

tirik materiya ishtirokisiz jarayonlarda hosil bo'lgan inert materiya;

tirik organizmlar va inert jarayonlar tomonidan yaratilgan moddalar va ularning dinamik muvozanati;

radioaktiv parchalanishga uchragan moddalar;

kosmik nurlanish ta'sirida er yuzidagi moddalardan chiqarilgan tarqoq atomlar;

kosmik kelib chiqadigan modda, shu jumladan kosmosdan Yerga kirib boradigan alohida atomlar va molekulalar.

Albatta, biosferada hayot notekis taqsimlangan, hayotning kontsentratsiyasi va kamayishi deb ataladigan narsalar mavjud. Atmosferaning quyi qatlamlari (yer yuzasidan 50 m), gidrosferaning yoritilgan qatlamlari va litosferaning (tuproq) yuqori qatlamlari eng zich joylashgan hududlardir. Shuni ham ta'kidlash kerakki, tropik hududlar Arktika va Antarktidaning cho'llari yoki muzli maydonlariga qaraganda ancha zichroq. Yer qobig'iga, okeanga, shuningdek, atmosferaga chuqurroq kirganda tirik moddalar miqdori kamayadi. Shunday qilib, hayotning bu eng nozik plyonkasi mutlaqo butun Yerni qamrab oladi va sayyoramizda hayot bo'lmagan bironta ham joy qoldirmaydi. Shu bilan birga, biosfera va uning atrofidagi yer qobig'i o'rtasida keskin chegara yo'q.

Uzoq vaqt davomida Vernadskiyning g'oyalari jim bo'lib qoldi va ular faqat 1970-yillarning o'rtalarida qayta tiklandi. Bu asosan rus biologi G.A.ning asarlari tufayli sodir bo'ldi. Zavarzin, biosferaning shakllanishi va faoliyatining asosiy omili ko'p qirrali trofik aloqalar bo'lgan va shunday bo'lib qoladi. Ular kamida 3,4-3,5 milliard yil oldin tashkil etilgan va o'shandan beri Yer qobig'idagi elementlarning aylanishining tabiati va ko'lamini aniqladilar.

1980-yillarning boshlarida. Ingliz kimyogari J. Lavlok va amerikalik mikrobiolog L. Margulis Gaia-Yerning juda qiziqarli kontseptsiyasini taklif qildilar. Unga ko'ra, biosfera ifodalangan

rivojlangan gomeostazli yagona superorganizmni ifodalaydi, bu uni tashqi omillarning tebranishlaridan nisbatan mustaqil qiladi. Ammo agar Gaia-Yerning o'zini o'zi boshqarish tizimi o'z-o'zini boshqarish chegaralariga yaqin stress holatiga tushib qolsa, hatto kichik zarba uni yangi holatga o'tishga yoki hatto tizimni butunlay yo'q qilishga undashi mumkin. Bunday voqealar sayyoramiz tarixida bir necha bor sodir bo'lgan. global ofatlar. Ulardan eng mashhuri dinozavrlarning taxminan 60 million yil oldin yo'q bo'lib ketishidir. Endi Yer yana chuqur inqirozni boshdan kechirmoqda, shuning uchun strategiyani o'ylab ko'rish juda muhimdir yanada rivojlantirish insoniyat sivilizatsiyasi.

AdabiyotUchunmustaqilo'qish

Afanasyev V.G. Tirik dunyo: tizimlilik, evolyutsiya va boshqaruv. M., 1986 yil.

Barg O.A. Yagona dunyo jarayonida yashash. Perm, 1993 yil.

Borzenko V.G., Severtsov A.V. Nazariy biologiya: mavzu bo'yicha mulohazalar. M., 1980 yil.

Vernadskiy V.I. Biosfera va noosfera // Tirik materiya va biosfera. M., 1994 yil.

Vernadskiy V.I. Yer biosferasining kimyoviy tuzilishi va uning muhiti. M., 1987 yil.

Dubinin N.P. Genetika bo'yicha insholar. M., 1985 yil.

Kemp P., Arms K. Biologiyaga kirish. M., 1988 yil.

Kristin de Duve. Tirik hujayra dunyosiga sayohat. M., 1987 yil.

Yugay G.A. Hayotning umumiy nazariyasi. M., 1985 yil.