Что служит доказательством единства происхождения различных
Что служит доказательством единства происхождения различных
История изучения клетки. Клеточная теория
ЦИТОЛОГИЯ-НАУКА О КЛЕТКАХ
В 1663 г., пытаясь понять, почему пробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа. Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему монастырские кельи, и он назвал эти ячейки клетками (по-английски cell — «келья, ячейка, клетка»).
В 1674 г. голландский мастер Антоний ван Левенгук (1632 — 1723)
с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» — движущиеся живые организмы. Таким образом, уже к началу XVIII века учёные знали, что под большим увеличением растения имеют ячеистое строение, и видели некоторые организмы, которые позже получили название одноклеточных. Однако клеточная теория строения организмов сформировалась лишь к середине XIX века, после того как появились более мощные микроскопы и были разработаны методы фиксации и окраски клеток.
Появление клеточной теории
Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений и мира животных, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента растительных и животных организмов.
Клеточная теория — основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века. Она предоставила базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн
Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что она является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерий имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.
Основные положения теории Шлейдена и Швана:
Основные положения современной клеточной теории
Клетки прокариот и простейших обладают всеми свойствами живых систем.
Клеточная теория — основополагающая биологическая теория, утверждающая единство принципа строения и развития всех живых организмов на Земле, в которой в качестве общего структурно-функционального элемента рассматривается клетка.
Методы изучения клетки
Все современные методы изучения клетки можно классифицировать следующим образом:
Что служит доказательством единства происхождения различных
Химические вещества в клетке
• какими особенностями обладают клетки многоклеточного организма;
• в чём проявляется сходство клеток прокариот и эукариот.
Химический состав клеток. Клеточная форма жизни зародилась в воде. Минеральные вещества, содержащиеся в водной среде, послужили основой состава химических веществ живой клетки. При этом, несмотря на большое разнообразие клеток, все они состоят из одних и тех же типов химических веществ, претерпевающих одинаковые превращения в процессах жизнедеятельности клетки. Этот факт служит доказательством единства происхождения различных типов клеток в процессе эволюции.
В клетках содержатся неорганические и органические вещества.
Химический состав живой клетки отличают три особенности: 1) высокое содержание воды; 2) значительное присутствие различных химических элементов; 3) большое количество сложных органических веществ.
Неорганические вещества клетки. В состав клетки входят вода, различные минеральные соли, углекислый газ, кислоты и основания.
Вода — важнейший компонент живой клетки, она составляет около 70 % её массы. Вода придаёт клетке упругость и объём, служит растворителем веществ, делает возможным протекание всех процессов её жизнедеятельности.
Минеральные соли составляют всего 1-1,5 % общей массы клетки, но роль их значительна. В растворённом виде они являются необходимыми компонентами и участниками химических процессов, обеспечивающих жизнь клетки. Избыточное количество солей в цитоплазме переходит в кристаллическое состояние и накапливается во включениях, а в клетках растений — также и в вакуолях.
Разновидности кристаллов солей кальция в клетках растений:
1 — игольчатые (недотрога); 2 — друза (опунция); 3 — кристаллический песок (картофель); 4 — одиночный кристалл (ваниль)
Органические вещества клетки — это углеводы, липиды (жиры), белки и нуклеиновые кислоты.
Во всех органических соединениях клетки важным элементом является углерод. Образование различных крупных молекул происходит благодаря уникальному свойству атомов углерода. Атомы углерода имеют четыре валентные связи, благодаря чему они способны создавать длинные цепи и замкнутые кольцевые структуры. Углеродные цепи и кольца представляют собой «скелеты» сложных органических молекул.
В клетках живых организмов молекулы органических веществ могут, соединяясь друг с другом, создавать крупные молекулы — полимеры (от греч. poll — «много» и meros — «часть», «доля»). Молекулы, образующие полимер, называют мономерами (от греч. monos — «один»). Многие полимеры состоят из сотен и тысяч мономеров. Молекулы белков, жиров и нуклеиновых кислот — полимеры, а молекулы углеводов могут быть и мономерами, и полимерами (рис. 10).
Органические вещества клетки представлены двумя группами молекул. Одни из них — биополимеры, или макромолекулы (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды), другие — малые неполимерные молекулы (липиды, моносахариды, дисахариды, аминокислоты, нуклеотиды и др.). Полимерная молекула гликогена, образованная из множества молекул глюкозы (мономеров)
Углеводы (глюкоза, крахмал, гликоген и др.) представляют собой органические вещества, в состав которых входят углерод, водород и кислород. Они выполняют в клетке различные функции: энергетическую (сахароза, глюкоза), защитную (целлюлоза), резервную (крахмал, гликоген), структурную (целлюлоза), служат важнейшими компонентами других сложных органических веществ клетки.
Полимерные молекулы гликогена, крахмала, гликогена. (образованные из множества молекул глюкозы.
Липиды — это вещества, нерастворимые в воде, в состав которых входят части молекул жирных кислот и глицерина. Как и углеводы, они выполняют энергетическую, резервную, защитную и структурную функции. Некоторые липиды (например, фосфолипиды) являются основным компонентом клеточных мембран.
Белки (протеины) составляют основную массу клетки (50-70 % её сухой массы). Это сложные вещества, которые выполняют в клетке важные функции. Гигантские полимерные белковые молекулы собраны из мономеров — различных аминокислот, которые, соединяясь друг с другом, образуют так называемую первичную структуру белка.
В природе известно 150 различных аминокислот, но в построении молекул белков живых организмов принимают участие только 20 из них. Специфичность белка определяется последовательностью соединения определённых аминокислот в его молекуле.
Молекула белка представляет собой длинную нить, которая скручена в спираль. Она может скручиваться и далее, приобретая более плотную конфигурацию. В результате многократного скручивания длинная и тонкая нить молекулы белка становится короче, толще и представляет собой компактное образование — глобулу. Белок выполняет свои функции, только находясь в форме глобулы. Если белок подвергнуть нагреванию или химическому воздействию, то его молекула теряет прежнюю конфигурацию — она раскручивается. Это важное свойство белков лежит в основе реакции живых систем на внешние или внутренние раздражители.
Роль белков в клетках очень многообразна. Они выполняют структурную, защитную, двигательную и запасающую функции. Многие белки играют роль катализаторов — ускоряют химические реакции, протекающие в клетке, и упорядочивают протекающие в ней процессы. Такие белки называют ферментами. Ни одна химическая реакция в живой клетке не обходится без участия ферментов.
Нуклеиновые кислоты были обнаружены в ядрах клеток, в связи с чем они и получили своё название (лат. nucleus — «ядро»). Существует два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (сокращённо ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Молекулы нуклеиновых кислот — очень длинные полимерные цепочки (тяжи), мономерами которых явстав которого входит азотистое основание, углевод (рибоза — в молекулах РНК или дезоксирибоза — в молекулах ДНК) и остаток фосфорной кислоты (рис. 12, 1). В состав ДНК входит четыре азотистых основания: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (IX) и тимин (Г). Молекула ДНК состоит из двух полимерных цепочек, соединённых между собой в области азотистых оснований (рис. 12,2) и скрученных в виде двойной спирали (рис. 12,3). Структуру молекулы ДНК открыли в 1953 г. американский биохимик Д. Уотсон и английский физик Ф. Крик, удостоенные в 1962 г. Нобелевской премии.
Строение ДНК: 1 — схема строения нуклеотида; 2 — схема строения участка молекулы ДНК; 3 — двойная спираль ДНК
Нуклеотиды ДНК (мономеры) соединяются друг с другом парами не случайно, а избирательно — аденин всегда стыкуется с тимином, а гуанин — с цитозином. Способность нуклеотидов ДНК к избирательному соединению в пары называют комплементарностъю (лат. complementus — «дополнение»). Схематически расположение нуклеотидов в двухцепочечной молекуле ДНК можно изобразить следующим образом:
На свойстве комплементарности основана способность молекулы ДНК к удвоению. Процесс удвоения ДНК получил название репликации (лат. replicatio — «повторение»).
Последовательность расположения нуклеотидов в молекуле ДНК определяет наследственную информацию клетки.
ДНК выполняет важные биологические функции: является структурным компонентом хромосом и носителем наследственной информации, служит основой — матрицей — для синтеза различных типов РНК.
Молекула рибонуклеиновой кислоты (РНК) состоит из одной полинуклеотидной цепочки, вместо тимина содержит урацил (У), в состав нуклеотидов входит рибоза. Значение РНК в жизни клетки огромно — она принимает участие в процессах биосинтеза, связанных с передачей наследственной информации от ДНК к белку.
1. Что служит доказательством единства происхождения различных типов клеток в процессе эволюции?
2. Какие функции в клетке выполняют белки и нуклеиновые кислоты?
3. Укажите лишний термин.
• Белки, ДНК, РНК, нуклеотиды.
• Мономеры, полимеры, молекула, глобула.
4. Почему углерод играет ключевую роль в жизни клетки?
Какие доказательства единства органического мира?
Важнейшим научным доказательством единства всего живого послужила клеточная теория Т. Шванна и М. Шлейдена (1839).
Открытие клеточного строения растительных и животных организмов, уяснение того, что все клетки (несмотря на имеющиеся различия в форме, размерах, некоторых деталях химической организации) построены и функционируют в целом одинаковым образом, дали толчок исключительно плодотворному изучению закономерностей, лежащих в основе морфологии, физиологии, индивидуального развития живых существ.
Единство органического мира. Особенности растительного организма, их связь с типом обмена веществ
Открытием фундаментальных законов наследственности биология обязана Г. Менделю (1865), Г. де Фризу, К. Корренсу и К. Чермаку (1900), Т. Моргану (1910—1916), Дж. Уотсону и Ф. Крику (1953).
Названные законы раскрывают всеобщий механизм передачи наследственной информации от клетки к клетке, а через клетки — от особи к особи и перераспределения ее в пределах биологического вида.
Законы наследственности важны в обосновании идеи единства органического мира; благодаря им становится понятной роль таких важнейших биологических явлений, как половое размножение, онтогенез, смена поколений.
Представления о единстве всего живого получили основательное подтверждение в результатах исследований биохимических (обменных, метаболических) и биофизических механизмов жизнедеятельности клеток.
Хотя начало таких исследований относится ко второй половине XIX в., наиболее убедительны достижения молекулярной биологии, ставшей самостоятельным направлением биологической науки в 50-е гг. XX столетия, что связано с описанием Дж. Уотсоном и Ф. Криком (1953) строения дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
На современном этапе развития молекулярной биологии и генетики возникло новое научно-практическое направление — геномика, имеющая в качестве главной задачи прочтение ДНК-текстов геномов человека и других организмов.
На основе доступа к личной биологической информации возможно ее целенаправленное изменение, в том числе путем введения генов от других видов. Такая возможность представляет собой важнейшее доказательство единства и универсальности базисных механизмов жизнедеятельности.
Молекулярная биология уделяет главное внимание изучению в процессах жизнедеятельности роли биологических макромолекул (нуклеиновые кислоты, белки), закономерностей хранения, передачи и использования клетками наследственной информации.
Молекулярно-биологические исследования раскрыли универсальные физико-химические механизмы, от которых зависят такие всеобщие свойства живого, как наследственность, изменчивость, специфичность биологических структур и функций, воспроизведение в ряду поколений клеток и организмов определенного строения.
Клеточная теория, законы наследственности, достижения биохимии, биофизики и молекулярной биологии свидетельствуют в пользу единства органического мира в его современном состоянии.
То, что живое на планете представляет собой единое целое в историческом плане, обосновывается теорией эволюции. Основы названной теории заложены Ч. Дарвином (1858). Свое дальнейшее развитие, связанное с достижениями генетики и популяционной биологии, она получила в трудах А. Н. Северцова, Н. И. Вавилова, Р. Фишера, С. С. Четверикова, Ф. Р. Добжанского, Н. В. Тимофеева-Ресовского, С. Райта, И. И. Шмальгаузена, чья плодотворная научная деятельность относится к XX столетию.
Эволюционная теория объясняет единство мира живых существ общностью их происхождения. Она называет пути, способы и механизмы, которые за несколько миллиардов лет привели к наблюдаемому ныне разнообразию живых форм, в одинаковой мере приспособленных к среде обитания, но различающихся по уровню морфофизиологической организации.
Общий вывод, к которому приходит теория эволюции, состоит в утверждении, что живые формы связаны друг с другом генетическим родством, степень которого для представителей разных групп различается.
Свое конкретное выражение — это родство находит в преемственности в ряду поколений фундаментальных молекулярных, клеточных и системных механизмов развития и жизнеобеспечения.
В основе специфических свойств каждой клетки, каждого организма, которые передаются по наследству, лежит специфика обмена веществ. Обмен веществ — это совокупность всех происходящих в организме химических процессов.
Химические реакции, составляющие обмен веществ, тесно взаимосвязаны и согласованы друг с другом. Обмен веществ внутри клетки тесно взаимосвязан со средой. Из внешней среды поступают вещества, необходимые для жизнедеятельности организма, и определенные вещества выделяются организмом в среду.
Условия среды (температура, влажность, освещение), в которых обитает организм, оказывают огромное влияние на скорость и направленность обмена. Организм обладает способностью регулировать обмен веществ. Даже поверхностное рассмотрение особенностей химических процессов в живой клетке позволяет заметить, что они протекают с огромной скоростью.
И все они являются каталитическими и осуществляются благодаря присутствию биологических катализаторов-ферментов, ничтожное количество которых осуществляет колоссальный объем превращений.
Особенностями ферментов по сравнению с небиологическими катализаторами является высокая эффективность действия, специфичность и способность функционировать при «мягких» условиях значений рН и температуры.
Что служит доказательством единства происхождения различных типов клеток в процессе эволюции
Палеонтологическим доказательством эволюции служит
3) приспособленность рыб к жизни на разных глубинах
Палеонтологи изучают найденные при раскопках окаменелости с отпечатками растений и животных, выстраивая развитие жизни на Земле.
Эмбриологическим доказательством эволюции позвоночных животных служит развитие зародыша из
У позвоночных животных – половое размножение, поэтому они развиваются из зиготы, т. е. из двух слившихся клеток.
Гомологичными считают органы
Гомологичные органы — органы, сходные между собой по происхождению, строению, но выполняющие разные функции. Появление их — результат дивергенции.
Остаток третьего века в углу глаза человека — пример
Рудимент – это остаток органа у человека от предковых форм. Атавизм – появление органа животного у человека.
Что служит доказательством единства происхождения различных типов клетки в процессе эволюции
Новые вопросы в Биология
что может произойти с клеткой если в ее обменных процессах будут преобладать реакции анаболизма (катаболизма)?
6. Заполните таблицу «Фотосинтез». Фотосинтез Признаки процесса Поглощаемый газ Выделяемый газ Необходимость света Органические вещества В каких клетк … ах происходит Энергия 20
.Из пластилина или какого- либо другого материала изготовьте модель ног кур и уток. докажи, что с такими ногами куры далеко не уплывут
Биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты это
Інша назва ікри рака. Заброгий рачок, що живе в лиманах Чорного та середземного морів Пожалуйста. Помогитееее
спеціальна сигнальна молекула що передає хімічний сигнал між нейронами в синапсі А- нейромедіатор Б- гормон В- сечовина Г- мієлін
Какие данные цитологии доказывают единство происхождения организмов?
Впервые название в середине XVII в. применил Р. Гук.
Что служит доказательством единства происхождения различных типов клеток в процессе эволюции
Что служит доказательством единства происхождения органического мира?
2) существование одноклеточных организмов и неклеточных форм жизни 3) сходство в строении клеток организмов разных царств 4) жизнь организмов в природных и искусственных сообществах
Клеточная теория включает следующие основные положения:
— Клетка — элементарная единица живого, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению и являющаяся единицей строения, функционирования и развития всех живых организмов.
— Клетки всех живых организмов сходны по строению, химическому составу и основным проявлениям жизнедеятельности.
— Размножение клеток происходит путем деления исходной материнской клетки.
— В многоклеточном организме клетки специализируются по функциям и образуют ткани, из которых построены органы и их системы, связанные между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.