1. Значение биологии, как фундаментальной науки её понимании единство человечества и биосферы Земли

1.Значение биологии, как фундаментальной науки её понимании единство человечества и биосферы Земли. Явления жизни и явления мертвой природы, взятые с геологической, т. е. с планетной, точки зрения, являются проявлением единого процесса. ...Мы получили в науке ряд наблюдений и достижений, которые указывают на огромное значение организмов в земной коре, в частности в химических ее процессах, и которые давно заслуживают систематической сводки и научной обработки с точки зрения общего проявления свойств живого. Около 70 лет назад выдающийся ученый академик В. И. Вернадский разработал учение о биосфере — оболочке Земли населенной; живыми организмами. В. И. Вернадский распространил понятие биосферы не только на организмы, но и на среду их обитания. Достижения биологии последнего времени привели к возникновению принципиально новых направлений в нау­ке, ставших самостоятельными разделами в комплексе биологических дисциплин. Так, раскрытие молекулярного строения структурных единиц наследственности (генов) послужило основой для создания генной инженерии.^ 2.Биосоциальная природа человека, как отражение эволюционно обусловленной иерархии системы живой природы. На планете среди других существ людям принадлежит уникальное место, что обусловлено приобретением ими в процессе антропогенеза особого качества — социальной сущности. Это означает, что уже не биологические механизмы, а в первую очередь общественное устрой­ство, интеллект, производство, труд обеспечивают выживание, всесвет­ное и даже космическое расселение, благополучие человечества. Социальность, однако, не противопоставляет людей остальной живой природе. Человек остается включенным в систему органического мира. Этот мир складывался и развивался на протяжении большей части истории планеты независимо от человеческого фактора, более того, на опреде­ленном этапе своего развития он этот фактор породил. Человечество составляет своеобразный, но неотъемлемый компонент биосферы. Крупный отечественный патолог И. В. Давыдовский писал, что естественность и законность болезней вытекают из основных свойств жизни, а именно из универсального и важнейшего свойства организмов — приспосабли­ваться к меняющимся условиям внешней среды. По его мнению, полнота такого приспособления и есть полнота здоровья.^ 3.Единство материального субстрата жизни к жизненных явлений на молекулярном уровне. Взаимопроникновение идей и методов различных областей естество­знания (физики, химии, биологии), возникновение наук на стыке этих областей (биофизика, биохимия, молекулярная биология) повлекли за собой расширение классификации, вплоть до выделения молекулярного и электронно-атомного уровней. Медико-биологические исследования, проводимые на этих уровнях, уже сейчас дают практический выход в здравоохранение. Так, приборы, основанные на явлениях электронного парамагнитного и ядерного магнитного резонанса, с успехом применяют для диагностики заболеваний и состояний организма. В силу ограниченной стабильности молекул или ошибок синтеза в ДНК (время от времени, но неизбежно) случаются нарушения, которые изменяют информацию генов. В последующей редупликации ДНК эти изменения воспроизводятся в молекулах-копиях и наследуются орга­низмами дочернего поколения. Указанные изменения возникают и тиражируются закономерно, что и делает редупликацию ДНК конва­риантной, т.е. происходящей иногда с некоторыми изменениями. Такие изменения в генетике получили название генных (или истинных) мутаций. Конвариантностъ редупликации, таким образом, служит основой мутационной изменчивости.^ 4. Вода, как первичная среда жизни и ее физико-химические свойства.Вода входит в состав клеток, межклеточного вещества, тканевой жидкости и лимфы. Она составляет 65—70 % массы тела человека, а кровь и лимфа содержат свыше 90 % воды. Значение воды состоит в том, что все хими­ческие превращения происходят только в водных раство­рах. Вода — растворитель органических и неорганических соединений. Дипольный характер молекулы воды позволяет ей формировать вокруг белков водную (сольватную) обо­лочку, препятствующую склеиванию их друг с другом. Это связанная вода, составляющая 4—5 % от всего ее, со­держания. Остальную воду (около 95 %) называют сво­бодной. Свободная вода является универсальным раство­рителем для многих органических и неорганических со­единений. Большинство химических реакций идет только в растворах. Проникновение веществ в клетку и выведе­ние из нее продуктов диссимиляции в большинстве слу­чаев возможно только в растворенном виде. Вода прини­мает и непосредственное участие в биохимических реакциях (реакции гидролиза). Вода участвует в регуляции осмотического давления в клетках. 5. Значение генетического экологического и хронобиологического подходов к изучению развития и жизнедеятельности человека в формировании науки о здоровье и развитии профилактической медицины. Биологизаторские тенденции в оценке природы человека очень оживились в настоящее время. Это связано с развитием молекулярной биологии и генетики, которые открыли перед медициной перспективу генной инженерии. Экологические исследования имеют важную практическую направленность для решения вопросов медицинской паразитологии и эпидемиологии. По результатам исследования биологии паразитов человека и их жизненных циклов Скрябин поставил главную задачу девастации (полного уничтожения гельминтов). Одна из современных областей биологии – хронобиология, изучает механизм регуляции суточных ритмов митотической активности. Имеет важное значение для медицины: Суточная периодичность количества митозов указывает на регулируемость организмов (репарация тканей). Методы молекулярной генетики генной инженерии позволяют не только диагностировать целый ряд генных мутаций и устанавливать нуклеидную последовательность отдельных генов человека, но и клонировать их. С помощью методов генной инженерии стало возможно получать первичные генные продукты (инсулин). Это определяет перспективы – терапии наследственных болезней, обусловленных генными мутациями. Применение метода пальмоскопии можно установит отцовство ребенка. Этот метод применяется при диагностике хромосомных болезней (Дауна, Шерешевского, и др.) Близнецовый метод: помогает выявить ошибки при определении монозиготности близнецов. Генеалогический метод широко используют в медико - генетических консультациях для прогнозирования потомства. ^ 6.Поток информации в клетке биосинтез белка и его регуляция. Пластический и энергетический обмен. Жизнедеятельность клетки как единицы биологической активно­сти обеспечивается совокупностью взаимосвязанных, приуроченных к определенным внутриклеточным структурам, упорядоченных во вре­мени и пространстве обменных (метаболических) процессов. Эти процессы образуют три потока: информации, энергии и веществ. Благодаря наличию потока информации клетка на основе многове­кового эволюционного опыта предков приобретает структуру, отвеча­ющую критериям живого, поддерживает ее во времени, а также передает в ряду поколений. В потоке информации участвуют ядро (конкретно ДНК хромо­сом), макромолекулы, переносящие информацию в цитоплазму (мРНК), цитоплазматический аппарат трансляции (рибосомы и поли­сомы, тРНК, ферменты активации аминокислот). На завершающем этапе этого потока полипептиды, синтезированные на полисомах, приобретают третичную и четвертичную структуры и используются в качестве катализаторов или структурных белков (рис. 2.7). Кроме основного по объему заключенной информации ядерного генома в эукариотических клетках функционируют также геномы митохондрий, а в зеленых растениях — и хлоропластов.^ 7. Клеточная теория, ее положения и основные этапы развития (М. Шлейден. Т. Шванн. Р. Вихров). Современное состояние клеточной теории и значение для медицины. Клеточная теория сформулирована немецким исследователем, зоо­логом Т. Шванном (1839). Поскольку при создании этой теории Швакн широко пользовался работами ботаника М. Шлейдена, последнего то праву считают соавтором клеточной теории. Исходя из предположена о схожести (гомологичности) растительных и животных клеток, доказываемой одинаковым механизмом их возникновения; Шванн обоб­щил многочисленные данные в виде теории, согласно которой клетки являются структурной и функциональной основой живых существ. В конце XIX столетия немецкий патолог Р. Вирхов на основе новых фактов пересмотрел клеточную теорию. Ему принадлежит вывод о том, что клетка может возникнуть лишь из предсуществующей клетки. Клеточная теория в современном виде включает три главных положения. Первое положение соотносит клетку с живой природой планеты в целом. Оно утверждает, что жизнь, какие бы сложные или простые (например, вирусы) формы она ни принимала, в ее структурном, функциональном и генетическом отношении обеспечивается в конечном итоге только клеткой.^ 8. Кариотип человека. Морфофункциональная характеристика и классификация хромосом человека. Роль изучения кариотипа для выявления патологии человека. В результате этих исследований стало очевидным, что наследст­венность и изменчивость обусловлены функционированием одного и того же материального субстрата. В первые десятилетия XX в. были получены данные, свидетельст­вующие в пользу зависимости состояния признаков от характера взаимодействия генов, что выходило за рамки отношений доминант­ности и рецессивности, описанных еще Менделем. Отсюда появилось Представление о генетическом аппарате как о системе взаимодейст­вующих генов — генотипе, который сосредоточен в хромосомном на­боре — кариотипе. Кариотип — диплоидный набор хромосом, свойствен­ный соматическим клеткам ор­ганизмов данного вида, являющийся видоспецифическим признаком и характеризуется определенным числом, строением и генетическим составом хромосом. Каждый вид хромосом в кариотипе, содержащий определенный комплекс генов, унаследованными от родителей с их половыми клетками. Двойной набор генов, заключенный в кариотипе, генотип – это уникальное сочетание парных аллелей геномов. В генотипе содержится программа развития конкретной особи. ^ 9. Медико-биологические аспекты экологических проблем человека. Получая от окружающей среды сред­ства к существованию в таком количестве, которое полностью восста­навливалось за счет естественных процессов биотического круговорота, люди возвращали в биосферу то, что использовали другие организмы для своей жизнедеятельности. Универсальная способность микро организмов разрушать органическое вещество, а растений — превращать минеральные вещества в органические обеспечивала включение продуктов хозяйственной деятельности людей в биотический круго­ворот. В настоящее время человек извлекает из биосферы сырье в значи­тельном и все возрастающем количестве, а современные промышлен­ность и сельское хозяйство производят или применяют вещества, не только не используемые другими видами организмов, но нередко и ядовитые. В результате этого биотический круговорот становится незамкнутым. Вода, атмосфера, почвы загрязняются отходами произ­водства, вырубаются леса, истребляются дикие животные, разрушаются природные биогеоценозы. В настоящее время челове­чество стоит перед возможностью экологического кризиса. Основные пути воздейст­вия людей на природу заключаются в расходовании естественных богатств в виде минерального сырья, почв, водных ресурсов; загряз­нении среды, истреблении видов, разрушении биогеоценозов.^ 10. Организация открытых биологических систем в пространстве и во времени. Идея единства мира живых существ находит свое подтверждение также в экологических исследованиях, относящихся главным образом к XX в. Представления о биоценозе (В. Н. Сукачев) или экологической системе (А. Тенсли) раскрывают универсальный механизм обеспече­ния важнейшего свойства живого — постоянно происходящего в при­роде обмена веществ и энергии. Названный обмен возможен только в случае сосуществования на одной территории и постоянного взаимо­действия организмов разного плана строения (продуцентов, консументов, деструкторов) и уровня организации. Учение о биосферен ноосфере (В. И. Вернадский) раскрывает место и планетарную роль живых форм, включая человека, в природе, так же как и возможные последствия ее преобразования людьми. Каждый крупный шаг на пути познания фундаментальных законов жизни неизменно оказывал влияние на состояние медицины, приводил к пересмотру содержания и понимания механизмов патологических процессов. Соответственно пересматривались принципы организации лечебной и профилактической медицины, методы диагностики и лечения. Так, исходя из клеточной теории и разрабатывая ее дальше, Р. Вирхов создал концепцию клеточной патологии (1858), которая на долгое время определила главные пути развития медицины. Эта концепция, прида­вая особое значение в течении патологических состояний структурно-химическим изменениям на клеточном уровне, способствовала возникновению в практическом здравоохранении паталогоанатомической, службы.^ 11. Закономерности проявления свойств живого в развитии и структурно-функциональной организации органов и тканей организма человека. Обязательные свойства жизни более подроб­но. Живым существам присущ особый способ взаимодействия с окру­жающей средой —обмен веществ. Его содержание составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции (анабо­лизм) и диссимиляции (катаболизм). Результатом ассимиляции является образование и обновление структур организма, диссимиляции — рас­щепление органических соединений с целью обеспечения различных сторон жизнедеятельности необходимыми веществами и энергией. Для осуществления обмена веществ необходим постоянный приток опре­деленных веществ извне; некоторые продукты диссимиляции выделя­ются во внешнюю среду. Таким образом, организм является по отношению к окружающей среде открытой системой. Он способен противостоять нарастанию энтропии, сохранять высокий уровень упорядоченности. Хранение информации в ДНК, утилизация ее в процессе жизнеде­ятельности путем переноса на белки и далее на различные биологиче­ские структуры находят свое отражение в наличии генотипа и фенотипа} что также обязательно для всех живых существ. Воплощение исходной наследственной информации генотипа в информацию рабо­чих структур организма происходит в процессе онтогенеза — индивиду­ального развития, типичного для живых форм. В ходе этого процесса проявляется такое свойство, как способность к росту.^ 12. Задачи биологии человека, как базисной дисциплины в системе естественнонаучной и профессиональной подготовки врача широкого профиля. Биологическая подготовка играет принципиальную и все более возрастающую роль в структуре медицинского образования. Будучи фундаментальной естественнонаучной дисциплиной, биология рас­крывает закономерности возникновения и развития, а также необхо­димые условия сохранения жизни как особого явления природы нашей планеты. Человек, отличаясь несомненным своеобразием в сравнении с другими живыми формами, тем не менее, представляет собой зако­номерный результат и этап развития жизни на Земле, поэтому само его существование прямо зависит от общебиологических (молекуляр­ных, клеточных, системных) механизмов жизнедеятельности. Велика роль курса биологии не только в естественнонаучной, но и в мировоззренческой подготовке врача. Предлагаемый1 материал учит разумному и осознанно внимательному отношению к окружающей природе, себе самому и окружающим как части этой природы, спо­собствует выработке критической оценки последствий воздействия человека на среду обитания. Биологические знания воспитывают бережное и уважительное отношение к детям и лицам преклонного возраста. Открывшаяся на рубеже веков в связи с развитием геномики возможность активно и фактически произвольно изменять генетиче­скую конституцию людей неизмеримо увеличивает ответственность врача, требуя от него неукоснительного следования этическим нормам, гарантирующим соблюдение интересов пациента.^ 13. Организм, как открытая саморегулирующая система. Понятие о гомеостазе. Теория генетическая, клеточные и системные основы гомеостаза. Живой организм, будучи в энергетическом и вещественном плане открытой системой, на любом этапе индивидуального развития существует в единстве со средой обитания. При этом, несмотря на определенные, иногда значительные колебания характеристик среды он сохраняет себя во времени и пространстве как отдельную биологиче­скую единицу, отличающуюся постоянством морфологии, основных функциональных и поведенческих характеристик, физико-химических параметров клеток, тканевой жидкости, крови. Свойство живых форм поддерживать постоянство своей внутренней среды, а также главные черты присущей ему организации, несмотря на изменчивость параметров окружающей среды, называется гомеостазом. Основу гомеостаза составляют механизмы, сложившиеся в процессе эволюции и поэтому закрепленные генетически. Эффективность механизмов гомеостаза во многом определяется генотипами особей, разнообразие которых в пределах генофонда вида объясняет индивиду­альные особенности уровня структурно-функциональной стабильности конкретных организмов, различия их нормы реакции на одно и то же изменение окружающей среды. Поддержание генетического постоянства внутренней среды организма или состояния генетического гомеостаза осуществляется при помощи неспецифических и специфических (дейс­твующих строго против конкретного чужеродного агента) защитных механизмов. К первым относятся, например, барьерные свойства кожи и слизистых оболочек, антимикробные свойства лизоцима слюны, фагоцитоз. Вторые представлены механизмами клеточного и гумо­рального иммунитету, аллергическими реакциями.^ 14. Исторический метод и современный системный подход основа познания общих законов и закономерности жизнедеятельности человека. По мере накопления конкретных знаний наряду с представлением о разнообразии организмов возникла идея о единстве всего живого, Особенно велико значение этой идеи для медицины, так как это указывает на универсальность биологических закономерностей для всего органического мира, включая человека. В известном смысле история современной биологии как науки о жизни представляет собой цепь крупных открытий и обобщений, подтверждающих справедли­вость этой идеи и раскрывающих ее содержание. Современная теория эволюции обращает внимание на условность грани между живой и неживой природой, между живой природой и человеком. Результаты изучения молекулярного и атомного состава клеток и тканей, строящих тела организмов, получение в химической лаборатории веществ, свойственных в естественных условиях только живому, доказали возможность перехода в истории Земли от неживого к живому. Не противоречит законам биологической эволюции появ­ление на планете социального существа — человека. Клеточная орга­низация, физико-химические и генетические законы неотделимы от его существования, так же как и любого другого организма. Эволюци­онная теория показывает истоки биологических механизмов развития и жизнедеятельности людей, т.е. того, что может быть названо их биологическим наследством.^ 15. Прокариотипические и эукарнотипическне клетки, их сравнительная характеристика. Клеткам прокариоттеского типа (рис. 2.1) свойственны малые размеры (не более 0,5—3,0 мкм в диаметре или по длине), отсутствие обособленного ядра, так что генетический материал в виде ДНК не отграничен от цитоплазмы оболочкой. В клетке отсутствует развитая система мембран. Генетический аппарат представлен ДНК единствен­ной кольцевой хромосомы, которая лишена основных белков — гистонов (гистоны являются белками клеточных ядер). Благодаря значительному количеству диаминокислот аргинина и лизина гистоны имеют щелочной характер. Различия прокариотических и эукариотических клеток по наличию гистонор указывают на разные механизмы регуляции функции гене­тического материала. В прокариотических клетках отсутствует клеточный центр. Тип клеточной организации представлен двумя подтипами. Особенностью организмов простейших (рис. 2.2) является то, что они (исключая колониальные формы) соответствуют в струк­турном отношении уровню одной клетки, а в физиологическом — полноценной особи. В связи с этим одной из черт клеток части простейших является наличие в цитоплазме миниатюрных образова­ний, выполняющих на клеточном уровне функции жизненно важных органов многоклеточного организ­ма.^ 16. Фундаментальные свойства жизни их разнообразие и атрибуты жизни. Живым существам присущ особый способ взаимодействия с окру­жающей средой — обмен веществ. Его содержание составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции (анабо­лизм) и диссимиляции (катаболизм). Результатом ассимиляции является образование и обновление структур организма, диссимиляции — рас­щепление органических соединений с целью обеспечения различных сторон жизнедеятельности необходимыми веществами и энергией. Для осуществления обмена веществ необходим постоянный приток опре­деленных веществ извне; некоторые продукты диссимиляции выделя­ются во внешнюю среду. Таким образом, организм является по отношению к окружающей среде открытой системой. Жизнь представляет собой постоянный процесс самообновления, в результате которого воссоздаются структуры, соответствующие снаши­ваемым и утрачиваемым. Это достигается благодаря использованию живыми формами для построения своих структур и обеспечения всех сторон жнзнед,еятелъности~биологической (генетической) информации. Последняя отбиралась по признаку биологической полезности в про­цессе эволюции видов, населяющих планету. Она хранится, записанная с помощью специального кода, в наследственном веществе клеток.^ 17. Создание хромосомной теории наследственности. Работы Т. Моргана и его сотрудников не только подтвердили значение хромосом как основных носителей наследственного матери­ала, представленного отдельными генами, но и установили линейность расположения их по длине хромосомы. Доказательством связи материального субстрата наследственности и изменчивости с хромосомами было, с одной стороны, строгое соответствие открытых Г. Менделем закономерностей наследования признаков поведению хромосом в ходе митоза, при мейозе и оплодот­ворении. Согласно хромосомной теории наследственности, совокупность генов, входящих в состав одной хромосомы, образует группу сцепления. Каждая хромосома уникальна по набору заключенных в ней генов. Число групп сцепления в наследственном материале организмов данного вида определяется, таким образом, количеством хромосом в гаплоидном наборе их половых клеток. При оплодотворении образуется диплоидный набор, в котором каждая группа сцепления представлена двумя вариан­тами — отцовской и материнской хромосомами, несущими оригиналь­ные наборы аллелей соответствующего комплекса генов. Представление о линейности расположения генов в каждой хро­мосоме возникло на основе наблюдения нередко возникающей реком­бинации (взаимообмена) между материнским и отцовским комплексами генов, заключенными в гомологичных хромосомах. 18. Молекулярная организация органических веществ (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, АТФ) и их роль. Молекулярный механизм использования живыми организмами биологической информации основан на функционировании в клетках уникальных химических соединений — биологических полимеров, не встречающихся в природных условиях в неживых объектах. Во-первых, это белки, которые, выполняя роль биологических катализаторов (фер­менты), обусловливают протекание биохимических реакций в нужном направлении, с достаточной скоростью, при достаточно мягких усло­виях температуры и давления. Ферменты отличаются специфичностью. Они катализируют превращения веществ определенного химического строения или даже отдельного вещества. Постоянство биологической информации белковых молекул дости­гается тем, что в качестве матриц для их синтеза используются молекулы нуклеиновых кислот. Хранение и использование биологической (генетической) информации на основе уникальных информационных макромолекул белков и нуклеиновых кислот составляет важное свойство жизни. Особая роль в этом принад­лежит одному из этапов дыхательного обмена — циклу Кребса, осуществля­емому в митохондриях. Через этот цикл проходит путь углеродных ато­мов (углеродных скелетов) большин­ства соединений, служащих промежуточными продуктами синтеза химических компонентов клетки^ 19. Развитие представлений о слитности жизни. Определение жизни с позиции системного подхода (витализм, механицизм, диалектический материализм). На протяжении своей истории биология не­изменно была ареной борьбы идеалистического и материалистического мировоззрений. Принципиальное разногласие между идеализмом и ма­териализмом заключается в понимании отношения между материей и сознанием. Идеализм утверждает первичность сознания, некоего духовного начала и подчинения ему материального. Материализм утверждает первичность материального мира, рассматривая сознание как свойство высокоорганизованной материи. В биологии идеализм представлен витализмом. Витализм признает наличие особой, непознаваемой опытным путем духовной сущности, от которой зависит исключительность свойств жизни. Философские взгляды материалистов XVIII—XIX веков в биоло­гии представлены механицизмом. Ему свойственно отрицание качественного своеобразия живого. Биологические закономерности он сводит к физическим явлениям и химическим превращениям. Некоторые представители механицизма все разнообразные проявления жизни объясняли наличием единого универсального биологического принципа. Философской основой современной биологии служит диалек­тический материализм — учение, созданное К. Марк­сом и Ф. Энгельсом во второй половине XIX века. Диалектиче­ский материализм глубоко и последовательно отражает всеобщие законы материального мира, вскрывает своеобразие и закономерности переходов различных форм движения материи. Фундамент диалектиче­ского материализма составляет идея развития.^ 20. Иммунитет, как свойство поддержания индивидуальности организмов и разнообразия внутри вида. Виды иммунитета. Защитные действия хозяина против паразитарной инвазии обеспе­чиваются главным образом иммунными механизмами. Иммунные реак­ции хозяина возникают в ответ на действие антигенов двух разных типов: входящих в состав организма паразита и выделяющихся пара­зитами в окружающую среду. Антигены первого типа, кроме входящих в состав покровов, высво­бождаются только после гибели паразитов. Они очень многообразны, но у многих, особенно родственных форм, часто бывают сходными. Поэтому антитела на эти антигены обладают слабой специфичностью. Антигены покровов разнообразны и специфичны. Часто они имеют гликопротеиновую природу и на разных этапах жизненного цикла паразитов могут меняться, поэтому выработка иммунитета к ним затруднена. Антигены второго типа специфичны. Простейшие, обитающие вне клеток, покрываются антителами и в таком виде теряют свою подвижность. При этом облегчается их захват макрофагами. В некоторых случаях антитела обеспечивают агглютина­цию (склеивание) паразитов, которые после этого гибнут. При многих паразитарных заболеваниях между хозяином и пара­зитом устанавливаются компромиссные взаимоотношения: хозяин адаптируется к обитанию в его организме небольшого количества паразитов, а их существование в организме хозяина создает состояние иммунитета, препятствующего выживанию личинок, вновь попадаю­щих в организм больного.^ 21. Предпосылки и современные представления о возникновении жизни на Земле. Существуют две главные гипотезы, по-разному объясняющие появ­ление жизни на Земле. Согласно гипотезе панспермии, жизнь занесена из космоса либо в виде спор микроорганизмов, либо путем намеренного «заселения» планеты разумными пришельцами из других миров. Согласно гипотезе, жизнь возникла на Земле, когда сложи­лась благоприятная совокупность физических и химических условий, сделавших возможным абиогенное образование органических веществ из неорганических. В середине прошлого столетия Л. Пастер окончательно доказал невозможность самозарождения жизни в теперешних условиях. В 20-х годах текущего столетия биохимики А. И. Опарин и Дж. Холдейн предположили, что в условиях, имевших место на планете несколько миллиардов лет назад, образование живого вещества было возможно. Главные этапы на пути возникновения и развития жизни, по-ви­димому, состоят в: 1) образовании атмосферы из газов, которые могли бы служить «сырьем» для синтеза органических веществ (метана, оксида и диоксида углерода, аммиака, сероводорода, цианистых сое­динений), и паров воды, 2) абиогенном (т.е. происходящем без участия организмов) образовании простых органических веществ, в том числе мономеров биологических полимеров — аминокислот, Сахаров, азоти­стых оснований, АТФ и других мононуклеотидов, 3) полимеризации мономеров в биологические полимеры, прежде всего белки (полипеп­тиды) и нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды); 4) образовании предбиологических форм сложного химического состава — протобионтов, имеющих некоторые свойства живых существ; 5) возникновении простейших живых форм, имеющих всю совокупность главных свойств жизни,— примитивных клеток; 6) биологической эволюции возник­ших живых существ.^ 22. Закон физико-химического единства живого вещества В.И. Вернадского. Природные биогенные элементы. В.И Вернадский развил это направление и разработал учение о биосфере как глобальной системе нашей планеты, в которой основной ход геохимических и энергетических превращений определяется жи­вым веществом. Он распространил понятие биосферы не только на сами организмы, но и на среду их обитания, чем придал концепции биосферы биогеохимический смысл. С именем В.И. Вернадского связано также формирование социаль­но-экономической концепции биосферы, отражающей ее превращение на определенном этапе эволюции в ноосферу вследствие деятельности человека, которая приобретает роль самостоятельной геологической силы. Учитывая системный принцип организации био­сферы, а также то, что в основе ее функционирования лежат кругово­роты веществ и потоки энергии, современной наукой сформулированы биохимическая, термодинамическая, биогеоценотическая, кибернетиче­ская концепции биосферы. В.И. Вернадский представляет ноосферу не как нечто внешнее по отношению К био­сфере, а как новый этап в развитии биосферы, заключающийся в разумном регулировании отношений человека и природы. Согласно В.И. Вернадскому, био­сфера - это такая оболочка, в которой существует или существовала в прошлом жизнь и которая подвергалась или подвергается воздействию живых организмов. Она включает: 1) живое вещество, образован­ное совокупностью организмов; 2) биогенное вещество, которое со­здается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, сланцы, известняки и др.); косное вещество, которое образуется без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности, метеориты); 4) биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятель­ности организмов и абиогенных процессов (почвы).^ 23. Различия жизненных циклов нормальных и опухолевых клеток Регуляция клеточного цикла к митотической активности. Нарушения той или иной фазы митоза приводят к патологическим изменениям клеток. Отклонение от нормального течения процесса спирализации может привести к набуханию и слипанию хромосом. Иногда наблюдается отрыв участка хромосомы, который, если он лишен центромеры, не участвует в анафазном перемещении к полюсам и теряется. Отставать при движении могут отдельные хроматиды, что приводит к образованию дочерних ядер с несбалансированными хро­мосомными наборами. Повреждения со стороны веретена деления приводят к задержке митоза в метафазе, рассеиванию хромосом. При изменении количества центриолей возникают многополюсные или асимметричные митозы. Нарушение цитотомии приводит к появлению дву- и многоядерных клеток. На основе митотического цикла возник ряд механизмов, с по­мощью которых в том или ином органе количество генетического материала и, следовательно, интенсивность обмена могут быть увели­чены при сохранении постоянства числа клеток. Удвоение ДНК клетки не всегда сопровождается ее разделением на две. Поскольку механизм такого удвоения совпадает с предмитотической редупликацией ДНК и оно сопровождается кратным увеличением количества хромосом, это явление получило название эндомитоза.^ 24. Закономерности потока веществ в про - и эукариотипических клетках. Реакции дыхательного обмена не только поставляют энергию, но и снабжают клетку строительными блоками для синтеза разнообразных молекул. Ими являются многие продукты расщепления пищевых веществ. Особая роль в этом принад­лежит одному из этапов дыхательного обмена — циклу Кребса, осуществля­емому в митохондриях. Через этот цикл проходит путь углеродных ато­мов (углеродных скелетов) большин­ства соединений, служащих промежуточными продуктами синтеза химических компонентов клетки. В цикле Кребса происходит выбор пути превращения того или иного соединения, а также переключение обмена клетки с одного пути на дру­гой, например с углеводного на жи­ровой. Таким образом, дыхательный обмен составляет ведущее звено потока веществ, которые объединяют пути расщепления и образования углеводов, жиров, нуклеиновых кислот.^ 25. Особенности потока информации в про - и эукариотипических клетках. Жизнедеятельность клетки как единицы биологической активно­сти обеспечивается совокупностью взаимосвязанных, приуроченных к определенным внутриклеточным структурам, упорядоченных во вре­мени и пространстве обменных (метаболических) процессов. Эти процессы образуют три потока: информации, энергии и веществ. Благодаря наличию потока информации клетка на основе многовекового эволюционного опыта предков приобретает структуру, отвеча­ющую критериям живого, поддерживает ее во времени, а также передает в ряду поколений. В потоке информации участвуют ядро (конкретно ДНК хромо­сом), макромолекулы, переносящие информацию в цитоплазму. Среди органелл животной клетки особое место в дыхательном обмене принадлежит митохондриям, выполняющим функцию окисли­тельного фосфорилирования, а также матриксу цитоплазмы, в котором протекает процесс бескислородного расщепления глюкозы — анаэроб­ный гликолиз (рис. 2.8). Из двух механизмов, обеспечивающих жизне­деятельность клетки энергией, анаэробный гликолиз менее эффективен. В связи с неполным (в отсутствие кислорода) окислением, прежде всего глюкозы, в процессе гликолиза для нужд клетки извле­кается не более 10% энергии. Недоокисленные продукты гликолиза (пируват) поступают в митохондрии, где в условиях полного окисления, сопряженного с фосфорилированием АДФ до АТФ, отдают для нужд клетки оставшуюся в их химических связях энергию^ 26. Возрастные изменения различных тканей, органов в системе человека. Признаки старения сердечно-сосудистой системы становятся замет­ными обычно в возрасте после 40 лет. Закономерные изменения наблюдаются в стенках сосудов: в них откладываются липиды, прежде всего холестерин, что наряду с другими структурными превращениями снижает эластичность и искажает ответы на различные стимулы, регулирующие кровообращение. В основе функциональных рас­стройств дыхательной системы лежит разрушение межальвеолярных перегородок, что сокращает дыхательную по­верхность, разрастание в легких соединительной ткани, снижает эффективность аэрогематическо