Биология 10 класс Балан профили, академ (стр. 3 из 10)
У розробці біотехнологічних процесів часто застосову-
Мал. 1.15. ють методи генетичної та клітинної інженерії. Генетична
О.О. Ковалевський інженерія – це прикладна галузь молекулярної генетики та (1840–1901) біохімії, яка розробляє методи перебудови спадкового матеріалу організмів вилученням або введенням окремих генів чи їхніх груп. Поза організмом гени вперше синтезував 1969 року Х.Г. Хорана. Того ж року вперше вдалося виділити в чистому вигляді гени бактерії – кишкової палички. За останні десятиріччя вчені розшифрували структуру спадкового матеріалу різних організмів (мух-дрозофіл, кукурудзи та ін.), і людини зокрема. Це дає можливість вирішити багато проб лем, наприклад, лікування різноманітних хвороб, збільшення терміну життя людини, забезпечення людства продуктами харчування та ін.
За свої дослідження в галузі біохімії отримали Нобелів-
Мал. 1.16. ську премію по фізіології та медицині 1953 року два біохімі-
І.І. Шмальгаузен ки німецького походження – англійський Ханс Адольф
(1884–1963) (1900–1981) та американський Фріц Альберт Ліп-
Кребс ман (1899–1986) за відкриття циклу біохімічних реакцій під час кисневого етапу енергетичного обміну (названий цик лом Кребса). Американський хімік Мелвін Калвін (1911–1997) вивчив етапи перетворення карбон(ІІ) оксиду на вуглеводи під час темнової фази фотосинтезу (цикл Кельвіна), за що отримав Нобелівську премію з хімії в 1961 році. 1997 року американському лікарю-біохіміку Стенлі Прузінеру (1942 р. н.) було присуджено Нобелівську премію з фізіології та мед ицини за дослідження пріонів – білкових інфекційних частинок, здатних спричиняти смертельно Мал. 1.17. н ебезпечні з ахворювання головного мозку людини та сільІ.І. Мечников ськогосподарських тварин («коров’ячий сказ» та ін.).(1845–1916)
Важливий внесок у розвиток біології належить українським ученим. Зокрема, дослідження Олександра Онуфрійовича Ковалевського (мал. 1.15) та Івана Івановича Шмальгаузена (мал. 1.16) відіграли важливу роль у розвитку порівняльної анатомії тварин, філогенії та еволюційних поглядів. Ілля Ілліч Мечников (мал. 1.17) відкрив явище фагоцитозу і розвинув теорію клітинного імунітету, за що йому було присудж ено Нобелівську премію з фізіології та мед ицини в 1908 році. Він також запропонував гіпотезу походження багатоклітинних тварин. О.О. Ковалевського та І.І. Мечникова справедливо вважають засновниками еволюційної ембріології. Всесвітню славу українській бо танічній
Мал. 1.18. школі приніс Сергій Гаврилович Навашин (мал. 1.18), який
С.Г. Навашин 1898 ро ку відкрив процес подвійного запліднення у квітко(1857–1930) вих р ослин.
Важко уявити сучасний розвиток екології без праць нашого видатного співвітчизника – Володимира Івановича Вернадського (мал. 1.19). Він створив учення про біосферу – єдину глобальну екосистему планети Земля, а також ноосферу – новий стан біосфери, спричинений розумовою діяльністю людини. Як це часто буває, ідеї В.І. Вернадського випередили свій час. Лише тепер його прогнози про ноосферу розглядають як своєрідну програму, покликану забезпечити гармонійне співіснування людини та навколишнього природного се редовища, яке спирається на екологізацію всіх сфер діяльності людини: промисловості, транспорту, тваринництва та рільництва. В.І. Вернадський започаткував нову науку – біогеохімію, що вивчає біохімічну діяльність живих організмів з Мал. 1.19. п еретворення геологічних оболонок нашої планети. В.І. Вернадський
(1863–1945) Великі досягнення в українській ботанічній науці належать Олександру Васильовичу Фоміну, Миколі Григоровичу Холодному, Миколі Миколайовичу Гришку (1901–1964), зоо логічній – Карлу Федоровичу Кесслеру (1815–1881), Воло ди миру Опанасовичу Караваєву (1864–1939), Вадиму Олександровичу Топач евськ ому (1930–2004), біохімії – Олександру Воло ди мировичу Палладіну, Миколі Євдокимовичу Кучеренку (1938–2008), гідробіології – Олександру Вікторовичу Топачевському (1897–1975), радіобіології – Дмитру Михайловичу Гродзинському (1929 р. н.), генетиці – Сергію Михайловичу Гершензону, мікробіології – Данилу Кириловичу Заб олотном у та Миколі Григоровичу Х олодному, фізіології людини і тварин – Олександру Олександровичу Богомольцю, Василю Юрійовичу Чаговцю (1873–1941), Платону Григоровичу Костюку, паразитології – Олександру Прокоповичу Маркевичу (1905–1999) та багатьом і ншим (мал. 1.20).
§ 2. РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ
Пригадайте: які ознаки притаманні рослинам, грибам, бактеріям і тваринам? Що таке подразливість? Які організми називають еукаріотами та прокаріотами? Що таке регенерація, подразливість, рефлекси, розмноження? Що таке система, популяція, екосистема, біосфера, колообіг речовин?Властивості живої матерії. Хоча біологія досліджує різні прояви життя протягом багатьох сторіч, навіть на сучасному етапі її розвитку важко дати чітке й стисле визначення поняття «життя». Тому перелічимо основні властивості, притаманні живій матерії. Більшість з них вам відомі з попередніх курсів біології.
1
2
Мал. 2.1. Рослина та клітинна будова листка (1); тварина та клітинна будова її тканини (2)
Кожна жива істота, або організм, складається з окремих часток – к літин (мал. 2.1). Неживі предмети (за винятком р ешток організмів) к літинної будови не мають. Таким чином, клітина – це структурнофункціональна одиниця організації живих організмів. Неклітинні форми життя – в іруси – здатні виявляти прояви життєдіяльності лише всередині клітин тих організмів, в яких вони паразитують.
Організми та неживі об’єкти відрізняються співвідношенням хімічних елементів, що входять до їхнього складу. До складу живих істот входять ті самі хімічні елементи, з яких складаються й неживі об’єкти. Проте хімічний склад усіх організмів відносно подібний, тоді як у різних компонентів неживої природи він відрізняється. Наприклад, у водній оболонці Землі (гідросфері) переважають Гідроген та Оксиген, у газоподібній (атмосфері) – Оксиген і Нітроген, у твердій (літосфері) – Силіцій, Оксиген тощо. Натомість у складі всіх живих істот переважають чотири хімічні елементи: Гідроген, Карбон, Нітроген та Оксиген.Живій матерії притаманний обмін речовинами та енергією з навколишнім середовищем. Живі організми здатні засвоювати органічні сполуки, причому деякі з них синтез ують ці речовини з неорганічних (рослини, ціанобактерії, деякі бактерії та одноклітинні тварини). Поживні речовини (а також Н2О, СО2 і О2) живі істоти отримують з довкілля, тобто живляться та дихають. Сполуки, які надходять до
живих організмів, зазнають у них змін. Частина їх використовується для забезпечення власних потреб організму в енергії, а інша частина – як будівельний матеріал, необхідний для росту та оновлення окремих клітин і організму в цілому. Нагадаємо, що енергія виділяється внаслідок розщеплення органічних сполук.
Процеси обміну речовин (метаболізму) становлять сукупність фізичних і хімічних процесів, що відбуваються як в окремих клітинах, так і в цілісному багатоклітинному організмі. Кінцеві продукти обміну речовин організми виводять у довкілля. Туди ж виділяється й частина енергії. Отже, будь-який організм є відкритою системою. Це означає, що він може тривалий час функціонувати лише за умов надходження ззовні енергії, поживних та інших речовин.
Кожна біологічна система здатна до саморегуляції. Обмін речовин забезпечує одну з найголовніших умов існування живих істот – підтримання гомеостазу – здатності біологічних систем зберігати відносну сталість свого складу та властивостей за змін умов навколишнього середовища. Підтримання гомеостазу забезпечують системи, які регулюють життєві функції. У багатьох тварин до регуляторних систем належать нервова, імунна та ендокринна, у рослин – окремі клітини, які виділяють біологічно активні речовини (фітогормони, фітонциди та ін.). Усі процеси життєдіяльності відбуваються узгоджено.
Біологічним системам притаманна здатність до підтримання своєї специфічної структури. Біологічним системам – від неклітинних форм життя (вірусів) до надорганізмових угруповань (популяцій, екосистем, біосфери в цілому) – властива чітка внутрішня структура. Наприклад, б агатоклітинні організми здатні до регенерації – відновлення втрачених або ушкоджених структур.
Іноді здатність до регенерації може бути дуже яскраво вираженою: деяких губок можна розтерти в ступці до кашкоподібного стану; при вміщенні такої «кашки» у водне середовище окремі клітини знову об’єднуються, формуючи згодом цілісний організм. А з прикопаного невеликого пагона верби з часом виростає нове дерево.
Характерна риса організмів – здатність до рухів. Рух властивий не лише тваринам, а й рослинам (мал. 2.2). Багато мікроскопічних одноклітинних водоростей, одноклітинних тварин чи бактерій р ухаються у воді за допомогою органел руху – джгутиків.