коллоквиум по биологии. колок. Человек как объект биологии. Значение биологического и социального наследования человека для медицины
 Скачать 1.14 Mb.
|
|
Новая биология – это часть науки, которая не входит в общепринятые биологию и медицину, поскольку все, что происходит в нашей вселенной описывается физикой.Новая биология использует новую физику, которая, по сути, не является новой. Эта новая физика – квантовая механика, была признана механизмом функционирования нашей вселенной в 1925 году.Новая биология основывается именно на квантовой физике, придавая значение невидимым полям и энергиям, таким как разум.Вот в чем разница между традиционной и новой наукой: традиционная наука основывалась на ньютоновской физике и утверждала, что наше тело всего лишь машина, как автомобиль, она говорила о том, что машина управляется встроенным компьютером, а мы всего лишь пассажиры, которых эта машина везет. И если что-то не так с машиной, если что-то работает не правильно, это из-за механики самой машины, из-за поломки отдельных ее частей.По традиционному пониманию, на котором основывается современная медицина, если с твоей машиной что-то не так, если твое тело работает не так, как нужно, его необходимо отправить в ремонт, где заменят запчасти и вернут тебе машину. То есть, если с твоей физиологией, поведением или эмоциями что-то не так, это относится, прежде всего, к механике – просто прими лекарство и все встанет на свои места.Новая биология говорит о том, что у вас есть механизм, автомобиль – ваше тело, однако вы не пассажир на заднем сидении, а водитель этой машины, именно ваши руки лежат на руле, и вы управляете всем. И это имеет огромное значение, поскольку зачастую, когда что-то выходит из строя в нашем теле, мы склонны обвинять несовершенство машины – тела.Проблема в том, что новая наука говорит о том, что разум является водителем, а традиционная – говорит о том, что водителя не существует, и это основная разница между двумя подходами. Новая биология учит, что человек сам контролирует свой автомобиль, и именно этому нужно учить людей. И это важная часть новой науки. Человек как объект биологии. Значение биологического и социального наследования человека для медицины. 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. Связь людей с живой природой не ограничивается рамками исторического родства. Человек был и остается неотъемлемой частью этой природы, влияет на нее и в то же время испытывает на себе влияние окружающей среды. Характер таких двусторонних отношений сказывается на состоянии здоровья человека. Главным объектом внимания и профессиональной деятельности врача является человек, представляющий неотъемлемую часть природы. Известно, что отличительной чертой природы людей является наличие социальной составляющей, что проявляется в определенной специфике некоторых важных сторон их развития и жизнедеятельности. Вытекающие из указанной специфики особенности, наиболее заметно проявляющиеся в структуре онтогенеза, особенно постнатального (наличие только у людей периода отрочества и юности, отчетливо представленный период старости), на уровне генетико-популяционных процессов (доминирующая роль социальных факторов в определении состава популяций в сравнении с климатогеографическими), в биогеоценозах и биосфере (целенаправленное преобразование природы, очеловечивание среды жизни). 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. Приобретение этого качества указывает лишь на то, что отныне историческое развитие представителей видаHomo sapiens,т.е. человечества, подчиняется законам общественного, а не биологического развития. Для практического применения полезны те определения, в которых заложены основные свойства, в обязательном порядке присущие всем живым формам. Вот одно из них: жизнь – это макромолекулярная открытая система, которой свойственны иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, самосохранению и саморегуляции, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии. Согласно данному определению жизнь представляет собой ядро упорядоченности, распространяющееся в менее упорядоченной Вселенной. Жизнь существует в форме открытых систем. Это означает, что любая живая форма не замкнута только на себе, но постоянно обменивается с окружающей средой веществом, энергией и информацией. 3.2.Существует много определений жизни, поскольку изменялись представления о ней, совершенствовалась научная картина мира и ее философское осмысление. 1.Онзагер, Морровитц Жизнь есть свойство материи, приводящее к сопряженной циркуляции биоэлементов в водной среде, движимая, в конечном счете, энергией солнечного излучения по пути увеличения сложности. Любое утверждение можно проверить. Экологическая, эволюционная формулировка основана на сумме всевозможных действий, производимых продуцентами, консументами и редуцентами. Все живые организмы зависят от окружающей среды. Через каждый организм идут потоки веществ и энергии. С помощью обмена веществ происходит поддержание упорядоченности и сохранение постоянства состава и воспроизведения любой структуры. В течение жизни происходит физиологическая регенерация (самовозобновляемость клеток). Обмен веществ с точки зрения химии – совокупность большого количества сравнительно простых химических реакций: окисление, восстановление, ацетилирование и др. каждая реакция обмена может быть воспроизведена в лаборатории. В живых системах многие индивидуальные реакции, составляющие обмен веществ, строго согласованы во времени и месте. Они направлены на сохранение и воспроизведение всей живой системы в целом. Обмен веществ направлен на поддержание существования организма в определенных условиях внешней среды. 1878г Ф.Энгельс «Диалектика природы» Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является обмен веществ с окружающей их внешней средой, причем с прекращением обмена прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка. 3.Бернал, Перре Жизнь есть способная к самовоспроизведению открытая система органических реакций, катализируемых ступенчато и изотермическим образом сложными и специфическими катализаторами, которые сами продуцируются системой. Свойства живого: 1. Самовозобновление, которое связано с постоянным обменом вещества и энергии, и в основе которого лежит способность хранить и использовать биологическую информацию в виде уникальных информационных молекул: белков и нуклеиновых кислот. 2. Самовоспроизведение, которое обеспечивает преемственность между поколениями биологических систем 3. Саморегуляция, которая основана на потоке вещества, энергии и информации 4. Большинство химических процессов в организме находятся не в динамичном состоянии 5. Живые организмы способны к росту 1. Обмен веществом и энергией 2. Обмен веществ – особый способ взаимодействия живых организмов со средой 3. Обмен веществ требует постоянного притока некоторых веществ и энергии из вне и выделения некоторых продуктов диссимиляции во внешнюю среду. Организм является открытой системой 4. Раздражимость – заключается в передаче информации от внешней среды к организму; на основе раздражимости осуществляется Саморегуляция и гомеостаз 5. Репродукция – воспроизведение себе подобных 6. Наследственность – поток информации между поколениями в результате чего обеспечивается преемственность 7. Изменчивость – появление новых признаков в процессе репродукции; основа эволюции 8. Онтогенез – индивидуальное развитие, реализация индивидуальной программы 9. Филогенез – историческое развитие, эволюционное развитие осуществляется в результате наследственной изменчивости, естественного отбора и борьбы за существование 10. Организмы включены в процесс эволюции 4.1.. Состав химических элементов живых систем отличаются от химических элементов земной коры. В земной коре O,Si,Al,Na,Fe,K,в живых организмах H,O,C,N. Всех других элементов менее 1%. В любом живом организме можно найти все элементы окружающей среды, правда, в разном количестве. Однако это не означает, что они необходимы. Необходимы 20 химических элементов – тех, без которых живая система обойтись не может. В зависимости от окружающей среды и обмена веществ набор этих веществ разный. Некоторые химические элементы входят в состав всех живых организмов (универсальные химические элементы) H,C,N,O.Na,Mg,P,S,Ca,K,Cl,Fe,Cu,Mn,Zn,B,V,Si,Co,Mo. Кремнийвходит в состав мукополисахаридов соединительной ткани.В состав живых организмов входят 4 элемента, которые удивительно подошли для выполнения функций живого: О,С,Н,N. Они обладают общим свойством: они легко образуют ковалентные связи посредством спаривания электронов. Атомы С обладают свойством: могут соединяться в длинные цепи и кольца, с которыми могут связываться другие химические элементы. Соединений С очень много. Ближе всего к углероду кремний, но С образует СО2, который широко распространен в природе и доступен всем, а оксид кремния - элемент песка (нерастворим). Макромолекулы – нуклеиновые кислоты, белки, полипептиды, липиды, полисахариды – полимеры, образованные мономерами, соединенными ковалентными связями. Любой живой организм на 90% состоит из 6 химических элементов – С,О,Н,Р,N,S – биоэлементы (биогенные элементы). Все живые организмы используют общие материалы для жизнедеятельности. Используются около 120 (20 аминокислот, 5 азотистых оснований, 4 класса липидов, малых молекул – простых кислот, воды, фосфатов – 70). Это продукты химической эволюции (органические соединения живых систем и компоненты неживой материи). Биоэлементы подразделяются на две группы: • Макроэлементы, присутствующие в больших количествах в пище (до нескольких процентов сухой массы) и необходимые организму в конкретных весовых количествах для правильного его функционирования. • Микроэлементы, необходимые организму в следовых количествах (порядка от 10-2 до 10-11% живой массы организма). Они очень важны для метаболических процессов и выработки гормонов и энзимов. Минеральные элементы, называемые также биоэлементами, в организме человека играют важную роль: • являются строительным материалом (кальций, фосфор, железо); • регулируют многие биохимические процессы в ходе обмена веществ (калий, натрий, йод, хлор, медь, марганец, селен и другие); • принимают участие в процессе свертывания крови (кальций); • поддерживают водный баланс организма (натрий, калий); • влияют на сохранение кислотно-щелочного равновесия; • входят в состав ферментов (энзимов). Макромолекулы – нуклеиновые кислоты, белки, полипептиды, липиды, полисахариды – полимеры, образованные мономерами, соединенными ковалентными связями. Любой живой организм на 90% состоит из 6 химических элементов – С,О,Н,Р,N,S – биоэлементы (биогенные элементы). 4.2.Иерархическая система. Иерархической называется система, в которой части ,или элементы ,расположены в порядке от низшего к высшего. Иерархический принцип позволяет выделить в живой природе отдельные уровни, что удобно с точки зрения изучения жизни как сложного природного явления. Самые крупные компоненты эукариотических клеток, органеллы, построены из более мелких субструктур - надмолекулярных ансамблей, а те в свою очередь из макромолекул. Например, в одной из органелл-клеточном ядре присутствует несколько типов надмолекулярных ансамблей, таких, как мембраны, хроматин и рибосомы. Каждый такой надмолекулярный ансамбль состоит из макромолекул; в хроматине, например, содержатся ДНК, различные белки и небольшое количество РНК. Каждая макромолекула в свою очередь состоит из небольших строительных блоков. В белках, нуклеиновых кислотах и полисахаридах отдельные строительные блоки соединены друг с другом ковалентными связями, тогда как в надмолекулярных ансамблях (в рибосомах, мембранах или хроматине) объединение макромолекул происходит при помощи значительно более слабых взаимодействий. К таким взаимодействиям относятся, в частности, водородные связи, энергия которых составляет всего лишь несколько килокалорий, тогда как энергия ковалентных связей достигает 80-100 ккал/моль. В рибосомах, представляющих собой характерные и специфические трехмерные комплексы, молекулы белков и РНК связаны друг с другом благодаря точному соответствию их структур и образованию многочисленных слабых связей (например, водородных), которые, однако, в совокупности оказываются достаточно сильными (рис. 3-14). Хотя молекулы, играющие роль строительных блоков, очень малы по сравнению с клетками и органеллами, они могут влиять на форму и функции этих гораздо более крупных структур. Так, при генетическом заболевании человека - серповидноклеточной анемии в эритроцитах больных обнаруживаются дефектные молекулыгемоглобина, осуществляющего перенос кислорода. Это обусловлено тем, что при синтезе молекул гемоглобина, состоящих почти из 600 аминокислотных остатков, два из них заменяются на другие. Столь незначительное структурное изменение крошечного участка молекулы гемоглобина приводит к нарушению его нормальных функций: эритроциты больных приобретают неправильную форму и утрачивают способность нормально функционировать. Этот пример показывает, что размеры, форма и биологические функции не только макромолекул, но и целых клеток могут зависеть от размеров и формы их элементарных структурных компонентов.  Биологическая роль воды. Без воды жизнь на нашей планете не могла бы существовать. Вода важна для живых организмов по двум причинам. Во-первых, она является необходимым компонентом живых клеток, и, во-вторых, для многих организмов она служит еще и средой обитания. Именно поэтому следует сказать несколько слов о ее химических и физических свойствах. Свойства эти довольно необычны и обусловлены главным образом малыми размерами молекул воды, их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями. Под полярностью подразумевают неравномерное распределение зарядов в молекуле. У воды один конец молекулы («полюс») несет небольшой положительный заряд, а другой — отрицательный. Такую молекулу называют диполем. У атома кислорода способность притягивать электроны выражена сильнее, чем у водородных атомов, поэтому атом кислорода в молекуле воды стремится оттянуть к себе электроны двух водородных атомов. Электроны заряжены отрицательно, в связи с чем атом кислорода приобретает небольшой отрицательный заряд, а водородные атомы — положительный. В результате между молекулами воды возникает слабое электростатическое взаимодействие и, поскольку противоположные заряды притягиваются, молекулы как бы «склеиваются». Эти взаимодействия, более слабые, чем обычные ионные или ковалентные связи, называются водородными связями. Водородные связи постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в толще воды. И хотя это слабые связи, но их совокупный эффект обусловливает многие необычные физические свойства воды. Учитывая данную особенность воды, мы можем теперь перейти к рассмотрению тех ее свойств, которые важны с биологической точки зрения. Биологическое значение воды Вода как растворитель. Вода — превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие как соли, содержащие заряженные частицы (ионы), и некоторые неионные соединения, например сахара, в молекуле которых присутствуют полярные (слабо заряженные) группы (у Сахаров это несущая небольшой отрицательный заряд гидроксильная группа, —ОН). Когда вещество растворяется в воде, молекулы воды окружают ионы и полярные группы, отделяя ионы или молекулы друг от друга. В растворе молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно, так что реакционная способность вещества возрастает. По этой причине в клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах. Неполярные вещества, например липиды, отталкиваются водой и в ее присутствии обычно притягиваются друг к другу, иными словами, неполярные вещества гидрофобны (гидрофобный — водоотталкивающий). Подобные гидрофобные взаимодействия играют важную роль в формировании мембран, а также в определении трехмерной структуры многих белковых молекул, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов. Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторной системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др. Клетки многоклеточных организмов образуют ткани - системы сходных по строению и функциям клеток и связанных с ними межклеточных веществ. Ткани интегрируются в более крупные функциональные единицы, называемые органами. Внутренние органы характерны для животных; здесь они входят в состав систем органов (дыхательной, нервной и пр.). Например, система органов пищеварения - полость рта, глотка, пищевод, желудок, двенадцатиперстная кишка, тонкая кишка, толстая кишка, заднепроходное отверстие. Подобная специализация, с одной стороны, улучшает работу организма в целом, а с другой - требует повышения степени координации и интеграции различных тканей и органов. Клетка - структурная и функциональная единица, а также единица развития всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне сопрягаются передача информации и превращение веществ и энергии.Элементарной единицей организменного уровня служит особь, которая рассматривается в развитии - от момента зарождения до прекращения существования - как живая система. Возникают системы органов, специализированных для выполнения различных Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, в которой создается популяция - надорганизменная система. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования. Биогеоценоз - совокупность организмов разных видов и различной сложности организации с факторами среды их обитания. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые сообщества. Биосфера- совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов. 1. Молекулярный -Начальный уровень организации живого. Предмет исследования – молекулы нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов и других биологических молекул, т.е. молекул, находящихся в клетке. 2. . Клеточный- Изучение клеток, выступающих в роли самостоятельных организмов (бактерии, простейшие и некоторые другие организмы) и клеток, составляющих многоклеточные организмы. 3. Тканевый- Клетки, имеющие общее происхождение и выполняющие сходные функции, образуют ткани. Выделяют несколько типов животных и растительных тканей, обладающих различными свойствами. 4. Органный -У организмов, начиная с кишечнополостных, формируются органы (системы органов), часто из тканей различных типов. 5. . Организменный -Этот уровень представлен одноклеточными и многоклеточными организмами. 6. Популяционно-видовой- Организмы одного и того же вида, совместно обитающие в определенных ареалах, составляют популяцию. Сейчас на Земле насчитывают около 500 тыс. видов растений и около 1,5 млн. видов животных. 7. . Биогеоценотический -Представлен совокупностью организмов разных видов, в той или иной степени зависящих друг от друга. 8. Биосферный- Высшая форма организации живого. Включает все биогеоценозы, связанные общим обменом веществ и превращением энергии. |