биология ярыгин. Книга 1 Издание пятое, исправленное и дополненное
 Скачать 7.35 Mb.
|
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРААйала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. М., 1987. Т. 1—3. Брода Э. Эволюция биоэнергетических процессов. М., 1978. Гаврилов Л. А., Гаврилова Н. С. Биология продолжительности жизни. М., 1986. Газарян К. Г., Белоусов Л. В. Биология индивидуального развития животных М 1983 Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. М., 1990. Т. 1—3. Гулберт С. Биология развития. М., 1995. Т. 1-—3. Зотин А. И., Зотина Р. С. Феноменологическая теория развития, роста и старения организма, М., 1993. Иванова-Казас О. М. Бесполое размножение животных. Л., 1977. Карлсон Б. Основы эмбриологии по Пэпену. М., 1983. Т. 1, 2. Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М., 1988. Лиознер Л. Д., Бабаева А. Г., Маркелова И. В. Регенерационные процессы и их изучение в СССР. М., 1990. Льют Б. Гены. М., 1987. Лэмб М. Биология старения. М., 1980. Михайлов А. Т. Эмбриональные индукторы. М., 1988. Молекулярная биология клетки / Б. Албертс, Д. Брей, Дж. Льюис и др. М., 1994. Наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование / С. И Козлова, Е. Семенова, Н. С. Демикова, О. Е. Блинникова. Л., 1987. Тератология человека. Руководство для врачей / Под ред. Г. И. Лазюка М 1991 Токин Б. Д. Общая эмбриология. М., 1987. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. М., 1990. Т. 1—3. Фролькис В. В. Старение и увеличение продолжительности жизни. Л., 1988. Яблоков А. В., Юсуфов А. Г. Эволюционное учение. М., 1989. ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ 2 ВВЕДЕНИЕ 6 РАЗДЕЛ I 8 ЖИЗНЬ КАК ОСОБОЕ ПРИРОДНОЕ ЯВЛЕНИЕ 8 ГЛАВА 1 8 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИЗНИ 8 1.1. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ 8 1.2. СТРАТЕГИЯ ЖИЗНИ. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ, ПРОГРЕСС, ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ 12 И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 12 1.3. СВОЙСТВА ЖИЗНИ 18 1.4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ 21 1.5. ПРОИСХОЖДЕНИЕ 24 ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ 24 1.6. ВОЗНИКНОВЕНИЕ МНОГОКЛЕТОЧНОСТИ 27 1.7. ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. 29 УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ 29 1.8. ПРОЯВЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ СВОЙСТВ ЖИЗНИ 33 НА РАЗНЫХ УРОВНЯХ ЕЕ ОРГАНИЗАЦИИ 33 1.9. ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ У ЛЮДЕЙ. БИОСОЦИАЛЬНАЯ ПРИРОДА ЧЕЛОВЕКА 35 РАЗДЕЛ II 36 КЛЕТОЧНЫЙ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ — ОСНОВА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМОВ 36 ГЛАВА 2 36 КЛЕТКА — ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЕДИНИЦА ЖИВОГО 36 2.1. КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ 37 2.2. ТИПЫ КЛЕТОЧНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 38 2.3. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ 39 2.3.1. Принцип компартментации. 40 Биологическая мембрана 40 2.3.2. Строение типичной клетки многоклеточного организма 42 2.3.3. Поток информации 49 2.3.4. Внутриклеточный поток энергии 50 2.3.5. Внутриклеточный поток веществ 52 2.3.6. Другие внутриклеточные механизмы общего значения 53 2.3.7. Клетка как целостная структура. Коллоидная система протоплазмы 53 2.4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ КЛЕТКИ ВО ВРЕМЕНИ 54 2.4.1. Жизненный цикл клетки 54 2.4.2. Изменения клетки в митотическом цикле 56 ГЛАВА 3 61 СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 61 3.1. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ — ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЖИВОГО 61 3.2. ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИАЛЬНОГО СУБСТРАТА НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ 62 3.3. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА И УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА 65 3.4. ГЕННЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА 65 3.4.1. Химическая организация гена 66 3.4.1.1. Структура ДНК. Модель Дж. Уотсона и Ф. Крика 67 3.4.1.2. Способ записи генетической информации в молекуле ДНК. Биологический код и его свойства 69 3.4.2 Свойства ДНК как вещества наследственности 72 и изменчивости 72 3.4.2.1. Самовоспроизведение наследственного материала. Репликация ДНК 72 3.4.2.2. Механизмы сохранения нуклеогидной последовательности ДНК. Химическая стабильность. Репликация. Репарация 79 3.4.2.3. Изменения нуклеотидных последовательностей ДНК. 87 Генные мутации 87 3.4.2.4. Элементарные единицы изменчивости 93 генетического материала. Мутон. Рекон. 93 3.4.2.5. Функциональная классификация генных мутаций 94 3.4.2.6. Механизмы, снижающие неблагоприятный эффект 94 генных мутаций 94 3.4.3. Использование генетической информации 96 в процессах жизнедеятельности 96 3.4.3.1. Роль РНК в реализации наследственной информации 96 3.4.3.2. Особенности организации и экспрессии 107 генетической информации у про- и эукариот 107 3.4.3.3. Ген — функциональная единица наследственного материала. Взаимосвязь между геном и признаком 118 3.4.4. Функциональная характеристика гена 121 3.4.5. Биологическое значение генного уровня организации наследственного материала 122 3.5. ХРОМОСОМНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 122 3.5.1. Некоторые положения хромосомной теории наследственности 123 3.5.2. Физико-химическая организация хромосом эукариотической клетки 124 3.5.2.1. Химический состав хромосом 124 3.5.2.2. Структурная организация хроматина 125 3.5.2.3. Морфология хромосом 131 3.5.2.4. Особенности пространственной организации 133 генетического материала в прокариотической клетке 133 3.5.3. Проявление основных свойств материала наследственности и изменчивости на хромосомном уровне его организации 133 3.5.3.1. Самовоспроизведение хромосом 134 в митотическом цикле клеток 134 3.5.3.2. Распределение материала материнских хромосом 136 между дочерними клетками в митозе 136 3.5.3.3. Изменения структурной организации хромосом. Хромосомные мутации 137 3.5.4. Значение хромосомной организации в функционировании 143 и наследовании генетического аппарата 143 3.5.5. Биологическое значение хромосомного уровня организации наследственного материала 146 3.6. ГЕНОМНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА 146 3.6.1. Геном. Генотип. Кариотип 146 3.6.2. Проявление свойств наследственного материала 148 на геномном уровне его организации 148 3.6.2.1. Самовоспроизведение и поддержание постоянства кариотипа в ряду поколений клеток 148 3.6.2.2. Механизмы поддержания постоянства кариотипа 150 в ряду поколений организмов 150 3.6.2.3. Рекомбинация наследственного материала в генотипе. Комбинативная изменчивость 153 3.6.2.4. Изменения геномной организации 157 наследственного материала. Геномные мутации 157 3.6.3. Особенности организации наследственного материала 159 у про- и эукариот 159 3.6.4. Эволюция генома 161 3.6.4.1. Геном предполагаемого общего предка про- и эукариот 161 3.6.4.2. Эволюция прокариотического генома 162 3.6.4.3. Эволюция эукариотического генома 163 3.6.4.4. Подвижные генетические элементы 165 3.6.4.5. Роль горизонтального переноса генетического материала 166 в эволюции генома 166 3.6.5. Характеристика генотипа как сбалансированной по дозам системы взаимодействующих генов 167 3.6.5.1. Значение сохранения дозового баланса генов в генотипе 167 для формирования нормального фенотипа 167 3.6.5.2. Взаимодействия между генами в генотипе 170 3.6.6. Регуляция экспрессии генов на геномном уровне организации наследственного материала 178 3.6.6.1. Общие принципы генетического контроля экспрессии генов 180 3.6.6.2. Роль негенетических факторов 180 в регуляции генной активности 180 3.6.6.3. Регуляция экспрессии генов у прокариот 181 3.6.6.4. Регуляция экспрессии генов у эукариот 182 3.6.7. Биологическое значение геномного уровня организации наследственного материала 186 ГЛАВА 4 187 КЛЕТОЧНЫЕ 188 И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СВОЙСТВ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ 188 И ИЗМЕНЧИВОСТИ У ЧЕЛОВЕКА 188 4.1. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ 188 У ЧЕЛОВЕКА 188 4.2. КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ 192 У ЧЕЛОВЕКА 192 4.2.1. Соматические мутации 193 4.2.2. Генеративные мутации 196 РАЗДЕЛ III 207 ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО 207 ГЛАВА 5 207 РАЗМНОЖЕНИЕ 208 5.1. СПОСОБЫ И ФОРМЫ РАЗМНОЖЕНИЯ 208 5.2. ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ 210 5.2.1. Чередование поколений 213 с бесполым и половым размножением 213 5.3. ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ 214 5.3.1. Гаметогенез 216 5.3.2. Мейоз 218 5.4. ЧЕРЕДОВАНИЕ ГАПЛОИДНОЙ 225 И ДИПЛОИДНОЙ ФАЗ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА 225 5.5. ПУТИ ПРИОБРЕТЕНИЯ ОРГАНИЗМАМИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ 226 ГЛАВА 6 228 ОНТОГЕНЕЗ КАК ПРОЦЕСС РЕАЛИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ 228 6.1. ФЕНОТИП ОРГАНИЗМА. 228 РОЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И СРЕДЫ 228 В ФОРМИРОВАНИИ ФЕНОТИПА 228 6.1.1. Модификационная изменчивость 229 6.1.2. Роль наследственных и средовых факторов 231 в определении половой принадлежности организма 231 6.1.2.1. Доказательства генетического определения признаков пола 231 6.1.2.2. Доказательства роли факторов среды 235 в развитии признаков пола 235 6.2. РЕАЛИЗАЦИЯ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ В ИНДИВИДУАЛЬНОМ РАЗВИТИИ. МУЛЬТИГЕННЫЕ СЕМЕЙСТВА 237 6.3. ТИПЫ И ВАРИАНТЫ 240 НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ 241 6.3.1. Закономерности наследования признаков, 241 контролируемых ядерными генами 241 6.3.1.1. Моногенное наследование признаков. 241 Аутосомное и сцепленное с полом наследование 241 6.3.1.2. Одновременное наследование нескольких признаков. Независимое и сцепленное наследование 247 6.3.1.3. Наследование признаков, 253 обусловленных взаимодействием неаллельных генов 253 6.3.2. Закономерности наследования внеядерных генов. Цитоплазматическое наследование 258 6.4. РОЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И СРЕДЫ 260 В ФОРМИРОВАНИИ НОРМАЛЬНОГО 260 И ПАТОЛОГИЧЕСКИ ИЗМЕНЕННОГО 260 ФЕНОТИПА ЧЕЛОВЕКА 260 6.4.1. Наследственные болезни человека 262 6.4.1.1. Хромосомные болезни 262 6.4.1.2. Генные (или менделевские) болезни 265 6.4.1.3. Мультифакториальные заболевания, 268 или болезни с наследственным предрасположением 268 6.4.1.4. Болезни с нетрадиционным типом наследования 270 6.4.2. Особенности человека 275 как объекта генетических исследований 275 6.4.3. Методы изучения генетики человека 276 6.4.3.1. Генеалогический метод 276 6.4.3.2. Близнецовый метод 283 6.4.3.3. Популяционно-статистический метод 284 6.4.3.4. Методы дерматоглифики и пальмоскопии 285 6.4.3.5. Методы генетики соматических клеток 286 6.4.3.6. Цитогенетичвский метод 287 6.4.3.7. Биохимический метод 289 6.4.3.8. Методы изучения ДНК в генетических исследованиях 290 6.4.4. Пренатальная диагностика наследственных заболеваний 292 6.4.5. Медико-генетическое консультирование 293 ГЛАВА 7 296 ПЕРИОДИЗАЦИЯ ОНТОГЕНЕЗА 296 7.1. ЭТАПЫ. ПЕРИОДЫ И СТАДИИ ОНТОГЕНЕЗА 296 7.2. ВИДОИЗМЕНЕНИЯ ПЕРИОДОВ ОНТОГЕНЕЗА, ИМЕЮЩИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ И ЭВОЛЮЦИОННОЕ ЗНАЧЕНИЕ 298 7.3. МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЯИЦ ХОРДОВЫХ 300 7.4. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ И ПАРТЕНОГЕНЕЗ 304 7.5. ЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ 306 7.5.1. Дробление 306 7.5.2. Гаструляция 311 7.5.3. Образование органов и тканей 319 7.5.4. Провизорные органы зародышей позвоночных 322 7.6. ЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ МЛЕКОПИТАЮЩИХ И ЧЕЛОВЕКА 327 7.6.1. Периодизация и раннее эмбриональное развитие 328 7.6.2. Примеры органогенезов человека, отражающих эволюцию вида 339 ГЛАВА 8 353 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМОВ 353 8.1. ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ 353 В БИОЛОГИИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ 353 8.2. МЕХАНИЗМЫ ОНТОГЕНЕЗА 354 8.2.1. Деление клеток 354 8.2.2. Миграция клеток 356 8.2.3. Сортировка клеток 359 8.2.4. Гибель клеток 361 8.2.5. Дифференцировка клеток 365 8.2.6. Эмбриональная индукция 376 8.2.7. Генетический контроль развития 383 8.3. ЦЕЛОСТНОСТЬ ОНТОГЕНЕЗА 388 8.3.1. Детерминация 388 8.3.2. Эмбриональная регуляция 390 8.3.3. Морфогенез 394 8.3.4. Рост 398 8.3.5. Интегрированность онтогенеза 403 8.4. РЕГЕНЕРАЦИЯ 403 8.5. СТАРОСТЬ И СТАРЕНИЕ. 414 СМЕРТЬ КАК БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ 414 8.5.1. Изменение органов и систем органов в процессе старения 415 8.5.2. Проявление старения на молекулярном, 420 субклеточном и клеточном уровнях 420 8.6. ЗАВИСИМОСТЬ ПРОЯВЛЕНИЯ СТАРЕНИЯ 423 ОТ ГЕНОТИПА, УСЛОВИЙ И ОБРАЗА ЖИЗНИ 423 8.6.1. Генетика старения 423 8.6.2. Влияние на процесс старения условий жизни 427 8.6.3. Влияние на процесс старения образа жизни 434 8.6.4. Влияние на процесс старения эндоэкологической ситуации 436 8.7. ГИПОТЕЗЫ, 437 ОБЪЯСНЯЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ СТАРЕНИЯ 437 8.8. ВВЕДЕНИЕ В БИОЛОГИЮ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ ЛЮДЕЙ 439 8.8.1. Статистический метод изучения закономерностей продолжительности жизни 440 8.8.2. Вклад социальной и биологической компонент в общую смертность в историческом времени и в разных популяциях 441 ГЛАВА 9 444 РОЛЬ НАРУШЕНИЙ МЕХАНИЗМОВ ОНТОГЕНЕЗА В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА 444 9.1. КРИТИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ 444 В ОНТОГЕНЕЗЕ ЧЕЛОВЕКА 444 9.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ВРОЖДЕННЫХ 446 ПОРОКОВ РАЗВИТИЯ 446 9.3. ЗНАЧЕНИЕ НАРУШЕНИЯ МЕХАНИЗМОВ ОНТОГЕНЕЗА В ФОРМИРОВАНИИ ПОРОКОВ РАЗВИТИЯ 449 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 454 Учебное издание Ярыгин Владимир Никитич, Васильева Вероника Игоревна, Волков Игорь Николаевич, Синельщикова Валерия Васильевна БИОЛОГИЯ В 2 книгах Книга 1 Редактор Т.С. Костям. Художник К.Э. Семенков. Художественный редактор Ю.Э. Иванова. Технические редакторы Н.В. Быкова, Л.А. Овчинникова. Корректор Е.И. Борисова. Компьютерная верстка Г.А. Шестакова. Лицензия ИД № 06236 от 09.11.01. Изд. № ХЕ-257. Подп. в печать 05.11.02. Формат 60x881/16. Бум. газетн. Гарнитура «Таймс». Печать офсетная. Объем 26,46 усл. печ. л.. 26,46 усл. кр.-отт., 30,72 уч.-изд. л. Тираж 8000 экз. Заказ №258. ФГУП «Издательство «Высшая школа», 127994, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., 29/14. Тел.: (095) 200-04-56 E-mail: info@v-shkola.ru http://www.v-shkola.ru Отдел реализации: (095) 200-07-69, 200-59-39, факс: (095) 200-03-01. E-mail: sales@v-shkola.ru Отдел «Книга-почтой»: (095) 200-33-36. E-mail:bookpost@v-shkola.ru Отпечатано в ОАО «Оригинал». 101990, Москва, Центр, Хохловский пер., 7-9, стр. 1-7. 1 Авторы клеточной теории, утверждая верное положение о единообразии пути возникновения клеток, непосредственный механизм их образования представляли неверно. М. Шлейден считал, что молодые клетки возникают путем конденсации слизистого вещества первоначально в ядро с дальнейшим наслоением и отграничением цитоплазмы. Т. Шванн разделял эту точку зрения. 1 Под клеточным возбуждением понимают обратимые изменения протоплазмы, запускающие ту или иную клеточную деятельность и являющиеся ее основой. 2 Протоплазма — содержимое живой клетки, включающее ее ядро и цитоплазму. 1 Иногда удвоение ДНК обозначают термином репликация, оставляя термин редупликация для обозначения удвоения хромосом. 1 Ряд авторов включают в митотический аппарат также хромосомы. 1 От истинного гермафродитизма, о котором здесь идет речь, следует отличать гермафродитизм ложный, заключающийся в сочетании в одной особи наружных половых органов и вторичных половых признаков обоих полов при наличии половых желез одного типа — мужского или женского. 1 Термин зародышевая плазма был ранее использован А. Вейсманом, но в совершенно ином смысле — для обозначения наследственного вещества ядра клетки (хромосом). 1 t+ — доминантный аллель гена. 1 Наступлению биологической смерти нередко предшествует состояние клинической смерти, в котором клетки и ткани сохраняют достаточный уровень жизнеспособности, чтобы организм с помощью определенных воздействий мог быть возвращен к жизни (реанимация). 2 Вопрос о потенциальном бессмертии и отсутствии старения у простейших, поставленный учеными в конце XIX — начале XX столетия на заре экспериментальной геронтологии, требует дальнейшей разработки. Наблюдения над амебами размножающимися бесполым способом, показали, что выживание клеточной культуры, образованной исходно одной клеткой (клеточный клон), зависит от условий культивирования. Клок инфузорий; для которых типична смена бесполого размножения и полового процесса, постепенно утрачивал способность к последнему. |