Мир живого - Биология и естествознание реферат

Значение теории Дарвина в истории биологии. Наследуемые морфологические и физиологические характеристики живых организмов. Современные креационистские гипотезы. Теория возникновения жизни. Применение стволовых клеток. Процессы старения и старость.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Даже спустя 30 лет (т.е. в 80-е годы) после открытия Уотсоном и Криком структуры ДНК расшифровка нуклеотидных последовательностей хромосом реальных биологических объектов представляла собой сложнейшую техническую проблему. Так, например, расшифровка нуклеотидной последовательности в 1000 пар нуклеотидов считалась выдающимся достижением, за которое вполне можно было получить степень доктора наук. Для сравнения - сейчас квалифицированный специалист способен выполнить такую задачу всего за один день.
В 80-е годы ученые брались за расшифровку только коротких молекул ДНК: вирусных, митохондриальных или плазмидных. (плазмида - кольцевая молекула ДНК, находящаяся в цитоплазме бактерий и состоящая из небольшого количества генов).
Другое дело - геном человека, состоящий из трех миллиардов нуклеотидов. Длина ДНК человеческой клетки, если вытянуть ее в длину, окажется равной приблизительно двум метрам!
Тем не менее, исследователи понимали, какую огромную ценность представляет собой расшифровка человеческой ДНК - решение этой задачи могло бы явиться ключом к лечению заболеваний, связанных с нарушением функционирования генов. И вот в 1988 г. несколько крупных ученых выступили с инициативой приступить к реализации проекта, получившего название "Геном человека", конечной целью которого являлась полная рашифровка ДНК человека. Среди них - Джеймс Уотсон - один из двух "отцов" двойной спирали ДНК.
К настоящему времени проект практически выполнен, причем большая часть информации перепроверена несколько раз. Результаты оказались во многом неожиданны. Оказалось, например, что число генов человека - около 30 тыс., а не 80 тыс, как ранее считалось. Удивительно, но и это 30 тыс. занимают всего около 5% всей нуклеотидной последовательности. Обнаружилось также, что из 3 млрд. нуклеотидов, слагающих геном - 99,9% одинаковы у всех людей. Очевидно, всего одна десятая процента и делает нас теми, кто мы есть, - умными или глупыми, красивыми или не очень, маленькими или большими и т.д.
95% расшифрованных нуклеотидных последовательнойстей ДНК человека - это нечто, чего мы не понимаем. "Бессмысленные" участки получили название некодирующих.
У бактерий некодирующие последовательности отсутствуют полностью. У дрожжей их почти нет. По мере повышения уровня организации живого организма накапливается все больше некодирующей ДНК. Некоторые исследователи считают такого рода ДНК своего рода регулятором работы "обычных" генов, другие - резервом эволюции, предназначенном для создания новых генов или "ремонта" старых.
Однако, полная расшифровка нуклеотидной последовательности ДНК человека - только первый шаг к пониманию работы его генетического аппарата. Гораздо более сложная задача - понять, каким образом гены взаимодействуют между собой, почему в одних специализированных клетках организма одни и те же гены "молчат", а в других - работают. Здесь мы сталкиваемся с т.н. проблемой дифференциальной активности генов, решение которой дало бы возможность объяснить, каким образом возникают различные типы тканей (мышечная, нервная, эпителиальная, костная и др.), а значит, и управлять развитием организма.
Сейчас ученые пытаются исследовать механизмы взаимодействия генов, создавая искусственные организмы. Так, в 2002 г. американским ученым из Нью-Йоркского университета удалось создать первый искусственный вирус - возбудитель полиомиелита. Он был синтезирован с нуля, из химических реактивов.
Пользуясь тем, что геном вируса полиомиелита полностью расшифрован, группе исследователей под руководством профессора Экарда Уиммера удалось собрать точную последовательность нуклеотидов, соответствующую естественному образцу. Затем они поместили этот "наследственный" материал в раствор, имитирующий цитоплазму клеток человека, где, на основе информации, заложенной в такой искусственной ДНК, были синтезированы необходимые вирусные белки.
"Это исследование красиво", - сказал вирусолог Олен Кью (Olen Kew) из Центра по контролю за заболеваемостью в Атланте, США. Отдельные части работы - изготовление цепочки ДНК по известной последовательности нуклеотидов, выращивание вируса вне клетки, - были известны и раньше. "Сила этой разработки в том, что Уиммеру удалось свести всe вместе".
Интересно, что для сборки вируса учeные использовали только открытую информацию. Они использовали информацию о синтезируемой нуклеотидной последовательности, опубликованную в Интернете.
Создав вирус, выглядевший под электронным микроскопом так же, как и природный образец, исследователи, для доказательства его активности, заразили им мышей. Животные погибли при классических симптомах полиомиелита.
Экард Уиммер предупредил, что, несмотря на то, что некоторые вирусы в природе больше не встречаются, а сохранeнные штаммы тщательно охраняются (как в случае с вирусом оспы), "миру стоит быть настороже", поскольку биохимики могут построить вирус заново, используя сведения о его устройстве, причем нет гарантии, что это не будет сделано в преступных целях или будет допущена утечка вируса по неосторожности.
Практическим результатом достижения группы Уиммера станет, возможно, пересмотр политики мирового сообщества по отношению к вакцинации от полиомиелита. Эта инфекция близка к исчезновению в природе благодаря длительным и повсеместным прививкам. Всемирная организация здравоохранения была намерена прекратить вакцинацию после победы над вирусом. Теперь, как считает Экард Уиммер, необходимо продолжать прививать население.
Успешное осуществление синтеза вируса полиомиелита дает определенную надежду, что в скором времени ученым удастся получить (копировать) искусственным путем хотя бы самую простую бактериальную клетку. Кандидатом на эту роль сейчас является клетка микоплазмы Mycoplasma genitaliu, относящаяся к наиболее примитивно устроенным микроорганизмам. Ее геном содержит всего около 480 генов, из которых только 350 необходимы для минимального поддержания жизнедеятельности. Копирование генома микоплазмы намерена осуществить американская фирма TIGR (The Institute for Genomic Research), которая уже прославилась установлением структуры множества геномов. Выполнение этого проекта откроет перспективу для изучения систем взаимодействий между модулями клетки, которые существенны для жизнеспособности, и заложит основу для понимания путей, ведущих от генотипа к формированию живого организма.
Другое перспективное направление, которое можно было бы тоже назвать воссозданием живых организмов, но происходящим в виртуальной реальности, заключается в создании компьютерных моделей живых клеток, которые продемонстрировали бы, как все элементы клетки работают в координации друг с другом. По всей видимости, в процессе создания такой модели удалось бы также выявить реальные провалы в наших знаниях о структурах и их функциях в клетке, сконцентрировать усилия на их заполнении. До настоящего времени уже удавалось моделировать отдельные элементы клеточных структур (например, т.н. цикл Кребса, другие биохимические процессы). Модель клетки в целом позволит прогнозировать весь комплекс ее реакций на изменения окружающей или внутренней среды и откроет путь для реальной клеточной инженерии, направленной на создание таких биологических структур, которые не создала даже Природа. Первый шаг в направлении моделирования бактериальных клеток уже сделан: в 2002 г. организован международный консорциум, задача которого - создание полной компьютерной модели кишечной палочки Е. соli.
Если моделирование и искусственное воссоздание простейших бактерий возможно уже в относительно недалеком будующем, то решение такой задачи в отношении клеток высших животных и человека сталкивается с несоизмеримо большими сложностями. В первую очередь это касается упомянутой нами выше проблемы дифференциальной активности генов. Из 32 тыс. имеющихся у человека генов "включено" около 20 тыс. генов, хотя точное их число неизвестно. Как минимум половина всех работающих генов необходима для поддержания жизнедеятельности любой клетки, от другой половины генов зависит, будет ли клетка принадлежать мышечной ткани, легким, селезенке, или какому-либо другому органу или ткани. В клетках мышечной ткани активируются только те гены и синтезируются только те белки, которые необходимы для функционирования мышц, в клетках легких активируются гены, необходимые для выполнения функций легких, и т.д.
В последние годы стало ясно, что одним из важнейших механизмов проявления дифференциальной активности генов является т.н. гистоновый код (или мастер-код).
Гистоны - это универсальные белковые компоненты хромосом, открытые в 1884 г. А. Косселем. Существуют пять типов гистонов H1, Н2А, Н2В, НЗ и Н4. Они принадлежат к наиболее консервативным по аминокислотной последовательности белкам в ряду от простейших эукариот до высших. Например, аминокислотные последовательности гистона Н4 из вилочковой железы теленка и проростков гороха различаются только по двум положениям из ста двух.
Гистоны входят в комплекс с ядерной ДНК; восемь молекул гистонов разных типов образуют так называемый гистоновый октамер, на который навивается 1,75 витка спирали ДНК. Такой комплекс называется нуклеосомой. Последовательно расположенные нуклеосомы формируют фибриллу, представляющую собой основу упаковки ДНК в хромосоме.
Для механизма работы гистонового кода чрезвычайно важны концевые аминокислотные последовательности гистонов - "хвосты". Оказалось, что "хвосты" могут подвергаться различным химическим модификациям под действием ряда ферментов, в результате чего актьивность генов изменяется. Выяснилось также, что эти модификации сохраняются при клеточном делении и передаются по наследству, а мутации белков, ответственных за передачу, приводят к полной потере клеткой способности к развитию и в конечном счете к гибели. Гистоновый код, по-видимому, представляет собой идеальный механизм, с помощью которого запускается программа последовательного "включения-выключения" генов в процессе индивидуального развития организмов, не затрагивая при этом информацию, записанную на самой ДНК.
Предполагают, что гистоновый код обеспечивает такое явление, как эпигенетическая наследственность, когда какое-либо внешнее воздействие на организм приводит к изменению его характеристик и признаков, причем такие изменения не связаны с мутацией ДНК и сохраняются в течение нескольких поколений. Например, физиологам растений известно такое вещество, как парааминобензойная кислота (ПАБК). Оно не вызывает мутаций. Обработка растений ПАБК приводит к сокращению длительности их вегетационного периода на 15-20%. Эффект наблюдается до 4-5 поколений, хотя обработке подвергались только растения первого поколения.
Другой пример эпигенетического наследования, с которым предположительно связан механизм гистонового кода: известно, что если мать во время беременности голодает, то ребенок в течение всей жизни будет страдать склонностью к избыточной массе. Эффект может сохраняться в 2-3 поколениях.
Полученные в последние годы данные в области молекулярной биологии позволяют надеяться не только на разработку новых методов лечения наследственных заболеваний, но и на получение средств, замедляющих процесс старения человеческого организма. Так, одним из-основных механизмов старения считается ограничение числа клеточных делений, обнаруженное американским исследователем Л. Хейфликом (1961 г). Им было показано, что фибробласты (клетки соединительной ткани) человека, если создать для них условия размножения в пробирке, смогут разделиться там ограниченное число раз, причем количество делений будет зависеть от возраста донора, т.е. человека, у которого они были изъяты. Фибробласты младенца могут разделиться 50-60 раз, человека средних лет - 20-30 раз, а фибробласты пожилого человека способны всего на 5-7 делений.
В 1971 г. советский ученый А.М. Оловников предложил гипотезу, объяснияющую механизм ограничесний числа клеточных делений. По его мнению в процессе деления соматических клетках при каждом удвоении ДНК (репликации ДНК), из-за особенностей работы фермента репликации (ДНК - полимеразы) дочерняя нить ДНК оказывается немного короче материнской. В конце концов в результате постоянного сокращения концевых участков хромосом (теломеров) при каждом делении (митозе), оказываются затронутыми области генома, существенные для выживания клеток, что и приводит к гибели клеток и старению организмов. Автор назвал такой процесс маргинотомией. Как позднее было показано, в половых клетках присутсвует фермент теломераза, способный "достраивать" укороченные хромосомы новыми кусочками ДНК, благодаря чему происходит "сброс счетчика" делений.
В 1998 г. для проверки этой гипотезы группой исследователей во главе с А. Г. Боднар были взяты клетки эпителиальной ткани и фибробласты человека, в которые ввели небольшие фрагменты кольцеобразной ДНК (векторы), кодирующие синтез теомеразы. Такие клетки имели неукороченные хромосомы и перевыполняли свою норму продолжительности жизни не менее чем на 20 циклов делений, так что причинную связь между укорачиванием теломеры и пределом Хейфлика можно считать установленной. Возможность поддерживать нормальные клетки человека в "юном" состоянии может найти достойное применение в научно-исследовательской работе и медицине.
Анализ взглядов на теорию Дарвина. Современные представления об эволюционном учении и его критика. Эмпирические предпосылки эволюционной теории развития живого. Принципы Дарвиновой теории отбора. Креационная модель возникновения и развития жизни. реферат [327,7 K], добавлен 22.05.2012
Первая классификация живых организмов, предложенная Карлом Линнеем. Три этапа Великих биологических объединений. Концепция эволюции органического мира Жан-Батиста Ламарка. Основные предпосылки возникновения теории Дарвина. Понятие естественного отбора. реферат [762,6 K], добавлен 06.09.2013
Становление эволюционной теории, закономерности индивидуального развития организма. Эволюция живых организмов. Теория Ч.Дарвина - наследственность, изменчивость и естественный отбор. Видообразование. Роль генетики в современном эволюционном учении. реферат [24,8 K], добавлен 09.10.2008
Старение и смерть как биологические свойства всех живых организмов, отражающие их функционирование и эволюцию. Выявление генетических механизмов старения как фундаментальная проблема биологии развития, эволюционной генетики и молекулярной геронтологии. презентация [4,2 M], добавлен 25.04.2019
Возникновение теории эволюции и ее значение. Представление о градации живых существ и теория изменчивости видов. Законы эволюции Ж.Б. Ламарка. Концепция искусственного отбора. Значение теории эволюции Ч. Дарвина. Результаты действия естественного отбора. контрольная работа [34,9 K], добавлен 13.11.2009
Понятие и история открытия стволовых клеток - особых клеток живых организмов, каждая из которых способна впоследствии изменяться (дифференцироваться) особым образом (получать специализацию и далее развиваться как обычная клетка). Медицинское значение. реферат [14,7 K], добавлен 07.05.2012
Исследование биографии и научной деятельности Чарльза Дарвина, основоположника эволюционной биологии. Обоснование гипотезы происхождения человека от обезьяноподобного предка. Основные положения эволюционного учения. Сфера действия естественного отбора. презентация [2,2 M], добавлен 26.11.2016
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Мир живого реферат. Биология и естествознание.
Гражданское Общество Специфика Становления В России Реферат
Реферат по теме Общество с ограниченной ответственностью
Курсовая Работа На Тему Анализ Затрат На Один Рубль Продукции
Контрольная работа по теме Договор об оказании консультационных услуг
Реферат: Новые предвоенные советские танки
Дипломная работа по теме Разработка рациональной методики расконсервации и подготовки к боевому использованию батареи боевых машин 9П148
Вступление К Сочинению Обломов
Морфологические Нормы Реферат
Контрольная Работа На Тему Поисковые Системы Интернета
Реферат по теме Понятие
Реферат: Анализ себестоимости и рентабельности продукции и услуг (на примере локомотивного депо г. Минска)
Реферат по теме Откровение Бога, проявляющееся в его именах
Курсовая работа: Статистический анализ производства зерна, сахарной свеклы, подсолнечника
Реферат На Тему Ломоносов М.В. - Жизнь И Творчество Великого Русского Гения
Реферат: Детский туризм. Скачать бесплатно и без регистрации
Аргументы Из Истории Для Эссе По Обществознанию
Реферат по теме Учет нематериальных активов (НМА)
Контрольная работа: Облік процесу постачання на підприємствах
Эсса Пнг
Физическое Развитие Курсовая Работа
Изучение ячменя гривастого (hordeum jubatum) – дикого родича культурного ячменя - Биология и естествознание реферат
Грибы как корневые паразиты - Биология и естествознание реферат
Медузы: способы размножения, питание, виды - Биология и естествознание реферат