Главная → Декоративная → Весь школьный курс биологии. Подготовка к экзамену: как выучить биологию самостоятельно дома с нуля

Весь школьный курс биологии. Подготовка к экзамену: как выучить биологию самостоятельно дома с нуля

КРАТКИЙ КУРС БИОЛОГИИ ЗА 6-11 КЛАСС

Живые организмы

Неклеточные Клеточные

Вирусы Прокариоты Эукариоты

(доядерные) (ядерные)

Бактерии Грибы Растения Животные

Признаки живой природы:

Обмен веществ и энергии (дыхание, питание, выделение)
Наследственность и изменчивость
Самовоспроизведение (размножение)
Индивидуальное развитие (онтогенез), историческое развитие (филогенез)
Движение
Состав – органические (белки, жиры, углеводы, НК) и неорганические вещества (вода и минеральные соли).

БОТАНИКА И ЗООЛОГИЯ
Характеристика царств живой природы

2. Не имеют клеточного строения, вне клетки – в виде кристалла .

3. Строение – ДНК или РНК – снаружи белковая оболочка – капсид, реже имеется углеводно-липидная оболочка (у вируса герпеса и гриппа).

4. Сходство с живыми организмами – размножаются (удвоение ДНК), характерна наследственность и изменчивость.

5
. Сходство вирусов с неживыми системами - не делятся, не растут, не характерен обмен веществ, нет собственного механизма синтеза белка.

2. Бактерии (Левенгук в 1683 – бактерии зубного налета)

1. одноклеточные или колониальные организмы, не имеющие оформленного ядра

2. не имеют сложных органоидов – ЭПС, митохондрий, аппарата Гольджи, пластид.

3. по форме разнообразные – кокки (круглые), спириллы, бациллы (палочковидные), вирионы (в виде дуги).

4. имеют клеточную стенку из белка муреина и слизистую капсулу из полисахаридов, в цитоплазме расположен нуклеоид с кольцевой молекулой ДНК, имеются рибосомы.

5. размножаются делением пополам каждые 20-30 минут, при неблагоприятных условиях образуют споры (толстая оболочка)

6. питание – автотрофы (синтезируют органические вещества из неорганических): а)фототрофы (в процессе фотосинтеза) – цианеи, б)хемотрофы (в процессе химических реакций) – железобактерии;

гетеротрофы (используют готовые органические вещества): а)сапрофиты (питаются мертвыми органическими остатками) – бактерии гниения и брожения,

б)симбионты (органические вещества получают в результате симбиоза с другими организмами) – клубеньковые бактерии бобовых (они усваивают азот из воздуха и передают его бобовым растениям, те взамен обеспечивают их орг.веществами),

7. Значение бактерий – положительное – клубеньковые бактерии обогащают почву нитратами и нитритами, усваивая азот из воздуха; бактерии гниения утилизируют погибшие организмы; молочнокислые бактерии используют в промышленности для получения кефира, йогурта, силоса, кормовых белков, в обработке кожи.

Отрицательное – вызывают порчу продуктов (гнилостные бактерии), возбудители опасных заболеваний - пневмония, чума, холера.
3. Грибы

1. Особенности строения – тело состоит из гиф, образующих мицелий (грибницу), размножаются почкованием (дрожжи), спорами, вегетативно (частями мицелия), половым путем.

2. Сходство с растениями – неподвижны, всасывают питательные вещества всей поверхностью тела, неограниченный рост, имеется клеточная стенка (состоит их хитина), размножаются спорами.

5. Виды грибов – см. пункт 6- «питание».

4. Растения

1.Неподвижны – имеют прочную клеточную стенку из целлюлозы, мало митохондрий.

2. Неограниченный рост – растут всю жизнь

3. Запасное питательное вещество – крахмал

4. Питание – автотрофы (питаются неорганическими веществами за счет фотосинтеза). Питание с помощью всасывания всей поверхностью тела.

5. Особенности растительной клетки – 1.наличие пластид (хлоропластов – функция фотосинтеза, лейкопластов – накопление веществ, хромопластов – обеспечивают окраску плодов, цветов); 2. крупных вакуолей (запасающая функция); 3. мало митохондрий; 4. имеется клеточная стенка из целлюлозы; 5. нет микротрубочек.

5. Животные

1. Подвижные в большей своей части – много митохондрий, тонкая оболочка.

2. Ограниченный рост – до половой зрелости

3. Запасное вещество – гликоген (в мышцах и печени)

5. Особенности животной клетки – нет пластид, вакуоли мелкие – выполняют выделительную функцию у водных животных, тонкая оболочка, микротрубочки – для построения веретена деления при митозе и мейозе.

6. характерна раздражимость, рефлекс.
Классификация растений и животных. Систематика.

Классификация – распределение организмов по группам.

Систематика – наука, занимающаяся классификацией

Систем.категория	животные	растения
надцарство	Ядерные (доядерные)	ядерные
царство	Животные (растения, грибы)	растения
подцарство	Многоклеточные (одноклеточн)	многоклеточные
Тип (отдел)	Хордовые (простейшие, плоские черви, круглые, кольчатые черви,членистоногие, моллюски)	Цветковые (водоросли, мохообразые, папоротникообразые, голосеменные)
класс	Млекопитающие (рыбы, земноводные, рептилии, птицы)	Однодольные (двудольные)
отряд	Хищные (грызуны, рукокрылые, приматы, (не)парнокопытные, ластоногие, китообразные)	-
семейство	лисьи	Лилейные (злаковые, розоцветные, пасленовые, бобовые)
род	лиса	ландыш
вид	Лиса обыкновенная	Ландыш майский

5.Усложнение и высокая степень дифференциации вегетативных органов и тканей.
Семейства цветковых (покрытосеменных). Классы.

Класс двудольные

Признак	Розоцветные	пасленовые	бобовые
цветок	Ч 5 Л 5 Т ∞ П 1 (чашелистиков-5, лепестков-5, тычинок – много, пестик -1 или мпного)	Ч(5) Л(5) Т(5) П 1 (5 сросшихся лепестков и 5сросшихся чашелистиков, 5 сросшихся тычинок, 1 пестик).	Ч 5 Л 1+2+(2) Т (9)+1 П 1 (5 сросшихся чашелистиков; 5 лепестков: два нижних срастаются, образуя «лодочку», верхний -самый большой - парус, боковые 2 – весла; тычинок -10, 9 из них срастаются, пестик-1)
плод	Костянки, орешек	Ягода, коробочка	боб
Соцветие	Кисть, простой зонтик, щиток	Завиток, кисть, метелка	Кисть, головка
примеры	Яблоня, шиповник, роза, земляника	Картофель, табак, паслен черный, томат	Горох, соя, клевер, чина, бобы, люпин, вика

Признак	Крестоцветные	сложноцветные	Злаковые - однодольные
цветок	Ч 2+2 Л 2+2 Т 4+2 П 1 (чашелистиков 2+2, лепестков 4 тычинок 6 , пестик -1)	Цветки 4 типов: трубчатые, язычковые, ложно-язычковые, воронковидные. Л(5) Т (5) П 1 Вместо чашечки – пленки или хохолки.	О 2+(2) Т 3 П 1 Околоцветник – 2+2
плод	Стручок, стручочек	семянка	зерновка
соцветие	кисть	корзинка	Сложный колос, метелка, початок
примеры	Капуста, редька, репа, горчица, сурепка, ярутка	Подсолнух, ромашка, василек, пижма, георгин, астра, одуванчик, полынь	Рожь, просо, ячмень, мятлик, костер, кукуруза, сорго

Сравнение классов растений.

Признаки	Класс двудольные	Класс однодольные
1. зародыш семени	Имеет 2 семядоли	1 семядоля
2. корневая система	Стержневая корневая систем	Мочковатая корн. система
3.стебель	Утолщается за счет камбия	Камбий отсутствует
4. листья	Жилкование сетчатое, листья простые и сложные	Жил параллельное и дуговое, листья - простые
5. цветок	Двойной околоцветник (чашечка и венчик), кратно 5	Простой околоцветник (нет чашечки), кратно 3
6. жизненная форма	Деревья, кустарники, травы	травы

Строение цветковых растений

Вегетативные органы (обеспечивают рост и развитие)

1. Листья. – органы воздушного питания – фотосинтез; испарение воды через устьица; газообмен, участие в вегетативном размножении.

1)Листья бывают простые (1 листовая пластинка - береза) и сложные (каштан, рябина)

2)Видоизменения листьев – усы (вьюнок), иглы (барбарис), колючки (кактус)

3)Жилкование листьев – сетчатое (двудольные растения), параллельное и дуговое(однодольные).

4)Листорасположение – очередное, супротивное, мутовчатое, розетка.

2. Корень - закрепление растения в почве, всасывание минеральных веществ и воды,

Запасание веществ – крахмала, сахара, синтез гормонов, вегетативное размножение.

1)Виды корневых систем – стержневая (двудольные) и мочковатая (однодольные).

2)Видоизменения корней – корнеплоды (морковь, свекла), корневые клубни (георгин), – запасающая функция – накапливают сахара, крахмал; воздушные корни (орхидеи).

3. Стебель – выносит листья к свету; является опорой, осуществляет фотосинтез, запасает вещества.

1)Кора – защитная, механическая функция; луб(флоэма) состоит из ситовидных трубок –проводят вниз органические вещества; камбий – обеспечивает утолщение стебля, клетки его активно делятся весной - летом; древесина(ксилема) состоит из сосудов(проводят вверх воду и минеральные вещества), трахеид и механических волокон; сердцевина – запасающая функция, заполнена паренхимой.

2) Видоизменения стебля – корневище (пырей), луковица (тюльпан, лук), клубень (картофель) – имеют пазушные почки, верхушечная почка, видоизмененные листья, придаточные корни
Генеративные органы – обеспечивают размножение растений.

4 . Цветок - для размножения – опыление, оплодотворения, формиров. плода и семени

Соцветия – мелкие цветки, собранные вместе.(привлечение насекомых, опыление)

Передвижение воды и минеральных веществ вверх по растению (по сосудам древесины) осуществляется благодаря корневому давлению и сосущей силы, возникающей при испарении воды листьями

Передвижение органических веществ вниз по растению (по ситовидным трубкам луба) осуществляется благодаря разности концентрации и давления в клетках.
Опыление – процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика.

Виды опыления – самоопыление (имеют нераскрывающиеся цветки – фиалки, ячмень)

Перекрестное - пыльца переносится с 1 цветка на другой: насекомыми - цветки яркие, крупные, с нектаром, пахучие (клевер, яблоня); ветром – имеют невзрачные цветки, лишенные запаха, пыльца сухая легкая, с воздушными полостями, цветение происходит до распускания листьев (береза, крапива),; водой – пыльца нитевидная, легкая (кувшинка, ряска)

Двойное оплодотворение цветковых – 1 спермий сливается с яйцеклеткой – образуется зародыш семени, 2 спермий с центральной диплоидной клеткой – обр. эндосперм (3n).

Из семязачатка развивается семя, из завязи пестика – плод.

Семя. – семенное размножение, расселение растения, накопление питательных веществ, существование при неблагоприятных условиях.

Строение семени Строение семени

Фасоли (двудольное растение) пшеницы (однодольное растение)

Снаружи семя покрыто толстой семенной кожурой. Внутри находится зародыш – маленькое будущее растение. Он состоит из зародышевого корешка, стебелька, почечки и семядолей. Семядоли – это первые листья зародыша. Эндосперм – это питательная ткань, окружающая зародыш семени.

Плод – видоизменение цветка: для защиты и распространения семян.

1)Стенка плода – околоплодник – образуется из стенок завязи пестика, внутри находятся семена – образуются из семязачатков, расположенных в завязи.

2)Виды плодов – сухие односемянные – зерновка (злаки), орехи (лещина, дуб), семянка (подсолнечник), крылатка (клен, береза); сухие многосемянные – боб (горох), стручочек (акация), коробочка (мак).

Сочные односемянные – костянка (вишня, слива); сочные многосемянные – ягода (смородина, картофель, томат), яблоко (яблоня, груша), тыквина (огурец, арбуз, кабачок). 3) распространение семян - ветром, животными, водой

Характеристика типов и классов животных

Основные типы животных и число их видов.

Эволюция животных:

Простейшие (одноклеточные – амеба, инфузория, эвглена) → многоклеточные: губки→кишечнополостные (гидра, медузы, кораллы)→плоские черви (планария, бычий цепень) →круглые черви (аскарида) →кольчатые черви (дождевой червь) →членистоногие (пауки, клещи, раки, насекомые) →моллюски→иглокожие (морские звезды, ежи) →хордовые (позвоночные)

Беспозвоночные животные

1. Общая характеристика простейших.

1. состоят из 1 клетки, осуществляющей все функции организма (одноклеточные)

2.обладают всеми особенностями эукариотической клетки – ядро, цитоплазма, имеются сократительные вакуоли – для удаления излишков воды

3.свободноживущие простейшие имеют дополнительные органы передвижения – псевдоподии-ложноножки (амеба), жгутик (эвглена зеленая), реснички (инфузории)

5.Размножение – бесполое (деление пополам) и половое – конъюгация (инфузории).

Н
еблагоприятные условия переживают в виде цисты.

6. Классификация: саркодовые – амеба (рис)

ф
ораминифера, солнечник (непостоянная форма тела);

жгутиковые – эвглена (рис),

лямблии, трипаносомы;

Инфузории – инфузория-туфелька (рис)

(пост. форма тела с ресничками, 2 ядра – микро- и макронуклеос, размножение – делением пополам, конъюгация); споровики – малярийный плазмодий.

2. Тип Губки

1. Примитивные многоклеточные животные, радиальная симметрия.

2
. форма тела – мешковидная, все тело пронизано порами (проникает вода с растворенными веществами и кислородом), выходит вода через устье – ротовое отверстие.

3. губки – природные биофильтры, ведут прикрепленный образ жизни.

3. Тип Кишечнополостные

1. Лучевая симметрия тела

2. Двухслойные животные: 1.эктодерма – кожно-мускульные клетки (образуют покров тела, передвижение), стрекательные клетки (защита и охота), нервные (раздражимость), половые; нервная система – диффузная; половые клетки (половое размножение)

2. энтодерма – пищеварительные (переваривание пищи), железистые (выделяют сок). Данные клетки по своему строению очень схожи с простейшими животными, способны образовывать ложноножки

3. наличие кишечной полости – полостное пищеварение.

4. Размножение – бесполое – почкование; половое – половые клетки (гаметы)

5
. Виды – гидра - полип, медузы (чередование поколений,

имеется личинка - планула), кораллы.

4. Тип плоские черви.

1. тело – двусторонняя симметрия, плоское, обычно листовидное или лентовидное

2.трехслойные животные – эктодерма, мезодерма, энтодерма – имеются ткани (мышечная, соединительная, эпителиальная, нервная) и органы

4. Нервная система – узлового типа в виде нервной лестницы, органы выделения – протонефридии – канальцы со звездчатыми клетками, половая системе – половые железы с протоками – гермафродиты, пищеварительная система – глотка и ветви кишечника, нет анального отверстия; нет кровеносной системы и полости тела.

5. Тип круглые черви

1. Тело веретеновидное, округлое в поперечном сечении; плотная кутикула (оболочка).

2. Мышечная система – продольные мышечные волокна.

3. имеется первичная полость тела. Пищеварительная система в виде трубки с ротовым и анальным отверстием, кровеносной системы нет.

5. Нервная система – окологлоточное нервное кольцо + спинной и брюшной нервные стволы, раздельнополые (самки и самцы), внутреннее оплодотворение

6. Виды – человеческая аскарида (в кишечнике человека, заражение – через немытые овощи и фрукты, мух; личинка циркулирует в крови →дыхательные пути→в кишечник), острицы (энтеробиоз, болезнь грязных рук), ришта (закупоривает лимфатические протоки – слоновая болезнь).
6. Тип кольчатые черви

1. Наружная и внутренняя сегментация – тело состоит из одинаковых члеников: тело состоит их головной лопасти с органами чувств, сегментированного туловища и задней лопасти

2. Кожно-мускульный мешок хорошо развит – кольцевые и продольные мышцы

3. вторичная полость тела – целом, кровеносная система – замкнутая

4. пищеварительная система – ротовая полость, глотка, средняя и задняя кишка, анальное отверстие.

5.нервная система – окологлоточное нервное кольцо и брюшная нервная цепочка

6. размножение – деление, гермафродиты (дождевой червь) или раздельнополые

7. Виды – дождевой червь, пиявки, трубочник, пескожил.

Тип членистоногие

сегментированное тело – разделено на отделы и членистые конечности.
наружный покров из хитина, поперечно-полосатая мускулатура,
незамкнутая кровеносная система, сердце – над кишечником
развитие обычно с превращением - с личинкой, размножение – половое.

5. характеристика основных классов членистоногих

Признаки

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ

РАКООБРАЗНЫЕ

ПАУКООБРАЗНЫЕ

НАСЕКОМЫЕ

Отделы тела
Усики

Ноги
Органы зрения

Органы дыхания
Органы выделения
представители

Головогрудь и брюшко

Брюшко членистое

Число ног разное (у десятиногих раков 5 пар)

1 пара сложных глаз

Жабры (у многих мелких ракообразных отсутствуют)

2 пары извитых канальцев с железистыми стенками
Раки, крабы, циклопы, дафнии

Головогрудь и брюшко

Брюшко нечленистое

Отсутствуют

4 пары
Простые глазки

Легкие и (или) трахеи
Мальпигиевы сосуды

Пауки, клещи, скорпионы

Голова, грудь и брюшко

Брюшко членистое

З пары
1 пара сложных глаз (наряду со сложными имеются простые глазки)

Трахеи
Мальпигиевы сосуды

Вши, клопы, бабочки

6.Отряды насекомых: прямокрылые (саранча, тараканы), полужесткокрылые (клопы), жесткокрылые (жуки), чешуекрылые (бабочки), двукрылые (мухи, комары), перепончатокрылые (пчелы, муравьи, термиты)

7. Насекомые – разнообразие ротовых аппаратов: грызущий (прямокрылые, жесткокрылые), сосущий (чешуекрылые), колюще-сосущий (клопы, комары), лижущий (мухи), грызуще-сосущий (пчелы)

Тип моллюски.

1. мягкое несегментированное тело (голова, туловище, нога); имеется раковина или ее остатки

2. появление мантии (кожная складка, выстилающая раковину изнутри), между туловищем и мантией образуется мантийная полость, заполнена паренхимой.

3. Нервная система – узлового типа – окологлоточные ганглии

4. Незамкнутая кровеносная система – имеется сердце (3-х камерное)

5. Пищеварительная система – передняя (имеется терка, измельчающая пищу), средняя и задняя кишка. Имеется печень

6.дыхательная система – легкие или жабры

7. Представители: Класс Брюхоногие – прудовик, виноградная улитка, слизень; класс Двустворчатые – мидии, устрицы; класс Головоногие – кальмары, осьминоги, каракатицы

9.Тип Хордовые

Появление внутреннего осевого скелета – хорды, замена его позвоночником
Появление нервной трубки с разросшимся передним отделом – головной мозг.
появление жаберных щелей в полости глотки.
Появление сердца, на брюшной стороне тела, что обеспечило усиление кровотока

Подтип Бесчерепные – Ланцетник

В течение жизни остается хорда, нет головного мозга, защищенного черепной коробкой

Подтип Черепные - Позвоночные
Усложнение позвоночных в ходе эволюции на Земле:

Рыбы→земноводные→рептилии→птицы→млекопитающие

Признаки	Класс рыбы	земноводные	рептилии	птицы	млекопитающие
Кожа	Большое колич-во желез,выделяющих слизь, покрыта костной чешуей.	Тонкая, голая с большим ко- личеством многоклеточ- ных желез, вы- деляющ. слизь	Сухая, тонкая, без желез, по- крыта роговы- ми чешуями и (или) костными пластинами	Сухая, тонкая, покрыта перьями	Толстая, с множ. потовых, сальных и др желез, покрыта шерстью.
Дыхание	Жаберное	Кожное и легочное	Легочное (реберный тип дыхания)	Легочное (реберный тип дыхания)+ воздуш. меш.	Легочное+диафраг ма (реберный тип дыхания)
Сердце	Двухкамерное (предсердие и желудочек) кровь в сердце венозная. 1 круг кровообращения	Трехкамерное (два предсер- дия и 1 желудочек); кровь в сердце сме- шанная; 2 круга кровооб	Трехкамерное (два предсер- дия и желудо- чек с неполной перегородкой); кровь в сердце смешанная 2 круга кровооб	Четырехкам сердия и 2 желудочка). Кровь в сердце не смешив. 2 круга кровообращен	Как и у птиц
Оплодот- ворение	Наружное, в воде	Наружное,	Внутреннее.	Внутреннее	Внутреннее
Развитие	Со стадией личинки	Со стадией личинки (у хвостатых называется головастиком)	Прямое. (развитие за- родыша за- вершается в яйце, имею- щем большое кол.питательных веществ)	Прямое: яйцо содержит большой запас питательный	Прямое: развитие зародыша происх. в матке, имеющей особое детское место - плаценту
Представи	Хрящевые : акулы, скаты – плакоидная чешуя, нет плавательного пузыря, скелет хрящевой, нет жаберных крышек, рот ввиде щели на брюшной стороне тела) костистые: окунь – костная чешуя, есть плавательный пузырь, скелет костный, рот – на переднем конце	отряды: бесхвостые (лягушки, жабы);хвоста-тые (тритоны, саламандры), безногие (червяги)	отряды: черепахи, крокодилы, чешуйчатые (змеи, ящерицы)	отряды: дятлы, хищные, совы, гусеобразные и др.	отряды: насекомоядные (еж, землеройка), рукокрылые (летучие мыши),грызуны (мыши, бобр), хищные (волк); ластоногие (тюлень, котик), китообразные, парнокопытные (олени, бегемоты, свиньи, жирафы, лоси, верблюды); непарнокопытные (лошадь, носороги), приматы (обезьяны)

Приспособленность рыб во внешнем и внутреннем строении к водному образу жизни

1) обтекаемая форма тела, слитность его отделов; наличие плавников

2) черепицеобразное расположение чешуи; слизь, обильно покрывающая кожу.

3) боковая линия – орган ориентации в воде

4) плавательный пузырь – гидростатический орган

Особенности во внешнем и внутреннем строении у птиц в связи с полетом

1) скелет легкий и прочный, кости полые; 2) отсутствие зубов на челюстях;

3) широкая грудина с килем; 4) срастание и видоизменение костей;

5) видоизменение передней конечности в крыло. 6) перьевой покров

7)наличие цевки – амортизатор при приземлении
Строение организма человека. Анатомия.

Ткани организма человека и млекопитающих животных.

Эпителиальная – клетки плотно прилегают друг к другу, межклеточного вещества почти нет (образует кожу, слизистые оболочки внутренних органов)
Соединительная – клетки лежат рыхло, между ними много межклеточного вещества

(кровь, жир, кость, хрящ)

Мышечная - волокна различной формы: скелетные (поперечно-полосатые) – многоядерные, с поперечной исчерченностью (прикрепляются к скелету – быстро утомляются, зависят от воли человека); гладкие мышцы – веретеновидные (стенки внутренних органов – сокращение их не зависит от воли человека); сердечная мышца – работает, не утомляясь всю жизнь, не зависит от воли человека).
Нервная – состоит из нейронов звездчатой формы (имеют длинные отростки – аксоны, короткие отростки – дендриты) и нейроглии (опорная и питательная функция).

2. Покровы тела. Кожа (функции - защитная, чувствительная, выделительная)

1. Эпидермис – образован плоскими эпителиальными клетками, содержит пигментные клетки (функция – защита от ультро-фиол. излучения, защита от проникновения частиц)

2. Дерма – плотная ткань, содержит сальные, потовые железы, волосяные сумки, рецепторы, лимфатические и кровеносные сосуды, нервы (функция – терморегуляция – потоотделение, сужение и расширение кровеносных сосудов, выделительная)

3. жировая клетчатка – содержит жировые клетки (функция – запасающая «жировое депо», защита органов от механических повреждений, терморегуляция – защита от переохлаждения).

Опорно-двигательная система (скелет и мышцы)

Функции: защита внутренних органов, опора и движение, кроветворение (красный костный мозг), участие в обмене веществ.

Состав кости: неорганические вещества придают кости твердость, органические вещества – упругость = прочность костей.

Виды костей: трубчатые – локтевая, бедренная; плоские – лопатки, грудина, таз; короткие – запястья, позвонки

Отдел скелета	кости
1.Позвоночник (33-34 позвонка)	Шейный отдел (7позв), грудной (12 п), поясничный (5 п), крестцовый (5 сросшихся позв), копчиковый (4-5 сросш. поз)
2.Грудная клетка	12 груд.позвонков, 12 пар ребер (7 истинных и 5 ложных), грудина
3. Череп	Сросшиеся кости, плоские, соединенные швами (мозговой и лицевой)
4. Пояс верхних конечнос	2 лопатки, 2 ключицы
5. Свободная верх. конеч.	Плечевая кость, локтевая, лучевая, запястье, пясть, фаланги пальцев
6. Пояс нижней конечнос	Тазовые кости
7. Скелет нижней конечн.	Бедренная кость, большеберцовая и малоберцовая кости, кости стопы – плюсна, предплюсна, фаланги пальцев

Органы кровообращения – сердце и кровеносные сосуды

Внутренняя среда организма – кровь, тканевая жидкость, лимфа.

Кровь – эритроциты (переносят кислород – гемоглобин,

лейкоциты (иммунитет-защита), тромбоциты (свертывание крови).

1)Сердце человека – 4 камерное: 2 предсердия и 2 желудочка, между предсердиями и желудочками имеются створчатые клапаны, препятствующие обратному току крови.

2)Кровеносные сосуды : артерии – сосуды, по которым кровь течет от сердца (в сонной артерии течет артериальная кровь, в легочных артериях - венозная кровь).

Вены - сосуды, несущие кровь к сердцу (в полых венах большого круга течет венозная кровь, в легочных венах малого круга – артериальная кровь), имеют клапаны.

Капилляры – мелкие однослойные кровеносные сосуды, где происходит газообмен.

3) Круги кровообращения: Большой круг – путь крови от левого желудочка (кровь артериальная) через аорту, артерии, капилляры, вены всех органов тела (полые вены) до правого предсердия (кровь венозная). (23 секунды)

Малый круг – путь крови от правого желудочка (кровь венозная) через легочные артерии, капилляры, вены легких до левого предсердия (кровь артериальная). (4 секунды)

5. Дыхательная система

1.Носовая полость – реснитчатый эпителий, большое кол-во капилляров – воздух согревается, увлажняется, очищается.

2. Носоглотка – проводит воздух

4
. Трахея – образована хрящевыми полукольцами.

5. Бронхи (2)

6. Легкие – имеют губчатое строение,

образованы бронхиолами и альвеолами

(легочными пузырьками) – рисунок ;

оплетены кровеносными капиллярами – обеспечивают газообмен – кислород поступает в кровь, из крови – в альвеолы СО 2 этот процесс протекает путем диффузии газов благодаря парциальному давлению, т.е. газы перемещаются из области высокого давления в область более низкого давления.

6. Пищеварительная система.

Функция – секреторная (выработка пищеварительных соков), двигательная

(перемещение пищевого комка), всасывательная (переход питательных веществ в кровь и лимфу), механическая переработка пищи (с помощью зубов, языка)

Отделы:

Ротовая полость – расщепление крахмала до глюкозы, механическая обработка пищи
Глотка 3. Пищевод 4. Желудок – выделяет желудочный сок (содержит ферменты, расщепляющие белки и углеводы, слизь и соляную кислоту – обеззараживает пищу и активизирует ферменты).

5. Печень – пищеварительная железа – обезвреживает ядовитые вещества, участвует в углеводном, белковом и жировом обмене веществ, вырабатывает желчь – расщепляет жиры; запасает гликоген, образует фибриноген, место разрушения эритроцитов.

6. Поджелудочная железа – выделяет поджелудочный сок в кишечник

7. Тонкая кишка – начальный отдел – это 12-перстная кишка, в неё впадают протоки поджелудочной железы и печени; снабжены множеством ворсинок– всасывание пит. в.

8. Толстая кишка – всасывание воды, всасывание оставшихся питательных веществ, формирование каловых масс, синтез витаминов К и группы витаминов В; разложение клетчатки (обеспечивают бактерии).

7.Мочевыделительная система.

В выделении участвуют: кожа (потовые, сальные железы), легкие (газы), кишечник и почки. Основная часть продуктов удаляется через мочевыделительную систему.

1. Почки 2. Мочеточники 3. Мочевой пузырь 4. Мочеиспускательный канал.

Структурная и функциональная единица почки – нефрон (состоит из капсулы, клубочка капилляров, извитого канальца)

8. Нервная система.

1. обеспечивает связь организма с внешней средой.

2. регулирует и координирует работу отдельных органов.

3. обеспечивает рефлексы (безусловные – врожденные, жизнь без них невозможна: чихание, глотание. Их центры находятся в спинном и продолговатом мозге. Условные – приобретенные в течение жизни, индивидуальны – речь, письмо. Их центры лежат в переднем мозге).

1. Отделы нервной системы – Центральный отдел (головной и спинной мозг); Периферический отдел (нервы и нервные узлы)
Периферическая нервная система – 1.соматическая нервная система (регулирует работу скелетной мускулатуры. Контролируется сознанием) 2. автономная(вегетативная) –регулирует работу внутренних органов, неподвластно нашему сознанию.
Автономная нервная система – 1. Симпатическая (учащает ритм сердца, расширяет сосуды, снижает деятельность пищеварительной системы, увеличивает кол-во сахара в крови). 2. Парасимпатическая (уряжает ритм сердца, сужает сосуды, уменьшает сахар)

Отделы мозга.

Спинной мозг – серое вещество в центре – в виде бабочки(1),

снаружи белое вещество (2) (осуществляет двигательные рефлексы,

проводниковая функция)

Головной мозг

1)Продолговатый мозг (функции – рефлекторная – жизненно важные функции – глотание, дыхание, чихание, рвота; проводниковая)

2)Средний мозг (ориентировочный рефлекс, регуляция тонуса скелетных мышц)

3)Мозжечок (состоит из коры со складками, функция – координация и регуляция движений)

4)Промежуточный мозг (состоит из таламуса, гипоталамуса, эпиталамуса; центр терморегуляции, обмена веществ, регуляция сна и бодрствования)

5)Передний мозг - большие полушария (состоит из извилин и борозд и долей; обеспечивает сложное поведение – речь, память, сознание, мышление и т. д. (затылочная доля – зрительный центр, височная доля – слуховой центр, контроль речи; теменная – память; лобная – произвольные движения, центр логического мышления)

Высшая нервная деятельность – характерна только для человека, связана с прогрессивным развитием коры головного мозга: память, мышление, речь, сознание, эмоции, рассудочная деятельность.

Условное (внутреннее торможение) - медленное; безусловное (внешнее торможение) – быстрое.

Анализаторы. Органы чувств.

Рецепторы → нервные пути → мозговой центр

Зрительный анализатор (белковая оболочка (роговица)→сосудистая оболочка(зрачок) →сетчатка (колбочки и палочки – рецепторы зрения). Мозговой центр – в затылочной доле коры больших полушарий.

Оптическая система глаза: роговица, радужная оболочка, зрачок, стекловидное тело.

2. Слуховой анализатор –1)наружное ухо (слуховая раковина, наружный слуховой проход, барабанная перепонка) – улавливание и направление звука

2) среднее ухо (3 слуховые косточки, слуховая труба, соединенная с носоглоткой, овальное окно)- усиление и проведение звука

3) внутреннее ухо (улитка – система лабиринтов с жидкостью, круглое окно, волоски с рецепторами) – восприятие звуковых колебаний

4) слуховой нерв → височная доля коры больших полушарий – проведение нервного импульса

Самолет

При взлете и посадке боли в ушах вызваны сильным звуком , связанные с сильными колебаниями барабанной перепонки. Необходимо закрыть слуховой проход ватой, приоткрыть рот, сосать леденцы – уравнять давление в среднем ухе

Витамины - органические в-ва, входящие в состав ферментов.

Витамин С – содержится в цитрусовых, черной смородине (авитаминоз – цинга – кровоточивость десен, выпадение зубов, снижение иммунитета)

Витамин А – каротин- морковь, помидоры (авитаминоз – куриная слепота–не видят ночью)

В – в зернах, печени, мясе, молоке (авитаминоз – заболевание Бери-Бери – судороги, паралич)

Д – в рыбьем жире, печени, желтке (авитаминоз - рахит – размягчение костей)

А. Железы внутренней секреции – выделяют в кровь гормоны :

-Гипофиз (в головном мозге – влияет на рост, регулирует работу других желез)

Щитовидная железа (гормон – тироксин; болезни - зоб, базедова болезнь, микседема)

Надпочечники (гормоны – кортикоиды, адреналин; заболевание – бронзовая болезнь)

Б. Железы смешанной секреции – выделяют и гормоны, и секрет в полости тела.

Поджелудочная железа (гормоны – инсулин, глюкагон; болезнь – сахарный диабет; выделяет желудочный сок в тонкий кишечник)

Половые железы (гормоны женские – эстрогены, мужские – андрогены; вырабатывают семенники - сперматозоиды, яичники – яйцеклетки)
Влияние алкоголя, курения и гиподинамии на организм человека.

Курение вызывает сужение кровеносных сосудов, повышение кровяного давления, развитие сердечно-сосудистых заболеваний, хронического бронхита, рака легких, нарушение пищеварения и обмена веществ. Никотин пагубно влияет на головной мозг: ухудшается память и внимание, преждевременное старение.
Алкоголь повреждает слизистую оболочку пищевода и желудка, вызывает перерождение клеток печени, ожирение сердца, снижает гемоглобин в крови, разрушает эритроциты, вызывает отравление клеток головного мозга – ухудшается память, речь, внимание.
Гиподинамия – приводит снижению обмена веществ, что приводит к увеличению жировой массы; застой венозной крови в нижних конечностях приводят к ослаблению клапанов вен→варикозное расширение вен; ослабление мышц приводит к увеличению нагрузки на сердце, снижению выносливости.

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Главная проблема любых попыток популяризации науки - это постоянные сбои в теории разума, theory of mind: неспособность поставить себя на место читателя или слушателя, чтобы понять, какие вещи кажутся ему самоочевидными и скучными, а какие кажутся непонятными и нуждаются в подробных объяснениях.

Попытки прямого диалога между академическими учеными и широкой общественностью за редкими исключениями не пользуются популярностью, потому что в своих логических построениях ученые склонны перескакивать через два-три звена, абсолютно самоочевидных для профессионала, но непонятных без дополнительного объяснения нормальному человеку, который про ДНК последний раз слышал в школе и вообще у него голова совершенно другим занята.

ДНК, дезоксирибонуклеиновая кислота, - это та самая красивая двойная спираль, на которой закодирована вся информация о строении белков нашего тела. В каждой клетке хранится 46 длинных-длинных молекул ДНК - в свернутом виде они называются хромосомами. Если размотать хромосомы, то общая длина ДНК в каждой нашей клетке составит 2 метра - или 3,2 млрд нуклеотидных пар.

Молекула ДНК - это цепочка из нуклеотидов. Их обозначают четырьмя буквами - A, G, T, C (аденин, гуанин, тимин и цитозин). Именно последовательность этих букв (AAGGGTCAAGGAACCATC и так далее) определяет, могут ли ферменты прочитать данный участок ДНК и построить на его основе что-нибудь полезное: сначала молекулу-посредник, РНК, а потом, если повезет, и белок, - а если да, то какое именно. Если такое прочтение возможно, то данный участок ДНК называется ген. У человека примерно 25 тыс. генов, кодирующих белки, и каждый из них представлен в двух копиях, полученных от мамы и от папы, так что на каждую отдельную хромосому в среднем приходится чуть больше тысячи генов.

Самое ценное свойство нуклеотидов - это комплементарность, или распределение на парочки. Аденин с большим удовольствием формирует водородные связи с тимином, а гуанин - с цитозином. Двойная спираль образуется именно за счет того, что в двух цепочках ДНК напротив друг друга всегда находятся предсказуемые нуклеотиды: A-T, C-G, T-A, G-C. Именно благодаря этому свойству клетка способна удваивать ДНК: в этот момент двойная спираль расплетается, и ферменты приставляют напротив каждого аденина тимин, а напротив каждого цитозина - гуанин. В итоге получаются две новых двойных спирали, в каждой одна старая нить и одна свежедостроенная по принципу комплементарности. Их можно будет теперь свернуть в плотно упакованные хромосомы и разнести по двум новым дочерним клеткам. Это же замечательное свойство делает наш генетический материал относительно устойчивым к мутациям: если испортилась только одна нить ДНК, то ферменты всегда смогут починить ее, используя вторую в качестве справочного материала.

Комплементарность необходима и для считывания информации. В этом случае фермент ползет вдоль какого-нибудь гена и строит молекулу РНК, рибонуклеиновой кислоты. Она устроена примерно так же, как ДНК, но только она (как правило) одноцепочечная, а вместо тимина там другой нуклеотид, урацил. Но строится она именно благодаря комплементарности: напротив цитозина из ДНК ферменты ставят в новую РНК гуанин, напротив тимина - аденин, напротив гуанина - цитозин, ну а напротив аденина, что же делать, урацил. И тоже получается какая-нибудь осмысленная последовательность букв, например, из приведенного двумя абзацами выше участка ДНК ферменты построят UUCCCAGUUCCUUGGUAG. После того как РНК построена, она может выйти из ядра и сама начать делать что-нибудь полезное в клетке. Вообще сейчас считается, что именно РНК были самыми первыми сложными молекулами в живой природе и какое-то время они сами и хранили информацию, и выполняли функции белков, но потом придумали, как построить ДНК в качестве надежной библиотеки данных и как построить белки в качестве разнообразных эффективных помощников во всем клеточном домашнем хозяйстве. Но сегодня ключевой функцией РНК стал перенос информации, нужной для синтеза белков, от ДНК в цитоплазму клетки, где они будут построены.

Белки - это длинные цепочки аминокислот. От того, в какой последовательности аминокислоты соединены друг с другом, зависит, какую форму примет готовый белок, как будут распределены заряды по его поверхности и, соответственно, что он сможет делать: переносить кислород, заставлять мышцы сокращаться, уничтожать бактерии, пропускать ионы через мембрану клетки, воспринимать свет или превращать целлюлозу в сахар. В принципе любая задача, возникающая в клетке, может быть решена с помощью какого-нибудь белкового комплекса. Если бы это зачем-то понадобилось в эволюции, клетка могла бы производить белки в виде Эйфелевой башни, или белки, способные превращать газированную воду в вино, или, допустим, белки, которые превращались бы в страшный яд под воздействием гормонов стресса (если ты такой нервный, то зачем тебе жить).

Именно последовательность аминокислот и закодирована в генах. После того как из ДНК информация была переписана на РНК, начинается трансляция - строительство белка. При этом букв-нуклеотидов в РНК всего четыре, а базовых аминокислот - 20, и поэтому каждая аминокислота кодируется последовательностью из трех нуклеотидов. Этот язык расшифрован, словарик есть в каждом школьном учебнике, так что, зная последовательность нуклеотидов, можно предсказать, какой будет по следовательность аминокислот (обратная операция намного сложнее, потому что одна и та же аминокислота может кодироваться разными наборами нуклеотидов). Например, из кусочка РНК, который мы тут уже рассматривали, - UUC CCA GUU CCU UGG UAG - получится пептидная цепочка “фенилаланин - пролин - валин - пролин - триптофан”. На этом синтез оборвется, потому что последние три нуклеотида - UAG - не кодируют никакую аминокислоту, это знак препинания, он означает “конец белка”.

Каждый человек наследует эти генетические инструкции от родителей. Из тех 46 хромосом, которые есть в каждой клетке тела, ровно 23 принес сперматозоид и 23 были в яйцеклетке. За исключением генов Y-хромосомы (и, соответственно, Х-хромосомы, если вы мужчина и она у вас всего одна), вся остальная информация продублирована. Гены, необходимые для синтеза гемоглобина, коллагена, иммуноглобулинов, протеинкиназы М-зета и любого другого белка, мы получаем и от папы, и от мамы. Эти два варианта (аллели) одного и того же гена могут быть одинаковыми, а могут немного отличаться. Это очень хорошо: это означает, что если один ген сломан, то клетка будет пользоваться вторым и человек останется более или менее здоров.

Одна из важных функций белков - это способность обеспечивать обмен информацией между клеткой и внешней средой, в роли которой у многоклеточного организма выступает межклеточное пространство. В мембрану каждой клетки встроено огромное количество белков-рецепторов. На внеклеточной части рецептора есть участок, способный воспринимать поступающие сигналы. Если речь идет об органах чувств, то сигналом могут быть колебания воздуха, температура или свет, рецепторы на нейронах могут реагировать на изменения электрического потенциала, но в абсолютном большинстве случаев речь идет о взаимодействии с сигнальной молекулой (лигандом). Оно осуществляется просто за счет того, что сайт связывания - чувствительный участок данного рецептора - по своей форме и распределению зарядов совпадает именно с этой молекулой идеально, как ключ с замком (это настолько навязшая в зубах метафора, которой пользуются абсолютно все, что, когда я однажды попыталась расспросить одного из своих коллег, как же все-таки устроен дверной замок, он посмотрел на меня снисходительно и начал объяснять: “Ну, представь себе мембранный рецептор...”).

Например, информация дойдет до ядра, там начнут считываться какие-нибудь гены, которые до этого были неактивны, и клетка начнет строить белки, которых у нее раньше не было. Или информация дойдет до каких-нибудь мембранных каналов, и они изменят свою миграционную политику - начнут впускать или выпускать что-то, чего раньше не замечали. Если речь идет о нервной клетке, то такие изменения в миграционной политике могут привести к изменению концентрации ионов внутри и снаружи клетки и, как следствие, к генерации нового нервного импульса, который в свою очередь может повлиять на поведение человека.

Я тут совершенно не ставлю себе задачу описать все возможные сигналы и все способы ответов на них. Я только хочу подчеркнуть, что все эти штуки на самом деле очень подробно изучены и с каждым годом накапливается все больше деталей. Современная молекулярная биология довольно твердо и четко представляет, что творится в клетке на уровне молекул: кто с кем связывается, почему это возможно, как они изменяются, как отрываются друг от друга, куда и почему плывут дальше. Все детали описаны в научных статьях, а все базовые принципы - в университетских учебниках (например, по цитологии), и если вы зададитесь во просом, какой именно молекулярный каскад происходит, когда молекула инсулина взаимодействует с рецептором на поверхности мышечной клетки, то найти эту информацию не составит никакого труда. Я не стала вдаваться в такие детали в книжке, потому что это никто не стал бы читать.

Рецептор не обязательно расположен именно на мембране клетки. Некоторые сигнальные молекулы, например стероидные гормоны, умеют самостоятельно просачиваться сквозь мембрану, и тогда рецепторы к ним могут находиться внутри клетки - в цитоплазме или на оболочке ядра. Но дальше происходит все то же самое: рецептор меняет конформацию, воздействует таким образом на еще какой-нибудь белок, кто-нибудь отщепляет от кого-нибудь какую-нибудь молекулярную группу, появляются какие-нибудь новые сигнальные молекулы, они воздействуют, допустим, на рецепторы ядра, внутри него появляются другие сигнальные молекулы, связываются с ДНК, запускают или подавляют считывание какого-нибудь гена, и клетка опять же изменяет какую-нибудь свою активность.

Восприятие химических сигналов клеточными рецепторами - это основа работы нервной системы. Каждая наша нервная клетка - нейрон - состоит из тела и множества отростков: дендритов (их много, и они собирают информацию) и аксона (он, как правило, один, хотя обычно разветвляется в конце и отправляет информацию дальше, к следующим нейронам). Информация - это электрический ток, который движется по отростку благодаря работе мембранных каналов, которые в нужный момент запускают внутрь клетки ионы натрия, в нужный момент выпускают из клетки ионы калия, все это приводит к изменению электрического заряда снаружи и внутри мембраны и к дальнейшему распространению сигнала. Но самое интересное начинается в тот момент, когда электрический импульс доходит до конца аксона. Просто перескочить на дендрит следующего нейрона он не может. Контакт между нейронами, синапс, устроен более сложно.

Абсолютное большинство нейронов млекопитающих общаются друг с другом с помощью нейромедиаторов. Когда электрический сигнал доходит до конца аксона, под его действием в синаптическую щель высвобождаются молекулы, заранее запасенные в пресинаптическом пространстве. Это и есть нейромедиаторы - дофамин, норадреналин, серотонин, гамма-аминомасляная кислота или любой другой из героев книжки. Они героически проплывают десятки нанометров синаптической щели и связываются с рецепторами на постсинаптической мембране - а это приводит к тому, что второй нейрон тоже начинает впускать или выпускать ионы калия и натрия и генерирует свой собственный электрический ток (или, наоборот, блокирует всякую возможность возникновения потенциала, если речь идет о тормозном нейромедиаторе).

Прелесть такой системы передачи в том, что на нее возможно влиять множеством разных способов. Первый нейрон может выпускать множество разных нейромедиаторов в любых количествах. Он может захватывать их из синаптической щели обратно. В пространстве между нейронами могут присутствовать ферменты, расщепляющие нейромедиатор. Рецепторы могут быть более или менее чувствительны к нейромедиаторам. На все эти параметры можно влиять с помощью дополнительных молекул, как вырабатываемых в организме, так и купленных в аптеке, и таким образом в широких пределах модифицировать работу нейронов, а значит, и настроение, память, обучение. Еще один очевидный пример лигандов, связывающихся с рецепторами в многоклеточном организме, - это гормоны. В узком смысле гормонами называют вещества, которые вырабатываются специализированными эндокринными железами - эпифизом, надпочечниками, щитовидной железой и т д. Более современное определение включает любые вещества, которые вырабатываются в одних тканях и влияют на другие, например лептин, который производится жировыми клетками, или холецистокинин, вырабатывающийся в тонком кишечнике. Оба этих гормона-в- широком-смысле могут воздействовать на мозг, подавляя чувство голода.

Клетки могут принять решение о производстве гормона самостоятельно. Допустим, поджелудочная железа сама анализирует уровень сахара в крови и, если его становится много, вырабатывает больше инсулина, разрешающего клеткам забрать этот сахар и съесть его. Но присутствует и центральная регуляция: гипоталамус собирает всю информацию о составе крови, работе внутренних органов, состоянии мозга, времени суток и так далее, вырабатывает молекулярные сигналы для гипофиза, а тот в свою очередь выделяет гормоны, регулирующие работу организма как напрямую, так и за счет воздействия на все остальные эндокринные железы нашего тела.

Химическая природа гормонов разнообразна: в принципе почти любая молекула в ходе эволюции имеет шанс превратиться в посланника судьбы. В нашем случае две самые большие группы - это стероидные и пептидные гормоны. Первые производятся на базе холестерина (да, это вообще ужасно важная и нужная молекула, без нее еще и клеточные мембраны не смогут существовать; хорошая новость в том, что организм умеет синтезировать холестерин самостоятельно, так что можно не следить специально за его присутствием в пище). К стероидным гормонам относятся все главные половые гормоны (эстрадиол, тестостерон и т д.) и все кортикостероиды, в том числе “гормон стресса” кортизол. Стероидные гормоны легко проникают сквозь клеточные мембраны, так что рецепторы к ним расположены не на поверхности клеток, а внутри. Пептидные гормоны - это цепочки аминокислот. Их не называют белками, потому что не доросли и не заслужили: белки длинные, а пептиды короткие. Например, в окситоцине всего девять аминокислот. В инсулине две цепи, А и В, первая состоит из 21, а вторая из 30 аминокислот. Впрочем, пептидные гормоны синтезируются как классические белки, и первоначально они вполне длинные, просто потом разрезаются на несколько кусочков, один из которых становится гормоном, а другие тоже на что-нибудь пригождаются. Но абсолютное большинство пептидных гормонов вырабатываются в гипоталамусе и гипофизе, и поэтому судьба побочных продуктов их производства изучена еще не полностью - тут с главными бы продуктами окончательно разобраться.

Существует много гормонов, которые не являются ни стероидами, ни пептидами. Своя особенная структура, например, у гормонов щитовидной железы, или у адреналина, или у мелатонина. Этот последний - производное триптофана, то есть аминокислоты, но одной- единственной. Триптофан превращается в серотонин, а серотонин в свою очередь в мелатонин. В популярных статьях о диетах нередко встречается утверждение, что бананы богаты триптофаном, а значит, их надо есть ради синтеза серотонина и улучшения настроения. Это сомнительно: с тем же уровнем достоверности можно предположить, что из излишков серотонина будет синтезирован мелатонин и в лучшем случае вам захочется спать, а в худшем начнется сезонная депрессия. Есть научные исследования о том, что при остром недостатке триптофана в диете настроение действительно падает, но неполноценное питание вообще не способствует личному благополучию; а вот идея о том, что надо есть именно бананы, чтобы быть счастливыми, - это, видимо, все-таки городская легенда.

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА БИОЛОГИИ

В. Э. БУТВИЛОВСКИЙ , Р. Г. ЗАЯЦ , В. В. ДАВЫДОВ

МЕДИЦИНСКАЯ БИОЛОГИЯ

Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для иностранных студентов учреждений

высшего образования по медицинским специальностям

Минск БГМУ 2014

УДК 57-054.6 (075.8)

ББК 28.0 я73 Б93

Р е ц е н з е н т ы: д-р мед. наук, проф., зав. каф медицинской биологии и общей генетики Витебского государственного медицинского университета В. Я. Бекиш; канд. мед. наук, доц., зав. каф. медицинской биологии и общей генетики Гродненского государственного медицинского университета Л. С. Кизюкевич

Бутвиловский, В. Э.

Б93 Медицинская биология: учеб. пособие / В. Э. Бутвиловский, Р. Г. Заяц, В. В. Давыдов. – Минск: БГМУ, 2014. – 240 с.

ISBN 978-985-528-996-9.

Издание содержит теоретический материал 31-й темы практических занятий по медицинской биологии и общей генетике, термины, открытые и закрытые тесты.

Предназначено для иностранных студентов 1-го курса, может быть использовано студентами всех факультетов.

ВВЕДЕНИЕ ЧЕЛОВЕК В СИСТЕМЕ ПРИРОДЫ

1. Происхождение жизни. Доказательства эволюции органического мира.

Жизнь - это способ существованиябелковых тел , которые постоянно обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией. Биохимическим субстратом жизни (ее материальной основой) является комплекс белков и нуклеиновых кислот.

Гипотезы происхождения жизни:

– креационизма - жизнь была создана Богом;

– самозарождения - жизнь возникала неоднократно из неживого вещества;

– стационарного состояния - жизнь существовала всегда;

– панспермии - жизнь занесена на Землю с других планет;

– биохимические - жизнь возникла на Земле в результате биохимической эволюции.

Доказательствами эволюции органического мира являются: палеонтологические (переходные формы, филогенетические ряды); сравнительноанатомические (одинаковый план строения хордовых животных; гомологичные органы, рудименты и атавизмы); эмбриологические (закон зародышевого сходства, биогенетический закон); молекулярно-генетические данные.

2. Свойства и признаки живого. Уровни организации живого.

Фундаментальные свойства живого:

саморегуляция - способность изменять свою жизнедеятельность

в соответствии с изменением условий окружающей среды;

самообновление - способность синтезировать, восстанавливать или заменять свои структурно-функциональные компоненты;

самовоспроизведение - способность создавать себе подобных, увеличивая численность вида и обеспечивая преемственность в ряду поколений.

Эти свойства определяют признаки живого :

обмен веществ и энергии;

наследственность - обеспечивает передачу признаков из поколения в поколение при репродукции;

изменчивость - вызывает появление новых признаков при изменении условий среды;

репродукция (размножение);

онтогенез (индивидуальное развитие) ифилогенез (историческое развитие видов);

рост - увеличение размеров, объема и массы организмов;

раздражимость - ответная реакция организмов на действие факторов окружающей среды;

гомеостаз - способность поддерживать постоянство внутренней среды и структурной организации;

целостность и дискретность (делимость на составляющие).

Уровни организации живой материи:

Молекулярно - генетический - элементарными единицами этого

уровня являются макромолекулы (ДНК, РНК, белки, углеводы и др.)Клеточный - все живые организмы состоят из клеток.Клетка явля-

ется наименьшей структурно-функциональной и генетической единицей живого. В ней содержится генетическая информация о развитии целого организма и проходят все процессы жизнедеятельности.

Тканевый - группа клеток одинаковой структуры, выполняющих одинаковые функции, составляетткань .

Организменный. Организм - элементарная единица жизни. Организменный уровень характеризуется процессами онтогенеза (индивидуального развития), его нервной и гуморальной регуляцией.

Популяционно - видовой . Группа особей одного вида, длительно занимающих определенную территорию, свободно скрещивающихся и относительно изолированных от других групп особей того же вида, составляетпопуляцию . Популяция является элементарной единицей эволюции. Несколько популяций, особи которых могут скрещиваться и давать плодовитое потомство образуютвид .

Биосферно- биогеоценотический. Биогеоценоз - это группа популя-

ций организмов разных видов, исторически связанных между собой и с определенной территорией проживания. Между популяциями и окружающей средой идет постоянный обмен веществами, энергией и информацией. В сумме биогеоценозы составляют биосферу - область планеты, которую занимают живые организмы.

3. Методы изучения живого (методы биологических наук).

Целостное представление о живой материи можно получить только при комплексном исследовании проявлений жизни на всех уровнях организации. Этим занимается биология , включающая в себя ряд специальных дисциплин (биологических наук ).

Биохимия, биофизика и молекулярная биология изучают проявления жизни на молекулярно-генетическом уровне;цитология - на субклеточном и клеточном уровнях;гистология - на тканевом.

Закономерности индивидуального развития и строение организмов изучают эмбриология ,анатомия ,физиология ; историческое развитие живых систем - эволюционное учение, палеобиология. Популяционновидовой, биогеоценотический и биосферный уровни исследуют генетика, биогеография, систематика, экология и др. Все биологические дисциплины

тесно взаимосвязаны и служат основой для развития различных отраслей народного хозяйства, селекции, ветеринарии, медицины. При этом каждая наука для решения стоящих перед ней задач использует большой арсенал методов: наблюдения, описания, моделирования, экспериментирования.

4. Значение биологии для медицины.

5. Положение человека в системе животного мира.

Как биологический вид человек относится к типу Хордовые , подтипу

Позвоночные, классу Млекопитающие, подклассу Плацентарные, отряду

Приматы , подотрядуЧеловекообразные (узконосые обезьяны), семействуГоминиды (люди), родуHomo (человек), видуHomo sapiens (человек разумный).

6. Человек как биологическое и социальное существо.

В человеке объединяются признаки как биологического, так и социального существа.

		Таблица 1
		Сходство человека и животных

	Систематическая	Признаки характерные для человека
	группа животных	Признаки характерные для человека
	группа животных
	Тип Хордовые	В эмбриональном периоде характерна закладка осевых органов:
		хорды, нервной трубки, пищеварительной трубки
	Подтип Позвоночные	Хорда преобразуется в позвоночник, имеется расположенное на
		брюшной стороне сердце, 2 пары конечностей, 5 отделов го-
		ловного мозга, мозговой и лицевой череп
	Класс Млекопитаю-	Четырехкамерное сердце, теплокровность, сильно развитая ко-
		ра головного мозга, млечные, сальные и потовые железы, нали-
		чие волосяного покрова
	Подкласс Плацентар-	Развитие плода в теле матери и его питание через плаценту
		Развитие плода в теле матери и его питание через плаценту

	Отряд Приматы	Большой палец на верхних конечностях противопоставлен
		остальным, ногти на пальцах, одна пара молочных желез, хо-
		рошо развитые ключицы, замена молочных зубов на постоян-
		ные, рождение в большинстве случаев одного детеныша

Только для вида Homo sapiens характерны следующиепризнаки : прямохождение, высокая степень противопоставления большого пальца на руке, S-образная форма позвоночника, объем головного мозга 1100–1700 см3 , подбородочный выступ, абстрактное мышление, речь, изготовление орудий труда и др. Прогресс человечества подчиняется социальным законам - законам общества. Жизнь человека вне общества невозможна. В развитии человека большую роль сыграли социальные факторы. Знания, умения и духовные ценности передаются в обществе посредством обучения и воспитания молодого поколения.

Основные термины и понятия:

Саморегуляция - способность организма изменять параметры жизнедеятельности в соответствии с изменением условий окружающей среды.

Самообновление - способность организма восстанавливать или заменять свои структурно-функциональные компоненты.

Самовоспроизведение - способность организма создавать себе подобных.

Систематическое положение Homo sapiens - положение человека в системе животного мира.

Филогенетическое древо - схема в форме дерева, которая отражает родственные и исторические связи между систематическими группами.

ТЕМА № 1 УВЕЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КЛЕТКИ

1. Предмет, задачи и методы цитологии.

Цитология (лат. cytos - клетка, logos - наука) - наука, которая изучает строение, химический состав и функции клеток, их размножение, развитие и взаимодействие в многоклеточном организме.

Задачи цитологии:

изучение строения и функции клеток и их компонентов (клеточных мембран, структурных компонентов цитоплазмы и ядра);

изучение деления клеток и возможностей их приспособления к изменениям условий окружающей среды;

изучение взаимоотношений между клетками в многоклеточном организме.

Методы цитологии:

1. Микроскопические - с их помощью изучают морфологию клеток и их компонентов (методы световой и электронной микроскопии).

2. Цитохимические (гистохимические)- позволяют определять хи-

мический состав или локализацию веществ в клетке (в срезах тканей). Они основаны на применении специальных красителей.

3. Биохимические - применяются для изучения химического состава клеток, определения концентрации веществ в тканях. Основаны на свойстве различных биохимических соединений поглощать световые волны определенной длины.

4. Метод дифференциального центрифугирования позволяет изучать состав и свойства органелл клетки: образец ткани измельчают до разрушения клеточных оболочек, помещают в центрифугу, где он разделяется на отдельные фракции соответственно массе.

дении в клетку радиоактивных изотопов. Молекулы, меченные радиоактивными изотопами (3 H,32 P,14 C), участвуют в реакциях обмена. По излучению, которое регистрируют с помощью фотопластинки, определяют их локализацию, перемещение, накопление и выведение.

6. Рентгеноструктурный анализ проводят для изучения пространственной структуры и расположения молекул в веществе. Этот метод основан на дифракции R-лучей при прохождении через кристалл вещества.

2. Увеличительные приборы и их назначение. Устройство светового микроскопа.

Биологический микроскоп предназначен для исследования микрообъектов в потоке проходящего света. Световой микроскоп (рис. 1) состоит из 3 частей: механической, осветительной и оптической.

Рис. 1 . Устройство световых микроскопов:А - МИКМЕД-1; Б - БИОЛАМ:

1 - окуляр,2 - тубус,3 - тубусодержатель,4 - макрометрический винт,5 - микрометрический винт,6 - подставка,7 - зеркало,8 - конденсор, ирисовая диафрагма и светофильтр,9 - предметный столик,10 - револьверное устройство,11 - объектив,12 - корпус коллекторной линзы,13 - патрон с лампой,14 - источник электропитания

Механическая часть включает штатив, предметный столик, макрометрический винт, микрометрический винт, тубус и револьвер.

Штатив состоит из тубусодержателя (колонки) и основания. На колонке расположены:

револьвер - вращающийся механизм для смены объективов;

тубус - полая трубка, в которую вставляется окуляр;

система винтов грубой (макрометрической) и тонкой (микрометрической) настройки микроскопа;

предметный столик для размещения объекта исследования. Осветительная часть включает зеркало (или электрический освети-

тель) и конденсор.

Зеркало микроскопа двухстороннее - с плоской и вогнутой поверхностями. Вогнутая поверхность применяется при недостаточно ярком освещении, а плоская - при интенсивном освещении.

Конденсор - это система линз, собирающая световые лучи в пучок. Диаметр светового пучка можно регулировать, изменяя просвет диафрагмы с помощью специального рычажка.

Оптическая система состоит из окуляра и объективов.

Окуляр (от греч. oculus - глаз) - система линз, направленная к глазу. На оправе окуляра указано увеличение. В учебном микроскопе используются сменные окуляры с увеличением 7×, 10× и 15×.

Объектив расположен у нижнего конца тубуса на нижней пластинке револьвера - это система линз, направленная на объект исследования. Используется 2 вида объективов: малого увеличения (8×) и большого (40×).

Общее увеличение микроскопа определяется путем умножения кратности увеличений объектива и окуляра. Например, общее увеличение микроскопа с объективом 40× и окуляром 7× будет равно 280.

3. Правила работы с микроскопом.

Правила работы с микроскопом на малом увеличении (7 × 8).

1. Микроскоп устанавливают колонкой к себе, а зеркалом к источнику света; примерно на ширину ладони от края стола.

2. Вращая макрометрический винт «на себя», устанавливают объектив на 2–3 см от поверхности предметного столика.

3. Проверяют установку объектива малого увеличения (8×) «на щелчок»: он должен быть зафиксирован против отверстия в предметном столике.

4. Перемещают конденсор в среднее положение и полностью открывают диафрагму.

5. Глядя в окуляр , направляют поверхность зеркала на источник света, чтобы равномерно осветитьполе зрения .

6. Помещают микропрепарат на предметный столик покровным стеклом к объективу (!).

7. Глядя со стороны (!), макрометрическимвинтом опускают объек-

тив до расстояния 0,5 см от поверхности покровного стекла (фокусное расстояние объектива 8× составляет примерно 1 см ).

8. Глядя в окуляр, медленно вращают макрометрический винт «на себя» (!) и получают изображение объекта. Для получения четкого изображения объектамакрометрический винт можно слегка повернуть в одну

и другую стороны.

9. Изучают объект. Перемещение препарата производят вручную. Примечание : Если объект очень мал и его трудно найти на малом уве-

личении, то настроить микроскоп можно на край покровного стекла . Получив четкое изображение края стекла, далее перемещают препарат под объектив и продолжают поиск объекта.

Правила работы с микроскопом на большом увеличении (7 × 40).

1. Получают четкое изображение объекта на малом увеличении (см. выше).

2. Интересующий участок микропрепарата центрируют - передвигают в центр поля зрения.

3. Поворотом револьвера переводят до щелчка объектив большого увеличения (40×).

4. Переводят конденсор в верхнее положение.

5. Глядя в окуляр, слегка поворачивают макрометрический винт «на себя» (!) до появления контуров объекта.

6. Для получения более четкого изображения используют микрометрический винт, вращая его к себе или от себя не более чем на 0,5 оборота.

7. Изучают интересующий участок микропрепарата.

Примечание . Если с первого раза не удается получить изображение объекта на большом увеличении, то необходимо, глядя сбоку, макрометрическим винтом аккуратно опустить объектив большого увеличения почти до касания линзой поверхности покровного стекла (фокусное расстояние объектива 40× составляет около 1 мм) и повторить дйствия, начиная с 5-го пункта.

Окончание работы с микроскопом:

1. Закончив изучение объекта, макрометрическим винтом приподнимают тубус на 2–3 см и снимают препарат с предметного столика.

2. Поворотом револьвера устанавливают объектив малого увеличения на щелчек, фиксируя его против отверстия на предметном столике.

3. Макрометрическим винтом опускают нижний край объектива малого увеличения до уровня предметного столика.

Основные термины и понятия:

Конденсор - это система линз, собирающих световые лучи в пучок.Кремальера - макрометрический винт.

Объектив - система линз, которые ввинчены в револьвер и направлены к объекту исследования.

Окуляр - система линз, которые вставлены в верхнее отверстие тубуса и в которую смотрят глазом.

Разрешающая способность - способность оптического прибора различать мелкие детали; минимальное расстояние между двумя соседними точками (линиями), которые еще можно дифференцировать.

Револьверное устройство - вращающийся механизм смены объективов, который укрепляется внизу на колонке штатива.

Тубус - полая трубка, которая соединяет окуляр и объектив.

ТЕМА № 2 БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ. ПОТОК ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

В КЛЕТКЕ

1. Современное состояние клеточной теории.

1. Клетка - элементарная структурно-функциональная и генетическая единица всего живого, открытая саморегулирующаяся система биополимеров, через которую постоянно идут потоки веществ, энергии и информации.

2. Клетки всех организмов имеют сходное строение, химический состав и процессы жизнедеятельности.

3. Новые клетки образуются при делении материнской клетки.

4. Клетки многоклеточного организма дифференцируются и образуют ткани для выполнения разных функций.

2. Отличительные признаки про - и эукариотических клеток.

Клетки живых организмов подразделяются на прокариотические и эукариотические. Их отличительные признаки представлены в табл. 2.

	Таблица 2
Отличительные признаки про- и эукариотических клеток

Прокариоты	Эукариоты
Микоплазмы, бактерии, цианобактерии	Протисты, клетки растений и животных
Размеры 1–10 мкм
Нет ядра, есть нуклеоид	Есть оформленное ядро
ДНК не связана с белками-гистонами	ДНК связана с белками-гистонами
Нет митоза и мембранных органелл, их	Есть митоз и мембранные органеллы
функции выполняют мезосомы - впячива-
ния клеточной мембраны

Эукариотические клетки содержат оболочку, цитоплазму и ядро. Оболочка (плазмалемма) представлена одной или несколькими мембранами. Цитоплазма представлена однородным коллоидным раствором, в котором располагаются органеллы и включения (рис. 2, 3).

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РФ

Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия

КАФЕДРА БИОЛОГИИ, ВЕТЕРИНАРНОЙ ГЕНЕТИКИ,

К у р с л е к ц и й

П О Д И С Ц И П Л И Н Е

УЛЬЯНОВСК - 1999 год.

г. Ульяновск, ГСХА, 1999, 138 с.

Рецензенты: д.б.н., профессор Васильев Д.А.

зав.кафедрой экологии Красноярского Аграрного

Университета профессор Горбачев В.Н.

Печатается по решению Ученого совета УГСХА,

 Романова Е.М., 1999

 УГСХА, 1999

Тема 1. Введение в биологию

1. ПРЕДМЕТ БИОЛОГИИ.

2. БИОЛОГИЯ КАК СИСТЕМА НАУК.

3. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК.

1. Предмет биологии

Термин биология был введен в 1802 г. Ж.Б.Ламарком. Биология - это совокупность наук о живой природе. Предметом биологии являются все проявления жизни: строение и функции, происхождение и развитие, распространение и многое другое. Общая биология изучает общие закономерности развития живой природы, раскрывающие сущность жизни, ее формы и развитие.

По классическому определению Ф.Энгельса жизнь - "это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка". Современные определения жизни основаны на достижениях биологии 20 века они глубоко материалистичны, хотя не сводят жизнь только к физико-химическим закономерностям, свойственным неживой природе. Только живая природа на нашей планеты обладает способностью к матричному синтезу ДНК, обмену веществ и прогрессивной эволюции. Живое на нашей планете возникло из неживого, поскольку оно энергетически выгоднее. По сравнению с неживой природой живое можно рассматривать как форму движения материи более высокого уровня.

Биология в начале своего развития решала чисто описательные задачи, но затем обратилась к изучению механизмов функционирования живого. В биологии живых организмов можно обнаружить множество чисто физических явлений: циркуляция крови, давление, проведение нервных импульсов, оптические свойства глаза. Понять эти процессы можно только использовав знания точных наук - физики и химии.

У всех живых существ можно обнаружить множество общих черт. Самое общее то, что они состоят из клеток. Каждая клетка является сложной саморегулирующейся химической "лабораторией".

Большую роль в жизнедеятельности клетки и организма играют ферменты, которые облегчают протекание химических реакций. Зачастую клеточные химические механизмы столь сложны, что их невозможно воспроизвести в лабораторных условиях. Благодаря действию ферментов, в биохимических процессах не нарушается ни один из физических законов. Знание химии необходимо для понимания тонких процессов, протекающих на клеточном уровне.

Современная биологи пользуется не только законами физических и химических наук, но и их методами. В частности, для анализа сложных, многоступенчатых биохимических процессов используется метод меченых атомов. В качестве таких меток выступают изотопы.

Вспомним, что химические свойства атомов определяются числом электронов, а не массой ядра. Например, в химическом отношении С (12) и (14) не отличаются, но С (14) радиоактивный изотоп, с его помощью можно весьма точно проследить за малыми порциями веществ и их превращениями в организме. Изучая биологические процессы, нельзя забывать, что все тела состоят из атомов, поэтому большой вклад в понимание тонких клеточных механизмов вносит атомная физика.

Такое взаимодействие и взаимопроникновение наук взаимовыгодно. В частности, именно биология помогла физике открыть закон сохранения энергии. Майер установил этот закон при излучении количества тепла, выделяемого и поглощаемого живым организмом.

Главная проблема любых попыток популяризации науки - это постоянные сбои в теории разума, theory of mind : неспособность поставить себя на место читателя или слушателя, чтобы понять, какие вещи кажутся ему самоочевидными и скучными, а какие кажутся непонятными и нуждаются в подробных объяснениях. Попытки прямого диалога между академическими учеными и широкой общественностью за редкими исключениями не пользуются популярностью, потому что в своих логических построениях ученые склонны перескакивать через два-три звена, абсолютно самоочевидных для профессионала, но непонятных без дополнительного объяснения нормальному человеку, который про ДНК последний раз слышал в школе и вообще у него голова совершенно другим занята.

Именно последовательность аминокислот и закодирована в генах. После того как из ДНК информация была переписана на РНК, начинается трансляция - строительство белка. При этом букв-нуклеотидов в РНК всего четыре, а базовых аминокислот - 20, и поэтому каждая аминокислота кодируется последовательностью из трех нуклеотидов. Этот язык расшифрован, словарик есть в каждом школьном учебнике, так что, зная последовательность нуклеотидов, можно предсказать, какой будет по следовательность аминокислот (обратная операция намного сложнее, потому что одна и та же аминокислота может кодироваться разными наборами нуклеотидов). Например, из кусочка РНК, который мы тут уже рассматривали, - UUC CCA GUU CCU UGG UAG - получится пептидная цепочка «фенилаланин - пролин - валин - пролин - триптофан». На этом синтез оборвется, потому что последние три нуклеотида - UAG - не кодируют никакую аминокислоту, это знак препинания, он означает «конец белка».

Одна из важных функций белков - это способность обеспечивать обмен информацией между клеткой и внешней средой, в роли которой у многоклеточного организма выступает межклеточное пространство. В мембрану каждой клетки встроено огромное количество белков-рецепторов. На внеклеточной части рецептора есть участок, способный воспринимать поступающие сигналы. Если речь идет об органах чувств, то сигналом могут быть колебания воздуха, температура или свет, рецепторы на нейронах могут реагировать на изменения электрического потенциала, но в абсолютном большинстве случаев речь идет о взаимодействии с сигнальной молекулой (лигандом). Оно осуществляется просто за счет того, что сайт связывания - чувствительный участок данного рецептора - по своей форме и распределению зарядов совпадает именно с этой молекулой идеально, как ключ с замком (это настолько навязшая в зубах метафора, которой пользуются абсолютно все, что, когда я однажды попыталась расспросить одного из своих коллег, как же все-таки устроен дверной замок, он посмотрел на меня снисходительно и начал объяснять: «Ну, представь себе мембранный рецептор…»).

Так вот, когда происходит связывание сигнальной молекулы с рецептором, то в ответ он изменяет свою конформацию (то есть способ укладки аминокислотной цепи в трехмерную структуру), и после этого в клетке начинает происходить что-нибудь новое. Если белок одновременно и рецептор, и трансмембранный канал, то он откроется или закроется, и какие-нибудь молекулы начнут или перестанут проникать в клетку или выходить из нее. Если у рецептора есть каталитическая активность, то после активации его внутриклеточная часть начнет что-нибудь делать, например фосфорилировать проплывающие мимо белки (причем не какие попало, а те, которые нужно). Или рецептор может передать сигнал G-белку, а тот в ответ активирует свою альфа-субъединицу, и она отправится в свободное плавание, чтобы творить добро, - допустим, активирует аденилатциклазу, она превратит молекулу АТФ в сигнальную цАМФ, которая в свою очередь подействует на какую-нибудь протеинкиназу… В общем, произойдет каскад из десятка молекул, которые по принципу домино будут активировать и подавлять друг друга, и в конечном итоге это приведет к запуску какого-нибудь ответа на сигнал со стороны клетки как целого. Например, информация дойдет до ядра, там начнут считываться какие-нибудь гены, которые до этого были неактивны, и клетка начнет строить белки, которых у нее раньше не было. Или информация дойдет до каких-нибудь мембранных каналов, и они изменят свою миграционную политику - начнут впускать или выпускать что-то, чего раньше не замечали. Если речь идет о нервной клетке, то такие изменения в миграционной политике могут привести к изменению концентрации ионов внутри и снаружи клетки и, как следствие, к генерации нового нервного импульса, который в свою очередь может повлиять на поведение человека.

Прелесть такой системы передачи в том, что на нее возможно влиять множеством разных способов. Первый нейрон может выпускать множество разных нейромедиаторов в любых количествах. Он может захватывать их из синаптической щели обратно. В пространстве между нейронами могут присутствовать ферменты, расщепляющие нейромедиатор. Рецепторы могут быть более или менее чувствительны к нейромедиаторам. На все эти параметры можно влиять с помощью дополнительных молекул, как вырабатываемых в организме, так и купленных в аптеке, и таким образом в широких пределах модифицировать работу нейронов, а значит, и настроение, память, обучение. Еще один очевидный пример лигандов, связывающихся с рецепторами в многоклеточном организме, - это гормоны. В узком смысле гормонами называют вещества, которые вырабатываются специализированными эндокринными железами - эпифизом, надпочечниками, щитовидной железой и т. д. Более современное определение включает любые вещества, которые вырабатываются в одних тканях и влияют на другие, например лептин, который производится жировыми клетками, или холецистокинин, вырабатывающийся в тонком кишечнике. Оба этих гормона-в-широком-смысле могут воздействовать на мозг, подавляя чувство голода.

Химическая природа гормонов разнообразна: в принципе почти любая молекула в ходе эволюции имеет шанс превратиться в посланника судьбы. В нашем случае две самые большие группы - это стероидные и пептидные гормоны. Первые производятся на базе холестерина (да, это вообще ужасно важная и нужная молекула, без нее еще и клеточные мембраны не смогут существовать; хорошая новость в том, что организм умеет синтезировать холестерин самостоятельно, так что можно не следить специально за его присутствием в пище). К стероидным гормонам относятся все главные половые гормоны (эстрадиол, тестостерон и т. д.) и все кортикостероиды, в том числе «гормон стресса» кортизол. Стероидные гормоны легко проникают сквозь клеточные мембраны, так что рецепторы к ним расположены не на поверхности клеток, а внутри. Пептидные гормоны - это цепочки аминокислот. Их не называют белками, потому что не доросли и не заслужили: белки длинные, а пептиды короткие. Например, в окситоцине всего девять аминокислот. В инсулине две цепи, А и В , первая состоит из 21, а вторая из 30 аминокислот. Впрочем, пептидные гормоны синтезируются как классические белки, и первоначально они вполне длинные, просто потом разрезаются на несколько кусочков, один из которых становится гормоном, а другие тоже на что-нибудь пригождаются. Но абсолютное большинство пептидных гормонов вырабатываются в гипоталамусе и гипофизе, и поэтому судьба побочных продуктов их производства изучена еще не полностью - тут с главными бы продуктами окончательно разобраться.

Существует много гормонов, которые не являются ни стероидами, ни пептидами. Своя особенная структура, например, у гормонов щитовидной железы, или у адреналина, или у мелатонина. Этот последний - производное триптофана, то есть аминокислоты, но одной-единственной. Триптофан превращается в серотонин, а серотонин в свою очередь в мелатонин. В популярных статьях о диетах нередко встречается утверждение, что бананы богаты триптофаном, а значит, их надо есть ради синтеза серотонина и улучшения настроения. Это сомнительно: с тем же уровнем достоверности можно предположить, что из излишков серотонина будет синтезирован мелатонин и в лучшем случае вам захочется спать, а в худшем начнется сезонная депрессия. Есть научные исследования о том, что при остром недостатке триптофана в диете настроение действительно падает, но неполноценное питание вообще не способствует личному благополучию; а вот идея о том, что надо есть именно бананы, чтобы быть счастливыми, - это, видимо, все-таки городская легенда.

Три регуляторные системы организма: нервная, эндокринная и иммунная

Химическая близость серотонина (мы считаем его нейромедиатором) и мелатонина (он тоже вырабатывается в мозге и действует в том числе на мозг, но мы считаем его гормоном) лишний раз показывает, насколько условны все эти классификации. На самом деле у наших клеток множество путей обмена информацией. Для быстрых целенаправленных реакций есть нервная система, но и в ней для передачи сигналов от нейрона к нейрону используются химические вещества; для медленных реакций широкого спектра действия есть гормоны, но если рассматривать их широко, то среди них есть всякие малоизвестные молекулы, которые вырабатываются где-нибудь в кишечнике и действуют на его же соседние клетки настолько прицельно и быстро, что почти могут конкурировать с нервными сигналами. А ведь еще есть иммунная система, клетки которой тоже активнейшим образом выделяют химические сигналы для общения и друг с другом, и с другими тканями организма, и мы не называем эти сигналы гормонами только потому, что привыкли считать ими вещества, выделяющиеся в конкретных железах. Абсолютно все системы организма влияют друг на друга, слышат друг друга, контролируют друг друга, понимают друг друга - и именно благодаря этому у нас такое прекрасное тело, в котором все хорошо работает в течение многих лет. Сейчас, в начале XXI века, ученые знают о его работе фантастически много, несопоставимо больше, чем в начале XX, когда присуждались самые первые Нобелевские премии за исследования нервных и химических взаимодействий между разными клетками. Я уверена, что в течение ближайших 100 лет все молекулярные взаимодействия наконец будут описаны, и ими можно будет эффективно управлять, предотвращая само появление дисбаланса, то есть болезней. Но наука на этом не остановится, потому что она никогда не останавливается. Она начнет думать, как сделать нас еще лучше - и не только здоровее, но и счастливее и умнее, потому что это ведь тоже вопрос молекул. И я уверена, что эта задача тоже будет решена.

Это интересно: