Биологическое значение геномного уровня организации наследственного материала

Геномный уровень организации наследственного материала, объединяющий всю совокупность хромосомных генов, является эволюционно сложившейся структурой, характеризующейся относительно большей стабильностью, нежели генный и хромосомный уровни. На геномном уровне система сбалансированных по дозам и объединенных сложнейшими функциональными взаимосвязями генов представляет собой нечто большее, нежели простую совокупность отдельных единиц. Поэтому результатом функционирования генома является формирование фенотипа целостного организма. В связи с этим фенотип организма нельзя представлять как простую совокупность признаков и свойств, это организм во всем многообразии его характеристик на всем протяжении индивидуального развития. Таким образом, поддержание постоянства организации наследственного материала на геномном уровне имеет первостепенное значение для обеспечения нормального развития, организма и воспроизведения у особи в первую очередь видовых характеристик.

В то же время допустимость рекомбинации единиц наследственности в генотипах особей обусловливает генетическое разнообразие их, что имеет важное эволюционное значение. Мутационные изменения, реализующиеся на геномном уровне организации наследственного материала, — мутации регуляторных генов, обладающих широким плейотропным действием, количественные изменения доз генов, транслокации и транспозиции генетических единиц, влияющие на характер экспрессии генов, наконец, возможность включения в геном чужеродной информации при горизонтальном переносе нуклеотидных последовательностей между организмами разных видов, — оказываясь иногда эволюционно перспективными, вероятно, являются основной причиной ускорения темпов эволюционного процесса на отдельных этапах исторического развития живых форм на Земле.

Клеточный уровень организации живого

1. Основные этапы развития цитологии

2. Основные положения клеточной теории

3. Типы клеточной организации

4. Структурно-функциональная организация эукариотической клетки

4.1. Ядерный аппарат

4.2. Плазмалемма (плазматическая мембрана)

4.3. Цитоплазма

4.4. Вакуолярная система

4.5. Система энергообеспечения

4.6. Опорно-двигательная система (цитоскелет)

5. Закономерности существования клетки во времени

5.1. Жизненный цикл клетки

5.2. Митоз, его биологическое значение, патология

5.3. Амитоз

5.4. Проблемы клеточной пролиферации в медицине

5.5. Мейоз, его биологическое значение и патология

1. Основные этапы развития цитологии

Цитология (от греч. kytos— ячейка, клетка) — наука о клетке, в сов­ременном звучании — биологии клетки - наука довольно молодая. Из среды других биологических наук она выделилась почти сто лет назад. Впервые обобщенные сведения о строении клеток были собраны в книге Ж.-Б. Карнуа «Биология клетки», вышедшей в 1884 г.

За последние 50 лет цитология из описательно-морфологической превратилась в экспериментальную науку, ставящую перед собой зада­чи изучения физиологии клетки, ее основных жизненных функций и свойств, ее биологии. Другими словами, современная цитология — это физиология клетки. Возможность такого переключения интересов ис­следователей возникла в связи с тем, что цитология тесно сопряжена с научными и методическими достижениями биохимии, биофизики, молекулярной биологии и генетики. Это послужило основанием дляуглубленного изучения клетки как таковой, для изучения ее общих свойств и функционирования уже с позиций этих наук, что и дало основание для появления некой синтетической науки о клетке, а именно биологии клетки, или, как чаще называют, клеточной биологии.В этой науке плодотворно сочетаются как морфологические, так и молекулярно-биологические подходы; это позволяет в настоящее время считать, что термины цитология и биология клетки совпадают, так как предметом их изучения является клетка, имеющая свои собственные закономерности организации и функционирования.

Дисциплина «Биология клетки» относится к фундаментальным разделам биологии, так как она исследует и описывает единственную единицу всего живого на Земле - клетку. Познание клетки имеет важ­нейшее значение для развития множества других биологических наук, таких, как физиология, генетика, молекулярная биология и др., ибо дает им как бы субстрат, материал для изучения отдельных свойств именно клеток: все функциональные отправления организмов имеют клеточную основу. Огромное значение современная цитология, или биология клетки, имеет для медицины, так как любые заболевания человеческого организма своей основой имеют патологию конкретных клеток или их групп, что важно для понимания развития болезни, для ее диагностики и для выбора методов лечения и профилактики заболе­вания. Длительное и пристальное изучение клетки как таковой приве­ло к формулированию важного теоретического обобщения, формули­рованию так называемой клеточной теории, имеющей огромное об­щебиологическое значение.

Термин «клетка» был предложен английским исследователем Робертом Гуком в 1665 г. Впервые используя микроскоп для изучения срезов пробки, он заметил множество мелких образований, похожих на ячейки пчелиных сот. Роберт Гук дал им название ячейки или клетки.

Работы Р. Гука вызвали интерес к дальнейшим микроскопическим исследованиям организмов. Роберт Гук (1665) первым наблюдал с помощью увеличительных линз подразделение тканей пробки на «ячейки», или «клетки». Его описания послужили толчком для появления систематических иссле­дований анатомии растений (Мальпиги, 1671; Грю, 1671), которые подтвердили наблюдения Роберта Гука и показали, что разнообразные части растений состоят из тесно расположенных «пузырьков», или «мешочков». Позднее А. Левенгук (1680) открыл мир одноклеточных организмов и впервые увидел клетки животных (эритроциты). Позд­нее клетки животных были описаны Ф. Фонтана (1781); но эти и дру­гие многочисленные исследования не привели в то время к понима­нию универсальности клеточного строения, к четким представлениям о том, что же являет собой клетка. Прогресс в изучении микроанато­мии клетки связан с развитием микроскопирования в XIX в. К этому времени изменились представления о строении клеток: главным в ор­ганизации клетки стала считаться не клеточная стенка, а собственно ее содержимое — протоплазма (Пуркинье, 1830). В протоплазме был от­крыт постоянный компонент клетки - ядро (Браун, 1833). Все эти многочисленные наблюдения позволили Т. Шванну в 1838 г. сделать ряд обобщений. Он показал, что клетки растений и животных принци­пиально сходны между собой (гомологичны). «Заслуга Т. Шванна за­ключалась не в том, что он открыл клетки как таковые, а в том, что он научил исследователей понимать их значение» (Вальдейер, 1909).