Естествознание

План 1. Менделя о механизме наследственности. 2.А.Гурвич клеточная теория биологического поля. 3.Гипотеза А.П.Дуброва о биогравитационном характере поля клетки. 1 Введение Во второй половине 20 в. были выяснены вещественный состав, структура клетки и процессы, происходящие в ней. Клетка это своего рода атом в биологии. Точно так же, как разные химические соединения сложены из атомов, так и живые организмы состоят из огромных скоплений клеток.Из работ физиков мы знаем, что все атомы очень похожи друг на друга в центре каждого атома находится массивное, положительно заряженное ядро, а вокруг него вращается облако электронов это как бы солнечная система в миниатюре Клетки, подобно атомам, также очень сходны друг с другом.

Каждая клетка содержит в середине плотное образование, называемое ядром, которое плавает в полужидкой цитоплазме. Все вместе заключено в клеточную мембрану Дж. Кендрью. Нить жизни. Основное вещество клетки белки, молекулы которых обычно содержат несколько сот аминокисслот и похожи на бусы или браслеты с брелоками, состоящими из главной и боковой цепей.

У всех живых видов имеются свои особые белки, определяемые генетическим аппаратом. Собственно, клетка и нужна для аппарата производства, который находится в ее ядре. Без клетки генетический аппарат не мог бы существовать. Генетика по праву может считаться одной из самых важных областей биологии. На протяжении тысячелетий человек пользовался генетическими методами для улучшения домашних животных и возделываемых растений, не имея представления о механизмах, лежащих в основе этих методов.

Судя по разнообразным археологическим данным, уже 6000 лет назад люди понимали, что некоторые физические признаки могут передаваться от одного поколения другому. Отбирая определенные организмы из природных популяций и скрещивая их между собой, человек создавал улучшенные сорта растений и породы животных, обладавшие нужными ему свойствами. 2 Однако лишь в начале XX в. ученые стали осознавать в полной мере важность законов наследственности и ее механизмов.

Хотя успехи микроско пии позволили установить, что наследственные признаки передаются из поколения в поколение через сперматозоиды и яйцеклетки, оставалось неясным, каким образом мельчайшие частицы протоплазмы могут нести в себе задатки того огромного множества признаков, из которых слагается каждый отдельный организм. Первый действительно научный шаг вперед в изучении наследственности был сделан австрийским монахом Грегором Менделем, который в 1866 г. опубликовал статью, заложившую основы современной генетики.

Мендель показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей потомкам в виде дискретных обособленных единиц. Эти единицы, представленные у особей парами, остаются дискретными и передаются последующим поколениям в мужских и женских гаметах, каждая из которых содержит по одной единице из каждой пары. В 1909 г. датский ботаник Иогансен назвал эти единицы гедам, а в 1912 г. американский генетик Морган показал, что они находятся в хромосомах.

С тех пор генетика достигла больших успехов в объяснении природы наследственности и на уровне организма, и на уровне гена. Природа генов Изучение наследственности уже давно было связано с преставлением о ее корпускулярной природе. В 1866 г. Мендель высказал предположение, что признаки организмов определяются наследуемыми единицами, которые он назвал элементами. Позднее их стали называть факторами и, наконец, генами было показано, что гены находятся в хромосомах, с которыми они и передаются от одного поколения к другому. 3 Несмотря на то, что уже многое известно о хромосомах и структуре ДНК, дать определение гена очень трудно, пока удалось сформулировать только три возможных определения гена а ген как единица рекомбинации.

На основании своих работ по построению хромосомных карт дро зофилы Морган постулировал, что ген - это наименьший участок хромосомы, который может быть отделен от примыкающих к нему участков в результате кроссинговера.

Согласно этому определению, ген представляет собой крупную единицу, специфическую область хромосомы, определяющую тот или иной признак организма б ген как единица мутирования. В результате изучения природы мутаций было установлено, что изменения признаков возникают вследствие случайных спонтанных изменений в структуре хромосомы, в последовательности оснований или даже в одном основании.

В этом смысле можно было сказать, что ген - это одна пара комплиментарных оснований в нуклеотидной последовательности ДНК, т.е. наименьший участок хромосомы, способный претерпеть мутацию. в ген как единица функции. Поскольку было известно, что от генов зависят структурные, физиологические и биохимические признаки организмов, было предложено определять ген как наименьший участок хромосомы, обусловливающий синтез определенного продукта. Исследования Менделя Успехи, достигнутые Менделем, частично обусловлены удачным выбором объекта для экспериментов-гороха огородного Рisum sativum.

Мендель удостоверился, что по сравнению с другими этот вид обладает следую 4 щими преимуществами 1 имеется много сортов, четко различающихся по ряду признаков 2 растения легко выращивать 3 репродуктивные органы полностью прикрыты лепестками, так что растение обычно самоопыляется поэтому его сорта размножаются в чистоте, т.е. их признаки из поколения в поколение остаются неизменными 4 возможно искусственное скрещивание сортов, и оно дает вполне плодовитых гибридов.

Из 34 сортов гороха Мендель отобрал 22 сорта, обла дающие четко выраженными различиями по ряду признаков, и использовал их в своих опытах со скрещиванием. Менделя интересовали семь главных признаков высота стебля, форма семян, окраска семян, форма и окраска плодов, расположение и окраска цветков. И до Менделя многие ученые проводили подобные эксперименты на растениях, но ни один из них не получил таких точных и подробных данных кроме того, они не смогли объяснить свои результаты с точки зрения механизма наследственности.

Моменты, обеспечившие Менделю успех, следует признать необходимыми условиями проведения всякого научного исследования и принять их в качестве образца. Условия эти можно сформулировать следующим образом 1 проведение предварительных исследований для ознакомления с экспериментальным объектом 2 тщательное планирование всех экспериментов, с тем чтобы всякий раз внимание было сосредоточено на одной переменной, что упрощает наблюдения 3 строжайшее соблюдение всех методик, с тем чтобы исключить возможность введения переменных, искажающих результаты подробности см. ниже 4 точная регистрация всех экспериментов и запись всех получен 5 ных результатов 5 получение достаточного количества данных, чтобы их можно было считать статистически достоверными.

Как писал Мендель, достоверность и полезность всякого эксперимента определяются пригодностью данного материала для тех целей, в которых он используется.

Следует, однако, отметить, что в выборе экспериментального объекта Менделю кое в чем и просто повезло в наследовании отобранных им признаков не было ряда более сложных особенностей, открытых позднее, та ких как неполное доминирование, зависимость более чем от одной пары генов, сцепление генов. Наследование при моногибридном скрещивании и закон расщепления Для своих первых экспериментов Мендель выбирал растения двух сортов, четко различавшихся по какому-либо признаку, например по расположению цветков цветки могут быть распределены по всему стеблю пазушные или находиться на конце стебля верхушечные.

Растения, различающиеся по одной паре альтернативных признаков, Мендель выращивал на протяжении ряда поколений. Семена от пазушных цветков всегда давали растения с пазушными цветками, а семена от верхушечных цветков- растения с верхушечными цветками. Таким образом, Мендель убедился, что выбранные им растения размножаются в чистоте т.е. без расщепления потомства и пригодны для проведения опытов по гибридизации экспериментальных скрещиваний. Его метод состоял в следующем он удалял у ряда растений одного сорта пыльники до того, как могло произойти самоопыление эти растения Мендель называл женскими пользуясь кисточкой, он наносил на рыльца этих женских цветков пыльцу из пыльников растения другого сорта за 6 тем он надевал на искусственно опыленные цветки маленькие колпачки, чтобы на их рыльца не могла попасть пыльца с других растений.

Мендель проводил реципрокные скрещивания - переносил пыльцевые зерна как с пазушных цветков на верхушечные, так и с верхушечных на пазушные.

Во всех случаях из семян, собранных от полученных гибридов, вырастали растения с пазушными цветками. Этот признак-пазушные цветки наблюдаемый у растений первого гибридного поколения, Мендель назвал доминантным позднее, в 1902 г Бэтсон и Сондерс стали обозначать первое поколение гибридного потомства символом F1. Ни у одного из растений F1 не было верхушечных цветков. На цветки растений F1 Мендель надел колпачки чтобы не допустить перекрестного опыления и дал им возможность самоопылиться.

Семена, собранные c растений F1, были пересчитаны и высажены следующей вес ной для получения второго гибридного поколения, F2 поколение F2 - это всегда результат инбридинга в поколении F1, в данном случае самоопыления. Во втором гибридном поколении у одних растений образовались пазушные цветки, а у других - верхушечные. Иными словами, признак верхушечные цветки, отсутствовавший в поколении F1, вновь появился в поколении F2. Мендель рассудил, что этот признак присутствовал в поколении F1 в скрытом виде, но не смог проявиться поэтому он назвал его рецессивным.

Из 858 растений, полученных Менделем в F2, у 651 были пазушные цветки, а у 207-верхушечные. Мендель провел ряд аналогичных опытов, используя всякий раз одну пару альтернативных признаков. Результаты экспериментальных скрещиваний по семи парам таких признаков приведены в табл. 1. 7 ПризнакРодительские растенияПоколение F2ОтношениеДоминантный признакРецессивный признакДоминантныерецессивныеВысота стебляВысокийНизкий7872772,84 1СеменаГладкиеМорщинистые547418502,96 1Окраска семянЖелтыеЗеленые602220013,01 1Форма плодовПлоскиеВыпуклые8822992,95 1Окраска плодовЗеленыеЖелтые4281522,82 1Положение цветковПазушныеВерхушечные6512073,14 1Окраска цветковКрасныеБелые7052243,15 1Итого1494950102,98 1 Таблица 1. Результаты экспериментов Менделя по наследованию семи пар альтернативных признаков. Наблюдаемое соотношение доминантных и рецессивных признаков приближается к теоретически ожидаемому 3 1. 8 Во всех случаях анализ результатов показал, что отношение доминантных признаков к рецессивным в поколении F2 составляло примерно 3 1. Приведенный выше пример типичен для всех экспериментов Менделя, в которых изучалось наследование одного признака моногибридные скрещивания.

На основании этих и аналогичных результатов Мендель сделал следующие выводы 1. Поскольку исходные родительские сорта размножались в чистоте не расщеплялись, у сорта с пазушными цветками должно быть два пазушных фактора, а у сорта с верхушечными цветками - два верхушечных фактора. 2. Растения F1 содержали но одному фактору, полученному от каждого из родительских растений через гаметы. 3. Эти факторы в F1 не сливаются, а сохраняют свою индивидуальность. 4. Пазушный фактор доминирует над верхушечным фактором, который рецессивен. Разделение пары родительских факторов при образовании гамет так что в каждую гамету попадает лишь один из них известно под названием первого закона Менделя, или закона расщепления.

Согласно этому закону, признаки данного организма детерминируются парами внутренних факторов.

В одной гамете может быть представлен лишь один из каждой пары таких факторов.

Теперь мы знаем, что эти факторы, детерминирующие такие признаки, как расположение цветка, соответствуют участкам хромосомы, называемым генами. Описанные выше эксперименты, проводившиеся Менделем при изучении наследования одной пары альтернативных признаков, служат примером моногибридного скрещивания.

Дигибридное скрещивание и закон независимого распределения Установив возможность предсказывать результаты скрещиваний по 9 одной паре альтернативных признаков, Мендель перешел к изучению наследования двух пар таких признаков. Скрещивания между особями, различающимися по двум признакам, называют дигибридными. В одном из своих экспериментов Мендель использовал растения гороха, различающиеся по форме и окраске семян.

Применяя метод, описанный в разд. 2.1, он скрещивал между собой чистосортные гомозиготные растения с гладкими желтыми семенами и чистосортные растения с морщинистыми зелеными семенами. У всех растений F1 первого поколения гибридов семена были гладкие и желтые. По результатам проведенных ранее моногибридных скрещиваний Мендель уже знал, что эти признаки доминантны теперь, однако, его интересовали характер и соотношение семян разных талов в поколении F2, полученном от растений F1 путем самоопыления.

Всего он собрал от растений F2 556 семян, среди которых было гладких желтых 315 морщинистых желтых 101 гладких зеленых 108 морщинистых зеленых 32 Соотношение разных фенотипов составляло примерно 9 3 3 1 дигибридное расщепление. На основании этих результатов Мендель сделал два вывода 1. В поколении F2 появилось два новых сочетания признаков морщинистые и желтые гладкие и зеленые. 2. Для каждой пары аллеломорфных признаков фенотипов, определяемых различными аллелями получилось отношение 3 1, характерное для моногибридного скрещивания - среди семян было 423 гладких и 133 морщинистых, 416 желтых и 140 зеленых.

Эти результаты позволили Менделю утверждать, что две пары признаков форма и окраска семян, наследственные задатки которых объединились в поколении F1, в последующих поколениях разделяются и ведут себя 10 независимо одна от другой. На этом основан второй закон Менделя - принцип независимого распределения, согласно которому каждый признак из одной пары признаков может сочетаться с любым признаком из другой пары. Краткое изложение сути гипотез Менделя 1. Каждый признак данного организма контролируется парой аллелей. 2. Если организм содержит два различных аллеля для данного признака, то один из них доминантный может проявляться, полностью подавляя проявление другого рецессивного. 3. При мейозе каждая пара аллелей разделяется расщепляется и каждая гамета получает по одному из каждой пары аллелей принцип расщепления. 4. При образовании мужских и женских гамет в каждую из них может попасть любой аллель из одной пары вместе с любым другим из другой пары принцип независимого распределения. 5. Каждый аллель передается из поколения в поколение как дискретная не изменяющаяся единица. 6. Каждый организм наследует по одному аллелю для каждого признака от каждой из родительских особей.

Хромосомная теория наследственности К концу XIX в. в результате повышения оптических качеств микроскопов и совершенствования цитологических методов возможно стало наблюдать поведение хромосом в гаметах и зиготах. Еще в 1875 г. Гертвиг обратил внимание на то, что при оплодотворении яиц морского ежа происхо 11 дит слияние двух ядер - ядра спермия и ядра яйцеклетки.

В 1902 г. Бовери продемонстрировал важную роль ядра в регуляции развития признаков организма, а в 1882 г. Флемминг описал поведение хромосом во время митоза.

В 1900 г. законы Менделя были вторично открыты и должным образом оценены почти одновременно и независимо друг от друга тремя учеными - де Фризом, Корренсом и Чермаком.

Корренс сформулировал выводы Менделя в привычной нам форме двух законов и ввел термин фактор, тогда как Мендель для описания единицы наследственности пользовался словом элемент. Позднее американец Уильям Сэттон заметил удивительное сходство между поведением хромосом во время образования гамет и оплодотворения и передачей менделевских наследственных факторов. На основании изложенных выше данных Сэттон и Бовери высказали мнение, что хромосомы являются носителями менделевских факторов, и сформулировали так называемую хромосомную теорию наследственности.

Согласно этой теории, каждая пара факторов локализована в паре гомологичных хромосом, причем каждая хромосома несет по одному фактору. Поскольку число признаков у любого организма во много раз больше числа его хромосом, видимых в микроскоп, каждая хромосома должна содержать множество факторов. В 1909 г. Иогансен заменил термин фактор, означавший основную единицу наследственности, термином ген. Альтернативные формы гена, определяющие его проявление в фенотипе, назвали аллеля- ми. Аллели - это конкретные формы, которыми может быть представлен ген, и они занимают одно и то же место - локус - в гомологичных хромосомах.

Роль генов в развитии Роль генов в развитии организма огромна. Гены характеризуют все признаки будущего организма, такие, как цвет глаз и кожи, размеры, вес и 12 многое другое. Гены являются носителями наследственной информации, на основе которой развивается организм. 2.

А.Гурвич клеточная теория биологического поля

Как известно, у поверхности земли электромагнитное поле не однородно и... К то муже четкий биолокационный эффект наблюдается и в движущихся авто... голограммой, то к этому образу могут быть применены все те закономерно... По мысли некоторых ученых кванты гравитационного поля - гравитоны - яв... Единое поле - фундаментальная основа всего сущего в мире, начиная от к...

Заключение При изучении клетки как объекта следует отметить, что научное значение в этой области достигнуто в большей степени за счет успехов новой науки молекулярной биологии. Новая биология начала с простейших компонентов живого организма стала изучать отдельные молекулы и их взаимодействие внутри клеток, пренебрегая всем остальным.

Теперь пришла пора обратиться к этому остальному и двигаться вверх вдоль иерархии биологической организации Дж. Кендрью Литература Горелов А.А. Концепции современного естествознания. М 1999 г. Гурвич А.Г. Теория биологического поля. М.1994 г. ДубровА.П Пушкин В.Н. Парапсихология и современное естествознание М 1998 г. А.П. Ефремов. Кручение пространства-времени и эффекты торсионного поля. М МНТЦ ВЕНТ, 1991, препринт N6, 76с. Ю.Н. Обухов, П.И. Пронин. Физические эффекты в теории гравитации с кручением. В кн. Итоги науки и техники. классическая теория поля и теория гравитации, Т.2, М ВИНИТИ, 1991. Владимиров Ю. С Мицкевич Н.В. Пространство, время, гравитация. -М. Наука, 1969г. Уваров В.В. Природа биополя. Д2992. Наука и Техника, N7, 1990г.