Яненко Вадим Олександрович Кандидат біологічних наук старший викладач E-mail : Aquila_sp@ukr.net +38(098) 666-43-99
Київський національний університет імені Тараса Шевченка Навчально-науковий центр «Інститут біології»
Вступ до курсу медичної біології. Рівні організації життя. Оптичні системи в біологічних дослідженнях.
1. Медична біологія / за ред. В.П.Пішака, Ю.І. Бажори. Підручник. – Вінниця: НОВА КНИГА, 2004. – С. 18-81. 2. Биология : Учебник : В 2 т. / Под ред. В.Н. Ярыгина. - М.: Высш. шк., 1999. – Т.1. С. 7-49. 3. Биология : Учебник / Под ред. В.Н. Ярыгина. М.: Медицина, 1985. – С. 11-16, 35-50. 4. Слюсарєв А.О., Жукова С.В. Біологія. - К.: Вища шк., 1992. – С. 14-31.
Медична біологія – наука про основи життєдіяльності людини, що вивчає закономірності спадковості, мінливості, індивідуального розвитку та морфологічної адаптації людини до умов навколишнього середовища та вплив різнихфакторів на здоров ’ я людини. Завдання медичної біології – визначити роль біологічних процесів у забезпеченні здоров ’ я індивідуума.
Біологія – наука про живі організми (рослини і тварини), виникнення і розвиток живої природи, про загальні закономірності життя. Назва походить від грецьких слів " βίος" – життя і " λόγος" – наука, вчення, знання. Термін "біологія" був вперше вжитий в 1797 році німецьким професором анатомії Теодором Рузом (1771-1803), пізніше в 1800 році термін застосував професор Дерптського університету ( Тартуський университет, Естонія ) К. Бурдах (1776-1847), а в 1802 році -Ж.Б.Ламарк (1744-1829) і Л. Тревіранус (1779-1864).
Медична біологія – наука про основи життєдіяльності людини, що вивчає закономірності індивідуального розвитку та морфологічні адаптації до умов навколишнього середовища в зв’язку з її біосоціальною суттю та впливом молекулярно-генетичних, клітинних, онтогенетичних, популяційних, екологічних факторів на здоров’я людини. Генетика людини вивчає закономірності спадковості та мінливості нормальних і патологічних ознак людини, особливості успадкування моногенних та полігенних захворювань, механізми виникнення, фенотипові прояви та методи діагностики хромосомних захворювань. Медична паразитологія – медико-біологіч на наука про паразитів людини і спричинювані ними паразитарні, або інвазійні, хвороби людини. Медична протозоологія вивчає паразитичних найпростіших людини, медична гельмінтологія – паразитичних червів (гельмінтів) людини, медична арахноентомологія – членистоногих, які є збудниками, переносниками і природними резервуарами збудників захворювань.
Рівні організації живої матерії : Жива матерія може перебувати на різних рівнях організації, що поступово сформувалися в процесі її еволюції. Розрізняють такі рівні організації живої матерії : молекулярний ; клітинний ; тканинний ; органний або системний ; організмовий ; популяційно-видовий ; біогеоценотичний ; біосферний.
Рівень функціонування біологічних макромолекул - біополімерів : нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів, ліпідів, стероїдів. З цього рівня починаються найважливіші процеси життєдіяльності : обмін речовин, перетворення енергії, передача спадкової інформації. Цей рівень вивчають : біохімія, молекулярна генетика, молекулярна біологія, біофізика.
Клітинний рівень - це рівень кліт ин б актерій, ціанобактерій, одноклітинних та багатоклітинних організмів. Кліт ина - це структурна та функціональна одиниця ж ивого. Вона є елементарною одиницею будови, життєдіяльності і розвитку живої мате рії.
Характеризується тим, що в кожній клітині як одноклітинних, так і багатоклітинних організмів відбуваються обмін речовин і перетворення енергії, зберігаєть ся та реалізується вся спадкова інформація. Клітини здатні до розмноження і передачі спадкової інформації дочірнім клітинам. Цей рівень вивчають цитологія, цитохімія, цитогенетика, мікробіологія.
Тканинний рівень організації - це рівень, на якому вивчається будова і функціонування тканин. Досліджується цей рівень гістологією і г істохімією.
Системний рівень організації - це рівень органів багатоклітинних організмів. Під час індивідуального розвитку клітини спеціалізуються за будовою та виконуваними функціями, часто формуючи тканини. З тканин формуються органи. Вивчають цей рівень анатомія, фізіологія, ембріологія.
Різні органи взаємодіють між собою у складі певної системи органів. Цим забезпечується функціонування цілісного організму як інтегрованої біологічної системи. Організмовий рівень організації - це рівень одноклітинних, колоніальних і багатоклітинних організмів. В одноклітинних організмів організмовий рівень збігається з клітинним.
Специфіка організмового рівня в тому, що на цьому рівні відбувається декодування і реалізація генетичної інформації, формування ознак, властивих особинам даного виду. Цей рівень вивчається морфологією, анатомією, ембріологією, фізіологією, генетикою, палеонтологією.
Особини одного виду об’єднуються в групи – популяції. Популяції одного виду більш-менш відмежовані від інших. Популяції є не тільки елементарними одиницями виду, а й еволюції, оскільки в них відбуваються основні еволюційні процеси. Ці процеси здатні забезпечити формування нових видів, що підтримує біологічне різноманіття нашої планети.
Популяційно-видовий рівень організації характеризується високим біорізноманіттям. На цьому рівні вивчаються генетичні і екологічні особливості популяцій, елементарні еволюційні чинники, їх вплив на генофонд та проблеми збереження видів. Цей рівень вивчається систематикою, таксоном ією, екологією, біогеографією, генетикою популяцій.
Популяції різних видів, які населяють спільну територію, взаємодіють між собою та з чинниками неживої природи, входять до складу надвидових біологічних систем – екосистем. Екосистеми, які охоплюють територію з подібними фізико-кліматичними умовами, називають біогеоценозами. Для них характерні п о стійні потоки енергії між популяціями різних видів, а також постійний обмін речовиною між живою та неживою частинами біогеоценозів, тобто колообіг речовин.
Біогеоценот ичний - це рівень мікро екосистем та макроекосистем. На ньому вивчаються типи живлення, типи взаємин організмів і популяцій в екосистемі, чисельність популяцій, динаміка чисельності популяцій, щільність популяцій, продуктивність екосистем, сукцес ії. Цей рівень вивчає екологія.
Окремі екосистеми нашої планети разом утворюють біосферу – частину оболонок Землі, населену живими організмами. Біосфера становить єдину гігінтську екосистему нашої планети – мега- екостистему. Біосферний рівень організації живої матерії характеризується глобальним колообігом речовин, хімічних елементів і потоками енергії, які забезпечують функціонування біосфери.
Людина є закономірним підсумком розвитку органічного світу. її історичний вік відносноневеликий - близько двох мільйонів років, але темпи становлення дуже високі. Це пов'язано з тим, що впродовж еволюції тут діяли не тільки біологічні, а й соціальні чинники.
Безпосередніми пращурами людини були вимерлі людиноподібні мавпи - австралопітеки ( південні мавпи ). У ході антропогенезу мала місце послідовна зміна етапів - Homo habilis ( людина уміла ), Ното erectus ( людина, що прямо ходить), Homo sapiens ( людина розумна ).
Людина - біосоціальна істота. Це вінець природи, особливим чином виділений із світу тварин. її суттєві біологічні особливості : складність анатомо- фізіологічної організації ; 2 ) високорозвинений мозок, який забезпечує енергонадмірність ( людина - витончений перетворювач природної енергії ); 3 ) обмеження природного добору як рушійного фактора еволюції.
В 1665 році англійський природодослідник Роберт Гук розглядав під мікроскопом зріз кори пробкового дерева і помітив що вони схожі на бджолині соти. Описуючи побачене, Гук використав слово “ cell ”, що англійською означає “камера”. Українською слово перекладається як “клітина ” Роберт Гук 1635 -1703р
ЗАРАЗ МІКРОСКОП ГУКА МОЖНА ПОБАЧИТИ В ДАРВІНОВСЬКОМУ МУЗЕЇ
ЯК ВИЯВИЛОСЯ ПІЗНІШЕ, РОЗГЛЯДАЮЧИ ЗРІЗ КОРИ ПРОБКОВОГО ДУБА ПІД МІКРОСКОПОМ ГУК ПОБАЧИВ НЕ САМІ КЛІТИНИ А ЛИШЕ КЛІТИННІ СТІНКИ Зріз кори пробкового дуба
ГОЛЛАНДСЬКИЙ КУПЕЦЬ АНТОНІ ван ЛЕВЕНГУК ЗДОБУВ СЛАВУ ВЧЕНОГО І ПОДАРУВАВ НАУЦІ ЦІННІ ВІДКРИТТЯ. ВІН ВДОСКОНАЛИВ МІКРОСКОП ГУКА І СТВОРИВ ЛІНЗИ, ЯКІ ДАЮТЬ ЗБІЛЬШЕННЯ В 100 – 300 РАЗІВ ! ТАК ВІДКРИЛИ СВІТ ОДНОКЛІТИННИХ ОРГАНІЗМІВ. АНТОНІ ван ЛЕВЕНГУК
В 1831 Р. РОБЕРТ БРОУН,ШОТЛАНДСЬКИЙ БОТАНІК,ОПИСАВ ЯДРО В РОСЛИННІЙ КЛІТИНІ. ЯДРО РОСЛИННОЇ КЛІТИНИ РОБЕРТ БРОУН (1773 -1858 р)
МАТТІАС ШЛЕЙДЕН (1804 – 1881) В 1883 році МАТТІАС ШЛЕЙДЕН ПРИЙШОВ ДО ВИСНОВКУ ЩО ТКАНИНИ РОСЛИН СКЛАДАЮТЬСЯ З КЛІТИН.
ТЕОДОР ШВАНН (1810 – 1882) В 1839 РОЦІ НІМЕЦЬКИЙ ФІЗІОЛОГ ТЕОДОР ШВАНН ВИДАВ КНИГУ “МІКРОСКОПІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРО ВІДПОВІДНІСТЬ В СТРУКТУРІ І РОСТІ ТВАРИН І РОСЛИН”, В ЯКІЙ СФОРМУЛЮВАВ ВИСНОВОК ПРО ТЕ, ЩО КЛІТИНА Є СТРУКТУРНОЮ І ФУНКЦІОНАЛЬНОЮ ОДИНИЦЕЮ ЖИВИХ ОРГАНІЗМІВ. ЦЕ УЯВЛЕННЯ І ОТРИМАЛО НАЗВУ ТЕОРІЇ ШВАННА-ШЛЕЙДЕНА.
КАРЛ БЕР (1792 -1876) КАРЛ БЕР – АКАДЕМІК РОСІЙСЬКОЇ АКАДЕМІЇ, ВІДКРИВ ЯЙЦЕКЛІТИНУ ССАВЦІВ. БЕР ВСТАНОВИВ, ЩО ВСІ ОРГАНІЗМИ ПОЧИНАЮТЬ СВІЙ РОЗВИТОК З ОДНІЄЇ КЛІТИНИ – ЗИГОТИ. ЦЕ ВІДКРИТТЯ ДОВОДИТЬ, ЩО КЛІТИНА Є ЩЕ Й ОДИНИЦЕЮ РОЗМНОЖЕННЯ ВСІХ ЖИВИХ ОРГАНІЗМІВ.
Олександр Флемінг (1843-1905) В 1876 РОЦІ ОЛЕКСАНДР ФЛЕМІНГ ВІДКРИВ КЛІТИННИЙ ЦЕНТР
В 18 90 РОЦІ РІХАРД АЛЬТМАН ВІДКРИВ МІТОХОНДРІЇ В 1896 РОЦІ КАМІЛЛО ГОЛЬДЖІ ВІДКРИВ ОРГАНОЇД НАЗВАНИЙ НА ЙОГО ЧЕСТЬ – КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖІ
Оптичні системи в біологічних дослідженнях:
МІКРОСКОПУВАННЯ СВІТЛОВИЙ МІКРОСКОП ЕЛЕКТРОННИЙ МІКРОСКОП
Світлова мікроскопія (оптична ): Це м етоди досліджень за допомогою світлового мікроскопа. Грунтується на тому, що через прозорий чи напівпрозорий об'єкт дослідження проходять промені світла, які згодом потрапляють на систему лінз об'єктива та окуляра. Лінзи зорово збільшують об'єкт дослідження. Сучасні світлові мікроскопи можуть забезпечувати збільшення об'єктів у 2-3 тис. разів.
Збільшення об’єктів в понад 500000 разів дозволяє вивчити молекулярну будову клітинних структур. Потік електронів, які рухаються в магнітному полі, прискорюється високою різницею потенціалів, що створюється між різними полюсами (катодом і анодом). Роль лінз виконують електромагніти, здатні змінювати напрямок руху електронів, збирати їх у пучок ( фокусувати ) і спрямовувати його на об'єкт дослідження. Пройшовши через досліджуваний об'єкт, електрони потрапляють на люмінісцентний екран, спричиняючи його свічення, або на особливий фотоматеріал, за допомогою якого зображення можна фотографувати.
1. Щоби підготувати мікроскоп до роботи, його треба витягнути з футляру, обережно постави ти на стіл на відстані 7–10 см від краю в поло женні «штативом від себе». 2. Перед роботою окуляр, об’єктив і дзеркало мі кроскопа потрібно обережно протерти спеці альною серветкою. 3. Працювати з мікроскопом треба спокійно, не роблячи різких рухів. 4. Роздивитись окремі деталі будови світлового мікроскопа : тубус, окуляр, об’єктив, штатив із предметним столиком і дзеркалом, макрота мікрогвинти, діафрагму. 5. Підготувати мікроскоп до роботи та визначити кратність збільшення об’єкта дослідження.
6. Дивитися в окуляр треба лівим оком, при цьо му не закриваючи праве. 7. За яскравого сонячного світла мікропрепарат освітлюють, користуючись плоскою поверх нею дзеркала, а за слабкого освітлення — увіг нутою його стороною. 8. Регулювати мікрогвинтом чіткість зображен ня у напрямку « від себе». 9. Опускати тубус мікроскопа треба обережно, не торкаючись об’єктивом мікропрепарату. 10. Закінчивши роботу з мікроскопом, треба про терти штатив і тубус серветкою та прибрати мікроскоп у футляр.
Дякую за увагу!
