Биология Устройство микроскопа Механическая часть Постоянным рабочим инструментом на занятиях по биологии является микроскоп. В микроскопе различают механическую и оптическую часть. В механическую входит подставка (1), тубусодержатель (2). Тубусодержатель изогнут и превращен в ручку, на нем крепятся все составные части штатива. Тубус (3) несет оптические линзы, сверху окуляр снизу объектив. Футляр призмы (4) полушаровидный формы. Кремальера или макровинт - винт для грубого передвижения тубуса. Имеет два барашка по обе стороны микроскопа. Микровинт служит для тонкого передвижения тубуса, его два барашка находится по обе стороны микроскопа, микровинт самая тонкая деталь микроскопа, его можно поворачивать только на половину оборота. Револьвер это вращающийся приспособление, соединён с нижним концом тубуса, имеет 3-4 гнезда для ввинчивания объективов, вращение револьвера позволяет быстро менять объективы во время работы. Предметный столик – служит для помещения изучаемых препаратов, имеет отверстие в середине. Зажимы служат для фиксации предметного стекла на столике, под предметным столиком расположилось осветительное приспособление, которое состоит из зеркала и осветителя. Зеркалу можно придать любое положение нужное для направления света через отверстие предметного столика на объект. Конденсор – плосковыпуклая линза, закреплённая в кольце– служит для концентрации световых лучей на объекте. Винт для передвижения конденсора расположен под предметном столиком. Диафрагма – находящиеся в кольце, привинчена конденсору – она позволяет равномерно суживать и расширять отверстия для прохождения новых лучей и тем самым регулировать освещение объекта Оптическая часть Оптические системы микроскопа состоят из объективов и окуляров. Объективы ввинчиваются в гнездо револьвера, окуляры свободно вставляются в верхние отверстия тубуса. Категории объективов отечественных микроскопов: 1. 2. 3. 4. 8х-10х – слабые 20х – средние 40х – сильные 60х, 90х – очень сильные По особенностям конструкции и способу применения объективы делятся на: Сухие (8х, 10х, 20х, 40х) Иммерсионные (60х, 90х) При использовании сухих, между линзой объектива и стеклом находится воздух, при иммерсионных между линзой и препаратом находится среда, которая имеет показатель преломления близкий к стеклу (При использовании объектива с большим увеличением большинство световых лучей отклоняется и не попадает в объектив). Потому лучи света выходя стекла не отклоняются, а попадают в объектив, следовательно поле зрения оказывается хорошо освещенным. В качестве среды используют воду, иммерсионная масло. Иммерсионное масло – это либо кедровое масло, либо пихтовое масло. Одну каплю масла наносят на покровное стекло, объектив погружают в масляную каплю, после работы капли масла, воды убирают специальной салфеткой или эфиром. Окуляры бывают: 1. 5х, 7х – слабые 2. 10х – средние 3. 15х – сильные Полное увеличение объекта определяется произведением увеличения, даваемого объективом на увеличение даваемого окуляром, нужно иметь ввиду, что только объектив увеличивает объект, окуляр лишь растягивает изображение даваемого объективом. Для получения большого увеличение всегда надо предпочитать более сильный объектив, а не окуляр. 1- Основание 2- Тубусодержатель 3- Тубус 4- Предметный столик 5- Отверстие предметного столика 6- Винты, перемещающие столик 7- Окуляр 8- Револьвер 9- Объектив 10- Макрометрический винт 11- Микрометрический винт 12- Конденсор 13- Винт конденсора 14- Диафрагма 15- Зеркало Учение о тканях и органах Ткани Тканью называется система специфических дифференцированных клеток, а также внеклеточных структур, объединенных на основании общности строения структур, деятельности и происхождения. В зависимости от специфических дифференцированных клеток, а также внеклеточных структур, объединённых на основании общности строения структур, деятельности и происхождения. В зависимости от строения клеток и особенностей внеклеточных структур у животных и человека различают ткани: Эпителиальных Соединительных Мышечных Нервных Кровь Лимфа У растений: Мерисистема Образовательная Покровная Основная Проводящая Мерисистема имеется в зародыше, на кончиках корней, во всех частях растения, которые быстро растут. В камбии представлены мелкие клетки с крупными ядрами, в которых высокий уровень метаболизма. Покровные ткани представлены плотно сомкнутыми клетками, расположенными на вешней поверхности растений. К ним относят эпидермис листьев, пробковые слои стебля и корней. Основные ткани представлены различными по форме клетками, образующие основную массу тела растения (мягкие части листьев, цветков, плодов, сердцевину стебля и корней), а также кору. Их функция — это синтез и накопление питательных веществ. Проводящая ткань представлена ксилемой (древесина) и флоэмой (луб). Клетки ксилемы образуют, по котором движутся вода и растворение в ней сам от корней к листьям (восходящий ток) По фложе органические вещ-ва двинутся от листьев к корням (нисходящий ток) • Орган - объединение тканей, специализированных для выполнения сложной деятельности. Соединяясь между собой, ткани образуют органы. • Орган - часть тела, которая имеет определенную форму, строение, занимает соответствующее место и выполняет специфические функции. В органе различают главную ткано и вспомогательные ткани. Органы различают по форме, размерам, положению. Существуют индивидуальные, половые, возрастные отличия. Схожие по происхождению выполняют единую функцию и называется системой. В организме человека выделяют системы: Пищеварительную (переваривание пищи, её усвоение) Дыхательную (газообмен между кровью и окр-ей средой) Сердечно- сосудистую (сердце и сосуды обеспечивают кровообращение), выделительную (выделение из организмов продукты метаболизма) Нервная (соединяет все органы и системы в единое целое, регулирует их деятельность) Система органов чувств (воспринимает раздражительность от внешней и внутренней среды) Эндокринная система (регулирует все процессы в организме при помощи гормонов) Совокупность систем органов образует целостный организм человека, в которой все составные его части взаимосвязаны, при этом основная роль принадлежит ССС, нервной системе и эндокринной. Она действует согласованно, обеспечивают нейрогуморальную регуляцию. Нервная система передает сигналы в виде нервных импульсов эндокринной системе, которая освобождает гормональные вещества. Взаимосвязь между клетками нервной и эндокринной системами осуществляется при помощи разных нейромедиаторов. Они вырабатываются в нервной системе небольшими концентрациями и оказывают влияние на эндокринный аппарат. Саморегуляция физиологических функций – основной механизм поддерживания жизнедеятельности организма на относительно постоянном уровне. Относительное постоянство внутренней среды у человека поддерживается нервногуморальными механизмами, которые регулируют деятельность всех систем органов. А – животная; Б- растительная. 1- Ядро с ядрышком 2- Цитоплазматическая мембрана 3- Клеточная стенка 4- Плазмодесма 5- Эндоплазматическая сеть 6- Эндоплазматическая сеть 7- Пиноцитозная вакуоль 8- Аппарат Гольджи 9- Мезосома 10- Жировые включения 11- Центриоли 12- Митохондрии 13- Полирибособы 14- Вакуоль 15- Хлоропласт Индивидуальное развитие организма. Онтогенез. Митоз 1) Интерфаза. Интерфаза – этот загадочный период в жизненном цикле клетки, когда она не делится, но готовится к дальнейшим процессам. Интерфаза может показаться скучной, но на самом деле она играет важную роль в жизни клетки. Фазы интерфазы. В фазе G1 клетка растет и выполняет свои нормальные функции. Она получает сигналы от окружающей среды, чтобы решить, браться ли за деление или оставаться в состоянии покоя. Эта фаза также дает клетке время для проверки своей генетической информации и ремонта возможных повреждений в ДНК. Если клетка успешно завершает фазу G1, она переходит к фазе S. Фаза S является самой важной фазой интерфазы, так как в этот период клетка проводит репликацию своей ДНК. Активная ДНК-полимераза добавляет нуклеотиды к каждой стренде ДНК, создавая таким образом две одинаковые копии молекулы. Это необходимо для того, чтобы каждая новая дочерняя клетка получила полный набор генетической информации. Фаза G2 — это последняя фаза интерфазы, перед делением клетки. Она характеризуется продолжением роста и подготовкой клетки к делению. В этот период клетка продолжает проверять ДНК на наличие повреждений и выполнять необходимые ремонтные работы перед делением. Кроме того, клетка также активно синтезирует необходимые белки и другие молекулы, чтобы обеспечить успешную процедуру деления. 2) Профаза. Хроматин конденсируется в дискретные хромосомы, ядерная оболочка ломается, а веретено деление образуется на противоположных полюсах жизни. Изменения в профазе. Хроматиновые волокна превращаются в хромосомы, имеющие по два хроматида, соединённые в центре веретена деления, состоящие из микротрубочек и белка, образуется в цитоплазме. В клетках животных волокна деления первоначально появляются как структура, называемая астерами, которые окружают каждую пару центриолей. Две пары центриолей отходят друг от друга к противоположным полюсам клетки из-за удлинения микротрубочек, образующихся между ними. 3) Прометафза. Начинается с разрушения ядерной оболочки. Ядрышки исчезают. Хромосомы начинают двигаться и их центромеры вступают в контакт с микротрубочками веретена деления, а полюса продолжают расхождение друг от друга. К концу прометафазы видно, что хромосомы представляют собой двойные нити, заканчивается формирование веретена деления. 4) Метафаза. В ней полностью развиваются волокна деления, а хромосомы выравниваются на метафазной пластинке. Изменения в метафазе. Движения хромосом почти полностью замирают, и кинетохоры хромосом располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку. Плечи же хромосом располагаются перпендикулярно к веретену деления. Важно отметить, что они остаются в таком положении в течение довольно длительного времени. Спирализация хромосом достигает в это время максимума, размер их может быть в 25 раз меньше, чем в ранней профазе. В это время в клетке происходят существенные перестройки, которые «разрешают» последующее расхождение хромосом. Благодаря отчетливой морфологии хромосом именно метафаза - наиболее удобное время для подсчёта хромосомных чисел и кариотипирования. Генетическая характеристика клетки на стадии метафазы 2n4c. 5) Анафаза. Стадия метафазы заканчивается делением центромера, который до этого объединял хроматиды. Этот процесс означает начало анафазы. Центромеры расходятся и хроматиды отделяются друг от друга. Деление происходит одновременно во всех хромосомах. С этого момента сестринские хроматиды называются сестринскими хромосомами и начинают расходиться к полюсам клетки. Таким образом количество хромосом в клетке увеличивается в два раза. Генетическая характеристика клетки 4n4c. К каждому полюсу направляется 2n2c генетического материала. 6) Телофаза. Хромосомы располагаются у полюсов клетки. Начинается процесс реконструкции ядра. Хромосомы деспирализуются, в области ядрышковых организаторов образуются новые ядрышки. Идет образование двух дочерних клеток. Получившиеся дочерние клетки генетически идентичны друг другу и материнской клетке. Генетическая характеристика клетки 2n2c. Мейоз \ Мейоз — это форма ядерного деления, при которой происходит уменьшение числа хромосом с диплоидного (2n) до гаплоидного (n). 1) Профаза I. Если кратко, то мейоз, как и митоз, на этой фазе предполагает упаковывание наследственного материала — происходит спирализация хромосом. Одновременно с этим происходит конъюгация: наблюдается сближение гомологическим (парных) хромосом одинаковыми участками. Результатом конъюгации является образование пар хромосом — бивалентов. Все вошедшие в мейоз хромосомы состоят из двух хроматид и обладает удвоенным наследственным материалом. По этой причине бивалент состоит из 4 нитей. Находясь в конъюгированном состоянии, хромосомы подвержены дальнейшей спирализации. Происходит переплетение и перекрещивание отдельных хроматид гомологических хромосом. Позже гомологические хромосомы отталкиваются и частично расходятся, в связи с чем встречается разрыв в местах переплетения хроматид. Когда эти разрывы восстанавливаются, хроматиды гомологических хромосом обмениваются соответствующими участками. В итоге хромосома, которая перешла к новому организму от родителя, включает часть материнской хромосомы. И наоборот. 2) Метафаза I. На этом этапе мейоза завершается формирование веретена деления. Нити этого веретена закрепляются за центромеры хромосом. Последние, в свою очередь, таким образом соединены в биваленты, что от каждой центромеры отходит только одна нить — к одному из полюсов клетки. Как результат — биваленты располагаются по экватору веретена деления за счет связанных с центромерами гомологических хромосом нитей. 3) Анафаза I. На этой стадии мейоза происходит рассоединение хромосом и расхождение их к полюсам клетки. В процессе анафазы к каждому полюсу отходит одинарный набор хромо,,сом — он состоит из двух хроматид. 4) Телофаза I связана с образованием возле полюсов веретена одинарного (гаплоидного) набора хромосом. В нем каждый вид представлен не парой, а только одной хромосомой — она состоит из двух хроматид. Телофаза по длительности короткая, но за это время происходит возобновление оболочки ядра и деление материнской клетки на две дочерние. Так за счет образования бивалентов при конъюгации гомологических хромосом в профазе I мейоза обеспечиваются условия для последующей редукции числа хромосом. Осуществляется формирование гаплоидного набора в гаметах — благодаря ему происходит расхождение в анафазе I гомологических хромосом, ранее соединенных в биваленты, а не хроматид, как во время митоза. 5) Профаза II непродолжительная. 6) В ходе метафазы II происходит образование веретена деления, хромосомы размещаются в экваториальной плоскости, осуществляется соединение центромер и микротрубочек веретена деления; 7) Анафаза II связана с рассоединением центромер, при котором каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой. Отделившиеся одна от другой дочерние хромосомы направляются к полюсам клетки; 8) на этапе телофазы II расхождение хромосом заканчивается, происходит деление клетки, в результате которого из двух гаплоидных клеток формируется четыре гаплоидные дочерние клетки. На спорофите в микроспорорганизме из материнских клеток (2n) путем мейоза образуются микроспоры. Из микроспор формируется пыльцевое зерно. Пыльца с помощью ветра попадает в шишки, где усваивается густой жидкостью между собой интегументом, выступающей из микропыли. Жидкость запасает пыльцу микропыли. Часть шишки макается и склеивается смолой. На микроорганизме наружная оболочка пыльцевого зерна разрывается, из клетки в направлении архегонии начинает расти пыльцевая трубка. Клетка делится на генеративную и клетку-ногаку. Спермагенная клетка попадает в пыльцевую трубку, а из нее – в аргонии. Непосредственно перед оплодотворением спермагенная клетка делится на две спорынья, один из которых отличает, а другой сливается с яйцеклеткой. Образуются зиготы, из которой формируются и растят зародыш, благодаря эндосперму. Из семени прорастает взрослое растение. Постэмбриональное развитие человека и животного. Период роста и формообразования животного 1) Период роста и формообразование Этот период характеризуешься продолжением начался еще в эмбриональной жизни организма и увеличением размеров тела. К началу этого периода все органы достигают той степени дифференцировки, при которой молодое животное может существовать и развиваться вне организма матери или вне яйцевые оболочках. С этого момента начинают функционировать пищеварительный тракт, органы дыхания и органы чувств. Нервная, кровеносная, выделительная системы начинают функционировать свои функции еще у зародыша. В течении периода роста и формообразования окончательно складывается видовые и индивидуальные особенности организма и особь достигает характерных для вида размеров. Позже других органов дифференцируется половая система. Когда заканчивается ее формирование начинается, второй этап. 2) Период зрелости В течении этого периода зрелости происходит размножение. Продолжительность этого периода у различных видов животных разный. У некоторых видов он длится несколько суток, у других много лет. 3) Период старости Характеризуется уменьшением интенсивности обмена веществ и инволюции органов. Старение приводит к естественной смерти. Период роста и формообразования человека 1) Ювенильный Начинается после рождения и длится до: у женщин до 21 года, у мужчин до 22 лет, он подразделен на: а) Грудной период (1 месяц – 1 год) На протяжении первого года жизни в организме ребенка происходит много изменений в двигательной системе: пытается распрямить ножки, в полтора месяца поднимает и удерживает головку, в полгода сидит, а в конце первого года жизни старается делать первые шаги. Развивается психика ребенка. Во второй половине грудного возраста ребенок начинает понимать многие фразы родителей. Активное движение ребенка способствует развитию мышечной и костной систем, лучшему обеспечению организма питательными веществами и кислородом, нормализует деятельность нервной системы. б) Раннее детство (1 год – 3 года) В этот период ребенок усиленно растет, питается той же пищей, что и взрослые, у него появляется стремление к самостоятельности и самоуважению. Он овладевает новыми движениями, во время игры подражает взрослым. в) Дошкольный период (3 года – 7 лет) В этот период дети проявляют большой интерес к окружающему миру. Продолжает расти мозг, формироваться внутренняя речь. Вешнем проявлением этого являются разговоры самим собой и игрушками. г) Школьный период (7 лет – 17 лет) Главным является учеба. Это тяжелый труд в овладевании речи, воспитании коллективизма, в познании нового в окружающем мире, в опыте накопленного многими поколениями людей. Все способствует – гармоническому, умственному, физиологическому и волевому развития школьника. 2) Зрелый период развития человека Зрелый период онтогенеза, согласно принятой периодизации, наступает у мужчин в 22 года, а у женщин в 21 год. Первый период зрелого возраста до 35 лет, потом от 36 лет до 60 лет у мужчин и до 55 лет у женщин. В возрасте 30-35 лет, когда осуществляется переход молодого возраста в зрелый, обнаруживаются изменения физиологических реакций, изменения обмена, которые, в некоторой степени, организуют возможности человека как у отдельным видам спорта и труда. После 45 лет наблюдается ощутимые изменения, определяющие процесс старения. Включаются механизмы, обеспечивающие перестроение организма и его адаптацию. 3) Период старения человека У мужчин начинается после 60 лет, а у женщин после 55 лет. Людей, достигших 60-76 лет называют пожилыми, 76 – 80 лет старыми, а свыше 80 лет долгожителями. Старения представляет собой стадию индивидуального развития, свойственную всем живым организмам. Биологические ритмы Биоритмы Биоритмы - периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений. В широком смысле понимают все циклические процессы, протекающие в системах разного уровня организации. Характеризуются: Периодом – продолжительностью одного цикла колебаний в единицу времени Частотой – периодический процесс в единицу времени Фазой – частью цикла, измеряемой в долях периода Амплитудой – размах колебаний между максимумом и минимумом Циклы: Высокочастотные (30 минут) Среднечастотные (от 30 минут до 6 суток) Низкочастотные (7 суток) Классификация биоритмов человека Характеристика Продолжительность Ультрадианные 16+-4 ч Циркадианные 24+-4 ч Инфрадианные 28+-4 суток Околонедельные 7+-3 суток Околомесячные 30+-5 суток Ультраннулярные Несколько месяцев Цирканнуальные Около 1 года Основные биоритмы человека: Полуторачасовой ритм (от 90 до 100 минут): чередование активности мозга во время бодрствования и сна, является причиной полуторачасовых колебаний умственной работоспособности и полуторачасовых циклов активности мозга Суточный ритм (24 часа): бодрствование - сон Месячный ритм: изменения в организме женщин и мужчин Годовой ритм: во время смен времён года Функции биоритмов: оптимизация жизнедеятельности организма отражение фактора времени регуляторная интеграционные (объединительная) Циркадная организация млекопитающих Центральные биологические часы в супрахиазматических ядрах (СХЯ) гипоталамуса. СХЯ - главный генератор циркадных ритмов у млекопитающих, управляющий выделением мелатонина в эпифизе и синхронизирующий работу биологических часов организма. Активность нейронов СХЯ изменяется периодически в течение суток и подстраивается под внешние световые сигналы Пока детально изучены лишь механизмы эндогенных околосуточных ритмов. Их молекулярно-генетическую основу составляют внутриклеточные системы с отрицательной обратной связью, в которой полный цикл - экспрессия специализированных генов биологических часов, подавление их активности собственными белковыми продуктами и последующая деградация белков - занимает около суток. Дополнительные контуры обратной связи, регулирующие образование факторов транскрипции, дающих начало следующему циклу, стабилизируют работу биологических часов. Периоды свободнотекущих ритмов остаются неизменными в широком диапазоне температур даже у одноклеточных организмов На основе внутриклеточных биологических часов формируются циркадные ритмы отдельных органов многоклеточного организма. Их ритмическая активность координируется центральными водителями ритмов. У млекопитающих и человека роль центральных часов выполняет СХЯ гипоталамуса, которые связаны с вегетативными нервными ганглиям и эпифизом. Гормон эпифиза мелатонин синхронизирует экспрессию часовых генов в различных отделах нейроэндокринной системы и совместно с нейромедиаторами и гормонами желез внутренней секреции обеспечивает координацию ритмических процессов. Мелатонин используется позвоночными животными и для синхронизации цирканнуальных ритмов жизнедеятельности, т.к из всего многообразия сезонных феноменов именно изменения фотопериода являются наиболее надёжным индикатором времени года. Наряду с фотопериодом в синхронизации суточных ритмов участвуют и другие периодические процессы, например у млекопитающих нарушение ритмов активности, вызванное нарушением СХЯ, восстанавливается при периодическом приёме пищи. Биологические часы, координирующие работу разных органов, отличают по способности к восприятию синхронизирующего влияния внешних «датчиков времени» различной природы. В результате этого циркадная организация физиологических процессов существенно меняется при быстром перемещении в новый часовой пояс, при смежной работе, при сезонных изменениях фотопериода, что особенно важно для жителей полярных районов. Наблюдаемые при этом отклонения в последовательности подъёмов и спадов различных систем организма отрицательно сказывается на работоспособности и сопротивляемости организма негативному влиянию различных патоген факторов. Биоритмология (хронобиология) - наука, изучающая биоритмы. 1- Рецептор, 2- чувствительный нейрон, 3- вставочный нейрон, 4- двигательный нейрон, 5круглая мышца глаза. Сложные рефлекс слюноотделения развивается при соприкосновении пищи с рецепторами ротовой полости, а также запахом еды или воспоминании о ней роговичный или мигательной рефлекс происходит во время прикосновения к роговице при изменении освещённости можно проследить дугу зрачкового рефлекса. Яркий свет ведёт к сужению зрачка, низкая освещённость - к расширению. Также в эту группу будут входить реакции, координирующие работу внутренних органов, например мочеиспускательный рефлекс Моносинаптические двухнейронные Данная группа представлена единичным соединением нейронов в центре дуги. Представители: сгибательный - локтевой, коленный рефлексы. Первый проявляется при раздражении рецепторов двуглавой мышцы плеча, второй чаще исследуют при неврологическом осмотре, оценивая сокращение квадрицепса бедра. Это глубокие рефлексы мышечно-сухожильного чувства Полисинаптические Включают более 2 синапсов. Большинство рефлексов принадлежит к этой группе. Чихательный и кашлевой рефлексы контролируются дыхательным центром продолговатого мозга, относятся к сложным реакциям. Оба акта имеют сходные компоненты, возникают при механическом раздражении. Чихание происходит при открытой голосовой щели, кашель - при закрытой. Исполнительные мотонейроны дуги чихания расположены на волокнах последних 3 пар черепных нервов, нейроны кашлевой дуги на ветви вагуса (блуждающего нерва), спинальных и нервах, иннервирующих верхнюю треть передней брюшной стенки (живота).