биология первая итоговая. 1 Эволюционно обусловленные уровни организации жизни молекулярногенетический, клеточный, организменный, популяционновидовой, биоценотический, биосферный

• Название: 1 Эволюционно обусловленные уровни организации жизни молекулярногенетический, клеточный, организменный, популяционновидовой, биоценотический, биосферный
• Дата: 17.10.2022
• Размер: 0.75 Mb.
• Имя файла: биология первая итоговая.docx
• Тип: Документы; #738488
• страница: 2 из 5

7) Клетка как открытая система. Организация потоков вещества, энергии и информации.

Клетка — открытая система, поскольку ее существование возможно только в условиях постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Жизнедеятельность клетки обеспечивается процессами, образующими три потока: информации, энергии веществ.

Благодаря наличию потока информации клетка приобретает структуру, отвечающую критериям живого, поддерживает ее во времени, передает в ряду поколений. В этом потоке участвуют ядро, макро молекулы, переносящие информацию в цитоплазму (мРНК), цитоплазматический аппарат транскрипции (рибосомы и полисомы, тРНК, ферменты активации аминокислот). Позже полипептиды, синтезированные на полисомах, приобретают третичную и четвертичную структуру, и используется в качестве катализаторов или структурных белков. Также функционируют геномы митохондрий, а в зеленых растениях — и хлоропластов.

Поток энергии обеспечивается механизмами энергообеспечения — брожением, фото — или хемосинтезом, дыханием. Дыхательный обмен включает реакции расщепления низкокалорийного органического «топлива» в виде глюкозы, жирных кислот, аминокислот, использование выделяемой энергии для образования высококалорийного клеточного «топлива» в виде аденозинтрифосфата (АТФ). Энергия АТФ в разнообразных процессах преобразуется в тот или иной вид работы — химическую (синтезы), осмотическую (поддержание перепадов концентрации веществ),электрическую, механическую, регуляторную. Анаэробный гликолиз— процесс бескилородного расщепления глюкозы. Фотосинтез— механизм преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей органических веществ.

Дыхательный обмен одновременно составляет ведущее звено потока веществ, объединяющего метаболические пути расщепления и образования углеводов, белков, жиров, нуклеиновых кислот.

Биологически активные вещества — гормоны, ферменты, адреналин, серотонин и т. д.

8) Виды деления клеток: митоз, амитоз, эндомитоз, политения.

Митоз – непрямое, сложное полноценное деление клетки. Открыт в растительной клетке в 1874 г. И.Д. Чистяковым, в животной- П.И. Перемежко в 1878 году. Описали подробно Э. Страсбургер в растительной клетке, В. Флеминг – в животной клетке.

Амитоз - прямое, простое деление клетки. При амитозе происходит случайное деление ядра путем перетяжки без сложной перестройки наследственного материала. Вслед за ядром делится цитоплазма. При амитозе отсутствует механизм точного распределения ДНК (наследственного материала).

Встречается амитоз у прокариот, в слабо дифференцированных клетках (эпителий мочевого пузыря), стареющих клетках, клетках злокачественных опухолей. Но есть мнение, что амитоза в природе нет, а есть быстро протекающий митоз.

Мейоз – непрямое, сложное редукционное деление специализированных клеток репродуктивных органов живых существ, размножающихся половым способом. Термин введен в биологию в 1905 году И.Б. Фемером и И.Е. Муром.

Политения – образование многонитчатых (политенных) хромосом за счет многократной репликации хромонем (иногда свыше 1000). Политенные хромосомы превышают по размерам в сотни раз обычные (у насекомых).

Эндомитоз – увеличение числа хромосом кратное гаплоидному набору. Эндомитоз происходит под ядерной оболочкой и без образования веретена деления. По завершению эндомитоза образуются клетки с набором хромосом 3n, 4n, 5n и др., т.е. полиплоидные клетки.

9) Клеточный цикл, его периодизация. Митотический цикл, основные фазы и периоды Биологическое значение митоза.

Митотический цикл – совокупность процессов происходящих от начала одного деления клетки до начала следующего её деления.

Митотический цикл клетки состоит из интерфазы и митоза.

Периоды интерфазы:

1. Пресинтетический (G1) Рост вновь образованной клетки. Происходит синтез РНК и белков. Длительность его 12-24 часа. В клетке набор хромосом и количество ДНК соответственно 2n2С.

2. Синтетический (S) ДНК редуплицируется, поэтому хромосомы уже состоят из двух хроматид. Продолжается синтез белков РНК. По завершению S- периода в клетке 2n - хромосом и 4С – ДНК. Продолжительность периода 6-10 часов.

3. Постсинтетический период. Синтез АТФ, РНК, белка. Ядро увеличивается в объеме. Длительность периода 3-4 часа.

Митоз занимает 1/10 митотического цикла и состоит из процессов:

1) кариокинеза – деление ядра;

2) цитокинеза – деление цитоплазмы

Фазы митоза

Профаза. Хромосомы спирализуются и приобретают вид нитей. Ядрышко разрушается. Распадается ядерная оболочка. В цитоплазме уменьшается количество структур шероховатой сети. Резко сокращается число полисом. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам клетки, между ними микротрубочки образуют веретено деления. Увеличивается вязкость, тургор цитоплазмы, поверхностное натяжение клеточной мембраны.

Прометафаза. Ядерная оболочка отсутствует, ядрышка нет, хромосомы в виде утолщенных нитей беспорядочно располагаются в области экватора.

Метафаза. Заканчивается образование веретена деления. Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки ( метафазная пластинка – фигура материнской звезды). Микротрубочки веретена деления связаны с кинетохорами хромосом. Каждая хромосома продольно расщепляется на две хроматиды (дочерние хромосомы), соединенные в области кинетохора (центральной части центромеры).

Анафаза. Связь между хроматидами нарушается, и они в качестве дочерних хромосом перемещаются к полюсам клетки со скоростью 0.2 – 5 мкм/мин. По завершении движения, на полюсах собирается два равноценных полных набора хромосом.

Телофаза. Реконструируются интерфазные ядра дочерних клеток. Хромосомы деспирализуются. Образуются ядрышки, ядерная оболочка. Разрушается веретено деления. Материнская клетка делится на две дочерние клетки. Происходит цитокинез.

В растительной клетке клеточная стенка образуется изнутри из пузырьков комплекса Гольджи и микротрубочек, а в животной клетке перетяжка образуется снаружи за счет впячивания плазмолеммы.

Биологическое значение митоза:

1. образуются две клетки, каждая из которых содержит столько же хромосом, сколько их было в материнской.

2. дочерние клетки получают наследственную информацию, которая имелась у родительской особи.

3. обеспечивает механизм роста.

4. лежит в основе размножения бесполым путем.

5. обеспечивает регенерацию утраченных частей тела.

Факторы, влияющие на митотическую активность клетки.

I. Внутренние: состояние нервной системы, биологически активные вещества, циркулирующие по внутренней среде организма (гормоны, витамины, и др.), суточный ритм, продукты распада тканей (стимулируют митоз).

II. Внешние: температура, свет , различные излучения, суточный ритм и др.

III. Тип ткани. Низкая митотическая активность наблюдается в стабильных тканях (нервная), средняя – в растущих тканях (мышечная), высокая – в обновляющихся тканях (эпителиальная).

10) Хромосомы- структурный компонент ядра. Строение, состав, функции хромосом.

Хромосомы – органеллы ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследственные свойства клеток и организмов. Основу хромосомы составляет одна непрерывная двухцепочная молекула ДНК (99%), связанная с белками (гистонами и др.) в нуклеопротеид. Каждая хромосома состоит из двух продольных субъединиц – хроматид; каждая хроматида состоит из двух полухроматид, каждая полухроматида состоит из хромонем, которые представляют из себя полинуклеотидные нити ДНК. Хроматиды соединяются между собой в области первичной перетяжки – центромеры. Это наименее спирализованный, практически неокрашиваемы участок хромосомы, к которому прикрепляются нити веретена деления. Центромера делит хромосому на два плеча. Концы плеч хромосом называют теломерами, которые препятствуют соединению хромосом друг с другом. Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку, которая отделяет часть хромосомы, названную спутником.

В зависимости от расположения центромеры в хромосоме различают хромосомы:

1. Метацентрические – (равноплечие) центромера расположена посередине, плечи равны;

2. Субметацентрические – (неравноплечие) – центромера незначительно смещена от центра хромосомы - плечи неравной величены;

3. Акроцентрические (палочковидные) – центромера находится у края.

4. Телоцентрические – одно плечо отрывается, остаётся одно плечо и центромера располагается на конце

Хромосомы, одинаковые по форме, размерам, строению у особей женского и мужского пола, назвали аутосомами, а одну пару хромосом, отличающуюся у особей разного пола – половыми хромосомами (гетерохромосомами).

Хромосомы обладают рядом свойств:

1. Постоянство числа – у организмов одного вида число хромосом в норме постоянно. (у человека – 46, аскариды – 2, дрозофилы – 8, речного рака – 16, голубя – 80, кролика – 44, шимпанзе – 48)

2. Парность – в соматических клетках имеются две одинаковые хромосомы – гомологичные.

3. Индивидуальность – каждая пара хромосом имеет свои особенности: размер, форму, место расположения центромеры, набор генов и т.д.

4. Непрерывность – "каждая хромосома от хромосомы".

Функции хромосом:

1. Передача наследственной информации.

2. Хранение наследственной информации.

3. Реализация наследственной информации в ходе биосинтеза белка.

11) Размножение – основное свойство живого. Бесполое и половое размножение.

Размножение - это свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающие непрерывность и преемственность жизни.

Различают два способа размножения: бесполый и половой.

• 
  Бесполое размножение – различные формы размножения организмов, при которых новый организм возникает из соматических клеток одного родителя, потомки являются точной копией его.
  

I.Формы бесполого размножения у одноклеточных.

1. Деление надвое (митозом) - из одной материнской клетки образуются две дочерние клетки, имеющие одинаковую наследственную информацию с материнской клеткой (саркодовые).

2. Множественное деление (шизогония) – ряд последовательных делений ядра с последующим делением цитоплазмы и образованием множества одноядерных клеток(споровики).

3. Почкование – формирование дочерней клетки (почки) меньшего размера на материнской клетке. Дочерняя клетка может отпочковываться от материнской клетки(дрожжи).

4. Спорообразование – формирование спор – одноклеточных образований, окруженных плотной оболочкой, служащих для распространения и переживания неблагоприятных условий(плесень мукор).

5. Эндогония – внутреннее почкование, когда ядро делится на 2 части, каждая даёт дочернюю особь (токсоплазма).

II Формы бесполого размножения у многоклеточных.

1. Вегетативное размножение – образование новой особи из части родительской, приводящее к появлению генетически однородных групп особей.

а) у грибов происходит путем отделения специализированных или неспециализированных участков таллома; у растений - черенками, клубнями, листьями, луковицами, усами и др.

б) у животных вегетативное размножение осуществляется:

• 
  путем обособления частей тела с последующим восстановлением до целого организма – фрагментация (ресничные и дождевые черви);
  
• 
  почкованием – образованием на материнском организме почки – выроста, из которого развивается новая особь (гидра).
  

2. Спорообразование – один из этапов цикла воспроизведения с помощью спор у семенных растений, у высших споровых.

3. Полиэмбриония – развитие нескольких зародышей (близнецов) из одной зиготы (броненосцы, человек).

• 
  Половое размножение – различные формы размножения организмов, при которых новый организм возникает из специализированных половых клеток или особей, выполняющих эти функции. При половом размножении необходимо, как правило, наличие двух родительских особей. Потомки, как правило, неидентичны.
  

I. Формы полового размножения у одноклеточных:

1. Копуляция – процесс слияния двух половых клеток или особей, не различающихся между собой (изогаметы) – у споровиков, жгутиковых.

2. Конъюгация – половой процесс, заключающийся во временном соединении двух особей и обмене частями их ядерного аппарата, а так же небольшим количеством цитоплазмы (у бактерий, инфузорий).

II. Формы полового размножения у многоклеточных:

1. С оплодотворением.

Оплодотворению предшествует осеменение – процессы, обуславливающие встречу гамет. Оно бывает наружное и внутреннее.

Оплодотворение – (сингамия) – слияние мужской половой клетки (сперматозоид, спермий) с женской (яйцо, яйцеклетка), приводящее к образованию зиготы, которая дает начало новому организму. Когда в яйцеклетку проникает один спермий, то такое явление называют моноспермией, если несколько – полиспермией.

2.Без оплодотворения.

Партеногенез – форма полового размножения, при котором женские организмы развиваются из неоплодотворенной яйцеклетки.

Различают естественный и искусственный партеногенез.

Естественный партеногенез открыт Ш.Бонне, происходит в природе без вмешательства человека. Он в свою очередь подразделяется на:

а)факультативный

б)облигатный

(а) При факультативном партеногенезе любое яйцо может дробиться как без оплодотворения, так и после него.

(б) При облигатном или обязательном партеногенезе развитие яйца возможно только без оплодотворения.

Андрогенез – форма размножения организмов, при которой в развитии зародыша участвуют одно или два ядра, привнесенные в яйцо сперматозоидами, а женское ядро - не участвует. (встречается у тутового шелкопряда).

Гиногенез – форма размножения организмов, при которой сперматозоид стимулирует начало дробления яйцеклетки, но ядро его не сливается с ядром яйца и не участвует в последующем развитии зародыша. Иногда гиногенез рассматривают как одну из форм партеногенеза. Встречается гиногенез у покрытосеменных растений, некоторых видов рыб и земноводных, круглых червей.

Биологическая роль полового размножения.

При половом размножении наблюдается перекомбинация наследственных признаков родителей, поэтому появляются разнообразные генотипически и фенотипически потомки. Таким образом, половое размножение дает источник изменчивости, благодаря чему появляется возможность лучшего приспособления организмов к среде обитания, к сохранению различных видов организмов.

12) Половое размножение у простейших. Конъюгация и копуляция.

Коньюгация у инфузорий- обмен половыми ядрами (микронуклеусами) с последующим попарным слиянием в синкарион. Вследствии синкарион делится с образованием новых половых и вегетативных ядер.

Коньюгация у инфузорий-половой процесс, сопровождающийся переносом ядер между клетками партнеров при их непосредственном контакте. Наличие такого своеобразного полового процесса является уникальной чертой инфузорий. Половой процесс не сопровождается образованием гамет, поэтому у них нет зиготы. Кроме того, коньюгация инфузорий не сопровождается размножением, т.е. увеличением числа клеток, поэтому коньюгация у инфузорий является типичным примером полового процесса без размножения.

В клетках инфузорий имеется два ядра:микронуклеус (генеративное ядро) и макронуклеус (вегетативное ядро).

Этапы коньюгации у инфузорий:

1. Тесно сблизившиеся особи образуют относительно узкий цитоплазматический мостик, соединяющий обе клетки.

2. Микронуклеус претерпевает деление мейозом. Образуются четыре гаплоидных ядра митотически, давая начало двум гаплоидным пронуклеусам. Параллельно с этим макронуклеус дегенерирует и разрушается.

3. инфузории обмениваются ядрами, то есть происходит обмен генетическим материалом.

4. В каждой клетке пронуклеус, входящий в нее через цитоплазматический мостик, сливается с исходным пронуклеусом, образуя диплоидный синкарион.

5. Цитоплазматический мостик разрывается, партнеры расходятся. Теперь каждый из них обладает видоизмененным генетическим материалом.

6. Синкарион делится митотически несколько раз, и образовавшиеся ядра дифференцируются на макро- и микронуклеусы.

Копуляция-половой процесс простейших, при котором происходит половое слияние как цитоплазмы, так ядер обеих особей.

В случае капуляции обе особи приобретают половые различия,т.е. преобразуются в гаметы. В процессе эволюции морфология гамет изменялась в сторону приобретения очевидных различий. В зависимости от особенностей строения гамет, можно выделить следующие формы:

1.Изогомия- отсутствуют морфологические различия между гаметами.

2.Анизогомия-гаметы дифференцируются на крупные и мелкие.

3.Овогомия-гаметы резко отличаются морфологически, одна значительно крупнее и неподвижна, другая-меньше по размеру и подвижная.

У многоклеточных животных при половом размножении имеет место только овогомия.

13) Половое размножение многоклеточных. Морфофизиологические особенности половых клеток.

Развитие половых клеток у многоклеточных происходит в гонадах(половых железах). Сперматозоиды развиваются в семенниках, яйцеклетки-в яичниках. Размножение может осуществляться без оплодотворения и с оплодотворением.

Формы полового размножения у многоклеточных:

1. С оплодотворением.

Оплодотворению предшествует осеменение – процессы, обуславливающие встречу гамет. Оно бывает наружное и внутреннее.

Оплодотворение – (сингамия) – слияние мужской половой клетки (сперматозоид, спермий) с женской (яйцо, яйцеклетка), приводящее к образованию зиготы, которая дает начало новому организму. Когда в яйцеклетку проникает один спермий, то такое явление называют моноспермией, если несколько – полиспермией.

2.Без оплодотворения.

Партеногенез – форма полового размножения, при котором женские организмы развиваются из неоплодотворенной яйцеклетки.

Различают естественный и искусственный партеногенез.

Естественный партеногенез открыт Ш.Бонне, происходит в природе без вмешательства человека. Он в свою очередь подразделяется на:

а)факультативный

б)облигатный

(а) При факультативном партеногенезе любое яйцо может дробиться как без оплодотворения, так и после него.

(б) При облигатном или обязательном партеногенезе развитие яйца возможно только без оплодотворения.

Андрогенез – форма размножения организмов, при которой в развитии зародыша участвуют одно или два ядра, привнесенные в яйцо сперматозоидами, а женское ядро - не участвует. (встречается у тутового шелкопряда).

Гиногенез – форма размножения организмов, при которой сперматозоид стимулирует начало дробления яйцеклетки, но ядро его не сливается с ядром яйца и не участвует в последующем развитии зародыша. Иногда гиногенез рассматривают как одну из форм партеногенеза. Встречается гиногенез у покрытосеменных растений, некоторых видов рыб и земноводных, круглых червей.

Гаметогенез – образование половых клеток (гамет) в половых железах (гонадах). Особи, у которых продуцируются как женские, так и мужские гаметы (т.е. имеются половые железы как женские, так и мужские) называют гермафродитами, а такое явление – гермафродитизмом. Различают гермафродитов истинных и ложных. Истинные гермафродиты продуцируют женские и мужские гаметы (в разное время), а у ложных – функционируют лишь гонады одного вида (или женские, или мужские). В норме истинный гермафродитизм встречается у плоских и дождевых червей, ящериц, некоторых видов рыб. Ложный гермафродизм описан у человека.

Различают два вида гаметогенеза:

I. Сперматогенез

II. Оогенез.

Строение сперматозоида:




Строение яйцеклетки:



Оболочки яйцеклеток:

1. Первичные-формируются из веществ, выделяемых овоцитом. Ф.: защита и обеспечение видовой специфичности проникновения сперматозоида. У млекопитающих эта оболочка называется блестящей.

2.. Вторичные оболочки образуются выделениями фолликулярных клеток яичника.

3. Третичный слой образуется за счет деятельности специальных желез яйцеводов. Вторичные и третичные оболочки образуются у яйцеклеток животных с внешним оплодотворением, а животные с внутриутробным развитием имеют только первичную оболочку, поверх которой располагается лучистый венец-слой фолликулярных клеток, доставляющих пит.вещесвта.