Билеты по общей биологии. Биологические науки
 Скачать 156.27 Kb.
|
|
БИЛЕТ 1 Биологические науки, их задачи, объекты изучения. Методы биологии. Уровни организации живой материи. Основные этапы развития биологии, их краткая характеристика. Геномика. Протеомика. Биоинформатика. (БИЛЕТ 2) Биологические науки 1. Науки, изучающие систематические группы живых организмов: · вирусология — наука о вирусах; · микробиология — наука о микроорганизмах; · микология — наука о грибах; · ботаника (фитология) — наука о растениях; · зоология — наука о животных; · антропология — наука о человеке. Науки, изучающие разные уровни организации всего живого: · молекулярная биология — наука о свойствах и проявлении жизни на молекулярном уровне; · цитология — наука о клетках; · гистология — наука о тканях. Науки, изучающие структуру, свойства и проявления жизни отдельных организмов: · анатомия — наука о внутреннем строении; · морфология — наука о внешнем строении; · физиология — наука о жизнедеятельности целостного организма и его частей; · генетика — наука о наследственности и изменчивости организмов. Науки, изучающие структуру, свойства и проявления коллективной жизни и сообществ живых организмов: · экология — наука об отношениях живых организмов между собой и окружающей их средой; · биогеография — наука о закономерностях географического распространения живых организмов. Науки о развитии живой материи: · биология индивидуального развития — наука о развитии живого организма от момента его зарождения до смерти; · эволюционное учение — наука об историческом развитии живой природы; · палеонтология — наука о развитии жизни в прошлые геологические времена. Науки, использующие различные методы исследований: · биохимия (на стыке биологии и химии) — наука о химических веществах и процессах в живых организмах; · биофизика (на стыке биологии и физики) — наука о физических и физико-химических явлениях в живых организмах. Прикладные науки: · биотехнология — совокупность методов получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью живых организмов; · бионика — разработка технических устройств по подобию живых систем, растениеводство, животноводство, ветеринария и др Методы биологии 1. Наблюдение – целенаправленное восприятие объектов, явлений с помощью органов чувств или приборов. Основное условие наблюдения – это объективность, т.е. возможность проверки полученных данных с помощью повторного наблюдения. Полученное в результате наблюдение факты называется данными. Они могут быть как качественными, так и количественными. Количественные данные являются более точными. а. Невооруженным глазом или с использованием оптических и иных приборов (лупа, микроскоп, электронный микроскоп, дифференциальное центрифугирование, рентгеноструктурный анализ); б. Визуализация живых структур и процессов (методы лучевой диагностики – рентген, УЗИ, томографии). На основе полученных данных формулируется гипотеза. Гипотеза – это предположение о данном явлении(исследовании)(объекте), ее обязательно нужно проверить экспериментами. 2. Эксперимент – это научный поставленный опыт, наблюдение объекта происходит в контролируемых условиях, которые позволяют выявить характеристики данного объекта или явления. а. In Vivo – используется живое существо. Особенность – этические проблемы; б. In Vitro – используются живые биологические объекты (клетки, ткани, органные структуры), выращиваемые вне организма в условиях культуры. Особенность – проблемы интерпретации; в. Природные “эксперименты” – мутации (закон гомологичных рядов Н.И.Вавилова), уродства. Высшей формой эксперимента является моделирование. 3. Моделирование – это изучение объектов или явлений с помощью моделей. а. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ; б. КОМПЬЮТЕРНОЕ (дизайн лекарств, в т.ч. на наноносителях); in silico в. БИОЛОГИЧЕСКОЕ (создание живых форм (клеток, организмов) с заданными свойствами - технологии knock in, knock out и др.). 4.Исторический метод – выясняет закономерности появления и развитие организмов, становления их структур и функций. С помощью данного метода получают признание теории и гипотезы, которые отвергались раньше. Уровни организации живой материи 1. Молекулярный уровень организации - это уровень функционирования биологических макромолекул - биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов, стероидов. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности: обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации. Этот уровень изучают: биохимия, молекулярная генетика, молекулярная биология, генетика, биофизика. 2. Клеточный уровень - это уровень клеток (клеток бактерий, цианобактерий, одноклеточных животных и водорослей, одноклеточных грибов, клеток многоклеточных организмов). Клетка - это структурная единица живого, функциональная единица, единица развития. Этот уровень изучают цитология, цитохимия, цитогенетика, микробиология. 3. Тканевый уровень организации - это уровень, на котором изучается строение и функционирование тканей. Исследуется этот уровень гистологией и гистохимией. 4. Органный уровень организации - это уровень органов многоклеточных организмов. Изучают этот уровень анатомия, физиология, эмбриология. 5. Организменный уровень организации - это уровень одноклеточных, колониальных и многоклеточных организмов. Специфика организменного уровня в том, что на этом уровне происходит декодирование и реализация генетической информации, формирование признаков, присущих особям данного вида. Этот уровень изучается морфологией (анатомией и эмбриологией), физиологией, генетикой, палеонтологией. 6. Популяционно-видовой уровень - это уровень совокупностей особей - популяций и видов. Этот уровень изучается систематикой, таксономией, экологией, биогеографией, генетикой популяций. На этом уровне изучаются генетические и экологические особенности популяций, элементарные эволюционные факторы и их влияние на генофонд (микроэволюция), проблема сохранения видов. 7. Экосистемный уровень организации - это уровень микроэкосистем, мезоэкосистем, макроэкосистем. На этом уровне изучаются типы питания, типы взаимоотношений организмов и популяций в экосистеме, численность популяций, динамика численности популяций, плотность популяций, продуктивность экосистем, сукцессии. Этот уровень изучает экология. 8. Выделяют также биосферный уровень организации живой материи. Биосфера - это гигантская экосистема, занимающая часть географической оболочки Земли. Это мега-экосистема. В биосфере происходит круговорот веществ и химических элементов, а также превращение солнечной энергии. Основные этапы развития медицинской биологии Ученые древности были выдающимися биологами, но биология, как теоретическая основа медицины, стала формироваться в 19 веке. Первый этап, охватывающий период от античной натурфилософии до возникновения первых биологических дисциплин в науке Нового времени, характеризовался сбором сведений об органическом мире . Самые первые сведения о живых существах человек стал собирать, вероятно, с тех пор, когда он осознал свое отличие от окружающего мира. Уже в литературных памятниках египтян, вавилонян, индийцев и других народов содержатся сведения о строении многих растений и животных, о применении этих знаний в медицине и сельском хозяйстве. Второй этап- связан с переходом к систематизации накопленного в ботанике и зоологии материала и построению первых таксономических классификаций. Клеточная теория Шванна и Шлейдена (1839) Третий этап, начавшийся с опубликования труда Ч. Дарвина «Происхождение видов» (1859) и завершившийся на рубеже XIX–XX вв., был временем революционного перелома в биологии. Открыты фундаментальные законы наследственности, чем обязаны Менделю (1865), Моргану (1910-1916) Четвертый этап – Возникают представления об экологической системе, учение и биосфере и ноосфере (Вернандский). А Гаррод заложил основы молекулярной патологии (1908).Развивалась молекулярная биология, изучалась генетика человека. Геномика — раздел молекулярной генетики, посвящённый изучению генома и генов живых организмов. Протеомика — область молекулярной биологии, посвящённая идентификации и количественному анализу белков (иными словами, высокопроизводительному исследованию белков). Биоинформатика — применение компьютерных методов для решения задач молекулярной биологии, в основном анализа разных последовательностей ( нуклеотидов, аминокислот и т.д) БИЛЕТ 2 Учение о микроэволюции - центральный раздел синтетической теории эволюции (Филипченко Ю.А., Добржанский Ф.Г., Тимофеев-Ресовский Н.В.). Популяция- элементарная единица эволюции. Вид-результат микроэволюции. Пути и способы видообразования. 1927 г. - Юрий Александрович Филипченко предложил рассматривать два уровня эволюционного процесса: Микроэволюция Макроэволюция Микроэволюция – эволюционные изменения, которые идут внутри вида и приводят к его дифференцировке, завершаясь видообразованием. Вид – это совокупность особей, сходных по биохимическим и морфофизиологическим признакам, способных скрещиваться между собой, давать плодовитое потомство и образовывать общий ареал. Популяция –структурная единица вида и единица эволюции. Популяция–это минимальная самовоспроизводящаяся группа особей одного вида, на протяжении эволюционно длительного времени населяющая определенное пространство, образующая самостоятельную генетическую систему и формирующая собственную экологическую нишу. Каждая популяция характеризуется определенной генетической структурой –генофондом. Генетическая структура популяции – соотношение в популяции различных генотипов и аллелей. Генофонд - совокупность генов всех особей популяции (А.С. Серебровский, 1928г.). Генофонд популяции характеризуется частотами аллелей и генотипов. Пути и механизмы видообразования Пути видообразования: 1.Аллопатрическое (географическое) - пространственная разобщенность популяций -новые виды возникают за счёт распадения ареала родительского вида -при расселении исходного вида периферические популяции становятся родоначальниками новых видов. 2. Симпатрическое (экологическое) - новый вид внутри ареала исходного вида. Способы симпатрического видообразования: а) автополиплоидия (Пример: хризантемы 9, 18, 27, 36 –число хромосом) б) межвидовая гибридизация(слива=терн+алыча) в) репродуктивной изоляция (у погремка ранне-и позднецветущие формы) Схема географического и экологического видообразования: обособление популяций -накопление мутаций –изоляция -дивергенция признаков -образование подвида -репродуктивная изоляция -образование вида. Способы образования видов по Э.Майру: 1. Дивергентное(кладогенез) (истинное по Ч.Дарвину) -расхождения признаков с образованием новых группировок особей внутри вида.  Типичный пример дивергентного видообразования –14 видов вьюрков Галапагосских островов.2. Филетическое - прямое преобразование одного вида в другой. Число видов НЕ изменяется. 3. Гибридогенное (сингенез) - гибридизация двух видов приводит к появлению третьего нового вида. Число видов увеличивается.  БИЛЕТ 3 Естественный отбор. Формы естественного отбора. Специфическое действие естественного отбора в человеческих популяциях. Естественный отбор- способствует исчезновению или распространению уже существующих признаков в популяции Необходимой предпосылкой отбора служит борьба за существование — конкуренция за пищу, жизненное пространство, партнера для спаривания. Естественный отбор происходит на всех стадиях онтогенеза организмов и обеспечивает в конечном итоге избирательное размножение генотипов. Благодаря естественному отбору признаки, повышающие выживаемость и репродуктивную способность, накапливаются в ряду поколений, изменяя генетический состав популяций в биологически целесообразном направлении. Основные характеристики Естественного отбора: Предпосылкой ЕО является наследственная изменчивость Носит направленный х-р и всегда направлен в сторону большей приспособленности организмов к среде обитания Фактором ЕО является условия среды обитания Генетическая сущность заключается в неслучайном сохранении в популяции опр генотипов и в избирательном участии в передаче генов следующим поколениям Результаты Естественного отбора: а) постепенное усложнение и повышение организации живых форм; б) относительная приспособленность к условиям существования; в) многообразие видов. Отбор сохраняет наиболее приспособленные к данным условиям существования организмы Виды естественного отбора: Стабилизирующий отбор- Сохраняются особи со средними вариантами признака, а устраняются – с крайними Движущий отбор -сдвиг средних значений отбираемых признаков в сторону их усиления или ослабления. Лежит в основе искусственного отбора. Половой отбор - конкуренцию самцов за возможность размножения (частный случай внутривидового естественного отбора) Дизруптивный (разрывающий) отбор -убирает средние варианты признака и сохраняет крайние, что может привести к образованию двух независимых видов На островах, где дуют сильные ветра, сохраняются насекомые либо бескрылые, либо с длинными крыльями, способные противостоять ветру Значение ЕО в человеческих популяциях ослабело настолько, что он утратил значение как фактор видообразования. Это обусловлено возрастанием значения социальных факторов исторического развития человечества и постепенным ослаблением роли биологических факторов эволюции человека. Однако за естественным отбором осталась функция стабилизации генофондов и поддержания наследственного разнообразия популяций людей. О действии на популяцию человека стабилизирующей формы естественного отбора свидетельствует, например, большая перинатальная смертность среди недоношенных и переношенных новорождённых. Направление отбора в этом случае определяется снижением общей жизнеспособности новорождённых. БИЛЕТ 4 Понятие о биологическом виде. Критерии вида. Популяционная структура вида. Генетическая структура популяции. Закон Харди-Вайнберга. Вид – это совокупность особей, которые свободно скрещиваются между собой с образованием плодовитого потомства; изолированы от других особей практически полным отсутствием переходных форм; характеризуются сходными морфологическими, физиологическими, экологическими и др. признаками; населяют определенную территорию (ареал) Критерии вида - признаки, согласно которым организмы относят к тому или иному виду 1.Морфологический критерий – сходство особей по внешнему и внутреннему строению. Критерий не абсолютен, т.к. имеются виды двойники. 2. Биохимический критерий – общность строения белков и нуклеиновых кислот; не абсолютен, потому что разные виды имеют очень большую степень сходства (человек и шимпанзе имеют 98% общих белков). 3. Цитогенетическимй критерий – сходство числа и строения хромосом. Примерами неабсолютности данного критерия также является человек и шимпанзе. 4. Географический критерий – проживание на одной территории; не абсолютен. Есть виды бактерии, обитающие повсеместно. 5. Экологический критерий – сходство особей вида в потребностях и образе жизни - не абсолютен. Внутри популяций могут быть группы особей, различающиеся по питанию, срокам размножения. 6. Физиологический критерий – сходство в протекании физиологических процессов 7. Генетический критерий – способность особей вида скрещиваться и давать плодовитое потомство. Иногда скрещиваться могут особи, относящиеся к разным видам. Популяционная структура вида При расселении на занимаемой территории вид распадается на более мелкие группы, которые относительно изолированы друг от друга. Эти группы называются популяциями. Термин «популяция» введен в биологию в 1903 году В.Иогансеном. Генофонд – это совокупность генов популяции. Между популяциями вида идет обмен генов. Сумма генофондов популяций представляет генофонд вида. Особи популяции характеризуются генетическим полиморфизмом: в их состав входят гомозиготы доминантные (АА), гомозиготы рецессивные (аа) и гетерозиготы (Аа). Такой генетический полиморфизм является следствием панмиксии – свободного скрещивания животных или свободы выбора партнера для брака в популяциях человека. По количеству особей популяции бывают большие и малые. Большие популяции человека содержат более 4 тысяч особей. Демы и изоляты – это субпопуляции человека. Численность особей в демах составляет 1500-4000 человек, внутригрупповые браки в них – 80-90%, приток генов из других групп – 1-2%. Демы – относительно кратковременные и нестойкие объединения особей. Изоляты – малые популяции – содержат до 1500 человек, внутригрупповые браки – свыше 90%, приток генов из других групп – менее 1%. Популяции человека характеризуются демографическими показателями: рождаемостью и смертностью (разница между ними составляет прирост населения), возрастной структурой, родом занятий, экономическим положением общества, экологическим состоянием среды. Популяции человека имеют возрастающую численность, в них снижено действие естественного отбора, происходит разрушение изолятов, наблюдается сходство условий жизни людей в разных климатических зонах. Генетическая структура популяции – соотношение в популяциях различных генов и аллелей. Она определяется богатством генофонда популяции (совокупность генов всех особей популяции).Любая популяция представляет собой непрерывный поток поколений благодаря обмену генами, который происходит в результате скрещивания особей друг с другом. Признаки, появившиеся в ходе независимого комбинирования генов, определяют формирование фенотипа организмов и обусловливают изменчивость в популяции. В ходе естественного отбора адаптивные фенотипы сохраняются, а неадаптивные исчезают. Так формируется генетическая реакция всей популяции, которая определяет выживание данного вида. Только те особи популяции, которые выжили и оставили потомство, вносят вклад в будущее своего вида. |