ответы по биологии на экзамен 2015. Организация жизни на Земле. Биология клетки. Размножение. Генетика
 Скачать 2.37 Mb.
|
Александр Иванович Опарин С повышением концентрации многие органические соединения способны к выделению микрокапелек органической фазы. Главным образом изучал возможности обмена веществ в коацерватах — модельных мицеллах. Им было показано, что ограниченные среды с простым обменом веществ могут возникнуть исключительно самоорганизацией, при условии присутствия катализаторов со специфическими свойствами. Так как использованные субстанции входят в состав живущих сегодня организмов, Опаринские коацерваты нужно видеть не как предшественники клеток, а как модель-аналог для возникновения предшественников клеток.В качестве субстрата жизни внимание привлекают нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки. Нуклеиновые кислоты — это сложные химические соединения, содержащие углерод, кислород, водород, азот и фосфор. ДНК является генетическим материалом клеток, определяет химическую специфичность генов. Под контролем ДНК идет синтез белков, в котором участвуют РНК. Современная трактовка (ученый К.Гробстейн) «Жизнь – это макромолекулярная открытая система, для которой характерно определенная иерархическая организация, а также способность к воспроизведению, обмену веществ, и тщательное регулирование потока энергии. Жизнь представляет собой распространенный центр упорядоченности в менее упорядоченной вселенной.»
Фундаментальные свойства живого:
Выделяют и другие фундаментальные свойства: 1. Химический состав. Живое состоит из тех же химических элементов, что и неживое, но в организмах есть молекулы веществ (биологические молекулы) характерные только для живого: белки, нуклеиновые кислоты, липиды 2. дискретность и целостность. Любая биологическая система состоит из частей, т. е. Дискретна. Взаимодействие этих частей образует целостную систему. Например в состав организма входят отдельные органы, которые функционируют как единое целое. 3. структурная организация. Живые системы способны создавать порядок из хаотического движения молекул, образуя определенные структуры. Сюда относится комплекс саморегулирующихся процессов обмена веществ. Они протекают в строго определенном порядке и направлены на поддержание постоянства внутренней среды, гомеостаза 4. Обмен веществ и энергии. Обмен веществ (метаболизм) - совокупность протекающих в живых системах химических превращений, обеспечивающих их жизнедеятельность, рост, воспроизведение, развитие, самосохранение, постоянный контакт с окружающей средой, способность адаптироваться к ней и ее изменениям. В основе метаболизма лежат взаимосвязанные процессы ассимиляции (анаболизм) и диссимиляции (катаболизм). Ассимиляция - процессы синтеза сложных молекул из простых с расходованием энергии, запасенной в ходе диссимиляции (а также накопление энергии при отложении в запас синтезированных веществ). Диссимиляция - процессы расщепления (анаэробного или аэробного) сложных органических соединений, идущее с высвобождением энергии, необходимой для осуществления жизнедеятельности организма. 5.Самовоспроизведение и самообновление. Предполагает образование новых молекул и структур, несущих генетическую информацию, находящуюся в ДНК. Размножение необходимо для того, чтобы обеспечить непрерывность существования видов, т.к. продолжительность жизни отдельного организма ограничена.Многие виды организмов сочетают несколько способов размножения. В процессе бесполого размножения новая особь образуется из одной или группы клеток . При всех формах бесполого размножения потомки обладают генотипом (совокупность генов) идентичным материнскому. При половом размножении новая особь развивается из зиготы, образующейся путем слияния двух специализированных половых клеток (процесс оплодотворения), продуцируемых двумя родительскими организмами. при половом размножении происходит осуществление комбинативной формы наследственной изменчивости организмов, обеспечивающий приспособление видов к меняющимся условиям среды и представляющей собой существенный фактор эволюции. 6.Наследственность. Молекула ДНК способна хранить и передавать информацию благодаря матричному принципу репликации, обеспечивая преемственность поколений. 7.Изменчивость. При передачи наследственной информации иногда возникают отклонения, если изменения благоприятны для жизни, они закрепляются отбором. Выделяют две основные формы изменчивости,- генотипическую (наследственную) и модификационную (ненаследственную). Генотипическая изменчивость связана с изменением генотипа и приводит к изменению фенотипа. В основе генотипической изменчивости могут лежать мутации (мутационная изменчивость) или новые комбинации генов, возникающие в процессе оплодотворения при половом размножении. При мутационной форме изменения связаны, в первую очередь, с ошибками при репликации нуклеиновых кислот. Таким образом происходит возникновение новых генов, несущих новую генетическую информацию; происходит появление новых признаков. При ненаследственной (модификационной) изменчивости происходят изменения фенотипа под действием факторов внешней среды и не связанные с изменением генотипа. Модификации (изменения признаков при модификационной изменчивости) происходят в пределах нормы реакции, находящейся под контролем генотипа 8.Рост и развитие 9.Раздражимость и движение. . У организмов раздражимость сопровождается комплексом изменений, выражающихся в сдвигах обмена веществ, электрического потенциала на мембранах клеток, физико-химических параметров в цитоплазме клеток, в двигательных реакциях, а высокоорганизованным животным присущи изменения в их поведении. 10.Индивидуальное развитие. Всем свойственен процесс индивидуального развития - онтогенез. под онтогенезом понимают процесс индивидуального развития многоклеточного организма (образующегося в результате полового размножения) от момента формирования зиготы до естественной смерти особи. Развитие организма базируется на "генетической программе" (заложенной в генах хромосом зиготы) и осуществляется в конкретных условиях среды, существенно влияющей на процесс реализации генетической информации в ходе индивидуального существования особи.
Современная классификация живого: Империи:
-Вирусы
-Надцарства:
Царства: А) Бактерии Б) Растения 2) Эукариоты Царства: А) Растения Б) Грибы Г) Животные • Наиболее популярна в настоящее время симбиотическая гипотезапроисхождения эукариотических клеток, согласно которой основой, или клеткой-хозяином, в эволюции клетки эукариотического типа послужил анаэробный прокариот, способный лишь к амебоидному движению. Переход к аэробному дыханию связан с наличием в клетке митохондрии, которые произошли путем изменений симбионтов — аэробных бактерий, проникших в клетку-хозяина и сосуществовавших с ней. Серьезным доводом в пользу симбиотического происхождения митохондрий, центриолей и хлоропластов является то, что перечисленные органеллы имеют собственную ДНК. Вместе с тем белки бациллин и тубулин, из которых состоят жгутики и реснички соответственно современных прокариот и эукариот, имеют различное строение • Согласно инвагинационной гипотезе, предковой формой эукариотической клеткибыл аэробный прокариот. Внутри такой клетки-хозяина находилось одновременно несколько геномов, первоначально прикреплявшихся к клеточной оболочке. Органеллы, имеющие ДНК, а также ядро, возникли путем впячивания и отшнуровывания участков оболочки с последующей функциональной специализацией в ядро, митохондрий, хлоропласты. В процессе дальнейшей эволюции произошло усложнение ядерного генома, появилась система цитоплазматических мембран. •Прокариоты(безъядерные организмы) – примитивные организмы, не имеющие четко оформленного ядра. В таких клетках выделяется лишь ядерная зона, содержащая молекулу ДНК. Генетический аппарат представлен ДНК единственной кольцевой хромосомы, к-ая лишена основных белков – гистонов (белков Кл-ых ядер). Благодаря значительному кол-ву диаминокислот аргинина и лизина гистоны им. щелочной характер. Кроме того, в клетках прокариот отсутствуют многие органеллы. У них имеются только наружная клеточная мембрана и рибосомы. К прокариотам относятся бактерии. Особенностью организмов простейших является то, что они соответствуют в структурном отношении уровню одной клетки, а в физиологическом – полноценной особи. ). К прокариотам относятся бактерии, в том числе цианобактерии (сине-зелёные водоросли), и археи. Эукариоты– истинно ядерные организмы, имеют четко оформленное ядро и все основные структурные компоненты клетки. К ним относятся растения, животные, грибы. • Эволюционными предшественниками многоклеточных организмов были колониальные формы простейших организмов. Наиболее ранние ископаемые останки многоклеточных животных имеют возраст около 700 млн. лет. Палеонтологическая летопись свидетельствует о том, что многоклеточные организмы возникали в ходе эволюции от одноклеточных эукариот независимо не менее 17 раз.
Иерархической называется система, в которой части, или элементы, расположены в порядке от низшего к высшему. Элементарная единица — это структура или объект, закономерные изменения которых, обозначаемые как элементарное явление, составляют специфический для соответствующего уровня вклад в процесс сохранения и развития жизни. Уровень – это функциональное место биологической структуры, определенной степени сложности в общей системе систем живого. Системы: 1. Микросистема А) Молекулярно-генетический уровень ( Ген; конвариантная редупликация или самовоспроизведение с изменением генов (ДНК)) Б) Субклеточный уровень( Органоиды; разделение их на функции) В) Клеточный( клетка; реакции клеточного метаболизма) 2.Мезосистема А) Тканевый (ткань; дифференцировка и специализация клеток) Б)Органный (орган; объединение различных тканей в органы) В) Организменный(особь; индивидуальное развитие организма) 3. Макросистема А)Популяционно-видовой(популяция; действие элементарных эволюционных факторов приводит к эволюционно значимым изменениям генотипа популяции) Б) Биогеоценотический ( биогеоценозы; вещественно-энергетический круговорот) В)Биосферный( биосфера; биогеохимический круговорот)
3.Организменный, онтогенетический. Представлен одноклеточными и многоклеточными организмам, обнаруживается труднообозримое многообразие форм. Каждый вид состоит из отдельных индивидуумов, специфическая особенность уровня: происходит декодирование и реализация генетической информации. Элементарная единица — особь, в ее развитии от момента зарождения до прекращения существования. Элементарное явление: закономерные изменения организма в индивидуальном развитии, онтогенезе. 4.Популяционно-видовой. Элементарная единица — популяция, совокупность особей одного вида, популяция представляет собой открытую генетическую систему в силу возможности внутрипуляционных скрещиваний. Эволюционно значимое изменение генофонда происходящее под действием элементарных эволюционных факторов (мутационный процесс, колебание численности), представляют элементарное явление на данном уровне. На этом уровне изучаются генетические и экологические особенности популяций, элементарные эволюционные факторы и их влияние на генофонд, проблема сохранения видов, живые существа 5.Биоцинотический, Элементарное явление — это изменение потока энергии и круговорота веществ в биоценозе, элементарная единица — биоценоз. 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. 6. биосферный – высшая форма организации живого, все вещественно-эн-ие круговороты объединенные в единый. Элементарное явление – изменение круговорота.
•Клетка представляет собой обособленную, наименьшую по размерам структуру, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях окружающей среды поддерживать эти свойства в самой себе, а также передавать их в ряду поколений. Клетка является открытой системой, поскольку ее существование возможно только в условиях постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Клетка, таким образом, несет полную характеристику жизни. Ей принадлежит роль элементарной структурной, функциональной и генетической единицы. • Клеточная теория сформулирована Т. Шванном и М. Шлейденаном. ПОЛОЖЕНИЯ: 1) жизнь, какие бы сложные или простые (например, вирусы) формы она ни принимала, в ее структурном, функциональном и генетическом отношении обеспечивается в конечном итоге только клеткой. 2) в настоящих условиях единственным способом возникновения новых клеток является деление предсуществующих клеток. Современная биология расширила круг доказательств этому, все клетки одинаковым образом: а) хранят биологическую информацию, б) редуплицируют генетический материал с целью его передачи в ряду поколений, в) используют информацию для осуществления своих функций на основе синтеза белка, г) хранят и переносят энергию, д) превращают энергию в работу, е) регулируют обмен веществ. 3) Структурно-функциональными единицами многоклеточных существ являются клетки. Вместе с тем многоклеточный организм характеризуется рядом особых свойств, которые нельзя свести к свойствам и качествам отдельных клеток. Основные положения клеточной теории. Современная клеточная теория включает следующие основные положения: №1 Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет;. №2 Клетка - единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование; №3 Клетки всех организмов разны по форме, но сходны по своему химическому составу, строению и функциям; №4 Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток; которому предшествует воспроизведение её генетической информации. №5 Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, из тканей органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток; №6 Клетки имеют одинаковый объём генетической информации, но отличаются друг от друга тем, что у них реализуется генетический объём по разному, следствием чего является морфологическое и функциональное разнообразие клеток - дифференцировка.
• 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. |