Вопросы для экзамена уровни организации живой природы. Критерии жизни. Критерии живого
 Скачать 299.63 Kb.
|
|
Симбиоз – сожительство- форма взаимоотношения, из которых оба партнера или хотя бы один извлекают пользу.Симбиоз подразделяется на мутуализм, протокооперацию и комменсализм. Мутуализм – форма симбиоза, при которой присутствие каждого из двух видов становится обязательным для обоих, каждый из сожителей получает относительно равную пользу, и партнеры (или один из них) не могут существовать друг без друга. Типичный пример мутуализма – отношения термитов и жгутиковых простейших, обитающих в их кишечнике. Протокооперация – форма симбиоза, при которой совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них. В этих случаях отсутствует связь именно этой, конкретной пары партнеров. Примером протокооперации являются взаимоотношения мелких рыбок семейства губановых и крупных хищных мурен. Комменсализм – форма симбиоза, при которой один из сожительствующих видов получает какую-либо пользу, не принося другому виду ни вреда, ни пользы.Комменсализм, в свою очередь, подразделяется на квартиранство, сотрапезничество, нахлебничество. "Квартиранство" – форма комменсализма, при которой один вид использует другой (его тело или его жилище) в качестве убежища или своего жилья. "Сотрапезничество" – форма комменсализма, при которой несколько видов потребляют разные вещества или части одного и того же ресурса. "Нахлебничество" – форма комменсализма, при которой один вид потребляет остатки пищи другого. Хищничество - тип антибиоза, при котором представители одного вида питаются представителями другого вида. Хищничество широко распространено в природе как среди животных, так и среди растений. Примеры: насекомоядные растения; лев, поедающий антилопу и т.д. Конкуренция - тип биотических взаимоотношений, при котором организмы или виды соперничают друг с другом в потреблении одних и тех же обычно ограниченных ресурсов. Конкуренцию подразделяют на внутривидовую и межвидовую. Внутривидовая конкуренция – соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями одного и того же вида. Это важный фактор саморегулирования популяции. Примеры: птицы одного вида конкурируют из-за места гнездования. Самцы многих видов млекопитающих (например, оленей) в период размножения вступают друг с другом в борьбу за возможность обзавестись семьей. Межвидовая конкуренция – соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями разных видов. Примеры межвидовой конкуренции многочисленны. И волки, и лисы охотятся на зайцев. Поэтому между этими хищниками возникает конкуренция за пищу. Это не значит, что они непосредственно вступают в борьбу друг с другом, но успех одного означает неуспех другого. Паразитизм - форма антибиоза, когда представители одного вида используют питательные вещества или ткани особей другого вида, а также его самого в качестве временного или постоянного местообитания. 13.Половое размножение. Строение и функции мужских и женских гамет. Выделяют два основных типа размножения – бесполое и половое. Половое размножение появилось около 3 млрд лет назад и является более продвинутым и выгодным в эволюционном плане. В его основе лежит процесс слияния мужских и женских половых клеток (гамет), которые гаплоидны. Потомство получает по половине генетической информации от каждого родителя, в результате чего образуется уникальная комбинация генов. Эти особи отличаются друг от друга и от родителей по генотипу, а значит и по многим признакам. Такое генетическое разнообразие обеспечивает адаптивные возможности вида и, как следствие, эволюционный прогресс. Потомки, наиболее приспособленные к условиям среды (часто экстремальным и меняющимся), имеют больше шансов выжить и передать свой генотип следующим поколениям. Благодаря этому вид прогрессирует, изменяется и может дать начало новому виду. Таким образом, значение полового процесса заключается в восстановлении диплоидности зиготы, самовоспроизведении особей, обеспечении биологического (генотипического) разнообразия вида, его приспособительных возможностей, и в общем эволюции и видообразования. Рассмотрим строение половых клеток животных. Сперматозоиды образуются в мужских гонадах – семенниках в очень больших количествах (часто они исчисляются миллионами). Сперматозоиды – очень мелкие, подвижные, у разных видов разной формы, но все они имеют в своем строении головку, шейку, промежуточный отдел и хвост (жгутик). В головке находится гаплоидное ядро и очень мало цитоплазмы. Спереди головки располагается особая структура – акросома, которая образуется при сперматогенезе из комплекса Гольджи. Акросома содержит набор гидролитических ферментов и растворяет оболочку яйцеклетки при оплодотворении. В шейке находятся две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу. Они образуют осевую нить жгутика. В промежуточном отделе находятся многочисленные митохондрии. Их деятельность дает энергию для движения жгутика. Жгутики имеют типичное строение; они могут быть извитыми, в виде запятой и другие. Основная функция сперматозоида – доставить генетический материал к неподвижной яйцеклетке. Яйцеклетки – относительно крупные клетки, неподвижные, содержат много цитоплазмы, запасные питательные вещества в виде желтка. В ядрах синтезируется большое количество рибосомных генов и рРНК для быстрого синтеза белков после оплодотворения, накапливаются гистоны. Таким образом, главная функция яйцеклетки – запасание питательных веществ, которые будут использоваться зародышем на раннем этапе развития. Зрелая яйцеклетка, как и сперматозоид, содержит в себе половинное число хромосом, так как в период созревания ооциты первого порядка претерпевают мейоз. Яйцеклетки чаще всего имеют сферическую форму и значительно крупнее соматических клеток. Оболочки яйцеклеток выполняют защитные функции, обеспечивают обмен веществ с окружающей средой, а у плацентарных– служат для внедрения зародыша в стенку матки. 14.Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Ферменты, их роль в реакциях обмена веществ. 1. Метаболизм — совокупность химических реакций в клетке: расщепления (энергетический обмен) и синтеза (пластический обмен). Зависимость жизни клетки от непрерывного поступления веществ из внешней среды в клетку и выделения продуктов обмена из клетки во внешнюю среду. Обмен веществ — основной признак жизни. 2. Функции клеточного обмена веществ: 1) обеспечение клетки строительным материалом, необходимым для образования клеточных структур; 2) снабжение клетки энергией, которая используется на процессы жизнедеятельности (синтез веществ, их транспорт и др.). 3. Энергетический обмен — окисление органических веществ (углеводов, жиров, белков) и синтез богатых энергией молекул АТФ за счет освобождаемой энергии. 4. Пластический обмен — синтез молекул белков из аминокислот, полисахаридов из моносахаридов, жиров из глицерина и жирных кислот, нуклеиновых кислот из нуклеотидов, использование на эти реакции энергии, освобождаемой в процессе энергетического обмена. 5. Ферментативный характер реакций обмена. Ферменты — биологические катализаторы, ускоряющие реакции обмена в клетке. Ферменты — в основном белки, у некоторых из них есть небелковая часть (например, витамины). Молекулы ферментов значительно превышают размеры молекул вещества, на которые они действуют. Активный центр фермента, его соответствие структуре молекулы вещества, на которое он действует. 6. Разнообразие ферментов, их локализация в определенном порядке на мембранах клетки и в цитоплазме. Подобная локализация обеспечивает последовательность реакций. 7. Высокая активность и специфичность действия ферментов: ускорение в сотни и тысячи раз каждым ферментом одной или группы сходных реакций. Условия действия ферментов: определенная температура, реакция среды (рН), концентрация солей. Изменение условий среды, например рН, — причина нарушения структуры фермента, снижения его активности, прекращения действия. 15.Идиоадаптация - направление эволюции органического мира. Значение идиоадаптаций. Идиоадаптация — направление эволюции, в основе которого лежат мелкие изменения, способствующие формированию приспособлений организмов к определенным условиям среды. Идиоадаптации не ведут к повышению уровня организации. Пример: приспособление одних видов птиц к полету, других — к плаванию, третьих — к быстрому бегу. Благодаря формированию различных идиоадаптаций, животные близких видов могут жить в самых различных географических зонах. Например, представителей семейства волчьих можно встретить на всей территории от Арктики до тропиков, что значительно снижает конкуренцию между видами. И у каждого свои приспособленности. Идиоадаптация обеспечила этому семейству значительное расширение ареала и увеличение числа видов, что является критерием биологического прогресса. Но при этом ни про один вид, входящий в состав этого семейства, нельзя сказать, что он находится на более высоком уровне эволюции, чем другие. 16.Рассмотрите рисунок (рельефную таблицу) с изображением стадий зародышевого развития позвоночных животных. Какие особенности эмбрионального развития животных свидетельствуют о единстве происхождения позвоночных? На каких этапах развития обнаруживаются признаки типа, класса, отряда, вида? О чем они свидетельствуют? Факт единства происхождения живых организмов был подтвержден на основе эмбриологических исследований. Все многоклеточные животные развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. В процессе индивидуального развития они проходят стадии дробления, образования двух- и трехслойного зародышей, формирования органов из зародышевых листков. Сходство зародышевого развития животных свидетельствует о единстве их происхождения. С особой отчетливостью сходство эмбриональных стадий выступает в пределах отдельных типов и классов. Так, на ранних стадиях развития у зародышей позвоночных (рыбы, ящерицы, кролика, человека) наблюдается поразительное сходство: все они имеют головной, туловищный и хвостовой отделы, зачатки конечностей, по бокам тела - зачатки жабр ( рис. 17 ). По мере развития зародышей черты различия выступают все более явственно. Причем вначале проявляются признаки класса, к которому относятся зародыши, затем признаки отряда и на еще более поздних стадиях - признаки рода и вида. Эта закономерность в развитии зародышей указывает на их родство, происхождение от одного ствола, который в ходе эволюции распался на множество ветвей. 17.Клеточный метаболизм, роль ферментов и АТФ в нем. Взаимосвязь пластического и энергетического обмена в клетке. Обмен веществ (метаболизм) – это комплекс взаимосвязанных процессов синтеза и расщепления химических веществ, происходящих в организме. Биологи разделяют его на пластический (анаболизм ) и энергетический обмены (катаболизм ) , которые связаны между собой. Все синтетические процессы нуждаются в веществах и энергии, поставляемых процессами расщепления. Процессы расщепления катализируются ферментами, синтезирующимися в ходе пластического обмена, с использованием продуктов и энергии энергетического обмена. Для отдельных процессов, происходящих в организмах, используются следующие термины: Анаболизм (ассимиляция ) – синтез более сложных мономеров из более простых с поглощением и накоплением энергии в виде химических связей в синтезированных веществах. Катаболизм (диссимиляция ) – распад более сложных мономеров на более простые с освобождением энергии и ее запасанием в виде макроэргических связей АТФ. Живые существа для своей жизнедеятельности используют световую и химическую энергию. Зеленые растения – автотрофы , – синтезируют органические соединения в процессе фотосинтеза, используя энергию солнечного света. Источником углерода для них является углекислый газ. Многие автотрофные прокариоты добывают энергию в процессе хемосинтеза – окисления неорганических соединений. Для них источником энергии могут быть соединения серы, азота, углерода. Гетеротрофы используют органические источники углерода, т.е. питаются готовыми органическими веществами. Среди растений могут встречаться те, которые питаются смешанным способом (миксотрофно ) – росянка, венерина мухоловка или даже гетеротроф– но – раффлезия. Из представителей одноклеточных животных миксотрофами считаются эвглены зеленые. Ферменты, их химическая природа, роль в метаболизме . Ферменты – это всегда специфические белки – катализаторы. Термин «специфические» означает, что объект, по отношению к которому этот термин употребляется, имеет неповторимые особенности, свойства, характеристики. Каждый фермент обладает такими особенностями, потому что, как правило, катализирует определенный вид реакций. Ни одна биохимическая реакция в организме не происходит без участия ферментов. Особенности специфичности молекулы фермента объясняются ее строением и свойствами. В молекуле фермента есть активный центр, пространственная конфигурация которого соответствует пространственной конфигурации веществ, с которыми фермент взаимодействует. Узнав свой субстрат, фермент взаимодействует с ним и ускоряет его превращение. Ферментами катализируются все биохимические реакции. Без их участия скорость этих реакций уменьшилась бы в сотни тысяч раз. В качестве примеров можно привести такие реакции, как участие РНК – полимеразы в синтезе – и-РНК на ДНК, действие уреазы на мочевину, роль АТФ – синтетазы в синтезе АТФ и другие. Обратите внимание на то, что названия многих ферментов оканчиваются на «аза». Активность ферментов зависит от температуры, кислотности среды, количества субстрата, с которым он взаимодействует. При повышении температуры активность ферментов увеличивается. При этом происходит это до определенных пределов, т.к. при достаточно высоких температурах белок денатурируется. Среда, в которой могут функционировать ферменты, для каждой группы различна. Есть ферменты, которые активны в кислой или слабокислой среде или в щелочной или слабощелочной среде. В кислой среде активны ферменты желудочного сока у млекопитающих. В слабощелочной среде активны ферменты кишечного сока. Пищеварительный фермент поджелудочной железы активен в щелочной среде. Большинство же ферментов активны в нейтральной среде. Обмен веществ, или метаболизм— лежащий в основе жизни закономерный порядок превращения веществ и энергии в живых системах, направленный на их сохранение и самовоспроизведение; совокупность всех химических реакций, протекающих в организме. Ф. Энгельс, определяя жизнь, указывал, что её важнейшим свойством является постоянный О. в. с окружающей внешней природой, с прекращением которого прекращается и жизнь. Таким образом, обмен веществ — существеннейший и непременный признак жизни.Ферменты- это всего лишь катализаторы химических реакций. Иногда их молекулярные массы доходят до миллиона, но тем не менее они лишь ускоряют (иногда и замедляют) химические реакции, которые в принципе и так могут протекать, но с меньшими скоростями. АТФ, как правило, нужна в тех реакциях (или процессах) , которые требуют первоначальной затраты энергии. Классический пример - расщепление глюкозы в клетках, которое, как известно, начинается с фосфорилирования молекул. 18.Вклад Н.И. Вавилова в развитие генетики и селекции (учение о центрах многообразия и происхождения культурных растений, закон гомологических рядов в наследственной изменчивости). Закон гомологических рядов 1. Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости. 2. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство. Согласно этому закону, у генетически близких видов и родов существуют близкие гены, которые дают сходные серии множественных аллелей и вариантов признака. Например, в пределах разных родов злаков существует параллельная изменчивость окраски зерна 19.Основные положения современной клеточной теории. Доказательство единства живой природы, родства организмов на основе положений клеточной теории. Современная клеточная теория включает следующие положения: 1. Клетка –представляет собой основу структурной и функциональной организации растений и животных. 2. Клетки растений и животных сходны по своему строению и развиваются аналогично, путем деления исходной клетки. 3. Клетки у всех организмов имеют мембранное строение. 4. Ядро представляет собой ее главный регуляторный органоид. 5. Клеточное строение организмов – свидетельство того, что все живые организмы имеют единое происхождение. 20.Пути и направления эволюции, их взаимосвязь. Причины биологического прогресса и биологического регресса. Биологический прогресс: увеличение количества особей, расширениеареала, увеличение количества подчиненных систематических единиц (например, внутри класса увеличивается количество отрядов). Причина: хорошая приспособленность вида к условиям окружающей среды. Пример: крысы, тараканы, кошки. Биологический регресс: уменьшение количества особей, сужение ареала, уменьшение количества подчиненных сис-единиц. Причина: окружающая среда меняется быстрее, чем вид успевает к ней приспосабливаться. Примеры: киты, слоны, гепарды. Способы достижения биологического прогресса Ароморфоз: крупное изменение полезное в различных условиях приводит к возникновению крупных сис-единиц (типов, классов) Например: появление цветка у растений, появление шерсти у млекопитающих. Идиоадаптация: небольшое изменение полезное только в одних определенных условиях приводит к появлению небольших сис-единиц (видов, родов) Например: приспособление цветка к опылению муравьями, расчленяющая окраска шерсти у зебры. Дегенерация: исчезновение органа или системы органов, не нужных в новых условиях. Происходит при переходе к сидячему, подземному/пещерному и паразитическому образу жизни. Например: у аскариды хуже, чем у свободноживущих нематод, развиты нервная система и органы чувств. 21.На участке правой цепи фрагмента ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности: ААААТААЦААГАЦ. Какую первичную структуру будет иметь белок, синтезируемый при участии этой (правой) цепи ДНК? 22.Сцепленное наследование признаков. Законы Т. Моргана. Хромосомные карты. Сцепленное наследование —наследования определённых состояний генов, расположенных в одной хромосоме. Полной корреляции не бывает из-за мейотического кроссинговера, так как сцепленные гены могут разойтись по разным гаметам. Кроссинговер наблюдается в виде расцепления у потомства тех аллелей генов и, соответственно, состояний признаков, которые были сцеплены у родителей. Наблюдения, проведённые Томасом Морганом, показали, что вероятность кроссинговера между различными парами генов разная, и появилась идея создать генные карты на основании частот кроссинговера между разными генами. Первая генная карта была построена студентом Моргана, Альфредом Стёртевантом (англ.) в 1913 году на материале Drosophila melanogaster. Расстояние между генами, расположенными в одной хромосоме, определяется по проценту кроссинговера между ними и прямо пропорционально ему. За единицу расстояния принят 1 % кроссинговера (1 морганида или 1 сантиморганида). Чем дальше гены находятся друг от друга в хромосоме, тем чаще между ними будет происходить кроссинговер. Максимальное расстояние между генами, расположенными в одной хромосоме, может быть равно 49 сантиморганидам. Сцепленные признаки Сцепленными признаками называются признаки, которые контролируются генами, расположенными в одной хромосоме. Естественно, что они передаются вместе в случаях полного сцепления. Закон Моргана Сцепленные гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно и не обнаруживают независимого распределения Кроссинговер Однако, гомологичные хромосомы могут перекрещиваться (кроссинговер или перекрест) и обмениваться гомологичными участками. В этом случае гены одной хромосомы переходят в другую, гомологичную ей. Чем ближе друг к другу расположены гены в хромосоме, тем сильнее между ними сцепление и тем реже происходит их расхождение при кроссинговере, и, наоборот, чем дальше друг от друга отстоят гены, тем слабее сцепление между ними и тем чаще возможно его нарушение. Количество разных типов гамет будет зависеть от частоты кроссинговера или расстояния между анализируемыми генами. Расстояние между генами исчисляется в морганидах: единице расстояния между генами, находящимися в одной хромосоме, соответствует 1% кроссинговера. Такая зависимость между расстояниями и частотой кроссинговера прослеживается только до 50 морганид. 23.Взаимодействие и множественное действие генов – основа целостности генотипов. Генетика групп крови, кодоминирование. 1. Ген — материальная единица наследственности, относительная самостоятельность его действия (гены окраски семян действуют независимо от генов, определяющих форму семян). Ошибочность утверждения, что генотип — сумма не связанных между собой генов. Генотип — целостная система благодаря взаимодействию генов в клетке. Пример взаимодействия аллельных генов: полное и неполное доминирование. Аллельные гены — парные, определяющие развитие взаимоисключающих признаков (высокий и низкий рост, курчавые и гладкие волосы, голубые и черные глаза у человека). 2. Взаимодействие неаллельных генов: развитие какого-либо признака под контролем нескольких генов — основа новообразования при скрещивании. Пример: появление серых кроликов (АаВЬ) при скрещивании черного (ААЬЪ) и белого (ааВВ). Причина новообразования: за окраску шерсти отвечают гены Аа (А — черная шерсть, а — белая), за распределение пигмента по длине волос — гены ВЬ (В — пигмент скапливается у корня волоса, Ъ — пигмент равномерно распределяется по длине волоса). 3. Множественное действие генов — влияние одного гена на формирование ряда признаков. Пример: ген, отвечающий за образование красного пигмента в цветке, способствует его появлению в стебле, листьях, вызывает удлинение стебля, увеличение массы семян. Широкое распространение в природе явления множественного действия генов. Взаимодействие и множественное действие генов — основа целостности генотипа. Кодоминирование-совместное участие обеих аллелей в определении признака у гетерозиготной особи. 24.Происхождение жизни на Земле, этапы эволюции (планетарный, химическая эволюция, биологическая эволюция). На каких гипотезах основывается современная теория происхождения жизни на Земле, условия, при которых возможно происхождение жизни на планете. Вопрос происхождения жизни на Земле — один из самых сложных вопросов современного естествознания, на который до настоящего времени нет однозначного ответа. Существует несколько теорий происхождения жизни на Земле, наиболее известные из которых: теория самопроизвольного (спонтанного) зарождения; Ученые Древнего мира и средневековой Европы верили в то, что живые существа постоянно возникают из неживой материи: черви — из грязи, лягушки — из тины, светлячки — из утренней росы и т.п. теория креационизма (или сотворения); предполагает, что все живые организмы (либо только простейшие их формы) были в определенный период времени сотворены («сконструированы») неким сверхъестественным существом (божеством, абсолютной идеей, сверхразумом, сверхцивилизацией и т.п.). теория стационарного состояния; вселенная существует вечно и в ней вечно существует жизнь теория панспермии; теория биохимической эволюции (теория А.И. Опарина). Сущность этой теории состоит в том, что биологической эволюции — т.е. появлению, развитию и усложнению различных форм живых организмов, предшествовала химическая эволюция — длительный период в истории Земли, связанный с появлением, усложнением и совершенствованием взаимодействия между элементарными единицами, «кирпичиками», из которых состоит все живое — органическими молекулами. 25.Биологическое значение размножения. Сравнительная характеристика бесполого и полового размножения, использование знаний о размножении в практической деятельности человека 1. Размножение и его значение. Размножение — воспроизведение себе подобных организмов, что обеспечивает существование видов в течение многих тысячелетий, способствует увеличению численности особей вида, преемственности жизни. Бесполое, половое и вегетативное размножение организмов. 2. Бесполое размножение — наиболее древний способ. В бесполом участвует один организм, в то время как в половом чаще всего участвуют две особи. У растений бесполое размножение с помощью споры — одной специализированной клетки. Размножение спорами водорослей, мхов, хвощей, плаунов, папоротников. Высыпание спор из растений, прорастание их и развитие из них новых дочерних организмов в благоприятных условиях. Гибель огромного числа спор, попадающих в неблагоприятные условия. Невысокая вероятность появления новых организмов из спор, поскольку они содержат мало питательных веществ и проросток поглощает их в основном из окружающей среды. 3. Вегетативное размножение — размножение растений с помощью вегетативных органов: надземного или подземного побега, части корня, листа, клубня, луковицы. Участие в вегетативном размножении одного организма или его части. Сходство дочернего растения с материнским, так как оно продолжает развитие материнского организма. Большая эффективность и распространение вегетативного размножения в природе, так как дочерний организм формируется быстрее из части материнского, чем из споры. Примеры вегетативного размножения: с помощью корневищ — ландыш, мята, пырей и др.; укоренением нижних, касающихся почвы ветвей (отводками) — смородина, дикий виноград; усами — земляника; луковицами — тюльпан, нарцисс, крокус. Использование вегетативного размножения при выращивании культурных растений: клубнями размножают картофель, луковицами — лук и чеснок, отводками — смородину и крыжовник, корневыми отпрысками — вишню, сливу, черенками — плодовые деревья. 4. Половое размножение. Сущность полового размножения в формировании половых клеток (гамет), слиянии мужской половой клетки (сперматозоида) и женской (яйцеклетки) — оплодотворении и развитии нового дочернего организма из оплодотворенной яйцеклетки. Благодаря оплодотворению получение дочернего организма с более разнообразным набором хромосом, значит, с более разнообразными наследственными признаками, вследствие чего он может оказаться более приспособленным к среде обитания. Наличие полового размножения у водорослей, мхов, папоротников, голосеменных и покрытосеменных. Усложнение полового процесса у растений в процессе их эволюции, появление наиболее сложной формы у семенных растений. 5. Семенное размножение происходит с помощью семян, оно характерно для голосеменных и покрытосеменных растений (у покрытосеменных широко распространено и вегетативное размножение). Последовательность этапов семенного размножения: опыление — перенос пыльцы на рыльце пестика, ее прорастание, появление путем деления двух спермиев, их продвижение в семязачаток, затем слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого — со вторичным ядром (у покрытосеменных). Формирование из семязачатка семени — зародыша с запасом питательных веществ, а из стенок завязи — плода. Семя — зачаток нового растения, в благоприятных условиях оно прорастает и первое время проросток питается за счет питательных веществ семени, а затем его корни начинают поглощать воду и минеральные вещества из почвы, а листья — углекислый газ из воздуха на солнечном свету. Самостоятельная жизнь нового растения. 26.Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Фазы митоза. Биологическое значение митоза. Период жизни клетки от момента ее рождения до следующего деления или смерти называется жизненным циклом клетки. Интерфаза – это стадия клеточного цикла между двумя делениями.В интерфазе происходит подготовка клетки к делению. По продолжительности она составляет большую часть жизненного цикла клетки (около 90%). Интерфаза делится на 3 периода: 1) предсинтетический – G1; 2) синтетический – S; 3) постсинтетический – G2; В предсинтетическом периоде клетка растет и готовится к синтезу ДНК. В это время синтезируются РНК, белки, необходимые для редупликации ДНК. Синтетический период – главный в клеточном цикле. К концу периода количество ДНК удваивается. Здесь также происходит синтез РНК и белка. Удваивается число центриолей. Постсинтетический период. Здесь синтезируются ДНК и белки, необходимые для деления клетки.Далее наступает процесс деления клетки. Существует 3 способа деления клеток:– амитоз, митоз, мейоз. В митозе выделяют 4 основные фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Профаза- Происходит укорочение и утолщение хромосом в следствии их спирализации. Хромосомы двойные, состоят из 2 хроматид, связанных между собой в области центромеры.Исчезают ядрышки, и разрушается ядерная оболочка. В профазе начинается расхождение центриолей к противоположным полюсам клетки и образование веретена деления. Полюса веретена определяются положением центриолей. Метафаза- Хромосомы, состоящие из 2 хроматид, выстраиваются в экваториальной плоскости веретена деления. Окончательно формируется веретено деления. В веретене деления выделяют 2 типа нитей:– хромосомные нити, связанные с центромерами хромосом;– центросомные нити, соединяющие полюса веретена. Анафаза – самая короткая фаза митоза. Укорачиваются хромосомные нити веретена деления, и хроматиды каждой хромосомы дочерними клетками. 1)В результате митоза дочерние клетки получают точно такой же набор хромосом, который был у материнской клетки, поэтому во всех клетках тела (соматических) поддерживается постоянное число хромосом. 2)Митозом делятся все клетки, кроме созревающих половых клеток:– за счет митоза происходит рост организма,– все функционально устаревшие клетки организма заменяются новыми, делясь митотически,– процессы регенерации (восстановление утраченных тканей) происходят при делении клеток митозом. 27.Мейоз, его фазы. Биологическое значение. Развитие половые клеток у животных. Мейоз – процесс деления клетки, при котором число хромосом в клетке уменьшается вдвое. В результате такого деления образуются гаплоидные (1n) половые клетки (гаметы) и споры. Мейоз состоит из двух последовательных делений – мейоза 1 и мейоза 2. Удвоение ДНК происходит только перед мейозом 1, а между делениями отсутствует интерфаза. При первом делении расходятся гомологичные хромосомы и их число уменьшается вдвое, а во втором – хроматиды и образуются зрелые гаметы. Особенностью первого деления является сложная и длительная по времени профаза. Профаза 1 Спирализация хроматина в двухро-матидные хромосомы; центриоли расходятся к полюсам; сближение (конъюгация) и укорочение гомо-логичных хромосом с последующим перекрестом и обменом гомологич-ными участками (кроссинговер); растворение ядерной оболочки. Метафаза1- Гомологичные хромосомы попарно располагаются на экваторе и отталкиваются друг от друга. Образуется веретено деления. Нити веретена прикрепляются к двухроматидным хромосомам. Анафаза1 К полюсам расходятся гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид. Происходит уменьшение (редукция) хромосом у полюсов клетки Телофаза 1 В телофазе из каждой пары гомологичных хромосом в дочерних клетках оказывается по одной, а хромосомный набор становится гаплоидным. Однако каждая хромосома состоит из двух хроматид, поэтому клетка сразу же приступает ко второму делению. Второе мейотическое деление идет по типу митоза. В анафазе 2 к полюсам расходятся хроматиды, которые и становятся дочерними хромосомами. Из каждой исходной клетки в результате мейоза образуется четыре клетки с гаплоидным набором хромосом. Значение: Происходит поддержание числа хромосом из поколения в поколение. Зрелые гаметы получают гаплоидное число (n) хромосом, а при оплодотворении восстанавливается характерное для данного вида диплоидное число хромосом. Образуется большое количество новых комбинаций генов при кроссинговере и слиянии гамет (комбинативная изменчивость), что дает новый материал для эволюции (потомки отличаются от родителей). 28.Макроэволюция. Основные ароморфозы и идиоадаптации в эволюции растений. Макроэволюция органического мира -это процессформирования крупных систематических единиц: из видов — новых родов, из родов — новых семейств и т. д.В основе макроэволюции лежат те же движущие силы, что и в основе микроэволюции: наследственность,изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция. Так же, как и микроэволюция,макроэволюция имеет дивергентный характер Основные ароморфозы в эволюции растений. Ароморфозы — эволюционные изменения, способствуют общему подъему организации и повышению интенсивности жизнедеятельности организмов, освоению новых сред обитания, выживанию в борьбе за существование. Ароморфоз — основа повышения выживаемости организмов, увеличения численности популяций, расширения их ареала, образования новых популяций, видов. Возникновение в клетках хлоропластов с хлорофиллом, фотосинтеза — важный ароморфоз в эволюции органического мира, обеспечивший все живое пищей и энергией, кислородом. Появление от одноклеточных многоклеточных водорослей — ароморфоз, способствующий увеличению размеров организмов. Идиоадаптация (от греч. ídios свой, своеобразный, особый и адаптация), одно из главных направленийэволюции, при котором возникают частные изменения строения и функций органов при сохранении в целомуровня организации предковых форм. Примерами идиоадаптации у растений могут служить многообразные приспособления к опылению, распространениюплодов и семян, колючки и т.д. 29.Строение и функции хромосом. Хромосомный набор половых и соматических клеток у разных организмов. 1. Строение и функции хромосом. Хромосомный набор половых и соматических клеток у разных организмов. Хромосомы — нуклеопротеидные структуры в ядре эукариотической клетки, в которых сосредоточена большая часть наследственной информации и которые предназначены для её хранения, реализации и передачи. Морфология хромосом лучше всего видна в клетке на стадии метафазы. Хромосома состоит из двух палочкообразных телец - хроматид. Обе хроматиды каждой хромосомы идентичны друг другу по генному составу. Хромосомы дифференцированы по длине. Хромосомы имеют центромеру или первичную перетяжку, две теломеры и два плеча. На некоторых хромосомах выделяют вторичные перетяжки и спутники. Движение хромосомы определяет Центромера, которая имеет сложное строение. Гаплоидный - одинарный хромосомный набор, в котором хромосома каждого типа встречается в единственном числе (содержится в половых клетках диплоидных организмов). Диплоидный (2n) - двойной набор хромосом, в котором имеются всегда по две хромосомы каждого типа (парные, или гомологичные, хромосомы, происходящие одна от материнского организма, а другая от отцовского). Триплоидный (3n) - тройной набор хромосом. Хромосомный набор половых клеток - гаплоидный (одинарный) Хромосомный набор соматических клеток - диплоидный (двойной) Например, у человека в половых клетках 23 хромосомы, в соматических - 46. У дрозофилы в половых клетках 4 хромосомы, в соматических - 8. У гороха в половых клетках 7 хромосом, в соматических - 14. 30.Нуклеиновые кислоты, их виды и функции в организме. Нуклеиновая кислота — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализациинаследственной информации. В природе существует два вида нуклеиновых кислот — дезок-сирибонуклеиновые (ДНК)и рибонуклеиновые (РНК). Различие в названиях объясняется тем, что молекула ДНК содержит пяти-углеродный сахар дезоксирибозу, а молекула РНК— рибозу. В настоящее время известно большое число разновидностей ДНК и РНК, отличающихся друг от друга по строению и значению в метаболизме. ДНК находится преимущественно в хромосомах клеточного ядра (99% всей ДНК клетки), а также в митохондриях и хлоропластах. РНК входит в состав рибосом; молекулы РНК содержатся также в цитоплазме, матриксе пластид и митохондрий. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Сахар — дезоксирибоза, азотистые основания: пуриновые — гуанин (G), аденин (A),пиримидиновые — тимин (T) и цитозин (C). ДНК часто состоит из двух полинуклеотидных цепей, направленных антипараллельно. РНК (рибонуклеиновая кислота). Сахар — рибоза, азотистые основания: пуриновые — гуанин (G), аденин (A), пиримидиновыеурацил (U) и цитозин (C). Структура полинуклеотидной цепочки аналогична таковой в ДНК. Из-за особенностей рибозы молекулы РНК часто имеют различные вторичные и третичные структуры, образуя комплементарные участки между разными цепями. Функции- Хранение ген.информации Участие в реализации ген.информ. Передача ген. Информ. 31.Наследственная изменчивость. Влияние мутагенов на организм человека. Наследственная изменчивость обусловлена возникновением разных типов мутаций и их комбинаций в последующих скрещиваниях. В каждой достаточно длительно существующей совокупности особей спонтанно и не направленно возникают различные мутации, которые в дальнейшем комбинируются более или менее случайно с разными уже имеющимися в совокупности наследственными свойствами. Изменчивость, обусловленную возникновением мутаций, называют мутационной, а обусловленную дальнейшим перекомбинированием генов в результате скрещивания — комбинационной. Мутаген— это фактор окружающей среды или фактор эндогенной природы, способный нарушать генетические программы клеток и вызывать в организме изменения наследственных свойств. Мутагенной активностью обладают многочисленные и широко распространенные загрязнители химической и физической природы, а также вирусы, бактерии и пр. Обширная группа наследственных болезней обусловлена либо отклонениями от нормального содержания хромосом, либо генетическими дефектами в результате мутаций в отдельных участках хромосом. 32.Индивидуальное развитие организма. Стадии развития зародыша. Последствия влияния алкоголя, никотина, наркотических веществ на развитие зародыша человека. Онтогенезом называют совокупность процессов, протекающих в организме, с момента образования зиготы до смерти. Его подразделяют на два этапа: эмбриональный и постэмбриональный. Эмбриональный период Эмбриональным считают период зародышевого развития с момента образования зиготы до выхода из яйцевых оболочек или рождения, в процессе зародышевого развития эмбрион проходит стадии дробления, гаструляция, первичного органогенеза и дальнейшей дифференцировки органов и тканей. Дробленое. Дроблением называют процесс образования многоклеточного однослойного зародыша - бластулы. Для дробления характерно: 1) деление клеток путем митоза с сохранением диплоидного набора хромосом; 2) очень короткий митотический цикл; 3) бластомеры не дифференцированы, и в них не используется наследственная информация;4) бластомеры не растут и в дальнейшем становятся все меньше; 5) цитоплазма зиготы не перемешивается и не перемещается. Стадии развития зародыша. 1. Период одноклеточного зародыша, или зиготы, кратковременный, протекающий с момента оплодотворения до начала дробления яйца. 2. Период дробления. В этот период происходит размножение клеток, Получившиеся при дроблении клетки называют бластомерами. Вначале образуется кучка бластомеров, напоминающая по форме ягоду малины,— морула, затем шаровидная однослойная бластула; стенка бластулы — бластодерма, полость — бластоцеле. 3. Гаструляция. Однослойный зародыш превращается в двухслойный — гаструлу, состоящую из наружного зародышевого листка — эктодермы и внутреннего — энтодермы. У позвоночных уже в ходе гаструляции возникает и третий зародышевый листок — мезодерма. В ходе эволюции у хордовых процесс гаструляции усложнился возникновением осевого комплекса зачатков (закладка нервной системы, осевого скелета и мускулатуры) на спинной стороне зародыша. 4. Период обособления основных зачатков органов и тканей и их дальнейшее развитие. Одновременно с этими процессами усиливается объединение частей в единое развивающееся целое. Из эктодермы образуется эпителий кожи, нервная система и частично органы чувств, из энтодермы — эпителий пищеварительного канала и его железы; из мезодермы — мышцы, эпителий мочеполовой системы и серозных оболочек, из мезенхимы — соединительная, хрящевая и костная ткани, сосудистая система и кровь. Последствия влияния алкоголя никотина наркотических веществ на зародыш человека. Систематическое употребление наркотических веществ, к которым относится алкоголь, и даже никотин, вызывает повреждение зародышевых клеток – сперматозоидов и яйцеклеток. Может родиться ребенок с отставанием в длине и массе тела, плохо развивающийся физически, предрасположенный к развитию каких-либо заболеваний. Чем сильнее наркотическое вещество, употребляемое родителями, тем серьезнее могут быть изменения в организме детей. Особенно опасно употребление этих веществ женщинами. 33.Борьба за существование – предпосылка естественного отбора. Формы борьбы за существование. Борьба за существование — это сложные и многообразные формы взаимоотношения особей внутри видов, между видами и с неорг. Природой Формы борьбы за существование Дарвин различал три формы борьбы за существование: а) межвидовую – хищник -жертва, паразит -хозин, конкуренция б) внутривидовую; в) борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы.  34.Естественный отбор – направляющий фактор эволюции. Естественный отбор —главный фактор и движущая сила эволюции, причина развития исторического приспособления организмов к окружающему миру. Естественный отбор — единственный фактор, определяющий направленность эволюционного процесса, приспособление организмов к определенной среде обитания. Благодаря отбору в популяции сохраняются и размножаются особи с полезными, то есть соответствующими среде обитания, мутациями. Особи, менее приспособленные к среде обитания, гибнут или выживают, но потомство их немногочисленно. Естественный отбор бывает:  35.Прокариотические организмы, их характеристика Прокариоты – это организмы, в клетках которых отсутствует оформленное ядро. Функции ядра выполняет нуклеоид (то есть «подобный ядру»); в отличие от ядра, нуклеоид не имеет собственной оболочки. Одним из представителей эубактерий является кишечная палочка (Escherichia coli). Кишечная палочка составляет значительную часть содержимого толстого кишечника человека, а также кишечника других животных. Эти бактерии вырабатывают некоторые витамины и препятствуют развитию патогенных бактерий. Однако некоторые формы кишечной палочки вызывают воспаления кишечника – энтериты. Кишечная палочка встречается и вне организма человека: в воде и почве. Кишечная палочка широко используется в биотехнологии. Общая характеристика прокариот Тело прокариот, как правило, состоит из одной клетки. Размеры прокариотических клеток изменяются от 0,1-0,15 мкм (микоплазмы) до 30 мкм и более. Большинство бактерий имеет размеры 0,2-10 мкм. Однако при неполном расхождении делящихся клеток возникают нитчатые, колониальные и полинуклеоидные формы (бактероиды). В прокариотических клетках отсутствуют постоянные двумембранные и одномембранные органоиды: пластиды и митохондрии, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и их производные. Их функции выполняют мезосомы – складки плазматической мембраны. В цитоплазме фотоавтотрофных прокариот имеются разнообразные мембранные структуры, на которых протекают реакции фотосинтеза. Иногда их называют бактериальными хроматофорами. Специфическим веществом клеточной стенки прокариот является муреин, однако у некоторых прокариот муреин отсутствует. Поверх клеточной стенки часто имеется слизистая капсула. Пространство между мембраной и клеточной стенкой служит резервуаром протонов при фотосинтезе и аэробном дыхании. У подвижных бактерий имеются жгутики, основой которых служит белки флагеллины. В естественных условиях мутанты, лишенные клеточной стенки, нежизнеспособны. Поэтому такие мутанты широко используются в биотехнологии, поскольку не могут существовать вне лабораторных условий (это один из аспектов генетической безопасности). Специфика строения прокариотической клетки позволяет выделить прокариот в отдельное надцарство (или доминион) живой природы. Изучено около 3 тысяч видов прокариотических организмов: эубактерии, архебактерии, спирохеты, риккетсии, микоплазмы, миксобактерии, актиномицеты, цианобактерии, а также организмы с неопределенным систематическим положением. Это виды, которые культивируются в лабораторных условиях. Однако существуют прокариоты, которые не выделены в виде чистых культур. Поэтому истинное их видовое разнообразие может достигать 10...100 тысяч видов, а, может быть, и намного больше. Для оценки уровня биоразнообразия прокариот используются методы метагеномики. Метагеномика – раздел систематики микроорганизмов, основанный на выделении фрагментов ДНК не отдельных биологических видов, а микробоценозов (сообществ микроорганизмов). Экология прокариот определяется типами обмена веществ. Свободноживущие гетеротрофные прокариоты (сапротрофы) должны полностью обеспечивать себя всеми необходимыми веществами. Такие организмы называются прототрофными. Однако вследствие мутаций (включая делеции протяженных участков ДНК; у кишечной палочки возможна потеря 15% генома) возникают ауксотрофные биотипы. Например, ауксотрофы по лейцину не могут самостоятельно синтезировать лейцин, а ауксотрофы по биотину не могут синтезировать биотин. Двойные и множественные ауксотрофы нуждаются в поступлении двух и более необходимых органических веществ извне. В естественных условиях мутанты-ауксотрофы могут существовать только при наличии недостающих веществ во внешней среде (например, при переходе к комменсализму или паразитизму). Ауксотрофы широко используются в биотехнологии, поскольку не могут существовать вне лабораторных условий (это один из аспектов генетической безопасности). В природных условиях прокариоты образуют популяции (генетические неоднородные множества организмов одного вида) и сообщества из разных видов (микробоценозы). Тогда возможно явление протокооперации: мутант-ауксотроф может восполнять дефицит необходимых веществ за счет взаимодействия спрототрофами по данному веществу. 36.Видообразование, микроэволюция, способы видообразования (аллопатрическое, симпатрическое). Изоляция как главный фактор видообразования.видообразования— возникновения новых видов на основе существующих под влиянием движущих сил эволюции. образование нового вида происходит в пределах популяции — элементарной единицы эволюции. Популяции являются генетически открытыми системами. И пока между ними происходит поток генов в результате миграции особей, вид остается единой генетически закрытой системой. Однако возникновение изоляции (барьера) между двумя популяциями приводит к накоплению в них наследственных различий, препятствующих скрещиванию особей этих популяций при последующих встречах. Это доказывает, что популяции становятся генетически закрытыми системами и, следовательно, новыми видами. Значит, произошел процесс видообразования. Видообразование — это сложный и длительный процесс, включающий промежуточные стадии и требующий наличия определенных факторов. |