Биология. ЗАЧЁТ БИОЛОГИЯ. Зачет по биологии 1 семестр неорганические вещества клетки. Строение. Функции в живой клетке
 Скачать 1.72 Mb.
|
|
Эволюция многоклеточных животных Первыми многоклеточными животными были радиально-симметричные организмы: губки и кишечнополостные. Все они вели прикрепленный образ жизни. Далее появились двустороннесимметричные активно передвигающиеся животные: плоские и круглые черви. Они имели головной конец тела, на котором концентрировались органы чувств. Вендский период Примерно 650 млн. лет назад Землю населяли мягкотелые существа — вендобионты — первые известные многоклеточные животные: губки, медузы, плоские черви. Они были мягкотелыми, поэтому остатки их плохо сохранились. Кембрийский период В кембрии (540 млн. лет назад) появились хищные организмы и средства нападения и защиты: челюсти, панцири, раковины. Многие животные имели твердый наружный скелет, поэтому сохранилось большое количество остатков кембрийской фауны. В связи с этим ученые назвали этот период "кембрийским взрывом". От древних ресничных червей произошли кольчатые черви. Древние морские многощетинковые кольчатые черви, вероятно, послужили основой для возникновения типов членистоногих, моллюсков и хордовых. Расцвет трилобитов — ближайших предков ракообразных. Появление гигантских хищных ракообразных — аномалокарид (лаггания, аномалокарис, хардия). Первые рыбоподобные позвоночные животные — остракодермы — появились в конце кембрия. Они были покрыты панцирем из костных щитков и не имели челюстей. До наших дней дожили только паразитические представители бесчелюстных — миноги и миксины. Силур Период известен массовым вымиранием, в результате которого исчезло около 60 % видов существовавших в ордовике морских организмов. Появлись акантоды (колючкозу́бые рыбы) и челюстноротые рыбы — костнопанцирные и беспанцирные. Увеличвается видовое разнообразие прямораковинных головоногих моллюсков и граптолитов Брахиоподы (плеченогие) увеличили свое разнообразие в три раза, в силуре к ним относится 8% всех родов. Девон Процветают бесчелюстные панцирные остракодермы (цефаласписы и др.). Появились и быстро завоевали водные пространства головоногие моллюски аммониты, позже вымершие вместе с динозаврами в меловой период. В девоне начался расцвет челюстноротых. Для большинства этих животных характерны наличие двусторонней симметрии, третьего зародышевого листка (мезодермы), полости тела, наружного (членистоногие) или внутреннего (хордовые) твердого скелета, прогрессирующая способность к активному передвижению, обособление переднего конца тела с ротовым отверстием и органами чувств, постепенное совершенствование центральной нервной системы. От первых челюстноротых возникли лучеперые и кистеперые рыбы. Кистеперые имели в плавниках опорные элементы, из которых позже развились конечности наземных позвоночных. Из жаберных дуг образовались подвижные челюсти, а из кожных складок — плавники. Формирование поясов парных грудных и брюшных конечностей способствовало увеличению маневренности движений. Двоякодышащие и кистеперые рыбы посредством плавательных пузырей, имеющих связь с пищеводом и снабженных системой кровеносных сосудов, могли дышать атмосферным кислородом. От кистеперых рыб берут начало древние земноводные — стегоцефалы (в н.в. устаревшее название) — сборная группа предков амфибий и рептилий. Выход на сушу первых позвоночных животных был обеспечен преобразованием плавников в конечности наземного типа, а воздушных пузырей — в легкие. Карбон (каменно-угольный период) От стегоцефалов берут свое начало истинно наземные животные — рептилии. Освоение суши пресмыкающимися обеспечили сухие ороговевшие покровы, внутреннее осеменение, богатые желтком яйцеклетки, защитные оболочки яиц, предохраняющие эмбрионы от высыхания и других воздействий среды. В течение карбона появились много новых видов беспозвоночных: наземные брюхоногие моллюски, морские раковинные головоногие моллюски белемниты и огромное количество членистоногих. Многие из них были гигантских размеров, по сравнению с современными представителями. Появились котилозавры и звероподобные рептилии. Мезозой В триасе (225 млн. лет назад) среди рептилий выделилась группа динозавров. Они господствовали в течение более 160 миллионов лет и вымерли в конце мелового периода (около 65 млн. лет назад). Предполагают, что динозавры были промежуточным звеном между рептилиями и млекопитающими и совмещали в себе признаки обеих групп. Например, они имели строение черепа как у ящериц, зубы в отдельных ячейках, как у крокодилов, но трубчатые кости, строение суставов пальцев и крестцовой кости подобно млекопитающим. Передвигались динозавры на вертикально расположенных конечностях, опираясь только на пальцы (пальцехождение), подобно большинству современных млекопитающих, и отличались от большинства других рептилий, чьи конечности были расположены по бокам туловища. Их вертикальное положение позволило динозаврам при движении легко дышать и вероятнее всего повышало их уровень выносливости и активности. Первые млекопитающие появились в триасовый период мезозойской эры. Позднее, также от одной из ветвей пресмыкающихся, произошли птицы. Археоптерикс долгое время считался переходным звеном между рептилиями и птицами. В настоящее время доказано, что он являлся тупиковой ветвью крылатых рептилий. Для птиц и млекопитающих характерны такие черты, как теплокровность, четырехкамерное сердце, одна дуга аорты (создает полное разделение большого и малого кругов кровообращения), интенсивный обмен веществ. Данные черты обеспечили расцвет этих групп организмов. В конце мезозоя появляются плацентарные млекопитающие, для которых прогрессивными основными особенностями стали появление плаценты и внутриутробного развития плода, вскармливание детенышей молоком, развитая кора головного мозга. Кайнозой Кайнозойская эра началась 66 млн. лет назад (эта граница проведена по массовому вымиранию видов в конце мелового периода) и продолжается в настоящее время. Это эпоха расцвета млекопитающих. Большинство современных отрядов млекопитающих произошло от древних насекомоядных. В начале кайнозойской эры от насекомоядных обособился отряд приматов, эволюция одной из ветвей которого привела к возникновению человека. Хронология происхождения основных групп животных
16. Популяция как элементарная единица эволюции. Действие мутационного процесса и популяционных волн в природных и человеческих популяциях. Популяция — самая мелкая из групп особей, способная к эволюционному развитию, поэтому её называют элементарной единицей эволюции. Отдельно взятый организм не может являться единицей эволюции — эволюция происходит только в группе особей.  Мутационный процесс создает первичную генетическую изменчивость популяции, с которой далее предстоит действовать естественному отбору. В случае смены внешних условий и изменения направления отбора резерв мутаций позволяет популяции в короткие сроки адаптироваться к новой ситуации. Увеличение мутационного процесса приводит к увеличению гинетического разнообразя людей. Популяционные волны — колебания численности организмов в природных популяциях.Вместе с тем их действие на генофонды не является направленным. В силу этого они, так же как и мутационный процесс, подготавливают эволюционный материал к действию других элементарных эволюционных факторов. 17. Митоз.Амитоз.Сущность и фазы митоза.Биологическое значение. Митоз — непрямое деление соматических клеток эукариотических организмов, при котором происходит образование двух дочерних клеток, хромосомные наборы которых такие же, как в материнской клетке. Амито́з, или прямо́е деле́ние кле́тки — простое деление ядра клетки надвое. Сущность митоза состоит в образовании клетки,точной копии материнской, т. е. с тем же набором хромосом. Сущность митоза состоит в образовании клетки,точной копии материнской, т. е. с тем же набором хромосом. Фазы митоза: Препрофаза ,Профаза, Прометафаза ,Метафаза, Анафаза, Телофаза. биологическое значение: Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически одинаковых дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений. Амитоз имеет биологическое значение для быстрого восстановления тканей, размножения одноклеточных эукариотических и прокариотических организмов. 18. Популяционная структура вида. Экологические и генетические характеристики популяции. Закон Харди-Вайнберга для идеальной популяции. Особенности человеческих популяций.  Важнейшими экологическими характеристиками популяций являются: 1 Численность; 2 Рождаемость, смертность; 3 Плотность (количество особей на единицу поверхности или объема); Генетически популяция характеризуется ее генофондом (аллелофондом). Он представлен совокупностью аллелей, образующих генотипы организмов данной популяции. принцип равновесия, или закон Харди — Вайнберга. В идеальной популяции в ряду поколений сохраняется без изменений постоянное соотношение частот генов, гомозигот и гетерозигот. Отличительные черты популяций человека: 1. В них снижается действие естественного отбора. 2. Происходит разрушение брачных изолятов. 3. Повышается средовая гомогенизация, устраняющая первичные причины расовых отличий. 4. Происходит замена заболеваний: инфекционных и паразитарных - сердечно-cосудистыми, онкологическими и наследственными. 19.Трансляция. Посттрансляционные изменения белка в клетке. Трансля́ция (от лат. translatio — «перенос, перемещение») — осуществляемый рибосомой процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК), происходящий на клеточном уровне; реализация генетической информации. Посттрансляционная модификация — это ковалентная химическая модификация белка после его синтеза на рибосоме. Для многих белков посттрансляционная модификация оказывается завершающим этапом биосинтеза, который является частью процесса экспрессии генов. Наряду с альтернативным сплайсингом посттрансляционные модификации увеличивают разнообразие белков в клетке. 20.Биогеоценоз как живая система, его основные элементы и структура. Пищевые цепи. Правило экологической пирамиды. Биогеоцено́з (от греч. βίος — жизнь γη — земля + κοινός — общий) — система, включающая сообщество живых организмов и тесно связанную с ним совокупность абиотических факторов среды в пределах одной территории, связанные между собой круговоротом веществ и потоком энергии (природная экосистема). Представляет собой устойчивую саморегулирующуюся экологическую систему, в которой органические компоненты (животные, растения) неразрывно связаны с неорганическими (вода, почва). Примеры: сосновый лес, горная долина. Учение о биогеоценозе разработано Владимиром Сукачёвым в 1942 году. Экосистема — система, состоящая из взаимосвязанных между собой сообществ организмов разных видов и среды их обитания. Экосистема — более широкое понятие, относящееся к любой подобной системе. Биогеоценоз, в свою очередь — класс экосистем, экосистема, занимающая определенный участок суши и включающая основные компоненты среды — почву, подпочву, растительный покров, приземный слой атмосферы. Не являются биогеоценозами большинство искусственных экосистем. Таким образом, каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Для характеристики биогеоценоза используются два близких понятия:биотоп и экотоп(факторы неживой природы: климат, почва). Биотоп — это совокупность абиотических факторов в пределах территории, которую занимает биогеоценоз и организмы из других биогеоценозов. По содержанию экологический термин «биогеоценоз» идентичен физико-географическому термину фация Пищева́я (трофи́ческая) цепь — ряд взаимоотношений между группами организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов), при котором происходит перенос вещества и энергии путем поедания одних особей другими. Экологическая пирамида - графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников; видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме. Правило экологической пирамиды Показатель каждого уровня экологической пирамиды приблизительно в 10 раз меньше предыдущего Энергия, которую используют организмы живой части экосистем, передается через пищевые цепи. Обычно роль паразитов в передаче энергии не учитывается, однако выяснилось, что они играют важную роль в формировании пищевых сетей и их деятельность необходимо учитывать при оценке устойчивости экосистем. Ученые обнаружили, что паразиты могут доминировать в процессе передачи энергии в пищевых сетях природных экосистем. Именно паразиты могут быть нитью, связывающей биологической сообщество в единое целое. Известно, что организмы, находящиеся на вершине трофических пирамид, менее уязвимы к влиянию хищников. Устойчивость хозяев к отрицательному влиянию паразитов также повышается с ростом их уровня в трофической пирамиде. Наиболее уязвимыми оказались организмы, находящиеся на среднем уровне. Их атакует наибольшее число и хищников, и паразитов. 21.Онтогенез. Основные этапы онтогенеза. Зародышевые листки. Онтогенез — индивидуальное развитие организма. Неличиночный (яйцекладный) — у ряда беспозвоночных, а также у рыб, пресмыкающихся, птиц и некоторых млекопитающих, яйца которых богаты желтком. Зародыш длительное время развивается внутри яйца. Внутриутробный тип развития характерен для человека и высших млекопитающих, яйцеклетки которых почти лишены желтка. В материнском организме образуется временный орган — плацента, через который организм матери обеспечивает все потребности растущего эмбриона. Завершается этот тип развития процессом деторождения[1]. Онтогенез делится на два периода: эмбриональный — от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек; постэмбриональный — от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти организма.  22.Биотические связи в биоценозах. Биоценоз — это исторически сложившаяся группировка растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (участок суши или водоема Межвидовые отношения подразделяются на четыре типа: трофические, топические, форические и фабрические. Трофические связи возникают в том случае, когда один вид питается другим (живым организмом, его остатками либо продуктами жизнедеятельности). Лягушка питается насекомыми, аист — лягушками, червь дождевой — опавшими листьями Топические связи отражают любое (физическое или химическое) изменение условий обитания одного вида вследствие жизнедеятельности другого. Птицы используют деревья и кустарники как места для гнездования, мальки рыб находят укрытие под зонтиком медузы, эпифиты и лианы используют стволы деревьев как субстрат. В лесу высокие деревья под своим пологом могут создавать благоприятные условия для тенелюбивых растений. Форические связи проявляются в том, что один вид участвует в распространении другого. Транспортирование животными более мелких особей или перенос ими семян, спор, пыльцы растений. Фабрические связи относятся к такому типу биоценотических отношений, в которые вступает вид, использующий для своих сооружений (фабрикации) продукты выделения либо мертвые остатки, либо даже живых особей другого вида. Птицы, употребляющие для постройки своих гнезд ветки деревьев, шерсть млекопитающих, траву, листья, пух и перья других видов птиц и т.п. 23.Химическая и структурная организация хромосом эукариот. Эу- и гетерохроматии. Интерфазные и митотические хромосомы. Хромосомы эукариот образованы хроматином. Хроматин — это комплекс ДНК и белков структурных (гистоновых и негистоновых) и функциональных. Элементарной структурной единицей хроматина является нукле- осома. Выделяют следующие уровни организации хроматина. 1. Нуклеосомный уровень. Нуклеосома состоит из нуклеосомного кора (сердцевины), образованного четырьмя типами гистоновых белков: Н2А, Н2В, НЗ, Н4 (по две молекулы каждого типа), вокруг которого закручена ДНК длиной 146 пар нуклеотидов. Нуклеосомы образуют нуклеосомную нить диаметром 11 нм, внешне напоминающую нитку бус. Участок ДНК между нуклеосомами называют линкером (50—60 п.н.). Белок Н1, связываясь с линкерными ДНК, способствует появлению следующих уровней упаковки хроматина. 2. Нуклеомерный уровень — нуклеосомная нить сворачивается в спираль за счет взаимодействия гистоновых белков Н1 друг с другом, формируется нуклеомерная фибрилла (соленоид) диаметром 30 нм. 3. Петельный уровень — нуклеомерная фибрилла укладывается в петли с помощью негистоновых белков (диаметр 300 нм). 4. Метафазная хромосома состоит из двух идентичных хроматид длиной порядка 4 мкм (диаметр каждой хроматиды 700 нм). ЭУХРОМАТИН Свободно упакованная форма хроматина называется эухроматином. После деления клетки ДНК становится слабо упакованной и существует в форме хроматина. Хроматин образуется в результате конденсации ДНК с гистоновыми белками, образуя шарики на нитевидной структуре. функция: Эухроматин является как транскрипционным, так и генетически активным. Активные гены в областях эухроматина транскрибируются для синтеза мРНК, кодирующей функциональные белки. ГЕТЕРОХРОМАТИН Плотно упакованная форма ДНК в ядре называется гетерохроматином. Гетерохроматиновая организация более компактна таким образом, что их ДНК недоступна для белков, которые участвуют в экспрессии генов. Генетические события, такие как хромосомный переход, избегаются благодаря компактной природе гетерохроматина. Следовательно, гетерохроматин считается транскрипционно и генетически неактивным. В ядре могут быть идентифицированы два типа гетерохроматина: конститутивный гетерохроматин и факультативный гетерохроматин. функция: гетерохроматин в основном участвует в поддержании целостности генома. Более высокая упаковка гетерокроматина позволяет регулировать экспрессию генов, сохраняя участки ДНК, недоступные для белков при экспрессии генов. ИНТЕРФАЗНЫЕ И МИТОТИЧЕСКИЕ ХРОМОСОМЫ: Митотические хромосомы образуются в клетке во время митоза. Это неработающие хромосомы, и молекулы ДНК в них уложены чрезвычайно плотно. Благодаря компактности митотических хромосом обеспечивается равномерное распределение генетического материала между дочерними клетками при митозе. Интерфазными называются хромосомы (хроматин), характерные для стадии интерфазы клеточного цикла. В отличие от митотических это работающие хромосомы: они участвуют в процессах транскрипции и репликации. ДНК в них уложена рыхло, чем в митотических хромосомах. 24. Абиотические и антропогенные факторы в биогеоценозах. |