Клетка как форма жизни. Прокариоты и эукариоты.
Клетка — структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов - форм жизни, не имеющих клеточного строения). Обладает собственным обменом веществ, способна к самовоспроизведению. Организм, состоящий из одной клетки, называется одноклеточным (многие простейшие и бактерии). Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, называется цитологией.
В настоящее время выделяют два уровня организации клеточных организмов: прокариотический и эукариотический. Прокариотические организмы устроены очень просто, у них отсутствует оформленное ядро и органоиды мембранного строения. На этом основании прокариот выделяют в отдельное царство. Типичными представителями прокариот являются бактерии и цианобактерии (сине-зеленые водоросли).
Клетки эукариотических организмов устроены более сложно. Они имеют оформленное ядро, т.е. ядро, состоящее из ядерной мембраны, хроматина, ядрышек и кариоплазмы. Кроме того, в клетке присутствуют органоиды мембранного строения, в частности, митохондрии, которые являются «энергетическими станциями» клетки. К эукариотам относятся растения, грибы, животные.
Уровни организации живой материи
УОЖМ – это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей иерархии живого. Выделяют следующие уровни организации живой материи
Молекулярный : на этом уровне живая материя организуется в сложные высокомолекулярные органические соединения, такие, как белки, нуклеиновые кислоты и др.
Субклеточный :на этом уровне живая материя организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.
Клеточный : на этом уровне живая материя представлена клетками. Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого.
Органно-тканевой: на этом уровне живая материя организуется в ткани и органы. Ткань – совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган – часть многоклеточного организма, выполняющая определенную функцию или функции.
Организменный: на этом уровне живая материя представлена организмами. Организм (особь, индивид) – неделимая единица жизни, ее реальный носитель, характеризующийся всеми ее признаками.
Популяционно-видовой: на этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция – совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Вид – совокупность особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определенную область (ареал).
Биоценотический: на этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз – совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории.
Биогеоценотический: на этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз – совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).
Биосферный: на этом уровне живая материя формирует биосферу. Биосфера – оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.
Жизнь.Критерии живого.
Жизнь- форма существования живой материи, а так же совокупность всех хим. и физ. процессов, которые протекают в каждой живой клетке.
Свойства живой материи:
Высокоупорядоченное строение.Живые организмы состоят из химических веществ, которые имеют более высокий уровень организации, чем вещества неживой природы. Все организмы имеют определенный план строения – клеточный или неклеточный (вирусы).
Обмен веществ и энергии – это совокупность процессов дыхания, питания, выделения, посредством которых организм получает из внешней среды необходимые ему вещества и энергию, преобразует и накапливает их в своем организме и выделяет в окружающую среду продукты жизнедеятельности.
Раздражимость – это ответная реакция организма на изменения окружающей среды, помогающая ему адаптироваться и выжить в изменяющихся условиях. При уколе иглой человек отдергивает руку, а гидра сжимается в комочек. Растения поворачиваются к свету, а амеба удаляется от кристаллика поваренной соли.
Рост и развитие. Живые организмы растут, увеличиваются в размерах, развиваются, изменяются благодаря поступлению питательных веществ.
Размножение – способность живого к самовоспроизведению. Размножение связано с явлением передачи наследственной информации и является самым характерным признаком живого. Жизнь любого организма ограничена, но в результате размножения живая материя «бессмертна».
Движение. Организмы способны к более или менее активному движению. Это один из ярких признаков живого. Движение происходит и внутри организма, и на уровне клетки.
Саморегуляция. Одним из самых характерных свойств живого является постоянство внутренней среды организма при изменяющихся внешних условиях. Регулируются температура тела, давление, насыщенность газами, концентрация веществ и т. д. Явление саморегуляции осуществляется не только на уровне всего организма, но и на уровне клетки. Кроме того, благодаря деятельности живых организмов саморегуляция присуща и биосфере в целом. Саморегуляция связана с такими свойствами живого, как наследственность и изменчивость.
Наследственность – это способность передавать признаки и свойства организма из поколения в поколение в процессе размножения.
Изменчивость – это способность организма изменять свои признаки при взаимодействии со средой.
Биология.Методы.Связь.
Биология (от греч. биос — жизнь, логос — слово, наука) — это комплекс наук о живой природе.
Предметом биологии являются все проявления жизни: строение и функции живых существ, их разнообразие, происхождение и развитие, а также взаимодействие с окружающей средой. Основная задача биологии как науки состоит в истолковании всех явлений живой природы на научной основе, учитывая при этом, что целостному организму присущи свойства, в корне отличающиеся от его составляющих.
Термин «биология» встречается в трудах немецких анатомов Т. Роозе (1779) и К. Ф. Бурдаха (1800), однако только в 1802 году он был впервые употреблен независимо друг от друга Ж. Б. Ламар ком и Г. Р. Тревиранусом для обозначения науки, изучающей живые организмы.
| Описание | Связ. с наблюдением и описанием объектов или явлений, определением их свойств. |
| Сравнение | Сравнивать полученные наблюдения |
| Эксперимент | Изменение исследователем условий существования объекта опыта, его строение и наблюдение по рез. исследования. |
| Историч. метод | Позволяет обнаружить закономерности возникновения и развития жив.существ. |
| Моделирование | Позволяет работать не с самими объектами, а изучает представления о них или их модели. |
Типы размножения
Размножение - свойство живых организмов воспроизводить себе подобных. Существуют два основных способа размножения :бесполое и половое.
Способы бесполого размножения
Деление одноклеточных (амеба). При шизогонии (малярийный плазмодий) получается не две, а много клеток.
Спорообразование
-споры грибов и растений служат для размножения.
-споры бактерий не служат для размножения, т.к. из одной бактерии образуется одна спора. Они служат для переживания неблагоприятных условий и расселения (ветром).
Почкование: дочерние особи формируются из выростов тела материнского организма (почек) – у кишечнополостных (гидра), дрожжей.
Фрагментация: материнский организм делится на части, каждая часть превращается в дочерний организм. (Спирогира, кишечнополостные, морские звезды.)
Вегетативное размножение растений: размножение с помощью вегетативных органов: -корнями – малина
-листьями – фиалка
специализированными видоизмененными побегами: луковицами (лук) усами (земляника)
Способы полового размножения
Гетерогамия- слияние двух подвижных клеток разных размеров.
Изогамия- слияние двух подвижных , одинаковых по величине гамет.
Оогамия- слияние крупной неподвижной яйцеклетки и мелкого подвижного сперматозоида.
Партеногенез- развитие из неоплодотворенной яйцеклетки.
Конъюгация - процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом. ( у инфузорий - обмен половыми ядрами (микронуклеусами) с последующим их попарным слиянием в синкарион. Впоследствии синкарион делится с образованием новых половых и вегетативных ядер)
6. Онтогенез. Типы индивидуального развития
Онтогенез- процесс индивидуального развития организма (от его зарождения до смерти). Период онтогенеза от оплодотворения яйцеклетки до выхода молодой особи из яйцевых оболочек или тела матери называется зародышевым, или эмбриональным, развитием (эмбриогенез); после рождения начинается постэмбриональный период.
Образование тканей и органов. Провизорные органы.
Процесс образования зачатков органов и их дифференцировка во время онтогенеза назыв. органогенез.
Совокупность процессов, обеспечивающихся в онтогенезе многоклеточных организмов формирование и воспроизведение различных тканей назыв. гистогенез.
Из зародышевых листков формируются ткани и органы.
Из эктодермы формируются:
-нервная система (головной и спинной мозг, нервы, различные клетки органов чувств);
-эпителиальные покровы тела (кожа, ногти, волосы, сальные и потовые железы);
-хрусталик глаза;
-эмаль зубов.
Из энтодермы формируются:
-пищеварительная система;
-дыхательная система;
-выделительная система;
-железы внутренней секреции.
Из мезодермы формируются:
-мышцы;
-скелет (кости и хрящи);
-почки;
-сердечно-сосудистая система;
-половая система (яичники и семенники).
ПРОВИЗОРНЫЕ ОРГАНЫ - это временные органы, функционируют только в эмбриональном периоде. К ним относятся: хорион, амнион, желточный мешок, аллантоис и плацента.
Хорион – образован трофобластом и внезародышевой мезодермой. Состоит из базальной пластинки (начало формир. плаценты), сумочной части и париетальной. До 8 недели ворсинки по периметру, затем истончение, образование плаценты. Функции: защитная, трофическая, газообменная, экскреторная
Амнион - образуется из внезародышевой эктодермы и мезенхимы. Функция - создает благоприятную защитную водную среду вокруг зародыша. К концу 7 недели соединительная ткань амниона переходит в амниотическую ножку и входит в контакт с хорионом.
Желточный мешок - образуется из внезародышевой энтодермы и мезодермы. Обеспечивает питание зародыша; там образуются первые кровеносные сосуды, первые клетки крови и половые клетки - гонобласты. Наиболее развит в 1 месяц.
Аллантоис ("мочевой мешок") - образуется из внезародышевой энтодермы и мезодермы. Это слепое выпячивание энтодермы в заднем отделе первичной кишки; в нем накапливается шлаки обмена плода, т.е. выделительная функция; у млекопитающих является проводником пупочных сосудов плода и участвует при формировании эпителия мочевого пузыря. Является рудиментом.
Плацента – образована хорионом и эндометрием. Включает плодную и маточную части. Гемохориального дискоидального типа. Функции дыхательная, транспортная, выделительная, эндокринная, регуляторная(сокращение миометрия).
Биологические ритмы
У человека выявлены и исследованы среди многих других четыре основных биологических ритма:
Полутора часовой ритм (от 90 до 100 минут) чередования нейрональной активности мозга как во время бодрствования, так и во время сна, являющийся причиной полуторачасовых колебаний умственной работоспособности и полуторачасовых циклов биоэлектрической активности мозга во время сна. Через каждые полтора часа человек испытывает попеременно то низкую, то повышенную возбудимость, то умиротворенность, то беспокойство;
Суточный ритм (24 часа) влияет на состояние человека и выражается в цикле бодрствование — сон;
Месячный ритм. Месячной цикличности подчинены определенные изменения в организме женщины. Недавно установлен околомесячный ритм работоспособности и настроения мужчин;
Годовой ритм. Отмечаются циклические изменения организма ежегодно во время смены времен года. Установлено, что в разное время года различно содержание гемоглобина и холестерина в крови; мышечная возбудимость выше весной и летом и слабее осенью и зимой, максимальная светочувствительность глаза тоже наблюдается весной и ранним летом, а к осени и зиме падает.
11 . Онтогенез – это индивидуальное развитие организма от рождения до смерти. Он начинается с оплодотворения. Образуется зигота с наследственным материалом. Начинается эмбриональное развитие, т.е. период от момента оплодотворения до рождения. Он включает три стадии: дробление (зигота мототически делится, удваивается ДНК, клетки уменьшаются до нормальных размеров), бластула(состоит из бластомеров и бластоцели), гаструла (двухслойный зародыш, состоящий из экто, энтодермы и первичного рта, что открывается в кишечную полость), органогенез (образование органов). В эктодерме на спинной стороне зародыша начинает формироваться нервная пластинка, Затем образуются кожа, нервная система, а из энтодермы – пищеварительная и дыхательная системы. Мезодерма образует все остальное (мышцы ,скелет, кровеносную\выделительную\половую системы).
Постэмбриональное развитие начинается с момента рождения и до полового созревания. Бывает двух типов: прямое – когда ребенок схож с родителями, отличается лишь размерами и недоразвитыми органами, и непрямое (с метаморфозом) – ребенок сильно отличается от родителей. Плюс такого развития в том, что новое поколение и родители не конкурируют за пищу и территорию.
12. Эволюция – это направленный процесс развития живой природы, при котором изменяется генетический состав популяций, формируются адаптации, происходит видообразование и исчезновение видов, преобразовываются экосистема и биосфера. Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор. Вид – э то группа особей с общими морфологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию и дает плодовитое потомство, равномерно распределяющаяся в пределах определенного ареала. Критерии вида: один вид от другого можно отличить по морфологическому (внешнему и внутреннему), физиолого-биохимическому (неодинаковость химических свойств и физиологических процессов), географическому(у каждого вида свой ареал), экологическому(комплекс абиотических и биологических условий) и репродуктивному(репродуктивная изоляция вида от других) критериям.
13. Из-за общей адаптивной направленности эволюции виды, возникшие в результате этого процесса, являются совокупностью организмов, приспособленных к определенной среде. При мало меняющихся условиях обитания сохранность вида во времени зависит от стабильности его генофонда. Но с другой стороны, стабильные генофонды не обеспечивают выживания в случае изменения условий жизни в филогенезе. Такие генофонды дают меньше возможностей для расширения ареала вида и освоения новых экологических ниш в текущий исторический период. Популяционная структура совмещает долговременность приспособлений с эволюционными и экологическими перспективами. Генофонд вида фактически распадается на генофонд популяций. Межпопуляционные миграции особей препятствуют углублению различий и объединяют популяции в единую систему вида. Но в случае длительной изоляции – минимальные различия нарастают. В итоге это приведет к появлению нового вида. Т.е. популяция – это элементарная эволюционная единица, а вид является качественным этапом эволюции, закрепляющим ее существенный результат.
14. Ученые в 19в. Стали обращать внимание на сходство стадий развития эмбрионов высших животных со ступенями усложнения организации, ведущих от низкоорганизованных форм к прогрессивным. Развитие эволюционной идеи позволило объяснить сходство разных зародышей их историческим родством, а приобретение ими более частных черт с постепенным обособлением друг от друга.
После открытия зародышевого сходства Дарвин показал, что этот закон свидетельствует об общности происхождения и единства начальных этапов эволюции в пределах типа. Биогенетический закон Геккеля-Мюллера гласит, что онтогенез есть кратким и быстрым повторением филогенеза. Повторение структур характерных для предков в эмбриогенезе потомков называется рекапитуляцией. Рекапитулируют не только морфологические признаки, но и особенности биохимической организации и физиологии. Однако, в онтогенезе высокоорганизованных организмов не всегда наблюдается строгое повторение стадий филогенеза. Генетическая основа рекапитуляции заключена в единстве механизмов генетического контроля развития, сохраняющихся на базе общих генов регуляции онтогенеза, дающиеся родственным группам организмов от общих предков.
15. Согласно теории филэмбриогенеза – эволюция совершается путем изменения хода онтогенеза. Основные положения теории: 1) если бы не изменялся ход онтогенеза, то потомки не отличались бы от предков 2)последствием филэмбриогенеза может изменяться ход онтогенеза, как целого организма, так и отдельных органов, клеток и тканей 3)происходят филогенетические изменения, как взрослого организма, так и промежуточных стадий его развития. Модусы (способы) филэмбриогенеза: анаболия(надставка конечных стадий развития), девиация(изменения на средних стадиях),архаллаксис(изменение первичных зачатков). Различаются модусы по времени возникновения и по характеру эволюционных преобразований. Посредством модусов может происходить прогрессивное развитие (усложнение строения и функций организма) и регрессивное (упрощение).
16. Биогеоценоз- это система, включающая сообщество живых организмов и тесно связанную с ним совокупность абиотических факторов среды в пределах одной территории, связанные меж собой круговоротом веществ и потоком энергии.
Составной частью биогеоценоза являются материальные тела, делящиеся на 2 группы: живые(биотические) и косные (абиотические)- экотоп, биотоп (углекислый газ, водород, углерод). Биотические компоненты: продуценты (синтезируют органические в-ва из неорганических(зеленые растения)), консументы(потребляют готовые органические в-ва\ первичные консументы- травоядные, вторичные -плотоядные), редуценты (разлагают органические в-ва до конечных продуктов распада (бактерии гниения и брожения)). В биогеоценозе устанавливается экологический гомеостаз – динамическое равновесие меж всеми компонентами, иногда происходит экологическая сукцессия – закономерная смена сообществ. Классификация: сухопутные, пресноводные, водные \ степные, луговые, лесные, болотные. Так же: природные, агроценозы, урбаноценозы.
17. Единство хим состава. В состав живых организмов входят те же хим элементы, что и в состав неживой природы.98% его приходится на углерод, водород, кислород и азот. Обмен в-в и энергии. Признак живых систем - использование источников энергии в виде пищи, света и тд. Основой обмена в-в являются взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции (синтез в-в). Обмен в-в обеспечивает относительное постоянство хим состава всех частей организма. Самовоспроизведение. В его основе лежит образование новых молекул и структур, обусловленных информацией, заложенной в ДНК. Самовоспроизведение тесно связанно с наследственностью (способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение). Она обусловленная постоянством строения ДНК. Изменчивость – приобретение организмами новых свойств и признаков. В ее основе лежат изменения молекул ДНК. Она создает различный материал для отбора более приспособленных организмов к определенным условиям существования. Рост и развитие. Расти – значит увеличиться в размерах, но сохранить общие черты строения, сопровождающиеся развитием. На протяжении индивидуального развития проявляются все свойства организма. Филогенез сопровождается появлением новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Раздражимость. Это свойство отражения, присущее всем живым организмам. Проявляется реакцией живых организмов на внешне воздействия. Дискретность. Всеобщее свойство материи. Любая биологическая система состоит из отдельных взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство.
18. Основные методы биологии: описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный. Чтобы выяснить сущность явлений, нужно собрать фактический материал и описать его. Сравнительный метод позволяет, сопоставляя, изучать сходство и различия организмов и их частей. На принципах этого метода была основана систематика и возникла клеточная теория. Со временем сравнительный метод перерос в исторический. Ист метод выясняет закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функции. Утверждением этого метода в биологии наука обязана Дарвину. Экспериментальный метод позволяет изучать явления изолированно и добиваться повторяемости их при воспроизведении идентичных условий. Эксперимент обеспечивает не только углубленное проникновение в сущность явлений, но и овладение им. Высшая форма метода – моделирование изучаемых процессов.
19. Основные положения клеточной теории Шванна: клетка – элементарная структурная единица всего живого. Клетки растений и животных самостоятельны, гомологичны друг другу по происхождению и структуре. Но Шлейден и Шванн ошибочно считали, что главная роль в клетке принадлежит оболочке и новые клетки появляются из межклеточного бесструктурного в-ва. Но позже, немецкий врач Вирхов пришел к выводу, что клетки образуются только из предшествующей клетки путем деления. Современная клеточная теория: клетка – элементарная живая система, единица строения, жизнедеятельности, размножения и онтогенеза организмов. Клетки всех живых организмов сходны по строению и хим составу. Новые клетки возникают только путем деления предшествующих клеток. Клеточное строение организмов – доказательство единства происхождения всего живого.
20. Неорганические в-ва клетки: к ним относятся вода и минеральные соли. Вода необходима для осуществления жизненных процессов в клетке. Ее содержание составляет 70-80% от массы клетки. Основные функции воды: универсальный растворитель, среда для протекания биохимических реакций, определяет физиологические свойства клетки, участвует в хим реакциях, поддерживает тепловое равновесие организма благодаря высокой теплоемкости и теплопроводности, является основным средством для транспорта в-в. Минеральные соли в клетке присутствуют в виде ионов: катионы –К+, Na+,Ca2+,Mg2+; анионы Cl-,HCO3-, H2PO4(2-).
(…)
Фотосинтез, его фазы
Фотосинтез - это химический процесс, посредством которого растения, некоторые бактерии и водоросли производят глюкозу и кислород из углекислого газа и воды, используя только свет в качестве источника энергии.
Формула химической реакции фотосинтеза:6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2
Светловая фаза: Осуществляется на мембранах тилакойдов(= это структуры, находящиеся внутри хлоропластов и ограниченные мембраной). Энергия солнечного света поглощается хлорофиллом и преобразуется в запасенную химическую энергию в виде молекулы электронного носителя НАДФН и молекулы энергии АТФ.
Темновая фаза: Протекает в стромах хлоропластов. Происходит выделение кислорода, а также синтез глюкозы.
Митоз
Митоз – сложное, непрямое, полноценное деление клетки.
- Профаза – хромосомы спирализуются, укорачиваются, приобретают вид нитей и ядро напоминает клубок нитей. Ядрышко начинает разрушаться. Ядерная оболочка частично лизируется. В цитоплазме уменьшается количество структур шероховатой ЭПС. Резко уменьшается число полисом. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам. Между ними микротрубочки образуют веретено деления, увеличивается вязкость цитоплазмы, её тургорт и поверхностное натяжение внутренней мембраны.
- Метафаза – заканчивается образование веретена деления. Хроматиновые нити прикрепляются одним концом к центриолям, а другим к центромерам хромосом. Хроматиды начинают отталкиваться друг от друга. Хромосомы подразделяются на две хроматиды. Остаются сцепленными в центре. Хромосомы выстраиваются по экватору, образуя материнскую звезду.
- Анафаза – рвётся связь по центромере, сохраняются нити ахроматинового веретена и растягивают хроматиды к центриолям.
- Телофаза – происходят процессы обратные процессам профазы. Хромосомы десрирализуются, удлиняются, становятся тонкими. Формируется ядрышко, образуется ядерная мембрана, разрушается веретено деления, происходит цитокинез. Из материнской клетки образуются две дочерние.
Онтогенез
Онтогенез – процесс индивидуального развития особи от начала ее существования до конца жизни.
Периоды онтогенеза: эмбриональный и постэмбриональный.
Эмбриогенез, стадии
Эмбриогенез - ранний период индивидуального развития организма от момента оплодотворения (зачатия) до рождения, является начальным этапом онтогенеза, процесса индивидуального развития организма от зачатия до смерти.
Три стадии:
1. Дробление – зигота мототически делится, удваивается ДНК, клетки уменьшаются до нормальных размеров
2. Бластула – состоит из бластомеров и бластоцели, гаструла – двухслойный зародыш, состоящий из экто, энтодермы и первичного рта, что открывается в кишечную полость
3. Органогенез – образование органов
В эктодерме на спинной стороне зародыша начинает формироваться нервная пластинка, затем образуются кожа, нервная система, а из энтодермы – пищеварительная и дыхательная системы. Мезодерма образует все остальное (мышцы ,скелет, кровеносную\выделительную\половую системы).
Постэмбриональное развитие.
Постэмбриональное развитие начинается с момента рождения и до полового созревания.
Двух типов:
1. прямое – когда ребенок схож с родителями, отличается лишь размерами и недоразвитыми органами
2. непрямое (с метаморфозом) – ребенок сильно отличается от родителей. Плюс такого развития в том, что новое поколение и родители не конкурируют за пищу и территорию.
АТФ и ее роль в клетке.
АТФ — универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах, в частности для образования ферментов. Она содержится в цитоплазме каждой клетки, а также в митохондриях, хлоропластах и ядрах содержится
Функция: АТФ поставляет энергию для большинства реакций, происходящих в клетке. С помощью АТФ клетка синтезирует новые молекулы белков, углеводов, жиров, избавляется от отходов, осуществляет активный транспорт веществ, биение жгутиков и ресничек и т. д.
Молекула АТФ представляет собой нуклеотид, образованный азотистым основанием аденином, рибозой и тремя остатками фосфорной кислоты.
Основное значение процессов дыхания и фотосинтеза определяется тем, что они поставляют энергию для синтеза АТФ, с участием которой в клетке выполняется большая часть работы.
Тогда АТФ — это главный универсальный поставщик энергии в клетках всех живых организмов.
АТФ чрезвычайно быстро обновляется. У человека, например, каждая молекула АТФ расщепляется и вновь восстанавливается 2 400 раз в сутки, так что ее средняя продолжительность жизни менее 1 мин. Синтез АТФ осуществляется главным образом в митохондриях и хлоропластах (частично в цитоплазме). Образовавшаяся здесь АТФ направляется в те участки клетки, где возникает потребность в энергии.
Строение хлоропластов
Строение хлоропласта типично для пластид. Его оболочка состоит из двух мембран — внешней и внутренней, между которыми находится межмембранное пространство. Внутри хлоропласта, путем отшнуровывания от внутренней мембраны, образуется сложная тилакоидная структура. Гелеобразное содержимое хлоропласта называется стромой.
Каждый тилакоид отделен от стромы одинарной мембраной. Внутреннее пространство тилакоида называется люмен. Тилакоиды в хлоропласте объединяются в стопки — граны. Количество гран различно. Между собой они связаны особыми удлиненными тилакоидами — ламеллами. Обычный же тилакоид похож на округлый диск.
В строме содержатся собственное ДНК хлоропластов в виде кольцевой молекулы, РНК и рибосомы прокариотического типа. Таким образом, это полуавтономный органоид, способный самостоятельно синтезировать часть своих белков.
Строение хлоропласта обусловлено выполняемой функцией фотосинтеза. Связанные с ним реакции происходят в строме(реакции темновой фазы) и на мембранах тилакоидов(световой).
В мембранах тилакоидов содержатся пигменты хлорофиллы и каратиноиды. Все они участвуют в улавливании солнечного излучения. Однако ловят разные спектры. Преобладание того или иного типа хлорофилла в определенной группе растений обуславливает их оттенок — от зеленого до бурого и красного (у ряда водорослей). Большинство растений содержат хлорофилл а.
В строении молекулы хлорофилла выделяют головку и хвост. Углеводный хвост погружен в мембрану тилакоида, а головка обращена к строме и находится в ней. Энергия солнечного света поглощается головкой, приводит к возбуждению электрона, который подхватывается переносчиками. Запускается цепь окислительно-восстановительных реакций, приводящих в конце концов к синтезу молекулы глюкозы. Таким образом энергия светового излучения превращается в энергию химических связей органических соединений.
Синтезируемые органические вещества могут накапливаться в хлоропластах в виде крахмальных зерен, а также выводится из него через оболочку. Также в строме присутствуют жировые капли. Однако они образуются из липидов разрушенных мембран тилакоидов.
41. Генотип и фенотип.
Генотип – это набор генов, присущий определённому организму. Гены передаются по наследству от родителей и влияют друг на друга, формируя индивидуальный генотип.
Фенотип – совокупность внешних и внутренних признаков, свойств, черт организма, приобретённых в процессе онтогенеза (индивидуального развития).
Фенотип базируется на генотипе.
Примеры внешних признаков фенотипа:окраска;структура волос или шерсти;цвет и разрез глаз;
размер и форма уха;форма носа.
Внутренние признаки фенотипа:
анатомические – строение и расположение внутренних органов и тканей;
физиологические – строение и работа клеток;
биохимические – структура белка, воздействие ферментов, состав гормонов.
Фенотип и генотип тесно взаимосвязаны между собой. Генотип определяет фенотип, который может изменяться под действием внешней среды. Фенотип не передаётся по наследству, наследуется только генотип со всеми накопленными мутациями.
42. Селекция.
Селекция— это наука о путях и методах создания новых и улучшения уже существующих сортов культурных растений, пород домашних животных и штаммов микроорганизмов с ценными для практики признаками и свойствами. С помощью селекции можно вывести более устойчивые к погодным условиям и паразитам культуры, котроые будут давать больше еды и меньше затрат. Так же и с животными: они будут более устойчивыми к болезнями, можно вывести новые породы, чтобы создать новую породу "без дефектов".
Главным методом селекции является искусственный отбор, гибридизация, мутагенез, полиплоидия.
1.Искусственный отбор- при массовом отбирают группу особей, обладающих желательными признаками, а при индивидуальном- отдельных особей, с целью получения от них потомства.
2.Гибридизация- это процесс получения гибридов от двух отличающихся по генотипу родительских организмов, размножающихся половым путем.При этом первое поколение гибридов обычно характеризуется высокой жизнеспособностью, большей плодовитостью и более значительными размерами по сравнению с родительскими формами.
3.Мутагенез- организм целенаправленно подвергается действию мутагенов с целью получения новых, полезных для человека свойств.
4.Полиплоидия- кратное увеличения гаплоидного набора хромосом в клетках организма, что приводит к полиплоидности, т.е. соодержат более 2-х наборов хромосом. Полиплоиды характеризуются более крупными размерами, устойчивостью к неблагоприятным условиям окружающей среды, повышением содержания ряда веществ, ценных в хозяйственном отношении.
43. Экология ее факторы и экосистема.
Экология – наука о закономерностях взаимоотношений организмов (популяций, видов) между собой и со средой обитания.
Выделяют след. факторы:
Абиотические (факторы неживой природы):
а) климатические - условия освещенности, температурный режим и т. п.;
б) местные - водоснабжение, тип почвы, рельеф местности;
в) орографические - воздушные (ветер) и водные течения.
Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга: хищник- жертва, паразит- хозяин.
Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества.
Экосистема- совокупность организмов разных видов и различной сложности организации, со всеми факторами конкретной среды.Она включает органические и неорганические в-ва; автотрофные и гетеротрофные организмы. Основные функции- аккумуляция и перераспределение энергии.
44. Типы отношений между организмами.
Отношения могут быть как внутри-, так и межвидовые.
Виды влияний одних организмов на другие:
Положительное — один организм получает пользу за счёт другого.
Отрицательное — организму причиняется вред из-за другого.
Нейтральное — другой никак не влияет на организм.
Симбиоз- совокупность различных форм существования организмов. выделяют мутуализм( взаимовыгодное существование) - рак-отшельник и актиния. Комменсализм - один использует еду или жилье другого, не причиняя вреда - инфузории в желудках жвачных животных, орхидеи на деревьях.
Паразитизм- тип взаимоотношений между разными видами, при котором один вид( паразит) длительное время использует другого( хозяина) в качестве источника питания и среды обитания.
Хищничество- основано на отлове и поедании одних организмов другими.
Конкуренция- бывает внутри и межвидовой. Происходит борьба за территорию питания и размножения.
45. Движение в-в в клетке.
Движение веществ в клетке происходит за счёт транспорта через плазматическую мембрану. Это необходимо для поддержания постоянства состава то есть гомеостаза. Механизм зависит от размеров транспортирующих веществ. Малые молекулы или ионы проходят пассивно. Крупные активно. Пассивный транспорт веществ происходит без затрат энергии способом диффузии 6s области высокой концентрации в область низкой. Диффузия может быть простой и облегченной. пример простой- диффузия воды- осмос. Пример облегченной- транспорт с помощью белков переносчиков( поступление глюкозы в эритроциты).
Активный транспорт происходит с затратой АТФ и при участии белков переносчиков. Транспортируемые вещества: аминокислоты сахар ионы калий натрий. Примером является работа калий натриевого насоса то есть движение против градиента концентрации. Происходит перенос 3 ионов натрия на каждые два Иона калия.
Макромолекулы более крупные частицы проникают путем эндоцитоза а удаляется из клетки экзоцитозом. При эндоцитозе продукты поглощенную в клетку поступают в упаковку То есть внутриклеточных пузырьках с затратой АТФ. Различают эндоцитоз: фагоцитоз и пиноцитоз.
46 Роль русских ученых в развитии биологических наук.
ВАВИЛОВ Николай Иванович(1887-1943) — советский биолог, генетик, основоположник современного учения о биологических основах селекции и учения о центрах происхождения культурных растений. Установил древние очаги формообразования культурных растений на территории стран Средиземноморья, Северной Африки, Северной и Южной Америки, собрал крупнейшую в мире коллекцию семян культурных растений. Обосновал учение об иммунитете растений, открыл закон гомологических рядов и наследственной изменчивости организмов. Мужественно защищал генетику в борьбе с учением Т. Д. Лысенко.
КОВАЛЕВСКИЙ Александр Онуфриевич(1840-1901) — русский биолог, один из основоположников сравнительной эмбриологии и физиологии, экспериментальной и эволюционной гистологии. Установил общие закономерности развития позвоночных и беспозвоночных животных, распространив на последних учение о зародышевых листках, чем доказал взаимное эволюционное родство этих групп животных. Открыл фагоцитарные органы у беспозвоночных и показал их роль в метаморфозе насекомых.
МЕЧНИКОВ Илья Ильич (1845-1916) [1] — русский биолог и патолог, один из основоположников сравнительной патологии, эволюционной эмбриологии, иммунологии. Открыл явление фагоцитоза, изложил фагоцитарную теорию иммунитета. Создал теорию происхождения многоклеточных организмов.
ПАВЛОВ Иван Петрович (1849—1936) [2] — русский физиолог, создатель учения о высшей нервной деятельности. Ввел в практику хронический эксперимент, позволяющий изучать деятельность практически здорового организма. С помощью разработанного им метода условных рефлексов установил, что в основе психической деятельности лежат физиологические процессы, происходящие в коре головного мозга.
47. Наследственность, ее основные закономерности.
Наследственность – это свойство организма воспроизводить себе подобное. Наследование – процесс передачи генетической информации от одного поколения к другому.
Мендель сформулировал основные закономерности наследования признаков:
1.Закон доминирования или закон единообразия гибридов первого поколения. При скрещивании особей отличающихся друг от друга одному признаку, в первом поколении гибридов получаются потомки, схожие только с одним из родителей. Соответствующий признак другого родителя не проявляется.
2.Закон расщепления гибридов 2-го поколения описывает появление во втором поколении гибридов особей с доминантными и рецессивными признаками в соотношении 3:1.
3.Закон независимого наследования признаков: при дигибридных и полигибридных скрещиваниях гибридов каждая пара признаков наследуется независимо друг от друга и может независимо комбинироваться с другими признаками.
48. Изменчивость и ее виды.
Изменчивость – это способность организмов приобретать отличия от других особей своего вида. Бывает трех видов – мутации, комбинации и модификации.
1.МУТАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ – это изменения ДНК клетки. Возникают под действием ультрафиолета, радиации и тп. Передаются по наследству, служат материалом для естественного отбора .
2.КОМБИНАТИВНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ возникает при перекомбинации (перемешивании) генов отца и матери. Источники:
1) Кроссинговер при мейозе (гомологичные хромосомы тесно сближаются и меняются участками).
2) Независимое расхождение хромосом при мейозе.
3) Случайное слияние гамет при оплодотворении.
Пример: у цветка ночная красавица есть ген красного цвета лепестков А, и ген белого цвета а. Организм Аа имеет розовый цвет лепестков, этот признак возникает при сочетании (комбинации) красного и белого гена.
3.МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ возникает под действием окружающей среды. По наследству не передаётся, потому что при модификациях меняется только фенотип (признак), а генотип не меняется. Отличия от мутаций.
Примеры: Если человек будет находится на солнце, то он загорит; если будет заниматься физкультурой, то увеличит свои мышцы. При хорошем содержании куры увеличивают яйценоскость, коровы дают больше молока.
Модификационная изменчивость не безгранична. Границы, внутри которых могут происходить модификационные изменения, называются «норма реакции», они заложены в генотипе и передаются по наследству.
49. Вид. Критерии вида.
Вид- совокупность особей, сходных по морфофункциональным способностям, имеющих одинаковый кариотип, занимающих свободный ареал, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.
Все особи 1 вида имеют общее происхождение и сходное поведение. Комплекс критериев которые объединяют вид - это свидетельство реальности видов.
1.Морфологический базируется на том что все особи одного вида характеризуется рядом общих морфологических признаков.
2.Физиолого-биохимический исходит из того что все виды отличаются биохимическими структурами, иммунологическим реакциями, своеобразием обмена вв.
3.Эколого-географический характеризует географическую экологическую специфику То есть каждый вид существует на определённой территории имеет свой ареал обитания соответствующий им биологическим потребностям.
4.Генетический видовая специфичность кариотипом каждый вид характеризуется своим набором хромосом.
50. Борьба за существование и ее виды.
Борьба за существование — один из движущих факторов эволюции, совокупность взаимоотношений между организмами и условиями среды.
Ч. Дарвин выделил три формы борьбы за существование :
1. Внутривидовая борьба протекает наиболее остро, так как все особи вида нуждаются в одних и тех же ресурсах - пище, жизненном пространстве, убежищах, местах размножения. Однако видовые приспособления, приносящие пользу виду в целом, часто наносят вред отдельным особям, приводят их к гибели. Например, зайцы-русаки при недостатке корма отгоняют конкурента от хороших участков выпаса, дерутся, преследуя самку. Внутривидовая борьба играет большую роль в эволюции, приводя к гибели менее приспособленных особей вида, она обусловливает процветание вида в целом, способствует его совершенствованию.
2.Межвидовая борьба — борьба за существование между разными видами. В ходе межвидовой борьбы организмы также конкурируют за одни и те же ресурсы — пищевые, территориальные. Межвидовая борьба за существование включает в себя отношения типа хищник — жертва, паразит — хозяин, травоядное животное — растение. Другим примером борьбы за существование является взаимно полезное влияние одного вида на другой (например, мутуалистические отношения, комменсализм), подобным образом животные опыляют растения и переносят семена, питаясь нектаром, пыльцой и плодами. Часто межвидовая борьба за существование приводит к появлению приспособлений, как, например, в случае к эволюции цветковых растений и насекомых-опылителей. Обычно межвидовая борьба за существование усиливает и обостряет внутривидовую борьбу.
3.Борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды — также усиливает внутривидовую борьбу-состязание, так как, кроме борьбы между особями одного вида, появляется также конкуренция за факторы неживой природы — например, минеральные вещества, свет и другие.
(…)
56. Доказательства эволюция эволюции органического мира
Об эволюционном развитии органического мира свидетельствуют многие факты, накопленные разными науками о природе, в первую очередь палеонтологией, морфологией и анатомией, цитологией, эмбриологией, биогеографией и др.
Рассмотрим некоторые из этих доказательств.
Доказательства биогеографии
Биогеография — наука о закономерностях распространения растений, животных, грибов, бактерий на нашей планете. Она изучает пути и последствия распределения в природе и миграций организмов на формирование современных флор и фаун регионов. В путях расселения могут возникать различные препятствия или же новые связи между регионами (островами, материками и т. п.). Это отражается на сходстве или непохожести флор и фаун друг с другом. Например, раннее отделение Австралии, Океании и Южной Америки привело к формированию уникальных форм растительного и животного мира этих регионов (сохранение многих форм сумчатых и яйцекладущих млекопитающих, реликтовых растений, исчезнувших на других материках). Напротив, длительно существовавшая связь Северной Америки и Евразии привела к высокой степени сходства их живого мира.
Креационизм
Согласно этой гипотезе жизнь и все населяющие Землю виды живых существ созданы Богом. Причем божественное сотворение мира произошло одномоментно, поэтому сам процесс создания жизни не доступен для наблюдений во времени. Кроме того, креационизм не дает ясного толкования происхождения самого Бога Творца и поэтому носит характер постулата. Знаменитый шведский естествоиспытатель К. Линней, а также выдающийся русский химик М. В. Ломоносов поддерживали данную догму возникновения жизни.
Гипотеза панспермии
В 1865 г. немецкий ученый Г. Рихтер предложил гипотезу панспермии, согласно которой жизнь могла быть занесена на Землю из космоса вместе с метеоритами и космической пылью. Сторонником этой гипотезы был великий русский ученый, создатель современного учения о биосфере В. И. Вернадский. Современные исследования подтверждают высокую устойчивость некоторых микроорганизмов и их спор к радиации и низким температурам. В последнее время появились сообщения о том, что в метеоритах обнаружены следы органического вещества. При изучении ближайшей к Земле планеты Марс были найдены структуры, похожие на бактерии, и следы воды. Однако указанные находки не отвечают на вопрос о происхождении жизни.
Биохимическая гипотеза возникновения жизни является наиболее распространенной в настоящее время. Эту гипотезу предложили в 20-е гг. прошлого века русский биохимик А. И. Опарин и английский биолог Дж. Холдейн. Она легла в основу научных представлений о происхождении жизни.
Суть данной гипотезы заключается в том, что на ранних этапах развития Земли существовал продолжительный период абиогенеза. Живые организмы в нем участия не принимали. Для синтеза органических соединений источником энергии служило ультрафиолетовое излучение Солнца. Солнечная радиация не задерживалась озоновым слоем, потому что ни озона, ни кислорода в атмосфере древней Земли не было. Синтезированные аминокислоты, сахара и другие органические соединения в течение десятков миллионов лет запасались в древнем океане. Их накопление в итоге привело к образованию однородной массы, которая была названа Опариным «первичным бульоном». По мнению Опарина, именно в «первичном бульоне» и возникла жизнь.
65. Систематическое положение человека. Доказательства сравнительной анатомии эволюции органического мира
Основными доказательствами происхождения человека от животных является наличие в его теле рудиментов и атавизмов. Рудименты — это органы, утратившие в процессе исторического развития (эволюции) своё значение и функцию и оставшиеся в виде недоразвитых образований в организме. Они закладываются ещё во время развития зародыша, но не развиваются. Примерами рудиментов у человека могут быть: копчиковые позвонки (остатки скелета хвоста), аппендикс (отросток слепой кишки), волосяной покров тела; ушные мышцы (некоторые люди могут шевелить ушами); третье веко.
Атавизмы — это проявление, у отдельных организмов, признаков, которые существовали у отдельных предков, но были утрачены в ходе эволюции. У человека это — развитие хвоста и волосяного покрова на всём теле.
Клетка как форма жизни. Прокариоты и эукариоты.
Клетка — структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов - форм жизни, не имеющих клеточного строения). Обладает собственным обменом веществ, способна к самовоспроизведению. Организм, состоящий из одной клетки, называется одноклеточным (многие простейшие и бактерии). Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, называется цитологией.
В настоящее время выделяют два уровня организации клеточных организмов: прокариотический и эукариотический. Прокариотические организмы устроены очень просто, у них отсутствует оформленное ядро и органоиды мембранного строения. На этом основании прокариот выделяют в отдельное царство. Типичными представителями прокариот являются бактерии и цианобактерии (сине-зеленые водоросли).
Клетки эукариотических организмов устроены более сложно. Они имеют оформленное ядро, т.е. ядро, состоящее из ядерной мембраны, хроматина, ядрышек и кариоплазмы. Кроме того, в клетке присутствуют органоиды мембранного строения, в частности, митохондрии, которые являются «энергетическими станциями» клетки. К эукариотам относятся растения, грибы, животные.
Дата: 2019-05-29, просмотров: 240.
