Основы биологии

2) Теплолецетальный тип яиц когда желток находится вегетативной части яйца (ПТИЦА, РЕБТИЛИЙ)

3) Центролецетальный тип яиц желток находится в центре у млекопитающих.

После образования зиготы наччинается деление по палам перпендикулярно по параллелям и медианам и образуются многоклеточный органимзм морула



БИЛЕТ 25. ИЗМЕНЧИВОСТЬ ,ЕЕ ВИДЫ ОСОБЕННОСТИ

Изменчивость - это способность организмов приобретать отличия от других особей своего вида. Бывает трех видов - мутации, комбинации и модификации.

МУТАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ - это изменения ДНК клетки (изменение строения и количества хромосом). Возникают под действием ультрафиолета, радиации (рентгеновских лучей) и т.п. Передаются по наследству, служат материалом для естественного отбора (мутационный процесс - одна издвижущих сил эволюции).

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.

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.

Модификационная изменчивость не безгранична, например, белый человек никогда не сможет загореть до состояния негра. Границы, внутри которых могут происходить модификационные изменения, называются «норма реакции», они заложены в генотипе и передаются по наследству.

Наследственная - потому что передается по наследству.

Генотипическая - потому что изменения происходят в генотипе (в ДНК), поэтому она и передается по наследству.

Неопределенная - потому что нельзя заранее определить, какая именно произойдет мутация.

Индивидуальная - потому что мутации у каждого организма происходят свои.

Например: обработаем мешок пшеницы радиацией. Во всех семенах произойдут мутации, но какие именно - неизвестно, в каждом семени будут разные.

Неприспособительная - потому что мутации не приспосабливают организм к условиям жизни. Большинство мутаций - вредные. Мутации поставляют материал для естественного отбора, именно ЕО приспосабливает организмы к условиям.

Например: тысячи лет подряд в результате мутаций рождались темные березовые пяденицы, они были более заметны на белом фоне, поэтому погибали.

ВОПРОС 26. КАК СОЗДАЕТСЯ НОВАЯ МОЛЕКУЛА БЕЛКА

Передача наследственной информации сводится к механизму регуляции биосинтеза белков Сейчас принципы такого механизма уже выяснены (рис. 8). Строение синтезируемого белка, как мы уже говорили, предопределяется строением определенного участка соответствующей (содержащей несколько тысяч оснований) молекулы ДНК, находящейся в хромосомах клеточных ядер.

Каждой аминокислоте соответствует определенный триплет нуклеотидов. При синтезе новой молекулы белка протекает несколько процессов. На молекуле ДНК, как на матрице, синтезируется особая, более короткая (содержащая обычно несколько сотен мономеров) молекула рибонуклеиновой кислоты (РНК), содержащая рибо-зу вместо дезоксирибозы, а вместо основания тими- на -- урацил. Эта молекула РНК выполняет роль передатчика информации, ее так и называют информационной рибонуклеиновой кислотой (и-РНК). В отличие от скрученной из двух ниток ДНК она представляет собой длинную одноцепочечную молекулу. Образовавшаяся молекула и-РНК несет на себе часть информации, хранящейся в длинной молекуле ДНК. Информация находится в более удобной для чтения форме -- это как бы телеграфная лента с нанесенными на ней знаками, подобными азбуке Морзе. Только в азбуке Морзе три элемента: тире, точка и промежуток, а здесь четыре: А, Г, Ц, У. Длинная лента с закодированной записью поступает в особый клеточный аппарат -- рибосомы. Они состоят из белков и нуклеиновых кислот. Обычно и- РНК проходит последовательно через несколько рибосом, которые временно связываются ею в особые агрегаты -- полисомы, своего рода конвейеры, на которых происходит «сборка» белка из соответствующих «деталей» -- аминокислот. В процессе «сборки» рибосомы медленно вращаются. Однако для «сборки» эти «детали» (аминокислоты) должны быть специально подготовлены. Предварительно путем взаимодействия с особым веществом аденозинтрифосфатом -- АТФ, в котором все организмы накапливают энергию, они активизируются, превращаясь в аминоациладенилаты (ААА). Затем эти активированные аминокислоты под влиянием специальных ферментов вступают во взаимодействие с третьим типом нуклеиновых кислот -- так называемыми транспортными рибонуклеиновыми кислотами (т-РНК). Транспортные РНК относительно самые короткие нуклеиновые кислоты.

Каждая из кислот содержит около 80 нуклеотидов, и ее молекулярный вес около 25 ООО. Существует более 20 различных т-РНК, каждая из которых способна присоединить лишь одну определенную аминокислоту и «перевозить» ее к месту «сборки». Впрочем, для некоторых аминокислот уже найдено по две и более т-РНК, но пока неясно различие их функций. После того как специфическая т-РНК присоединила свою определенную

В рибосомах есть специальные участки («склад деталей»), где временно удерживаются различные т-РНК, содержащие определенные аминокислоты, вплоть до того момента, когда в соответствии с «планом» данная аминокислота должна быть включена в создающуюся нацэибосоме пептидную цепь.

Полипептидная цепь всегда строится присоединением аминокислот по карбоксильным группам начатой цепи. Когда «сборка» белковой молекулы закончена (этот момент определяется появлением в и-РНК специального триплета УАА, кодирующего окончание биосинтеза данного белка), белковая молекула выходит из рибосомы, соответствующим образом свертывается -- белок , отов к функционированию.

На разных этапах в биосинтезе белка участвуют различные ферменты, осуществляющие многочисленные функции. Они обеспечивают присоединение аминокислоты к соответствующей т-РНК, другие осуществляют образование молекулы и-РНК и т. д. Изучив механизм передачи наследственности и биосинтеза белка, ученые поняли причины многих явлений, не имеющих ранее объяснений и казавшихся не связанными друг с другом.

ВОПРОС 28. СЕЛЕКЦИЯ ЖИВОТНЫХ

У животных возможно только половое размножение, отсутствует массовость в потомстве от одной пары. В селекции животных необходимо учитывать экстерьер и продуктивность. На продуктивность большое влияние оказывают условия содержания, корма, уход, количество особей в потомстве невелико. Поэтому в селекционной работе с животными важное значение приобретает анализ совокупности внешних признаков, или экстерьера, характерного для той или иной породы.

Человек приручил и одомашнил почти 10 тыс. видов животных. В селекции животных используют два метода скрещивания: родственное (инбридинг) и неродственное (аутбридинг). При подборе пары учитывают родословную и характерные признаки. Родственное скрещивание проводится внутри породы и используется для получения чистых линий. При этом могут иметь место снижение жизнеспособности и появление мутаций, поэтому необходим строгий отбор по нужным признакам. Например, при выращивании таких ценных зверьков, как норка, выдра, лиса и др., отбираются животные с таким генотипом, который наиболее соответствует постоянно меняющейся моде в отношении окраски и оттенков меха.

ВОПРОС 29.ЗАКОН НЕЗАВИСИМОГО НАСЛЕДОВАНИЯ

-- при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях. Когда скрещивались растения, отличающиеся по нескольким признакам, таким как белые и пурпурные цветы и желтые или зелёные горошины, наследование каждого из признаков следовало первым двум законам и в потомстве они комбинировались таким образом, как будто их наследование происходило независимо друг от друга. Первое поколение после скрещивания обладало доминантным фенотипом по всем признакам. Во втором поколении наблюдалось расщепление фенотипов по формуле 9:3:3:1, то есть 9:16 были с пурпурными цветами и желтыми горошинами, 3:16 с белыми цветами и желтыми горошинами, 3:16 с пурпурными цветами и зелёными горошинами, 1:16 с белыми цветами и зелёными горошинами.Менделю попались признаки, гены которых находились в разных парах гомологичных хромосом гороха. При мейозе гомологичные хромосомы разных пар комбинируются в гаметах случайным образом. Если в гамету попала отцовская хромосома первой пары, то с равной вероятностью в эту гамету может попасть как отцовская, так и материнская хромосома второй пары. Поэтому признаки, гены которых находятся в разных парах гомологичных хромосом, комбинируются независимо друг от друга..



ВОПРОС 31. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ СОЗДАНИЕ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ

Несмотря на чрезвычайно важные открытия XVII-XVNI вв., вопрос о том, входят ли клетки в состав всех частей растений, а также построены ли из них не только растительные, но и животные организмы, оставался открытым. Лишь в 1838-1839 гг. вопрос этот окончательно решили немецкие ученые ботаник Матиас Шлейден и физиолог Теодор Шванн. Они создали так называемую клеточную теорию. Сущность ее заключалась в окончательном признании того факта, что все организмы, как растительные, так и животные, начиная с низших и кончая самыми высокоорганизованными, состоят из простейших элементов -- клеток.

М. Шлейден и Т. Шванн ошибочно считали, что клетки в организме возникают путем новообразования из первичного неклеточного вещества. Это представление было опровергнуто выдающимся немецким ученым Рудольфом Вирховом. Он сформулировал (в 1859 г.) одно из важнейших положений клеточной теории: «Всякая клетка происходит из другой клетки... Там, где возникает клетка, ей должна предшествовать клетка, подобно тому, как животное происходит только от животного, растение -- только от растения».

Основные положения клеточной теории:

Все организмы состоят из одинаковых частей -- клеток; они образуются и растут по одним и тем же законам.

Общий принцип развития для элементарных частей организма -- образование клеток.

Каждая клетка в определенных границах есть индивидуум, некое самостоятельное целое. Но эти индивидуумы действуют совместно, так, что возникает гармоничное целое ткань. Все ткани состоят из клеток.

Процессы, происходящие в клетках растений, сводятся к следующим: возникновение новых клеток увеличение размеров клеток : изменение клеточного содержимого и утолщение клеточной стенки.

Благодаря созданию клеточной теории стало понятно, что клетка -- это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Из клеток состоят ткани и органы. Развитие всегда начинается с одной клетки, и поэтому можно сказать, что она представляет собой предшественник многоклеточного организма.

ВОПРОС 35. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ

-- основная форма полового процесса, при которой происходит слияние женской и мужской гамет, в результате чего образуется зиго¬та -- первая клетка нового организма. При этом диплоидное ядро зиготы формируется из двух гаплоидных ядер гамет, а её цитоплазма почти полностью образуется из цитоплазмы яйцеклетки. Оплодотворение свой¬ственно всем многоклеточным организмам, размножающимся половым путём, а также некоторым одноклеточным, у которых половой процесс происходит в виде копуляции

Сущность процесса оплодотворения. Стадии оплодотворения

Оплодотворение-это физиологический процесс, который заключается в слиянии яйца и спермиев с последующей их ассимиляцией и диссимиляцией, в результате образуется зигота, которая имеет двойную наследственность. Оплодотворение состоит из 4-х стадий:

1) денудация- характеризуется тем, что яйцеклетка , проходя по яйцепроводу, освобождается от окружающих ее фолликулярных клеток ( лучистого венца), за счет фермента спермиев гиалуронидазы и механических препятствий, которые обусловлены ворсинками слизистой оболочки яйцепровода.

2) проникновение спермия через прозрачную оболочку яйцеклетки в околожелточное пространство. Образование женского пронуклеуса.

3) проникновение спермия через желточную оболочку яйцеклетки в ее цитоплазму, превращение спермия в мужской пронуклеус.

4) Пронуклеосы сливаются и образуется зигота. Зигота является одновременно и клеткой и организмом. Возникшие при оплодотворении ядра, содержащее генетический материал матери и отца.

Эмбриональное развитие. Индивидуальное развитие человека, как и всех других организмов, размножающихся половым путем, начинается с момента оплодотворения и заканчивается смертью. Зная из материала предыдущих параграфов общие принципы размножения и развития организмов, давайте рассмотрим особенности онтогенеза, характерные для человека.

Процесс эмбрионального развития человека длится около 280 суток и подразделяется на три периода: начальный (1-я неделя), зародышевый (2--8-я недели) и плодный (с 9-й недели до рождения). Во время одного полового акта в организм женщины попадает более 200 млн сперматозоидов. Такое огромное количество мужских половых клеток необходимо, во-первых, чтобы повысить вероятность оплодотворения, а во-вторых, чтобы сформировать особую химическую среду, способствующую успешному слиянию гамет. Соединение яйцеклетки и сперматозоида, т. е. процесс оплодотворения, у человека происходит в яйцеводах, куда добирается только несколько тысяч сперматозоидов из всей массы. Фотосинтез - это образование органических веществ из углекислого газа и воды, на свету, с выделением кислорода. У высших растений фотосинтез происходит в хлоропластах - пластидах овальной формы, содержащих хлорофилл, который определяет окраску зеленых частей растения. У водорослей хлорофилл содержится в хроматофорах, имеющих различную форму. У бурых и красных водорослей, обитающих на значительной глубине, куда затруднен доступ солнечного света, имеются другие пигменты.

Фотосинтез обеспечивает органическим веществом не только растения, но и животных, которые ими питаются. То есть является источником пищи для всего живого на планете.

Выделяющийся при фотосинтезе кислород, поступает в атмосферу. В верхних слоях атмосферы из кислорода образуется озон. Озоновый экран защищает поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения, что сделало возможным выход живых организмов на сушу.

Кислород необходим для дыхания растений и животных. При окислении глюкозы с участием кислорода в митохондриях запасается почти в 20 раз больше энергии, чем в его отсутствие. Что делает использование пищи гораздо более эффективным, привело к высокому уровню обмена веществ у птиц и млекопитающих.

Все это позволяет говорить о планетарной роли фотосинтеза и необходимости охраны лесов, которые называют «легкими нашей планеты»

БИЛЕТ 38. ПРИВЫЧКА

-- это действие, постоянное осуществление которого стало для человека потребностью . без которого он уже не может обойтись.

Вредные гривычки - это привычки, которые вредят здоровью человека и мешают ему осуществлять свои цели и полностью использовать в течение жизни свои возможности.

Вредные привычки обладают рядом особенностей, среди которых особенно следует отметить:

Употребление алкоголя, наркотиков и курение вредны как здоровью самого подверженного им человека, так и здоровью окружающих его людей.

Вредные привычки в конечном итоге обязательно подчиняют себе все остальные действия человека, всю его деятельность.

Отличительной чертой вредных привычек является привыкание, невозможность без них прожить.

Избавиться от вредных привычек чрезвычайно трудно.

Наиболее распространенными среди вредных привычек являются курение и употребление алкоголя и наркотиков.

БИЛЕТ 40. БИОЛОГИЯ НАУКА О ЖИЗНИ

Биология -- наука о жизни, включающая все знания о природе, структуре, функциях и поведении живых существ. Биология имеет дело не только с великим множеством форм различных организмов, но также с их эволюцией, развитием и с теми отношениями, которые складываются между ними и окружающей средой. Биологические науки можно классифицировать разными способами. Если исходить из типа изучаемых организмов, то двумя главными категориями будут ботаника, изучающая представителей царства растений, и зоология, имеющая дело с царством животных. Существуют и более мелкие подразделения. Так, например, ихтиологи t изучает рыб, орнитология -- птиц, микология -- грибы и т.д. Другие области биологии -- это анатомия, физиология и эмбриология, исследующие соответственно структуру, функционирование и развитие целого организма или какой-либо его части. В свою очередь в пределах этих наук можно выделить специализации, связанные с типом изучаемых организмов; примеры тому -- физиология животных, физиология растений, физиология человека или паразитология, объектом которой служат организмы, живущие внутри других организмов и использующие их в качестве источника пищи.

Основными структурными элементами, из которых состоят тела живых существ, являются клетки. Их строение, состав и функции изучает цитология. Другая биологическая наука, гистология, имеет дело со свойствами и структурой тканей, т е. групп однотипных клеток, выполняющих в организме сходную функцию. Механизмы, посредством которых признаки, свойственные особям одного поколения, передаются следующим поколениям, исследует генетика. Классификацией животных и растений и установлением их родственных связей занимается таксономия, а изучением ископаемых остатков живых существ -- палеонтология. Взаимоотношения организмов с окружающей средой составляют предмет экологии. Новейшие физические и химическге методы исследования позволяют количественно изучать молекулярные структуры и явления, лежащие в основе всех биологических процессов. Данное направление, затрагивающее сразу несколько биологических дисциплин, называют молекулярной биологией.

Биологические концепции

Вплоть до начала 20 в. биологи были убеждены в том, что все живое принципиально отличается от неживого и в этом отличии есть какая-то тайна. В настоящее время благодаря значительно возросшему объему знаний в области химии и физики живой материи стало ясно, что жизнь может быть объяснена в обычных понятиях химии и физики. Ниже кратко излагаются основные концепции современной биологии, касающиеся самого феномена жизни.

Биогенез. Все живые организмы происходят только от других живых организмов, и из этого правила нет исключений. Не совсем ясно, можно ли считать живыми субмикроскопические фильтрующиеся вирусы, но нет сомнений в том, что появление их в большом количестве в среде возможно только за счет размножения тех вирусов, которые уже попали туда раньше. Из невирусного вещества вирусы не возникают.

Клеточная теория. Одно из наиболее фундаментальных обобщений современной биологии -- это клеточная теория, согласно которой все живые существа, включая растения и животных, состоят из клеток и продуктов выделения клеток, а новые клетки образуются путем деления существующих. Все клетки демонстрируют также сходство в основных компонентах химического состава и в основных метаболических реакциях, а активность всего организма представляет собой сумму индивидуальных активностей составляющих этот организм клеток и результатов их взаимодействия.

Формирование человека как биологического вида проходило через четыре основных этапа эволюции в пределах семьи гоминид: предшественник человека (протоантроп); самый даьний человек (архантроп); древний человек (палеоантроп); человек современного типа (неоантроп).

На сегодняшний день еще нет палеонтологических данных для воссоздания всех промежуточных этапов в развитии гоминид, что привели к человеку современного типа. Безусловно, что в целом эволюция гоминид являла собой дерево с большим количеством ветвей, из которых лишь одна достигла уровня человека.

Вся кайнозойская эра характеризуется постепенным развитием приматов. Потомки первых форм приматов третичноп периода в настоящий момент объединяются в подотряд низших приматов, или полуобезьян. Около 30 млн. лет потому от полуобезьян отделилась ветвь, которая дала начало древним человекообразным. Это были небольшие животные, какие жилы на деревьях и питались растениями и насекомыми. От них происходят все современные человекообразные и вымерла впоследствии целая группа древесных мартышек -- дриопитеки.

Дриопитеки жили около 25 млн. лет потому на юге Азии и Европы, в Африке. Анализ находок показывает, что дриопитеки имели подобие как с человекообразными мартышками, так и с человеком.

Рамапитеки были достаточно мелкими существами, которые передвигались на четырех конечностях. Рост достигал 100--110 см, а масса взрослой особи не превышала 18--22 кг. Объем мозга составлял 350--380 см. Рамапитеки были обитателями открытых пространств. Возможно, пользовались примитивными орудиями (цепами, камнями), но не обрабатывали их.



БИЛЕТ43. ОСНОВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ АНТРОЦОГЕНЕЗА

Антропогенез --длительный исторический процесс становления человека, который происходит под влиянием биологических и социальных факто ров. Сходство человека с млекопитающими -- доказательство его происхождения от животных.

Биологические факторы эволюции человека -- наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор. 1) Появление у предков человека S-образного позвоночника, сводчатой стопы, расширенного таза, прочного крестца -- на следственные изменения, которые способствовали прямохождению; 2) изменения передних конечно стей -- противопоставление большого пальца остальным пальцам -- формирование руки. Усложнение -строения и функций головного мозга, позвоночника,руки, гортани -- основа формирования трудовой деятельности, развития речи, мышления.

Социальные факторы эволюции -- труд, раз витое сознание, мышление, речь, общественный об раз жизни. Социальные факторы -- основное отличие движущих сил антропогенеза от движущих сил эволюции органического мира.

Главный признак трудовой деятельности человека -- способность изготавливать орудия труда. Труд -- важнейший фактор эволюции человека, его роль в закреплении морфологических и физиологических изменений у предков человека.

Древнейшие люди -- питекантроп, синантроп, развитие у них лобных и височных долей мозга, связанных с речью, -- доказательство ее за рождения. Находки примитивных орудий труда -- доказательство зачатков трудовой деятельности. Черты обезьян в строении черепа, лицевого отдела, позвоночника древнейших людей.

Древний люди -- неандертальцы, их большее сходство с человеком по сравнению с древнейшими людьми (больший объем мозга, наличие слаборазвитого подбородочного выступа), использование бо лее сложных орудий труда, огня, коллективная охота.

ВОПРОС 44. ПРЕМЕТ ЭКОЛОГИИ

Термин экология был предложен в 1866 году немецким зоологом Э. Геккелем для обозначения экологической науки, изучающей взаимоотношения организмов с окружающей их средой обитания. Экология занимается изучением отдельных особей, популяций (состоящих из особей одного вида), сообществ (состоящих из популяций), и экосистем (включающих сообщества и окружающую их среду). Экологи изучают, как среда влияет на живые организмы и как организмы воздействуют на среду. Исследуя популяции, экологи решают вопросы об отдельных видах, об устойчивых изменениях и колебаниях численности популяций. При изучении сообществ рассматривается их состав или структура, а также прохождение через сообщества энергии и вещества, т.е. то, что называется функционированием сообществ. Понятие «экология»распространено очень широко. Под экологией в большинстве случаев понимают любое взаимодействие человека и природы или, чаще всего, ухудшение качества окружающей нас среды, вызванное хозяйственной деятельностью. В этом смысле экология касается каждого из членов общества.

В обществе растет беспокойство по поводу экологического состояния окружающей среды и начинает формироваться чувство ответственности за состояние природных систем Земли. Экологическое мышление, т.е. анализ всех принимаемых хозяйственных решений с точки зрения сохранения и улучшения качества окружающей среды, стало абсолютно необходимым при разработке любых проектов освоения и преобразования территорий.

Экологические факторы. Природа, в которой обитает живой организм, является средой его обитания. Окружающие условия многообразны и изменчивы. Не все факторы среды с одинаковой силой воздействуют на живые организмы. Одни могут быть необходимы для организмов, другие, наоборот, вредны; есть такие, которые вообще безразличны для них. Факторы среды, которые воздействуют на организм,называют

экологическими факторами.

Абиотические факторы -- это все факторы неживой природы. К ним относятся физические и химические характеристики среды, а также климатические и географические факторы, имеющие сложную природу: смена сезонов года, рельеф, направление и сила течения или ветра, лесные пожары и др.

Биотические факторы -- сумма воздействий живых организмов. Многие живые организмы влияют друг на друга непосредственно. Хищники поедают жертв, насекомые пьют нектар и переносят пыльцу с цветка на цветок, болезнетворные бактерии образуют яды, разрушающие клетки животных. Кроме того, организмы косвенно воздействуют друг на друга, изменяя среду обитания. Например, отмершие листья деревьев образуют опад, который служит местом обитания и пищей для многих организмов.

БИЛЕТ 45 НАСЛЕДСТВЕННАЯ (ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ) ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Этот вид изменчивости связан с изменениями генотипа, и признаки, приобретенные вследствие этого, передаются по наследству следующим поколениям. Существует две формы генотипической изменчивости: комбинативная и мутационная.

Комбинативная изменчивость заключается в появлении новых признаков в результате образования иных комбинаций генов родителей в генотипах потомков. В основе этого вида изменчивости лежит независимое расхождение гомологичных хромосом в первом мейотиче- ском делении, случайная встреча гамет у одной и той же родительской пары при оплодотворении и случайный подбор родительских пар. Также приводит к перекомбинации генетического материала и повышает изменчивость обмен участками гомологичных хромосом, происходящий в первой профазе мейоза. Таким образом, в процессе комбинатив- ной изменчивости структура генов и хромосом не изменяется, однако новые сочетания аллелей приводят к образованию новых генотипов и, как следствие, к появлению потомков с новыми фенотипами.

Мутационная изменчивость выражается в появлении новых качеств организма в результате образования мутаций. Впервые термин «мутация» ввел в 1901 г. голландский ботаник Гуго де Фриз. Согласно современным представлениям мутации -- это внезапные естественные или вызванные искусственно наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных фенотипических признаков и свойств организма. Мутации имеют ненаправленный, т. е. случайный, характер и являются важнейшим источником наследственных изменений, без которых невозможна эволюция организмов. В конце XVIII в. в Америке родилась овца с укороченными конечностями, давшая начало новой анконской породе (рис. 82). В Швеции в начале XX в. на звероводческой ферме родилась норка с платиновой окраской меха. Огромное разнообразие признаков у собак и кошек -- это результат мутационной изменчивости. Мутации возникают скачкообразно, как новые качественные изменения: из остистой пшеницы образовалась безостая, у дрозофилы появились короткие крылья и полосковидные глаза, у кроликов из естественной природной окраски агути в результате мутаций возникла белая, коричневая, черная окраска.

БИЛЕТ 46.БИОТЕХНОЛОГИИ

Биотехнология -- это использование организмов, биологических систем или биологических процессов в промышленном производстве. Термин «биотехнология» получил широкое распространение с середины 70-х гг. XX в., хотя еще с незапамятных времен человечество использовало микроорганизмы в хлебопечении и виноделии, при производстве пива и в сыроварении. Любое производство, в основе которого лежит биологический процесс, можно рассматривать как биотехнологию. Генная, хромосомная и клеточная инженерия, клонирование сельскохозяйственных растений и животных -- это различные аспекты биотехнологии.

Биотехнология позволяет н° только получгть важные для человека продукты, например антибиотики и гормон роста, этиловый спирт и кефир, но и создавать организмы с заранее заданными свойствами гораздо быстрее, чем с помощью традиционных методов селекции. Существуют биотехнологические процессы по очистке сточных вод, переработке отходов, удалению нефтяных разливов в водоемах, получению топлива. Эти технологии основаны на особенностях жизнедеятельности некоторых микроорганизмов.

Появляющиеся современные биотехнологии изменяют наше общество, открывают новые возможности, по одновременно создают определенные социальные и этические проблемы.

БИЛЕТ 47. ЖИРЫ,СТРОЕНИЕ,ФУНКЦИЯ

Широко распространены в природе нейтральные жиры, которые представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина . В цитоплазме клеток жиры откладываются в виде жировых капель.

Жиры являются источником энергии. При окислении 1 г жира до углекислого газа и воды выделяется 38,9 кДж энергии (при окислении 1 г глюкозы -- всего 17 кДж).

Жиры служат источником метаболической воды, из 1 г жира образуется 1,1 г воды. Используя свои жировые запасы, верблюды или впадающие в зимнюю спячку суслики могут обходиться без воды длительное время.

Жиры, в основном, откладываются в клетках жировой ткани. Эта ткань служит энергетическим депо организма, предохраняет его от потери тепла и выполняет защитную функцию. В полости тела между внутренними органами у позвоночных животных формируются упругие жировые прокладки, которые защищают органы от повреждений, а подкожная жировая клетчатка создает теплоизоляционный слой.

Воски -- пластичные вещества, обладающие водоотталкивающими свойствами. У насекомых они служат материалом для постройки сот. Восковой налет на поверхности листьев, стеблей, плодов защищает растения от механических повреждений, ультрафиолетового излучения и играет важную роль в регуляции водного баланса.

Не менее важное значение в организме имеют жироподобные вещества. Представители этой группы -- фосфолипиды формируют основу всех биологических мембран. По своей структуре фосфолипиды сходны с жирами, но в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной кислоты.

Важную роль в жизнедеятельности всех живых организмов, особенно животных, играет жироподобное вещество -- холестерин. В корковом слое надпочечников, в половых железах и в плаценте из него образуются стероидные гормоны (кортикостероиды и половые гормоны). В клетках печени из холестерина синтезируются желчные кислоты, необходимые для нормального переваривания жиров. ¦ К жироподобным веществам относят также жирорастворимые витамины A, D, Е, К, обладающие высокой биологической активностью.

БИЛЕТ 49. СТРОЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

В растительной клетке есть ядро и все органоиды, свойственные в животной клетке: эндоплазматическая eeTt' рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи. Вместе с тем она отличается от животной клетки следующими особенностями строения:

прочной клеточной стенкой значительной толщины;

особыми органоидами -- пластидами, в которых происходит первичный синтез органических веществ из минеральных за счет энергии света -- фотосинтез;

развитой системой вакуолей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток.

Растительная клетка, как и животная, окружена цитоплазматической мембраной, но, кроме нее, ограничена толстой состоящей из целлюлозы клеточной стенкой. Наличие клеточной стенки -- специфическая Особенность растений. Она определила малую подвижность растений. Вследствие этого питание и дыхание организма стали зависеть от поверхности тела, контактирующей с окружающей средой, что привело в процессе эволюции к большей расчлененности тела, гораздо более выраженной, чем у животных. Клеточная стенка имеет поры, через которые каналы эндоплаэматической сети соседних клеток сообщаются друг с другом.

Преобладание синтетических процессов над процессами освобождения энергии -- одна из наиболее характерных особенностей обмена веществ растительных организмов. Первичный синтез углеводов из неорганических веществ осуществляется в пластидах.

Различают три вида пластид: 1) лейкопласты -- бесцветные пластиды, в которых из моносахаридов и дисахаридов синтезируется крахмал (есть лейкопласты, запасающие белки или жиры); 2) хлоропласты -- зеленые пластиды, содержащие пигмент хлорофилл, где осуществляется фотосинтез -- процесс образования органических молекул из неорганических за счет энергии света, 8) хромопласты, включающие различные пигменты из группы каротиноидов, обусловливающих яркую окраску цветков и плодов. Пластиды могут превращаться друг в друга. Они содержат ДНК и РНК, и увеличение их количества осуществляется делением надвое.

Вакуоли окружены мембраной и рецэвиваются из эндоплазматичеокой сети. Вакуоли содержат в растворенном виде белки, углеводы, низкомолекулярные продукты синтеза, витамины, различные соли. Осмотическое давление, создаваемое растворенными в вакуолярном соке веществами, приводит к тому, что г клетку поступает вода, которая обусловливает тургор -- напряженное состояние клеточной стенки. Толсты' упругие стенки обеспечивают прочность растений к статическим и динамическим нагрузкам.

Остановимся коротко на историческом аспекте развития эволюционного учения вообще и эволюционной экологии в частности. Эволюционное направление в науке развивалось и приобрело свои специфические очертания задолго до выделения экологии как науки в борьбе различных идей и направлений постоянного развития, с одной стороны, и метафизической концепции о сотворении природы и неизменности её составляющих, с другой. Основательные теории эволюции органического мира были выдвинуты лишь в XIX веке. До этого идеи эволюционного развития мира существовали в виде отдельных форм эволюционизма. Понимание развития биосферы вырисовывалось постепенно в борьбе материалистических и идеалистических взглядов. Точка зрения идеалистов на мир - это действие нематериальных факторов, определивших эволюцию мира.

Идеи о происхождении живого из неживого и динамичности развития живого высказывались еще за 2 - 3 тыс. лет до нашей эры учеными в странах Древнего Востока (Египет, Китай, Индия, Вавилония). Древнегреческие философы Гераклит, Демокрит, Анаксагор, Эмпедокл, Аристотель, Теофраст, а также древнеримский ученый и поэт Лукоеций Кар в своих работах высказывали гениальные догадки - идеи о развитии природы, хотя причины развития трактовались ими в основном с точки зрения теологии или механистики.

В легендах первобытных народов о сотворении мира и во многих религиях лежит практически одна концепция, согласно которой Вселенная статична и после создания не изменялась. Выполненные епископом Ушером в XVII веке расчеты, показавшие, что мир был создан в 4004 году до н.э., привлекают внимание своей удивительной точностью. Это было сделано в эпоху, когда возможности истории оставались ограниченными из-за укоренившихся рутинных представлений о мире и практической невозможности использования письменных источников, что выпало на долю естествоиспытателей и философов эпохи Просвещения, которой ознаменовался XVIII век, а также геологов и биологов в XIX веке.

Французский натуралист Жорж-Луи Бюффон в 1749 году впервые попытался вычислить возраст Земли; по его оценкам, он оказался равен примерно 70,000 годам (в неопубликованных заметках указывался возраст 500000 лег). Иммануил Кант в своей «Космогонии» в 1755 году утверждает, что возраст Земли составляет миллионы и даже сотни миллионов лет. Бюффон и Кант вполне отчетливо представляли себе физический мир как ррзультат эволюции.

Бесполое размножение. Этот тип размножения происходит без образования специализированных половых клеток (гамет), и для его осуществления необходим только один организм. Новая особь развивается из одной или нескольких соматических (неполовых) клеток материнского организма и является его абсолютной копией. Генетически однородное потомство, происходящее от одной родительской особи, называют клоном.

Бесполое размножение является наиболее древней формой размножения, поэтому особенно широко оно распространено у одноклеточных организмов, но встречается и среди многоклеточных.

Существует несколько способов бесполого размножения.

Деление. Прокариотические организмы (бактерии и синезеленые водоросли) размножаются путем простого деления, которому предшествует удвоение единственной кольцевой молекулы ДНК.

Митотическим делением на две и более клеток размножаются простейшие (амебы, инфузории, жгутиковые) (рис. 54) и одноклеточные зеленые водоросли. ¦

Спорообразование. Этот способ размножения характерен в основном для грибов и растений. Специализированные клетки -- споры -- могут образовываться в специальных органах -- спорангиях (как это происходит у растений) или открыто, на поверхности организма (как, например, у некоторых плесневых грибов).

Споры продуцируются в огромном количестве и обладают очень малым весом, что облегчает их распространение ветром, а также животными, в основном насекомыми. В одной зерновке пшеницы, пораженной твердой головней, образуется от 8 до 20 млн спор, а во всем колосе -- до 200 млн. У некоторых видов грибов количество спор, продуцируемых в сутки, достигает 30 млрд! Потери спор очень велики, лишь ничтожная часть их попадает в благоприятные для прорастания условия. Однако те споры, которым «не повезло», могут долго дожидаться своего часа. Так, например, споры головневых грибов сохраняют жизнеспособность в течение 25 лет.

Вегетативное размножение. Способ бесполого размножения, при котором дочерний организм развивается из группы родительских клеток, называют вегетативным размножением.

Широко распространено такое размножение у растений. В естественных природных условиях оно, как правило, происходит с помощью специализированных частей тела растения. Луковица тюльпана, клубнелуковица гладиолуса, растущий горизонтально подземный стебель (корневище) ириса, ползучий, стелющийся по поверхности почвы стебель ежевики, усы земляники, клубни картофеля и корневые клубни георгина -- все это органы вегетативного размножения растений.

Особенно часто встречаются различные формы вегетативного размножения среди растений, обитающих в суровых климатических условиях. Неожиданные заморозки в летний день способны погубить цветки или незрелые плоды тундровых растений. Вегетативное размножение позволяет им не зависеть от подобных неожиданностей. Некоторые камнеломки способны образовывать выводковые почки, которые распространяются подобно семенам, мятлики образуют на месте цветков маленькие дочерние растеньица, способные опадать и укореняться, а сердечник луговой размножается исключительно видоизмененными дольками листьев.

Вегетативное размножение у животных осуществляется двумя основными способами: фрагментацией и почкованием.

Фрагментация -- это разделение тела на две и более частей, каждая из которых дает начало новой полноценной особи. Этот процесс основан на способности к регенерации. Таким способом могут размножаться

кольчатые и плоские черви, иглокожие и кишечнополостные. ¦ Почкование -- это образование на теле материнской особи группы клеток -- почки, из которой развивается новая особь. В течение некоторого времени дочерняя особь развивается как часть материнского организма, а затем или отделяется от него и переходит к самостоятельному существованию (пресноводный полип гидра), или, продолжая расти, образует собственные почки, формируя колонию (коралловые полипы). Встречается почкование и у одноклеточных -- дрожжевых грибов (рис. 55).

Половое размножение. Половое размножение -- это процесс образования дочернего организма при участии половых клеток -- гамет. В большинстве случаев новое поколение возникает в результате слияния двух специализированных половых клеток различных организмов. Гаметы, дающие начало дочернему организму, имеют половинный (гаплоидный) набор хромосом данного вида и образуются в результате особого процесса -- мейоза (§ 3.6). Как правило, гаметы бывают двух типов -- мужские и женские, и формируются они в специальных органах -- половых железах.

Новый организм, возникающий в результате слияния гамет, получает наследственную информацию от обоих родителей: 50% от матери и 50% от отца. Будучи похожим на них, он, тем не менее, обладает собственной уникальной комбинацией генетического материала, которая может оказаться очень удачной для выживания в меняющихся условиях окружающей среды.

Виды, у которых есть и мужские, и женские особи, называют раздельнополыми; к ним относится большинство животных. Виды, у которых одна и та же особь способна формировать и мужские, и женские гаметы, называют двуполыми или гермафродитными. К таким организмам относится большинство покрытосеменных растений, кишечнополостные, плоские и многие кольчатые черви, некоторые ракообразные и моллюски и даже отдельные виды рыб и пресмыкающихся. Гермафродитизм подразумевает возможность самооплодотворения, что бывает очень важно для организмов, ведущих одиночный образ жизни (например, свиной цепень в организме человека). Правда, следует отметить, что, при возможности, гермафродиты предпочитают обмениваться половыми клетками друг с другом, осуществляя! крестное оплодотворение.

У большинства видов покрытосеменных растений в цвет находятся и тычинки, образующие мужские половые клетки спермии и пестики, содержащие яйцеклетки.

БИЛЕТ56. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ЛАМАРКА

Ж. Б. Ламарк (1744-1829) создал первую целостную эволюционную теорию. Он определил предпось лки эволюции (наследственность и изменчивость) и указал ее направление (усложнение организации). Перечислим основные положения теории Ж. Б. Ламарка. Первые организмы произошли из неорганической природы путем самозарождения. Их дальнейшее развитие привело к усложнению живых существ. У всех организмов существует стремление к совершенствованию, изначально заложенное в них Богом. Этим объясняется механизм усложнения живых существ. Процесс самозарождения жизни продолжается постоянно, что объясняет одновременное наличие в природе и простых, и более сложных организмов. Закон упражнения и неупражнения органов: постоянное употребление органа ведет к его усиленному развитию, а неупотребление -- к ослаблению и исчезновению. Закон наследования благоприобретенных признаков: изменения, возникшие под действием постоянных упражнений и неупражнений органов, наследуются. Так, считал Ламарк, сформировалась, например, длинная шея жирафа и слепота крота.билет57.СЕЛЕКЦИЯ РАСТЕНИЙ (от латинского selectio -- отбор, выбор) -- совокупность методов создания сортов и гибридов растений с нужными человеку свойствами. Теоретической основой селекции растений является генетика. Решающее значение в развитии селекции растений имели эволюционное учение Ч. Дарвина, законы Г. Менделя, теория отдаленной гибридизации И. В. Мичурина, закон гомологических рядов наследственной изменчивости и теория центров происхождения культурных растений, открытые Н. И. Вавиловым.

Основные направления селекционной работы предусматривают создание сортов, обладающих определенными качествами и отвечающих требованиям почвенно-климатических условий различных зон. В зависимости от биологических особенностей растений, характера исходного материала, требований, предъявляемых к новым сортам, применяются различные методы селекции растений: массовый и индивидуальный отбор, внутривидовая и отдаленная гибридизация, инбридинг, полиплоидия и экспериментальный мутагенез. В качестве исходного материала используются естественные и гибридные популяции, искусственные мутации и полиплоидные формы.

Селекции растений принадлежит важная роль в повышении урожайности и качества сырья лекарственных культур.

БИЛЕТ 58.ОБРАЗОВАНИЕ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК

Развитие половых клеток происходит в половых железах. Цикл развития сперматозоидов называют сперматогенезом (от греч. sperma - семя, genesis - происхождение), а яйцеклеток - овогенезом (от греч. ovum - яйцо, genesis - происхождение).

Сперматогенез - образование мужских половых клеток - сперматозоидов. Сперматозоиды у человека образуются в течение всего активного периода жизни мужчин. Продолжительность развития зрелых сперматозоидов из родоначальных клеток (сперматогониев) составляет около 70 - 75 сут. Вначале сперматогонии, общее число которых в одном яичке достигает 1 млрд., размножаются, делятся митотическим путем. При этом увеличивается количество сперматогоний. Начиная с периода полового созревания, часть сперматогониев прекращает делиться и вступает в стадию роста, а затем созревания. На стадии созревания мейотическое деление приводит к образованию четырех сперматид, каждая из которых имеет гаплоидный набор хромосом (23 хромосомы). Сперматиды постепенно превращаются в сперматозоиды. В этих половых клетках происходит перестройка структур: они удлиняются, у них формируются головка и хвост. У верхушки головки сперматозоида образуется уплотненное тельце - акросома, содержащая ферменты, которые при встрече с женской половой клеткой (яйцеклеткой) разрушают ее оболочку. При этом сперматозоид проникает внутрь яйцеклетки. При недоразвитии или отсутствии акросомы сперматозоид не способен оплодотворить яйцеклетку.

Овогенез - развитие женских половых клеток (яйцеклеток). Размножение будущих яйцеклеток (овогоний) в овогенезе происходит только в период внутриутробного развития организма. При этом образуются так называемые примордиальные фолликулы,располагающиеся в корковом веществе яичника. Каждый такой фолликул содержит незрелую женскую половую клетку - овогонию, окруженную одним слоем фолликулярных клеток. Овогонии многократно митотически делятся, превращаясь в ооциты первого порядка, которые сохраняются в яичнике девочки вплоть до ее полового созревания. К началу полового созревания в яичниках имеется около 300 тыс. ооцитов первого порядка. Ооциты вместе с окружающими их двумя слоями клеток фолликулярного эпителия образуют первичные фолликулы.

БИЛЕТ 63. СУЩНОСТЬ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ И УРОВНИ ЕЕ ОРГАНИЗАЦИИ

Свойства живого. Не придя к единому универсальному определению, ученые договорились характеризовать жизнь целым комплексом свойств и признаков, совокупность которых позволяет определить ту самую границу, которая отделяет живое от неживого.

Рассмотрим основные свойства живой материи.

Единство элементного химического состава, В состав живого входят те же элементы, что и в состав неживой природы, но в других количественных соотношениях; при этом примерно 98% приходится на углерод, водород, кислород и азот.

Единство биохимического состава. Все живые организмы состоят в основном из белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот.

Единство структурной организации. Единицей строения, жизнедеятельности, размножения, индивидуального развития является клетка; вне клетки жизни нет.

Дискретность и целостность. Любая биологическая система состоит из отдельных взаимодействующих частей (молекулы, органоиды, клетки, ткани, организмы, виды и т. д.), которые вместе образуют структурно-функциональное единство.

Обмен веществ и энергии (метаболизм). Обмен веществ состоит из двух взаимосвязанных процессов: ассимиляции (пластического обмена) -- синтеза органических веществ в организме (за счет внешних источников энергии -- света, пищи) и диссимиляции (энергетического обмена) -- процесса распада сложных органических веществ с выделением энергии, которая затем расходуется организмом.

Саморегуляция. Любые живые организмы обитают в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды. Благодаря способности к саморегуляции в процессе метаболизма сохраняются относительное постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических процессов, т. е. поддерживается гомеостаз.

Открытость. Все живые системы являются открытыми, потому что в процессе их жизнедеятельности между ними и окружающей средой происходит постоянный обмен веществом и энергией (рис. 1).

Размножение. Размножение -- это способность организмов воспроизводить себе подобных. В основе воспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т. е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидоЕ ДНК. Это свойство обеспечивает непрерывность жизни и преемственность поколений.

Наследственность и изменчивость. Наследственность -- способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Основой наследственности является относительное постоянство строения молекул ДНК.

БИЛЕТ 64. СТРУКТУРА КОМПЛЕМЕНТОВ КЛЕТКИ

Структура и функции компонентов клетки

Теоретической базой цитологии является клеточная теория. Клеточная теория была сформулирована в 1838 году Т. Шванном, хотя первые два положения клеточной теории принадлежат М. Шлейдену, который занимался изучением клеток растений. Т. Шванн -- известный специалист по строению клеток животных в 1838 году, опираясь на данные работ М. Шлейдена и результаты своих собственных исследований, сделал следующие выводы:

Клетка это наименьшая структурная единица живых организмов.

Клетки образуются в результате деятельности живых организмов.

Клетки животных и растений имеют больше сходств, чем различий.

Клетки многоклеточных организмов связаны между собой структурно и функционально.

Дальнейшее изучение строения и жизнедеятельности позволило узнать о ней много нового. Этому способствовало совершенство микроскопической техники, методов исследования и приход в цитологию многих талантливых исследователей. Было детально изучено строение ядра, проведен цитологический анализ таких важнейших биологических процессов как митоз, мейоз, оплодотворение. Стало известной микроструктура самой клетки. Были открыты и описаны органоиды клетки. Программа цитологических исследований 20 века поставила задачу выяснить и точнее разграничить свойства клетки. Отсюда особое внимание стало уделяться изучению химического состава клетки и механизма поглощения клеткой веществ окружающей средой.

Все эти исследования позволили умножить и расширить положения клеточной теории, основные постулаты которой в настоящее время выглядят следующим образом:

Клетка -- основная и структурная единица всех живых организмов

Клетки образуются только из клеток в результате деления.

Клетки всех организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным физиологическим функциям.

Клетки многоклеточных организмов образуют единый функциональный комплекс.

Клетки всех живых существ на земле можно поделить на два принципиально разных типа: ядерные (эукариотические) и безъядерные (прокариотические). Прокариотические клетки - самые древние на нашей планете, это клетки бактерий и синезеленых водорослей. Для них характерны следующие черты:

...