Файл: 1. Критерии жизни. Уровни организации живой материи.docx

1. Критерии жизни. Уровни организации живой материи

Критерии живого:

1. Единство химического состава – соотношение химических элементов в живом и неживом неодинаково

2. Обмен веществ и энергии.

3. Самовоспроизведение - в основе реакции матричного синтеза

4. Наследственность

5. Изменчивость – способность приобретать новые свойства

6. Рост и развитие

7. Раздражимость – способность организма отвечать на внешнее воздействие

8. Способность к движению.

9. Саморегуляция тесно связано с понятием «гомеостаз». Гомеостаз – поддержание относительного постоянства внутренней среды организма.

10. Дискретность. Любая биологическая система состоит из отдельных, но тесно связанных между собой частей

Уровни организации живой материи:

1. Молекулярный – представлен молекулами биополимеров: белков и нуклеиновых кислот - здесь происходит копирование и передача наследственной информации.

2. Субклеточный – представлен структурами клетки – органеллами, цитоплазмой и т.д.

3. Клеточный. Клетка – структурно-функциональная единица живого.

4. Тканевой. Ткань – совокупность клеток, объединенных общностью строения, выполняемыми функциями.

5. Органный. Данный уровень представлен органами и их системами.

6. Организменный. Элементарная единица этого уровня – особь.

7. Популяционно-видовой. Популяция – совокупность особей одного вида, обитающих на общей территории и дающих потомство. Вид – совокупность особей, обладающих сходным строением и возможностью самовоспроизведения.

8. Биоценотический. Биоценоз (сообщество) – совокупность популяций разных видов, обитающих на одной территории и вступающих в определенные отношения.

9. Биосферный. Биосфера –совокупность всех живых организмов вместе со средой обитания
2. Химический состав клетки: неорганические вещества, значение и строение

Химические элементы клетки образуют неорганические и органические вещества.

К неорганическим веществам клетки относятся вода, минеральные соли, кислоты и др.

Вода (Н2О) — наиболее распространенное неорганическое вещество клетки, обладающее уникальными физико-химическими свойствами. В теле взрослого человека ее в среднем 66 %, однако кости содержат около 20 % воды, печени — 70 %, а мозг — 86 %.

В клетке вода является растворителем, средой для протекания реакций.  Все вещества делятся на растворимые в воде (гидрофильные) и нерастворимые в ней (гидрофобные).

Минеральные соли могут находиться в растворенном или нерастворенном состояниях. Растворимые соли диссоциируют на ионы — катионы и анионы. Наиболее важными катионами являются ионы калия и натрия, облегчающие перенос веществ через мембрану и участвующие в возникновении и проведении нервного импульса, а также ионы кальция, которые принимают участие в процессах сокращения мышечных волокон и свертывании крови; магния, входящего в состав хлорофилла; железа, входящего в состав ряда белков, в том числе гемоглобина. Важнейшими анионами являются фосфат-анион, входящий в состав АТФ и нуклеиновых кислот, и остаток угольной кислоты, смягчающий колебания рН среды. Ионы минеральных солей обеспечивают проникновение самой воды в клетку и ее удержание в ней. Если в среде концентрация солей ниже, чем в клетке, то вода проникает в клетку. Также ионы определяют буферные свойства цитоплазмы, т. е. ее способность поддерживать постоянство слабощелочной рН цитоплазмы, несмотря на постоянное образование в клетке кислотных и щелочных продуктов.

Нерастворимые соли (CaCO3, Ca3(PO4)2 и др.) входят в состав костей, зубов, раковин и панцирей одноклеточных и многоклеточных животных.

Кроме того, в организмах могут вырабатываться и другие неорганические соединения, например кислоты и оксиды. Так, обкладочные клетки желудка человека вырабатывают соляную кислоту, которая активирует пищеварительный фермент пепсин, а оксид кремния пропитывает клеточные стенки хвощей и образует панцири диатомовых водорослей.

3. Органические вещества клетки: углеводы липиды

К органическим веществам клетки относят углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты, АТФ, витамины и др.

Углеводы

Углеводы — это органические соединения, в состав которых входят в основном три химических элемента — углерод, водород и кислород, хотя целый ряд углеводов содержит также азот или серу.

Общая формула углеводов — Cm(H2O)n. Их делят на моно-, олиго- и полисахариды.

1) Моносахариды содержат единственную молекулу сахара, которую невозможно расщепить на более простые. Моносахариды принимают активное участие в обмене веществ в клетке и входят в состав сложных углеводов — олигосахаридов и полисахаридов.

Моносахариды классифицируют по количеству углеродных атомов.

2) К олигосахаридам относят углеводы, образованные несколькими остатками моносахаридов.  В зависимости от количества этих остатков различают дисахариды (два остатка), трисахариды (три) и др.

3) Полисахариды — это биополимеры, мономерами которых являются остатки моно- или дисахаридов. К ним относятся крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин.

Функции углеводов. Углеводы выполняют в клетке пластическую (строительную), энергетическую, запасающую и опорную функции.

Липиды

Липиды — это разнородная в химическом отношении группа низкомолекулярных веществ с гидрофобными свойствами.

В зависимости от строения молекулы липиды делят на простые и сложные. К простым липидам относятся нейтральные липиды (жиры), воски, стерины и стероиды. Сложные липиды содержат и другой, нелипидный компонент. Наиболее важными из них являются фосфолипиды и гликолипиды.

 Жиры являются производными трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Среди жирных кислот есть как насыщенные, так и ненасыщенные, то есть содержащие двойные связи.

Из насыщенных жирных кислот чаще всего встречаются пальмитиновая и стеариновая, а из ненасыщенных — олеиновая. 

 Функции липидов. Липиды выполняют в клетке пластическую (строительную), энергетическую, запасающую, защитную и регуляторную функции.
4. Белки: состав, строение молекул, значение

Белки — это высокомолекулярные соединения, биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты, связанные пептидными связями. Аминокислотой называют органическое соединение, имеющее аминогруппу, карбоксильную группу и радикал. В состав белка могут входить 20 аминокислот, которые различаются радикалами. Аминокислоты делят на заменимые и незаменимые.

 Заменимые аминокислоты, образуются в организме человека в необходимом количестве, а незаменимые должны поступать с пищей, но могут частично синтезироваться микроорганизмами кишечника. Последовательность из двух аминокислот, связанных пептидными связями, называется дипептидом, из трех — трипептидом и т. д. Среди пептидов встречаются такие важные соединения, как гормоны (окситоцин, вазопрессин), антибиотики и др. Цепочка из более чем двадцати аминокислот называется полипептидом, а полипептиды, содержащие более 60 аминокислотных остатков, — это белки.

Белки могут иметь первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры. Первичная структура белка — это последовательность аминокислот, соединенных пептидной связью.

Простые белки состоят только из аминокислот, тогда как сложные белки содержат белковую и небелковую части.

Функции белков. Белки выполняют в клетке ряд функций: пластическую (строительную), каталитическую (ферментативную), энергетическую, сигнальную (рецепторную), сократительную (двигательную), транспортную, защитную, регуляторную и запасающую.

5. Нуклеиновые кислоты: строение и функционирование

Нуклеиновые кислоты — это биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. В настоящее время известно два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК).

Нуклеотид образован азотистым основанием, остатком сахара-пентозы и остатком ортофосфорной кислоты. 

Особенности нуклеотидов в основном определяются азотистыми основаниями, входящими в их состав, поэтому даже условно нуклеотиды обозначаются по первым буквам их названий.

В состав нуклеотидов могут входить пять азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), урацил (У) и цитозин (Ц).

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — двухцепочечный биополимер, мономерами которого являются дезоксирибонуклеотиды. В состав дезоксирибонуклеотидов входят только четыре азотистых основания из пяти возможных — аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц), а также остатки дезоксирибозы и ортофосфорной кислоты.

Функция ДНК — хранение и передача наследственной информации

Рибонуклеиновая кислота (РНК) — биополимер, мономерами которого являются рибонуклеотиды. Они содержат также четыре азотистых основания — аденин (А), урацил (У), гуанин (Г) и цитозин (Ц), отличаясь тем самым от ДНК по одному из оснований

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — это нуклеотид, содержащий, помимо азотистого основания аденина и остатка рибозы, три остатка фосфорной кислоты.

Для большинства видов работ, происходящих в клетках, используется энергия гидролиза АТФ.
6. Прокариотическая клетка: строение и функционирование

Прокариоты или доядерные клетки – первые живые организмы на Земле.

Прокариоты состоят из трёх компонентов:

оболочки;

цитоплазмы;

генетического материала.

Оболочку прокариот образуют три слоя:

плазмалемма – тонкая мембрана, покрывающая цитоплазму;

клеточная стенка – жёсткая наружная оболочка, содержащая белок муреин;

капсула – защитная структура, состоящая из полисахаридов или белков.

К прокариотам относятся бактерии, цианобактерии и археи. Они не имеют ядра, генетическая информация располагается непосредственно в цитоплазме в виде спутанной структуры – нуклеоида. Помимо одной кольцевой ДНК в клетках могут находиться небольшие молекулы ДНК в виде плазмид. Прокариоты размножаются посредством амитоза и способны обмениваться генами.
7. Бактерии, вирусы

Вирус – это мельчайший организм, который способен существовать и размножаться только внутри живых клеток. Во внешней среде вирус находится в микрочастицах биологического материала, но размножается исключительно в клетках живых существ. Другими словами, вирус не активен до тех пор, пока не окажется внутри человека

Способы попадания вируса в организм человека:

Воздушно-капельным путем, как и большинство респираторных инфекций

При употреблении грязной воды, с пищей, при несоблюдении правил гигиены

От матери к будущему ребенку

Контактным – при тесном контакте через кожу или слизистые оболочки

Парентеральным способом – минуя желудочно-кишечный тракт, посредством инъекций

Бактерия представляет собой полноценный, пусть и одноклеточный организм. Она умеет размножаться благодаря делению, чем активно и занимается в природе или внутри человека.

Размножение бактерий осуществляется чаще вне клетки, чем внутри нее.

Отличия вируса от бактерии таковы4:

Размер и форма существования. Вирус – простейшая жизненная форма, бактерия – одноклеточное живое существо. 

Жизнедеятельность. Вирус существует только внутри клетки и заражает её, после чего происходит размножение (клонирование). Бактерия живет полноценной жизнью, размножаясь делением, а организм для неё – лишь благоприятное место существования. 

Форма проявления. Вирусам свойственно проявлять себя повышением температуры тела, общей слабостью, мышечными и суставными болями. Бактерии проявляют себя нездоровыми выделениями (гнойные или как специфический налет).


8. Органоиды эукариотической клетки

Органоиды — постоянные, обязательно присутствующие, компоненты клетки, выполняющие специфические функции.

Каждая эукариотическая клетка имеет органоиды. Их делят на 3 типа:

1. 
   Двумембранные: ядро, митохондрии, пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты)
   
2. 
   Одномембранные: аппарат (комплекс) Гольджи, эндоплазматическая сеть, вакуоли, лизосомы и пероксисомы
   
3. 
   Немембранные: клеточный центр (центриоли), цитоскелет и рибосомы
   

Одномембранные органоиды:

• 
  Эндоплазматическая сеть
  
• 
  Комплекс (аппарат) Гольджи - состоит из трубочек, сети уплощенных канальцев (цистерн) и связанных с ними пузырьков.
  
• 
  Лизосома - Представляет собой мембранный пузырек, содержащий внутри ферменты (энзимы) - липазы, протеазы, фосфатазы.
  
• 
  Пероксисомы одержат окислительно-восстановительные ферменты
  
• 
  Вакуоли создают осмотическое давление, придают клетке форму.
  

Двумембранные органоиды

• 
  Митохондрия – особенность в наличии кольцевой молекулы ДНК (нуклеоида)
  

9. Цитоплазмическая мембрана: строение, мембранный транспорт веществ

Наружная цитоплазматическая мембрана представляет собой тончайшую пленку. Ее толщина - порядка 7-10 нм.  

Строение

Она представляет собой комплекс белков и липидов. Цитоплазматическая мембрана клетки включает в себя бислой. Он выступает в качестве основы.

Также она содержит холестерол и гликолипиды.

Липидный слой может иметь состояние твердого или жидкого кристалла. Монослои отличаются асимметричностью.

Функции

Защита внутренней среды – основная задача, которую выполняет цитоплазматическая мембрана. Строение пленки, кроме этого, обеспечивает течение различных процессов

Транспортная функци - Транспортная. Сквозь пленку осуществляется переход соединений от клетки к клетке. Благодаря этому доставляются питательные соединения, удаляются конечные продукты обмена, происходит секреция разных веществ. Кроме этого, формируются ионные градиенты, на оптимальном уровне поддерживаются ионная концентрация и рН. Они необходимы для активной деятельности ферментов клетки.
10. Наследственный аппарат клетки: ядро, набор хромосом

Ядро – наиболее крупная структура эукариотической клетки. Ядро бывает шаровидной или овальной формы. В некоторых клетках встречаются сегментированные ядра.

Оно регулирует активность клетки. В ядре хранится наследственная информация, заключенная в ДНК.

В ядре содержится множество белков, необходимых для обеспечения его функций. В ядре синтезируется РНК.

В интерфазной клетке наследственный аппарат представлен хроматином. Перед делением клетки из хроматина формируются хромосомы за счет спирализации. Хромосомы - это самовоспроизводящиеся структурные элементы клеточного ядра, содержащие гены, предназначенные для хранения наследственной информации.

Хромосомы состоят из ДНК и РНК. Набор хромосом бывает диплоидный – у соматических клеток и гаплоидный - у половых клеток.
11. Энергетический обмен в клетке

Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм) – это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования

3 этапа энергетического обмена:

- подготовительный;

- бескислородный;

- кислородный

1 этап -подготовительный.

Все живые существа потребляют пищу органические вещества в виде крупных молекул - полимеров.

Первое, что необходимо для пищеварения - расщепить эти полимеры на более простые и небольшие составляющие - мономеры.

Расщепляются (диссимилируют) вещества под действием ферментов и в определенной среде. Причем, для каждого вещества существует свой фермент (это называется специфичностью ферментов).

У многоклеточных организмов это происходит в пищеварительной системе, у одноклеточных - прямо в клетке в лизосомах.

2 этап - в цитоплазме клеток - бескислородный.

(его рассматривают только на примере углеводов

3 этап - в митохондриях - кислородный.
12. Пластический обмен на примере биосинтеза белков

Фотосинтез и биосинтез белков — примеры пластического обмена.

Значение пластического обмена:

• 
  обеспечение клетки строительным материалом для создания клеточных структур;
  
• 
  обеспечение клетки органическими веществами, которые используются в энергетическом обмене.
  

Автотрофные организмы строят все необходимые им органические соединения на основе органики, полученной из неорганического углерода.

Гетеротрофные организмы нуждаются в поступлении органики извне, но их потребности в ней сильно варьируют у разных организмов. Некоторые организмы способны синтезировать все необходимые вещества из какого-либо простого органического предшественника, например, ацетата и минеральных источников. Другие, напротив, нуждаются в поступлении большого количества сложных веществ — витаминов, незаменимых аминокислот и жирных кислот — как, например, люди.

СИНТЕЗ БЕЛКА

Синтез белковых молекул происходит в цитоплазме. Мономерами белков являются аминокислоты. В состав подавляющего большинства белков живых организмов входят 20 аминокислот, однако в некоторых случаях в белки могут включаться ещё несколько особых или модифицированных аминокислот.

Белки синтезируются по матричному принципу, т.е. существует особая матричная молекула, в которой закодирована последовательность аминокислот в белке. В роли такой молекулы выступает информационная, или матричная РНК.

Синтез и процессинг белка включает в себя следующие стадии:

1. Трансляция - создание полипептидной цепи

2. Фолдинг - формирование определенной трехмерной структуры полипептида

3. Химическая модификация

4. Транспорт к месту назначения

В ходе трансляции последовательность нуклеотидных триплетов иРНК приводятся в соответствие последовательности аминокислот в пептидной цепочке с помощью особых органелл - рибосом, состоящих из 2 субъединиц, в каждой из которых имеется белковая и рибонуклеотидная часть.
13. Жизненный цикл клетки. Митоз

Новые клетки образуются в результате деления материнской клетки на две дочерние, обладающие идентичным между собой и таким же, как и у материнской клетки, наследственным материалом. Такое равномерное распределение генов между дочерними клетками возможно благодаря удвоению ДНК перед началом деления исходной материнской клетки.

Период существования клетки от момента её образования в результате деления материнской клетки до её собственного деления или гибели, называется жизненным циклом клетки, или клеточным циклом.

Жизненный цикл разных клеток может продолжаться от нескольких минут до десятков лет и состоит из двух фаз: интерфазы и фазы деления.

Интерфаза – это период активной жизнедеятельности клетки, который условно можно разделить на три периода.

Первый, пресинтетический период, предшествует синтезу ДНК. В этот период вновь образовавшаяся клетка растёт до нормальных размеров, активно синтезирует белки и компоненты нуклеиновых кислот, запасает энергию.

Затем клетка начинает выполнять свойственные ей функции, что у некоторых клеток может продолжаться годами до тех пор, пока клетка не будет готова к следующему периоду – синтетическому.

Основные события синтетического периода – интенсивный синтез молекул ДНК и РНК, удвоение хромосом, каждая из которых к концу периода состоит из двух идентичных хроматид, соединённых центромерой. Процесс удвоения молекул ДНК называется репликацией, или редупликацией, и осуществляется следующим образом: водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями под воздействием специального фермента разрываются, участок материнской молекулы ДНК раскручивается на две нити, каждая из которых выступает в роли матрицы для синтеза новых цепочек ДНК.

Далее с помощью фермента ДНК-полимеразы собираются дочерние цепочки, комплементарные материнским.

Репликация проходит одновременно на обеих материнских цепях, но с разной скоростью. Репликация проходит одновременно на нескольких участках молекулы ДНК, и вновь синтезированные фрагменты сшиваются между собой при помощи фермента ДНК -лигазы. В итоге из одной молекулы ДНК образуется две.

14 Образование гамет. Мейоз

Мейоз – это вид деления ядра, при котором число хромосом уменьшается в два раза.

Мейоз происходит в два этапа:

• 
  Редукционный;
  

На этом этапе в процессе мейоза число хромосом в клетке уменьшается вдвое и из диплоидной клетки образуется две гаплоидные клетки.

• 
  Эквационный;
  

Мейоз состоит из двух делений. Первое из них является собственно редукционным, то есть именно в ходе первого деления уменьшается плоидность клетки. Второе деление аналогично митозу и называется эквационным (то есть «равным»). Плоидность в результате второго деления не меняется. 

Профаза I:

• 
  конденсация (сверхспирализация) хромосом (видны в электронный микроскоп);
  
• 
  конъюгация (соединение) гомологичных хромосом с образованием бивалентов;
  
• 
  кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами;
  
• 
  гомологичные хромосомы остаются соединенными между собой;
  
• 
  ядерная оболочка растворяется;
  
• 
  центриоли расходятся к полюсам
  

Метафаза I:

• 
  биваленты выстраиваются вдоль экватора клетки
  

Анафаза I:

• 
  микротрубочки веретена деления сокращаются, биваленты делятся;
  
• 
  к полюсам расходятся целые хромосомы, состоящие из двух хроматид каждая
  

Телофаза I:

• 
  хромосомы деспирализуются («раскручиваются»);
  
• 
  формируется ядерная оболочка
  

15. Эмбриональное развитие и постэмбриональное развитие животных

Эмбрион — это стадия формирования живого организма в яйце или матке родительской особи.

Онтогенез – индивидуальное развитие организма. Делится на два периода.

• 
  Для всех животных эмбриональный онтогенез состоит из ряда последовательно выстроенных этапов:
  
• 
  оплодотворение яйца или его активация при партеногенезе, в результате чего образуется зигота;
  
• 
  дробление, которое заканчивается формированием бластулы;
  
• 
  гаструляция — заключается в образовании зародышевых листков и осевого комплекса зачатков;
  
• 
  гистогенез, включающий дифференцировку тканей, органогенез — формирование и развитие органов;
  
• 
  системогенез представляет образование систем органов;
  
• 
  выход из яйцевых оболочек или рождение
  
• 
  Постэмбриональное развитие – период от рождения или выхода их яйцевых оболочек до смерти организма.
  

Подразделяется на три периода – ювенильный, пубертатный и период старения:

• 
  ювенильный, продолжается до окончания полового созревания. Развитие может быть прямым или непрямым. При прямом развитии из яйцевых оболочек или из тела матери выходит организм небольших размеров, но в нём заложены все основные органы. При непрямом развитии из яйца выходит личинка. Личинка может иметь органы, исчезающие у взрослого животного.
  
• 
  Пубертатный период – т. е. период зрелости.
  
• 
  Третий период – старение. Старение – это общебиологическая закономерность, свойственная всем живым организмам. В определённом для каждого вида возрасте в организме начинаются изменения, снижающие возможности этого организма к приспособлению к изменяющимся условиям существования.
  

16. Генетика, как наука. Методы изучения наследственности

Генетика – это наука о закономерностях реализации живыми организмами наследственности и изменчивости.

Наследственность – способность живых организмов сохранять и передавать потомству в ряду поколений особенности физиологического строения и развития. Через механизм наследственности сохраняются признаки вида живых организмов.

Методы изучения наследственности человека

• 
  Генеалогический метод — составление родословного дерева многих поколений и изучение типа наследования. Результатом изучения обычно является определение типа наследования, а также риска проявления наследственных нарушений у потомков;
  
• 
  Цитогенетический метод — изучение хромосомных наборов здоровых и больных людей. Результат изучения — определение количества, формы, строения хромосом, особенности хромосомных наборов обоих полов, а также хромосомных нарушений;
  
• 
  Биохимический метод — изучение изменений в биологических параметрах организма, связанных с изменением генотипа. Результат изучения — определение нарушений в составе крови, в околоплодной жидкости и т. д.;
  
• 
  Близнецовый метод — изучение генотипических и фенотипических особенностей однояйцевых и разнояйцевых близнецов. Результат изучения — определение относительного значения наследственности и окружающей среды в формировании и развитии человеческого организма;
  
• 
  Популяционный метод — изучение частоты встречаемости аллелей и хромосомных нарушений в популяциях человека. Результат изучения — определение распространения мутаций и естественного отбора в популяциях человека.
  

17. Основные закономерности наследования и понятия генетики

Генетика – это наука о закономерностях реализации живыми организмами наследственности и изменчивости.

Наследственность – способность живых организмов сохранять и передавать потомству в ряду поколений особенности физиологического строения и развития. Через механизм наследственности сохраняются признаки вида живых организмов.

Закономерности наследования признаков — это определенные тенденции, отражающие процесс передачи признаков от родителей к потомкам

Закономерности наследования при моногибридном скрещивании подразумевают учет только одной пары альтернативных признаков.

Дигибридное скрещивание является таким типом скрещивания, в котором учитывают две пары альтернативных признаков.

Есть несколько факторов, которые, по мнению ученых, обуславливают успех применения гибридологического метода, лежащего в основе экспериментов Менделя:

• 
  анализируют наследование признака с чистых линий;
  
• 
  в анализе важно исследование альтернативных (взаимоисключающих) признаков;
  
• 
  важен точный количественный учет потомков;
  
• 
  наследование признаков доступно для отслеживания в ряду поколений.
  

18. Первый и второй закон Менделя

В 19 веке австрийский ботаник и биолог Грегор Иоганн Мендель проводил исследования посевного гороха. Он смог установить, как передаются признаки по наследству. Это исследование выявило три закономерности, которые получили название «Законы Менделя».

1 закон - закон единообразия

1-й закон Менделя подразумевает, что при скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к чистым линиям и отличающихся друг от друга одной парой альтернативных проявлений определенного признака, первое поколение гибридов (F1) будет одинаковым и будет нести проявление признака лишь одного из родителей.

Суть его заключается в том, что доминирующий признак получает проявление в фенотипе и подавляет рецессивный признак.

2-й закон Менделя подразумевает, что в результате скрещивания двух гетерозиготных потомств первого поколения между собой, можно наблюдать расщепление во втором поколении. Это расщепление имеет определенное числовое соотношение по фенотипу — 3:1, а по генотипу — 1:2:1.

2-й закон Менделя также называют законом расщепления, и его суть заключается в том, что рецессивный признак у гибридов первого поколения не пропадает, а только подавляется с последующим проявлением во втором гибридном поколении.

19. Генетические законы Менделя

1-й закон Менделя подразумевает, что при скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к чистым линиям и отличающихся друг от друга одной парой альтернативных проявлений определенного признака, первое поколение гибридов (F1) будет одинаковым и будет нести проявление признака лишь одного из родителей.

2-й закон Менделя подразумевает, что в результате скрещивания двух гетерозиготных потомств первого поколения между собой, можно наблюдать расщепление во втором поколении. Это расщепление имеет определенное числовое соотношение по фенотипу — 3:1, а по генотипу — 1:2:1.

3-й закон Менделя гласит, что при скрещивании двух особей, отличающихся одна от другой по нескольким парам альтернативных признаков (двум и более), происходит независимое наследование генов и соответствующих им признаков, а также комбинирование во всех доступных сочетаниях (как при моногибридном скрещивании).

Все эти законы Грегора Менделя, заложили начало новой науки — генетики.
20. Сцепленное наследование

Сцепленное наследование — это не что иное, как совместное наследование генов.

У каждого отдельного организма число групп сцепления идентично числу хромосом в гаплоидном наборе.

Полное сцепление встречается редко, обычно – неполное.

Полное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются так близко друг к другу, что кроссинговер между ними становится невозможным.

Неполное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются на некотором расстоянии друг от друга, что делает возможным кроссинговер между ними.

Несцепленное наследование: два гена находятся в разных хромосомах, гетерозигота с равной вероятностью дает четыре типа гамет.

Сцепленное наследование: два гена находятся в одной хромосоме:

• 
  При полном сцеплении гетерозигота дает только два типа гамет
  
• 
  При неполном сцеплении гетрозигота дает четыре типа гамет, но не с равной вероятностью. 
  

21. Наследование признаков, сцепленных с полом

Все хромосомы делятся на два вида:

• 
  аутосомы – одинаковые для обоих полов;
  
• 
  гоносомы – половые хромосомы, определяющие пол.
  

Организм развивается в соответствии с полом (мужским или женским), который несёт половая хромосома (обычно пара). Различать организмы по половому признаку можно только в случае полового размножения

С точки зрения генетики выделяют два типа пола:

• 
  гомогаметный – содержит одинаковые хромосомы;
  
• 
  гетерогаметный – содержит разные хромосомы.
  

У людей и других млекопитающих гомогаметный пол – женский, гетерогаметный – мужской.

Генотип человека по половому признаку выглядит следующим образом:

• 
  мужчина – 22 пары аутосом и XY;
  
• 
  женщина – 22 пары аутосом и XX.
  

При оплодотворении пол определяет Х-хромосома. Если данная хромосома достаётся от отца, то рождается девочка, если от матери – мальчик. Y-хромосома несёт только пол и не сцеплена с каким-либо признаком. С Х-хромосомой наследуется около 60 генов, отвечающих не только за признаки, но и различные заболевания.
22. Взаимодействие генов

Взаимодействие генов - совместное действие нескольких генов, в результате которого появляется признак, которого нет у родителей, или усиливается проявление уже имеющегося признака.

Ген – участок ДНК, в котором закодирована информация об одном белке.

Обычно признак формируется в результате сложных биохимических процессов. В клетке происходит взаимодействие между белками-ферментами, синтез которых определяется генами, или между веществами, которые образуются под влиянием этих ферментов.

Типы проявления генов в фенотипе:

• 
  Один признак формируется в результате взаимодействия нескольких белков, синтез которых определяется несколькими генами
  
• 
  Один ген определяет синтез белка, который влияет на формирование нескольких признаков
  

Аллельные гены расположены в одинаковых участках гомологичных хромосом и определяет один признак.

Неаллельные гены расположены в разных участках негомологичных хромосом. Формы взаимодействия неаллельных генов:

• 
  комплементарность
  
• 
  эпистаз
  
• 
  полимерия
  

23. Виды изменчивости. Модификации

Свойство живых организмов приобретать отличия от особей своего вида и других видов называется изменчивостью.

Изменчивость бывает двух типов:

- Наследственная (генотипическая) изменчивость связана с изменением самих генов или возникновением новых комбинаций генетического материала.

- Модификационная (фенотипическая) изменчивость не связана с изменением в генотипе, не передается поколениям.

Изменения признаков организма, не затрагивающие гены и не передающиеся последующим поколениям, называются модификационными. Чаще модификациям подвержены количественные признаки: рост, вес, плодовитость и т. д.

Норма реакции – пределы модификационной изменчивости какого-либо признака.

Норма реакции определяется генетически и наследуется. Изменчивость признака может быть существенной, но не выходит за пределы нормы реакции. Есть признаки, у которых широкая норма реакции (например, молочность коров), также есть признаки с узкой нормой реакции (например, окрас шерсти кроликов).

Наследуется не сам признак, а способность проявлять этот признак в зависимости от условий.
24. Наследственная изменчивость. Мутации.

Наследственная (генотипическая) изменчивость проявляется в изменении генотипа особи, поэтому передается при половом размножении потомкам.

Виды наследственной изменчивости:

• 
  комбинативная: обусловленная перекомбинированием генов в результате мейоза и оплодотворения;
  
• 
  мутационная: обусловленная возникновением мутаций. 
  

Комбинативной называют изменчивость, в основе которой лежит образование рекомбинаций, т. е. таких комбинаций генов, которых не было у родителей.

Мутация — это устойчивое и ненаправленное изменение в геноме. Мутация сохраняется неограниченно долго в ряду поколений.

Мутации делятся на:

• 
  нейтральные;
  
• 
  вредные;
  
• 
  полезные.
  

Мутагенез — процесс возникновения мутаций. Мутации могут появиться как в соматических, так и в половых клетках.
25. Селекция как наука. Одомашнивание. Методы селекции

Селекция как процесс представляет собой специфическую форму эволюции, подчиняющуюся общим закономерностям. Главная отличительная особенность селекции как процесса состоит в том, что естественный отбор заменен на искусственный, проводимый человеком.

Культурные растения и домашние животные произошли от диких предков. Этот процесс называют одомашниванием или доместикацией. Важнейшей движущей и направляющей силой одомашнивания служит искусственный отбор.

Методы селекции:

 искусственный отбор – отбор человеком для последующего скрещивания наиболее ценных особей;

 гибридизация – процесс получения потомства от скрещивания разных генетических форм;

 искусственный мутагенез – внесение изменений в наследственную информацию растений (мутации).
26. Закон гомологических признаков. Современные достижения селекции

Закон гомологических рядов: изменчивость близких на основе происхождения видов и родов происходит похожим путем. В результате происходит образование рядов изменчивости.

Чем ближе родство, тем заметнее сходство в рядах изменчивости.

Для родственных видов, родов и семейств характерно наличие гомологичных генов и порядков генов в хромосомах, сходство которых будет наиболее полным при сравнении эволюционно близких таксонов.

Генетическая основа закона гомологических рядов: в сходных условиях близкородственные организмы могут выявлять одинаковую реакцию на факторы внешней среды.

В селекции этот закон помогает планировать создание новых сортов растений и пород домашних животных, для которых характерна определенная совокупность признаков. Все это — на основе изучения наследственной изменчивости близких видов.

Современные достижения селекции:

• 
  Цигайская овца – обладает высокой плодовитостью и даёт около 100 л молока за 4 месяца лактации.
  
• 
  Чёрно-пёстрый тип КРС – обеспечивают до 5 тонн молока в год жирностью около 3,6-3,8%.
  
• 
  Асканийская овца – отличается высокой плодовитостью и быстрым ростом
  

27. Теория эволюции живого на Земле

Эволюция — это научная теория, которая по сути указывает на изменение видов с течением времени.

Эволюция посредством естественного отбора была первой научной теорией.

1. 
   Концепция креационизма: многообразие современных форм органического мира является результатом сотворения их Богом. Недоказуема.
   
2. 
   Гипотеза самозарождения жизни: в далёком прошлом жизнь возникла абиогенным путём — так же, как некоторые живые организмы возникают из неживой материи в настоящее время. Опровергнута результатами опытов Ф. Реди, Л. Спалланцани, Л. Пастера.
   
3. 
   Гипотеза стационарного состояния: Земля и жизнь на ней никогда не возникали, они существуют вечно. Опровергнута палеонтологическими находками.
   
4. 
   Гипотеза панспермии: жизнь занесена на Землю из космоса. Не имеет прямых доказательств.
   
5. 
   Гипотеза биохимической эволюции Опарина — Холдейна (гипотеза абиогенеза): в далёком прошлом жизнь возникла абиогенным путём и эволюционировала от простых форм к сложным; в настоящее время процесс возникновения жизни невозможен. Имеет экспериментальные доказательства: результаты опытов Миллера — Юри, палеонтологические данные.
   

28. Эволюционная теория Дарвина

Теория эволюции Дарвина – это концепция о том, что все организмы происходят от общего предка. Она подчеркивает натуралистическое происхождение жизни с изменением. Сложные существа эволюционирует от более простых, на это требуется время.

В основе эволюционной концепции лежат следующие принципы: 

• 
  Перепроизводство. Видовые популяции остаются стабильными, потому что небольшая часть потомства выживает и размножается.
  
• 
  Борьба за выживание. Дети каждого поколения должны соревноваться, чтобы выжить. 
  
• 
  Приспособление. Адаптация - унаследованная черта, которая увеличивает вероятность выживания и размножения в определенной среде. 
  
• 
  Естественный отбор. Окружающая среда «выбирает» живых организмов с более подходящими чертами. Потомство наследует лучшее, и вид совершенствуется для конкретной среды обитания. 
  
• 
  Видообразование. На протяжении поколений постепенно нарастают полезные мутации, а плохие исчезают
  
• 
  Морфологические – согласно дарвиновской теории каждый новый организм не создается природой с нуля, все происходят от общего предка.
  
• 
  Эмбриологические – у всех позвоночных наблюдается огромное сходство зародышей.
  

29. Естественный отбор: формы и механизмы

Естественный отбор — это процесс отбора генотипов особей, наиболее приспособленных к данным условиям среды, и устранения генотипов особей, менее приспособленных к данным условиям.

Естественный отбор является движущей силой эволюции.

Естественный отбор имеет два аспекта:

• 
  отбор на выживание: различное выживание особей с разными генотипами и фенотипами;
  
• 
  репродуктивный отбор (половой отбор): возможное участие данной особи в размножении. 
  

Формы естественного отбора

• 
  стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, при котором действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака.
  

Происходит при постоянных условиях окружающей среды.

Понятие стабилизирующего отбора ввел в науку и проанализировал И. И. Шмальгаузен.

Механизмы естественного отбора:

1. 
   Организмы производят потомков больше, чем может выжить;
   
2. 
   В популяции этих организмов существует наследственная изменчивость;
   
3. 
   Организмы, имеющие разные генетические черты, имеют различную выживаемость и способность размножаться.
   

30. Приспособленность и ее относительный характер

Приспособленность- этоотносительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных особей.

Приспособленность имеет относительный характер, т.е. она хороша и полезна только в данных условиях среды. Если условия среды изменятся, то приспособленность станет бесполезной или даже вредной.

Виды адаптаций животных:

1. 
   Морфологические, биохимические, физиологические, поведенческие адаптации.
   
2. 
   Маскировка.
   
3. 
   Окраска (покровительственная, расчленяющая, предостерегающая).
   
4. 
   Мимикрия.
   
5. 
   Приспособительное поведение):угрожающая поза, запасание корма, забота о потомстве, замирание, постройка гнезда.
   

31. Критерии и структура вида

Критерии вида

• 
  Морфологический критерий вида. Под ним подразумевается сходство внешнего и внутреннего строения особей вида и их отличия от представителей других видов.
  
• 
  Цитогенетический критерий. Для каждого вида характерен уникальный кариотип — набор хромосом, характеризующийся их числом, размерами, положением центромеры, рисунком дифференциального окрашивания.
  
• 
  Молекулярно-биологический критерий. Это различия в последовательности белков и ДНК, возникшие в ходе эволюции. 
  
• 
  Биохимический критерий.
  
• 
  Экологический критерий вида. Это экологическая ниша вида — совокупность оптимальных для вида значений факторов среды, его связей с другими организмами.
  
• 
  Географический критерий вида. Каждый вид имеет свой ареал — область распространения. Однако данный критерий не абсолютен. В частности, ареалы разных видов могут сильно перекрываться, и наоборот, ареалы некоторых видов разорваны.
  
• 
  Физиологический критерий вида - особенности процессов жизнедеятельности организма и отдельных систем органов.
  
• 
  Этологический критерий - особенности видового поведения. В первую очередь учитывается особенность поведения в брачный период, период гнездования, забота о потомстве. 
  
• 
  Структура вида.
  

В природе виды хорошо изолированы друг от друга. Однако особи каждого вида внутри ареала распространены неравномерно. В его пределах места, благоприятные для их обитания, чередуются с участками, непригодными для их жизни. Поэтому внутри ареала вид распадается на более мелкие единицы — популяции.

Популяцией называют естественную совокупность свободно-скрещивающихся особей одного вида, занимающих определенную часть ареала.
32. Популяция как единица эволюции: дрейф генов, популяционные волны

Дрейф генов является одной из движущих сил эволюции. Это процесс, во время которого определенные свойства в популяции случайно появляются или исчезают благодаря тому, что организмы с данными качествами дают больше всего потомства или вовсе не размножаются.

Дрейф генов способен снижать генетическое разнообразие в рамках небольших популяций. Например, если только две особи в популяции из десяти животных являются носителями определенного варианта гена и не приносят потомства, то этот вариант исчезнет из популяции.

Популяционные волны, или «волны жизни» -это колебания численности особей в природных популяциях.Они свойственны всем видам животных, растений и микроорганизмов. Популяционные волны могут бытьсезонными (периодическими),генетически обусловленными инесезонными (апериодическими),обусловленными воздействием на популяцию непосредственно различных биотических и абиотических факторов.

33. Главные направления эволюции. Макро- и микро- эволюция

Главные направления эволюции

Выделяют три главных направления эволюции, каждое из которых ведёт к процветанию группы организмов: 1) ароморфоз (морфофизиологический прогресс); 2) идиоадаптация; 3) общая дегенерация.

Макроэволюция

Макроэволюция — процесс формирования надвидовых таксонов (семейств, отделов, типов, классов).

К маакроэволюции можно отнести и возникновение и развитие жизни на Земле.

Микроэволюция

Микроэволюция — эволюционные процессы, происходящие на уровне популяции (т. е. внутри вида), ведущие к накоплению наследственных особенностей и приводящие к образованию нового вида. 

Популяция является элементарной единицей эволюции.

Генофонд популяции — это совокупность генов организмов данной популяции.

Элементарные эволюционные факторы — факторы, способствующие изменению генофонда популяций: мутации, миграции, поток генов, популяционные волны, дрейф генов, изоляция.
34. Эволюция растительного мира на Земле

По мнению учёных, планета Земля образовалась приблизительно 4,5 млрд лет назад, а самые древние останки живых организмов датируются приблизительно 3,5 млрд лет назад.

1. 
   Появление у древнейших одноклеточных организмов фотосинтетических пигментов, а следовательно, и способности к фотосинтезу привело к возникновению первых фототрофных прокариот — цианобактерий
   
2. 
   Вторым шагом на пути к возникновению первых настоящих растений стало появление в клетках ядра. Так возникли фототрофные эукариоты, первые примитивные растительные организмы — одноклеточные водоросли.
   
3. 
   Позднее появились многоклеточные водоросли. Их эволюция шла по пути усложнения строения слоевища 
   
4. 
   У водорослей появилась прогрессивная форма размножения — половое размножение
   
5. 
   Появление риниофитов - примитивные наземные растения, росли по берегам водоёмов
   
6. 
   Господство папоротниковидных и лепидофитов (древние плауновидным)
   
7. 
   Появление первых покрытосеменных (цветковых). Появление цветка и плода стало ключевым событием в происхождении покрытосеменных.
   

35. Эволюция животного мира на Земле

1. 
   Первый этап исторического развития — переход от одноклеточных к многоклеточным.
   
2. 
   Второй основной этап эволюции животных — появление высших многоклеточных. Двухслойные организмы с радиальной симметрией и с кишечной полостью (кишечнополостные) появились на базе низших многоклеточных животных.
   
3. 
   Следующий этап - трехслойные животные, имеющие вторичную полость тела с размещенными в ней внутренними органами. Животные с вторичной полостью тела получили кровеносную систему, усложненную нервную систему и усовершенствованные органы выделения.
   

Основные особенности эволюции животного мира:

1. 
   Прогрессивное развитие многоклеточности и, как следствие, специализация тканей и всех систем органов;
   
2. 
   Свободный образ жизни, который определил выработку различных механизмов поведении, а также относительную независимость онтогенеза от колебаний факторов окружающей среды;
   
3. 
   Возникновение твердого скелета- наружного у некоторых беспозвоночных (членистоногие) и внутреннего у хордовых;
   
4. 
   Прогрессивное развитие нервной системы, которое стало основой для возникновения условно-рефлекторной деятельности.
   

36. Теория происхождения жизни

Наиболее распространенными теориями происхождения жизни на Земле являются следующие:

1. 
   Жизнь была создана сверхъестественным существом (Творцом) в определенное время - креационизм
   
2. 
   Жизнь существовала всегда - теория стационарного состояния
   
3. 
   жизнь неоднократно возникала из неживой материи - спонтанное зарождение
   
4. 
   Жизнь была занесена на нашу планету извне - панспермия
   
5. 
   Жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам - биохимическая эволюция
   

37. Происхождение человека

Человек является частью мира животных. По строению и физиологическим особенностям наиболее близкими современными родственниками человека являются человекообразные обезьяны: шимпанзе, горилла, орангутан.

Этапы происхождения человека

Учёные считают, что общими предками современных человекообразных обезьян и человека были стадные обезьяны, жившие на деревьях в тропических лесах около 25 млн лет назад.

1. 
   Дриопите́ки — род вымерших человекообразных обезьян. Известен по останкам из Африки и Евразии. Дриопитеки жили примерно 12–9 млн лет назад.
   
2. 
   Австралопите́ки или ЧЕЛОВЕК УМЕЛЫЙ - Эти двуногие существа размером с шимпанзе имели много черт, сближающих их с человеком. Однако размером мозга они не превосходили современных человекообразных обезьян.
   
3. 
   Питекантроп или человек прямоходящий - ходили на двух ногах, объём мозга по сравнению с Человеком умелым у них увеличился, они пользовались примитивными орудиями труда в виде дубин и слегка обтёсанных камней.
   
4. 
   Синантроп или человек неандертальский - уже умели поддерживать огонь, так как в пещерах, где обнаружены кости синантропов, найдены следы кострищ.
   
5. 
   Кроманьонцы или Человек разумный - останки ископаемых людей, мало чем отличающиеся от современных людей. В жизни кроманьонцев большую роль играло воспитание и передача опыта из поколения в поколение. Таким образом, в эволюции Человека разумного социальные отношения стали ведущим фактором.
   

38. Биосфера: состав и строение

Биосфера — оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности.

Структура биосферы

• 
  Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4 — 3,6 x  тонн (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (около 3 x  тонн), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Однако именно эта часть биосферы является наиболее важной, т. к. активно участвует в биогеохимических циклах и преобразует неживое вещество Земли.
  
• 
  Биогенное вещество — осадочные породы, состоящие из продуктов жизнедеятельности живых организмов или представляющие собой их разложившиеся остатки (известняки, ракушечные породы, горючие сланцы, ископаемые угли, нефть и др.).
  
• 
  Косное вещество — вещество, образующееся без участия живых организмов.
  
• 
  Биокосное вещество — вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. 
  
• 
  Радиоактивные вещества и продукты их распада, а также атомы, непрерывно образующиеся из  земного вещества под влиянием космических излучений.
  
• 
  Вещество космического происхождения (метеориты).
  

Границы биосферы

• 
  Верхняя граница в атмосфере: 15–20 км. 
  
• 
  Нижняя граница в литосфере: 2–3 км на су­ше и на 1–2 км ни­же дна океа­на.
  
• 
  Нижняя граница в гидросфере: 10–11 км (Марианская впадина).
  

39. Состав и функционирование биогеоценозов. Пищевые цепи и сети.

Биогеоцено́з — система, включающая сообщество живых организмов и тесно связанную с ним совокупность абиотических факторов среды в пределах одной территории, связанные между собой круговоротом веществ и потоком энергии. Примеры: сосновый лес, горная долина.

Экосистема — система, состоящая из взаимосвязанных между собой сообществ организмов разных видов и среды их обитания. Экосистема — более широкое понятие, относящееся к любой подобной системе. Биогеоценоз, в свою очередь — класс экосистем. Не являются биогеоценозами большинство искусственных экосистем.

Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз.

Пищева́я цепь — ряд взаимоотношений между группами организмов, при котором происходит перенос вещества и энергии путем поедания одних особей другими.

Пищевые связи между отдельными организмами сообщества можно изобразить в виде схемы. Для каждого сообщества такая схема напоминает сложную сеть и носит название пищевая (трофическая) сеть .
40. Изменение биосферы под действием человеческой деятельности

С появлением первого современного человека в эволюции биосферы стал действовать новый фактор – антропогенный. В результате хозяйственной деятельности происходит быстрое истощение природных ресурсов, вымирание многих видов живых организмов

Человечество является сравнительно небольшой биомассой, однако масштабы его деятельности столь велики, что оказывают мощное воздействие на многие процессы, происходящие в биосфере.

Радиоактивность передается по цепям питания, вызывая онкологические заболевания у людей.

Меры по защите и улучшению окружающей среды:

– разработка системы мониторинга (длительного наблюдения за окружающей средой);

– создание охраняемых территорий;

– принятие законов, обеспечивающих правовую основу природоохранных мероприятий;

– разработка методов разведения редких и исчезающих видов организмов в их природной среде;

– просветительская работа с населением.