Ответы к государственным экзаменам для эколого-биологического факультета ПетрГУ
2. хемосинтез. Хемосинтезирующие организмы (хемоавтотрофы) – бактерии,
которые используют в качестве источника углерода CO2, но энергию получают не от солнца, а от
химических реакций. Энергия может выделяться при окислении водорода,
сероводорода, серы, железа, аммиака и др неорганических соединений.
Хемосинтезирующие бактерии играют очень важную роль в биосфере; в основном они
участвуют в круговороте азота и таким образом поддерживают плодородие почвы.
7. иммунитет - невосприимчивость организма к инфекционным агентам и
чужеродным веществам антигенной природы, несущим чужеродную генетическую
информацию. Врождённый И. (неспецифический, конституциональный, видовой) -
невосприимчивость, связанная с врождёнными биологическими (наследственно
закрепленными) особенностями организма. Приобретённый И. (специфический) -
невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям, возникающая в течение
жизни организма. Различают естественный и искусственный приобретённый И. все
дружно вспоминаем иммунологию!
8.
вид - основная структурная
единица в системе живых организмов, качественный этап их эволюции. Это
совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием
плодовитого потомства и вследствие этого дающих переходные гибридные популяции
между местными формами, населяющих определённый ареал, обладающих рядом общих
морфо-физиологических признаков и типов взаимоотношений с абиотичной и
биотичной средой, отделённых от др. таких же групп особей практически полной
нескрещиваемостью в природных условиях. Видообразование - процесс
возникновения новых видов. Из учения Ч. Дарвина о происхождении видов следует,
что виды изменяются во времени, приобретая новые признаки и свойства, и
дифференцируются так, что из одного вида образуются два или больше новых.
Ведущим и единственным направляющим фактором В. является естественный отбор.
Для В. необходимо формирование в природных условиях изоляционных барьеров,
которые препятствовали бы скрещиванию, образованию переходных гибридных зон и
сглаживанию (нивелировке) достигнутых различий между исходной и новой формами.
Наряду с различными формами географической (территориально-механической)
изоляции, известны и разные формы биологической изоляции, которые могут быть
разбиты на три основные группы: эколого-этологическую, морфо-физиологическую и
собственно генетическую. Биологическая изоляция приводит к уменьшению вероятности
встречи особей разных полов в период размножения, снижению полового влечения и
эффективности спаривания, к падению жизнеспособности или плодовитости
образующихся в результате скрещивания гибридов.
10. антропогенез - процесс историко-эволюционного формирования
физического типа человека, первоначального развития его трудовой деятельности,
речи, а также общества. Антропология – наука о а. К главным проблемам А.
относятся: место и время появления древнейших людей; непосредственные предки
человека; основные стадии А., движущие силы А. на различных его этапах;
соотношение эволюции физического типа человека с историческим прогрессом его
культуры, развитием первобытного общества и речи. Большинство исследователей
выделяет в А. три стадии: антропоидные предки человека - высокоразвитые
двуногие приматы, систематически пользовавшиеся в качестве орудий естественными
предметами (палками, камнями, обломками костей животных); древнейшие и древние
люди, с которыми связано появление искусственно изготовленных орудий труда, их
усложнение до известных пределов, начальная форма общественной организации;
люди современного физического строения, начало этой стадии относится к эпохе
позднего палеолита. Длительность стадий весьма различна: начало первой удалено
от нас на 2-3 млн. лет, второй - около 1 млн. лет, третьей - всего на 40-50
тыс. лет. Первой стадии А. предшествует интенсивная эволюция высших обезьян в
различных направлениях.
11. биологические ритмы - циклические колебания
интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Б. р. наблюдаются
почти у всех животных и растений, как одноклеточных, так и многоклеточных, у
некоторых изолированных органов и отдельных клеток. Одни Б. р. (биение сердца,
частота дыхания и т.д.) относительно самостоятельны, другие - собственно Б. р.
- дают возможность организмам приспосабливаться к циклическим изменениям
окружающей среды (суточным, сезонным и др.). Солнечно-суточный (24 ч)
ритм свойствен большинству физиологических процессов (частоте деления клеток,
колебаниям температуры тела, интенсивности обмена веществ и энергии у животных
и человека и др.). Лунно-суточный (24,8 ч), или приливный, ритм
типичен для большинства животных и растений прибрежной морской зоны и
проявляется совместно с солнечно-суточным ритмом в колебаниях двигательной
активности, периодичности открывания створок моллюсков, вертикальном
распределении в толще воды мелких морских животных и т.п. Лунно-месячный ритм
(29,4 сут) соответствует периодичности изменения уровня морских приливов
и проявляется в ритмичности вылупления из куколок насекомых, выплаживающихся в
прибрежной зоне, в цикле размножения некоторых червей, некоторых водорослей и
многих других животных и растений. Близок лунно-месячному ритму и менструальный
цикл женщин. Годичный (сезонный) ритм изменения численности и активности
животных роста и развития растений широко известен. Годичные ритмы у животных и
растений во многих случаях регулируются изменениями длины светового дня,
температуры и других климатических факторов. Существуют 2 точки зрения на природу
Б. р.: 1) Б. р. основаны на происходящих в организме строго периодических
физико-химических процессах - "биологических часах". Изменения
внешних условий служат сигналами времени, которые могут сдвигать фазы ритма.
При постоянстве условий ритмичность полностью спонтанна, что доказывается
несовпадением циркадного ритма с колебаниями геофизических факторов. 2)
Организм воспринимает циклы проникающих геофизических факторов (геомагнитное
поле, космические лучи и т.д.). Собственная система измерения времени, если
она имеется, играет вспомогательную роль. Изменения освещения и температуры
могут сдвигать фазу Б. р. по отношению к геофизическому циклу. Под влиянием
неестественных для организма, но постоянных условий может возникнуть регулярный
сдвиг фазы Б. р.
13. про- и эукариоты. К прокариотам относятся бактерии и с/зеленые
водоросли, к эукариотам – зеленые растения, грибы, животные. Клетки
прокариот не имеют оформленного ядра. ДНК прокариот находится прямо в
ц/плазме и не окружен яд/мембраной. Органелл мало. Внутренние мембраны
встречаются редко; если они есть, то на них обычно протекают процессы дыхания и
ф/за. КС жесткие, сод-т полисахариды и аминокислоты. Основной упрочняющий мат-л
– муреин. Хлоропластов нет. Ф/з идет в мембранах, не имеющих спец упаковки. Нек-е
обладают спос-ю к фиксации азота. У эукариот есть настоящее ядро, т.е.
генетический материал окружен ядерной оболочкой и образует вполне определенную
ядерную структуру. Органелл много. Некоторые окружены двойной мембраной.
Основной упрочняющий компонент КС растений – целлюлоза, у грибов – хитин. Ф/з
идет в хлоропластах. Ни один не способен к фиксации азота.
16. микроэволюция - совокупность пусковых эволюционных процессов,
протекающих внутри вида, в пределах отдельных или смежных популяций. При этом популяции
рассматриваются как элементарные эволюционные структуры; мутации, лежащие в
основе наследственной изменчивости, - как элементарный эволюционный материал, а
мутационный процесс, волны жизни, разные
формы изоляции и естественный отбор -
как элементарные эволюционные факторы. Под давлением этих факторов происходит
изменение генотипического состава популяции - ведущий пусковой механизм
эволюционного процесса.
18. естественный отбор - основной движущий фактор эволюции живых организмов.
В отличие от проводимого человеком искусственного отбора,
Е. о. обусловливается влиянием на организмы окружающей среды. Согласно Дарвину,
Е. о. - это "переживание наиболее приспособленных" организмов,
вследствие которого на основе неопределённой (неадекватной воздействиям внешней
среды) наследственной изменчивости в ряду
поколений происходит эволюция. Е. о. могут подвергаться не только отдельные
организмы, но и группы их (разновидности, расы). Непрерывно идущий мутационный
процесс, изменяющий генотипы, и свободное
скрещивание обеспечивают генетическое разнообразие популяции. Мутации и их
комбинации, проявляясь в фенотипе,
обусловливают фенотипическое разнообразие организмов. В результате особи данной
популяции различно реагируют даже на одни и те же факторы внешней среды. Таким
образом, Е. о. может происходить только при наличии мутационной изменчивости,
создающей материал для отбора, и представляет главный (но не единственный)
фактор эволюции.
19. изменчивость - разнообразие признаков и свойств у особей и групп
особей любой степени родства. Различают И. наследственную и ненаследственную;
индивидуальную и групповую; прерывистую и непрерывную; качественную и
количественную; независимую И. разных признаков и коррелятивную; направленную и
ненаправленную; адаптивную и неадаптивную. При решении общих проблем биологии и
особенно эволюции наиболее существенно подразделение И. на наследственную и
ненаследственную. Наследственная И. обусловлена возникновением разных типов мутаций и их
комбинаций в последующих скрещиваниях. В каждой достаточно длительно (в ряде
поколений) существующей совокупности особей спонтанно и ненаправленно возникают
различные мутации, которые в дальнейшем комбинируются более или менее случайно
с разными уже имеющимися в совокупности наследственными свойствами. И.,
обусловленную возникновением мутаций, называют мутационной, а обусловленную
дальнейшим перекомбинированием генов в результате скрещивания - комбинационной.
В понятие ненаследственной И. входят те изменения
признаков и свойств, которые у особей или определённых групп особей вызываются
воздействием внешних факторов (питание, температура, свет, влажность и т. д.).
Такие ненаследственные признаки (модификации) в их
конкретном проявлении у каждой особи не передаются по наследству, они
развиваются у особей последующих поколений лишь при наличии условий, в которых
они возникли. Такая И. называется также модификационной. Например, окраска
многих насекомых при низкой температуре темнеет, при высокой - светлеет; однако
их потомство будет окрашено независимо от окраски родителей в соответствии с
температурой, при которой оно само развивалось. Основные методы изучения И. -
сравнительно-описательный и биометрический. Совокупность этих методов позволяет
исследовать как паратипическую, так и генотипическую компоненты общей
фенотипической И. Так, первую можно изучать, сравнивая генотипически идентичные
клоны и чистые линии,
развивающиеся в разных условиях. Сложнее выделить чисто генотипическую И. из
общей фенотипической. Это возможно сделать на основе биометрического анализа.
22. эмбриогенез - развитие многоклеточного организма животного,
состоящего из различных органов и тканей, из относительно просто организованной
зиготы или, в случаях бесполого размножения, из неоплодотворённого яйца. Начало
- оплодотворение — происходит в материнском организме или в водной среде.
Мужская половая клетка — подвижный сперматозоид —
достигает яйца и проникает в него, часто через специальные отверстия в
оболочках — микропиле. При оплодотворении отцовские и материнские хромосомы
соединяются в одном ядре, восстанавливая нормальное двойное (диплоидное) их
количество. Биологический смысл оплодотворения состоит в обмене генетической
информацией между животными одной популяции. После оплодотворения в период
дробления яйцо последовательно многократно делится сначала на крупные, затем на
всё более и более мелкие клетки — бластомеры; далее образуется многоклеточный
зародыш — бластула. Во время гаструляции происходит
обособление зародышевых листков, располагающихся путём
различных перемещении так, что внутри оказывается энтодерма, снаружи эктодерма, а между
ними мезодерма. Гаструляция протекает у различных
животных по-разному, но в результате её создаётся общий план строения
организма, сходный даже у отдалённых в систематическом отношении групп
животных. В период органогенеза зародышевые листки разделяются на зачатки
органов и систем; крупные зачатки дифференцируются на более мелкие, и т. о. создаётся
всё более сложная структура целого организма.
24.
биоценоз - совокупность растений, животных,
микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма и характеризующихся
определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами среды. По
участию в биогенном круговороте веществ в Б. различают три группы организмов.
1) Продуценты - автотрофные организмы,
создающие органические вещества из неорганических; основные продуценты во всех
Б. - зелёные растения. Деятельность продуцентов определяет исходное
накопление органических веществ в Б. 2) Консументы - гетеротрофные организмы,
питающиеся за счёт автотрофных. Консументы 1-го порядка - растительноядные
животные, а также паразитические бактерии, грибы и другие бесхлорофильные
растения, развивающиеся за счёт живых растений. Консументы 2-го порядка -
хищники и паразиты растительноядных организмов. Бывают консументы 3-го и 4-го
порядков, но всего в цепях питания не более
5 звеньев. На каждом последующем трофическом уровне количество биомассы резко
снижается. Деятельность консументов способствует превращениям и перемещениям
органических веществ в Б., частичной их минерализации, а также рассеянию
энергии, накопленной продуцентами. 3) Редуценты (восстановители) - животные,
питающиеся разлагающимися остатками организмов (сапрофаги), и особенно
непаразитирующие гетеротрофные микроорганизмы - способствуют минерализации
органических веществ, их переходу в усвояемое продуцентами состояние. Взаимосвязи
организмов в Б. многообразны. Кроме трофических связей, определяющих цепи
питания (Паразитизм, Симбиоз),существуют
связи, основанные на том, что одни организмы становятся субстратом для других
(топические связи), создают необходимый микроклимат и т.п. Часто можно
проследить в Б. группы видов, связанные с определённым видом и целиком
зависящие от последнего (консорции).
28. биосфера - оболочка Земли, состав, структура и энергетика
которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью
живых организмов. Б. охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть
литосферы, которые взаимосвязаны сложными биогеохимическими циклами миграции
веществ и энергии; начальный момент этих циклов заключён в трансформации
солнечной энергии растениями и синтезе биогенных веществ на Земле. В основе
учения Вернадского лежат представления: 1) о планетарной геохимической роли
живого вещества (совокупность всех живых организмов, существовавших или
существующих в определённый отрезок времени, рассматриваемых как мощный
геологический, фактор; в отличие от живых существ, изучаемых в биологии на всех
уровнях их организации, начиная от молекулярного, живое вещество, в понимании
Вернадского, как биогеохимический фактор,количественно выражается в
элементарном химическом составе, массе и энергии) и 2) об организованности Б.,
являющейся продуктом сложного превращения вещественно-энергетического и
информационного потоков живым веществом за время геологической истории Земли. В
учении о Б. выделяют следующие основные аспекты: энергетический, освещающий
связь биосферно-планетарных явлений с космическими излучениями (в основном
солнечными) и радиоактивными процессами в земных недрах; биогеохимический,
отражающий роль живого вещества в распределении и поведении атомов (точнее их изотопов)
в Б. и её структурах; информационный, изучающий принципы организации и
управления, осуществляемые в живой природе в связи с исследованием влияния
живого вещества на структуру и состав Б.; пространственно-временной, освещающий
формирование и эволюцию различных структур Б. в геологическом времени в связи с
особенностями пространственно-временной организованности живого вещества в Б.
(проблемы симметрии и др.); ноосферный, изучающий глобальные эффекты
воздействия человечества на структуру и химию Б.: разработка полезных
ископаемых, получение новых, отсутствовавших до того в Б. веществ (например,
чистые алюминий, железо и другие металлы), преобразование биогеоценотических
структур Б. (сведение лесов, осушение болот, распашка целинных земель, создание
водохранилищ, загрязнение вод, почв и атмосферы продуктами хозяйственной
деятельности, внесение удобрений, эрозия почв, лесонасаждение, строительство
городов, плотин, промысловое хозяйство и т.д.).
34. биологические мембраны - тонкие пограничные структуры молекулярных размеров,
расположенные на поверхности клеток и субклеточных частиц, а также канальцев и
пузырьков, пронизывающих протоплазму. Важнейшая функция Б. м. - регулирование
транспорта ионов, сахаров, аминокислот и других продуктов обмена веществ. Покрывая
клетку и отделяя её от окружающей среды, Б. м. обеспечивают морфологическую
целостность клеток и субклеточных частиц, их прочность и эластичность.
Поддерживая неравномерное распределение ионов калия, натрия, хлора и др. между
протоплазмой и окружающей средой, они способствуют появлению разности биоэлектрических потенциалов.
35. органоиды клетки - постоянные структуры животных и растительных клеток.
Каждый О. осуществляет определённые функции, жизненно необходимые для клеток.
Т. о., любое проявление жизнедеятельности клетки - следствие согласованной
работы её взаимосвязанных компонентов, особенно О. Митохондрии -
постоянно присутствующий в клетках животных и растений органоид, обеспечивающий клеточное дыхание, в результате
которого энергия высвобождается или аккумулируется в легко используемой форме. М.
отсутствуют лишь у бактерий, синезелёных водорослей и других прокариотов, где их функцию выполняет клеточная мембрана. М.
обычно концентрируются в функционально активных зонах клетки. АГ - органоид клетки, с которым связано формирование
различных внутриклеточных включений. Расположен около ядра или вокруг клеточного центра. Функции АГ связаны с образованием различных
оформленных продуктов жизнедеятельности клетки: секреторных гранул, желточных
пластинок, коллагена, включений липидов, гликогена и меланосомных гранул. Клеточный
центр - постоянная структура почти всех животных и некоторых растительных клеток, определяет полюса делящейся клетки. К. ц. обычно
состоит из двух центриолей — плотных гранул размером 0,2—0,8 мкм,
расположенных под прямым углом друг к другу. При образовании митотического аппарата центриоли расходятся к полюсам клетки,
определяя ориентировку веретена деления клетки.
ЭПС - внутриклеточный органоид, представленный системой плоских цистерн,
канальцев и пузырьков, ограниченных мембранами; обеспечивает главным образом
передвижение веществ из окружающей среды в цитоплазму и между внутриклеточными
структурами. Функция - накопление продуктов синтеза в просветах мембран и их
транспорт в зону АГ. Рибосомы - внутриклеточные частицы, осуществляющие
биосинтез белка; Р. обнаружены в клетках всех без исключения живых организмов:
бактерий, растений и животных; каждая клетка содержит тысячи или десятки тысяч
Р. Пластиды - внутриклеточные органеллы цитоплазмы автотрофных растений,
содержащие пигменты и осуществляющие синтез органических веществ. У высших
растений различают 3 типа П.: зелёные хлоропласты, бесцветные лейкопласты и
различно окрашенные хромопласты. Пигменты ХП у высших растений представлены
зелёными хлорофиллами а и в и каротиноидами — красно-оранжевым каротином и жёлтым
ксантофиллом. ЛП — небольшие тельца, не имеющие окраски, округлые или вытянутые
в длину, присутствуют во всех живых клетках растений. В ЛП из простых
органических соединений синтезируются более сложные вещества — крахмал и,
возможно, жиры и белки, откладываемые в запас в тканях клубней, корней,
корневищ и в эндосперме семян. ХР бывают округлой, неправильно многоугольной
или даже игольчатой формы. Они содержат каротиноиды и придают жёлтую и
оранжевую окраску осенним листьям, листочками околоцветника, созревающим и
зрелым плодам помидоров, рябины, ландыша и др. Все типы П. способны переходить
один в другой. Все П. имеют общее происхождение. Они развиваются из т. н.
инициальных частиц — небольших пузыревидных образований, отделяющихся от
оболочки клеточного ядра.
36. основные положения теории Дарвина. Важнейшими положениями ТЧД является:
1.Организмам как в прирученном, так и диком состоянии свойственна
наследственная изменчивость. Наиболее обычной и важной формой изменчивости
является неопределенная. Стимулом для возникновения изменчивости организмов
служат изменения внешней среды, но характер изменчивости определяется
спецификой самого организма, а не направлением изменений внешних условий. 2.В
центре внимания эволюционной теории должны находиться не отдельные организмы, а
биологические виды и внутривидовые группировки (популяции). 3.Все виды
организмов в природе вынуждены вести жестокую борьбу за свое существование.
Борьба за существование для особей данного вида складывается из их
взаимодействия с неблагоприятными биотическими и абиотическими факторами
внешней среды, а также из их конкуренции между собой. Последняя является
следствием тенденции всякого вида к безграничному размножению и огромного
«перепроизводства» особей в каждом поколении. По ЧД, важнейшей является именно
внутривидовая борьба. 4.Неизбежным результатом наследственной изменчивости
организмов и борьбы за существование является ЕО – преимущественное выживание и
обеспечение потомством лучше приспособленных особей. Хуже приспособленные
организмы (и целые виды) вымирают, не оставляя потомства. 5.Следствием борьбы
за существование и ЕО являются: развитие приспособлений видов к условиям их
существования (обусловливающее «целесообразность» строения организмов),
дивергенция (развитие от общего предка нескольких дочерних видов, все большее
расхождение их признаков в эволюции) и прогрессивная эволюция (усложнение и
усовершенствование организации). 6.Частным случаем ЕО является половой отбор,
который обеспечивает развитие признаков, связанных с функцией размножения.
7.Породы домашних животных и сорта с/х растений созданы посредством ИО,
аналогичного ЕО, но ведущегося человеком в своих интересах. Необходимо
упомянуть о некоторых нечеткостях и отдельных ошибочных утверждениях ЧД. К ним
относятся: 1) признание возможности эволюционных изменений на основе
определенной изменчивости и упражнения и неупражнения органов; 2) переоценка
роли перенаселения для обоснования борьбы за существование; 3) преувеличенное
внимание к внутривидовой борьбе в объяснении дивергенции; 4) недостаточная
разработанность концепции биологического вида как формы организации живой
материи, принципиально отличающейся от подвидовых и надвидовых таксонов; 5)
непонимание специфики макроэволюционных преобразований организации и их
соотношений с видообразованием.
38. типы делений клетки. Митоз – непрямое деление клетки. Стадии: В
профазе происходят реорганизация ядра с конденсацией и спирализацией хромосом,
разрушение ядерной оболочки и формирование митотического аппарата путём синтеза
белков и "сборки" их в ориентированную систему веретена деления.
Метафаза заключается в движении хромосом к экваториальной плоскости,
формировании экваториальной пластинки и в разъединении хроматид. Анафаза -
стадия расхождения хромосом к полюсам. Телофаза заключается в реконструкции
дочерних ядер из хромосом, собравшихся у полюсов, разделении клеточного тела и
окончательном разрушении митотического аппарата. Мейоз – способ деления
в результате которого происходит уменьшение числа хромосом в два раза и одна
диплоидная клетка после двух быстро следующих друг за другом делений даёт
начало 4 гаплоидным. Биологическое значение М. заключается в поддержании
постоянства кариотипа в ряду
поколений организмов данного вида и обеспечении возможности рекомбинации хромосом
и генов при половом процессе. Фазы: профаза1 подразделяется на 5 стадий.
Лептотена - стадия тонких нитей, когда хромосомы слабо спирализованы и наиболее
длинны, видны утолщения - хромомеры. Зиготена - стадия начала попарного, бок о
бок соединения (конъюгации) гомологичных хромосом; при этом гомологичные
хромомеры взаимно притягиваются и выстраиваются строго друг против друга.
Пахитена - стадия толстых нитей; гомологичные хромосомы стабильно соединены в
пары - биваленты, число которых равно гаплоидному числу хромосом. В каждой
хромосоме бивалента обнаруживаются 2 хроматиды; т. о., бивалент состоит из 4
гомологичных хроматид; на этой стадии происходит кроссинговер, осуществляющийся
на молекулярном уровне; цитологические последствия его обнаруживаются на
следующей стадии. Диплотена - стадия раздвоившихся нитей; гомологичные
хромосомы начинают отталкиваться друг от друга, но оказываются связанными,
обычно в 2-3 точках на бивалент, где видны хиазмы (перекресты хроматид) -
цитологическое проявление кроссинговера. Диакинез - стадия отталкивания
гомологичных хромосом, которые по-прежнему соединены в биваленты хиазмами,
перемещающимися на концы хромосом. Метафаза I - биваленты выстраиваются в
средней части веретена деления клетки, ориентируясь центромерами
гомологичных хромосом к противоположным полюсам веретена. В анафазе I
гомологичные хромосомы с помощью нитей веретена расходятся к полюсам. В
телофазе I у каждого полюса начинается деспирализация хромосом и формирование
дочерних ядер и клеток. Далее следует короткая интерфаза и начинается второе
деление М. Профаза II, метафаза II, анафаза II и телофаза II проходят быстро;
при этом в конце метафазы II расщепляются центромеры, и в анафазе II расходятся
к полюсам хроматиды каждой хромосомы. Амитоз – прямое деление ядра. При
А., в отличие от митоза, или
непрямогоделения ядра, ядерная оболочка и ядрышки не разрушаются, веретено
деления в ядре не образуется, хромосомы остаются в рабочем (деспирализованном)
состоянии, ядро или перешнуровывается или в нём, внешне неизменном, появляется
перегородка; деления тела клетки - цитотомии, как
правило, не происходит; обычно А. не обеспечивает равномерного деления ядра и
отдельных его компонентов.
41. генетический код - система зашифровки наследственной информации в
молекулах нуклеиновых кислот, реализующаяся у животных, растений, бактерий и
вирусов в виде последовательности нуклеотидов.
Установлены следующие основные закономерности, касающиеся Г. к.: 1) между
последовательностью нуклеотидов и кодируемой последовательностью аминокислот
существует линейное соответствие; 2) считывание Г. к. начинается с определённой
точки; 3) считывание идёт в одном направлении в пределах одного гена; 4) код
является неперекрывающимся; 5) при считывании не бывает промежутков; 6) Г. к.,
как правило, является вырожденным, т. е. 1 аминокислоту кодируют 2 и более
триплетов-синонимов; 7) кодовое число равно трём; 8) код в живой природе
универсален. Реализация Г. к. в клетке происходит в два этапа. Первый из них
протекает в ядре; он носит название транскрипции и
заключается в синтезе молекул и-РНК на соответствующих участках ДНК. При этом
последовательность нуклеотидов ДНК "переписывается" в нуклеотидную
последовательность РНК. Второй этап - трансляция - протекает
в цитоплазме, на рибосомах; при этом последовательность нуклеотидов и-РНК
переводится в последовательность аминокислот в белке: этот этап протекает при
участии т-РНК и соответствующих ферментов.
45. Основные направления эволюционного процесса. А. Н. Северцев выделил три главных направления
эволюционных преобразований: 1) морфофизиологический прогресс (ароморфоз) –
повышение общего уровня организации, ее усложнение; 2) морфофизиологический
регресс (дегенирация=катаморфоз) – понижение и упрощение общего уровня
организации; 3) идиоадаптация (алломорфоз) – развитие частных приспособлений,
не изменяющих общий уровень организации. ароморфозы – это такие
изменения строения и функций органов, которые имеют общее значение для
организма в целом и поднимают энергию его жизнедеятельности на новый
качественный уровень. Конкретное содержание ароморфозов не сводится лишь к
энергитическому аспекту совершенствования организации, но охватывает любые
морфофизиологические преобразования, соответствующие указанным основным
критериям арогенеза (дифференциации, интеграции, рационализации и оптимизации,
интенсификации функций, повышению уровня гомеостаза, возрастанию усваиваемой
информации и усовершенствованию ее обработки в организме). Понятие идиоадаптаций
(или алломорфозов) в концепции А. Н. Северцова объединяет очень широкий
круг эволюционных изменений организмов – от самых незначительных частных
приспособлений к специфическим условиям существования и образу жизни отдельных
видов до адаптаций общего значения, создающих предпосылки для значительного
расширения среды обитания или освоения качественно новой адаптивной зоны.
Примером таких «частных адаптаций общего значения» являются кожное дыхание у
амфибий, раковина моллюсков, особенности осевого скелета и мускулатуры тела
змей, связанные с особым способом перемещения этих рептилий.
46. ДНК - присутствующая в каждом организме и в каждой живой клетке, главным
образом в её ядре, нуклеиновая кислота, содержащая в
качестве сахара дезоксирибозу, а в качестве азотистых оснований аденин, гуанин,
цитозин и тимин. Играет очень важную биологическую роль, сохраняя и передавая
по наследству генетическую информацию о строении, развитии и индивидуальных
признаках любого живого организма. ДНК — биополимер, состоящий
из многих мономеров — дезоксирибонуклеотидов, соединённых через остатки
фосфорной кислоты в определённой последовательности, специфичной для каждой
индивидуальной ДНК. Уникальная последовательность дезоксирибонуклеотидов в
данной молекуле ДНК представляет собой кодовую запись биологической информации.
Две такие полинуклеотидные цепочки образуют в молекуле ДНК двойную спираль, в
которой комплементарные основания — аденин с тимином и гуанин с цитозином —
связаны друг с другом при помощи водородных связей и так называемых гидрофобных
взаимодействий. ДНК служит также матрицей для синтеза рибонуклеиновых кислот (РНК), определяя тем самым их первичную
структуру (транскрипция). Через посредство и-РНК
осуществляется трансляция — синтез специфических белков,
структура которых задана ДНК в виде определённой нуклеотидной
последовательности.
47.
РНК - тип нуклеиновых кислот, имеющих универсальное распространение в
живой природе; содержат в качестве углеводного компонента рибозу, а в качестве азотистых оснований аденин и гуанин и
урацил и цитозин. Р. к. играют важнейшую биологическую роль во всех
живых организмах, участвуя в реализации генетической информации и биосинтезе белков. Макромолекулярная структура Р. к. представлена в
основном однонитчатыми полинуклеотидными цепями, которые образуют двуспиральные
участки по принципу комплементарности
оснований. В клетках бактерий, животных и растений различные типы Р. к.
выполняют неодинаковые биологические функции и различаются по строению и
метаболизму. Важнейшие типы РНК следующие. Рибосомные Р. к. (рРНК) входят в
состав рибосом и составляют основную массу клеточных
Р. к. Размеры и структура рибосомных Р. к. у организмов разных видов
неодинаковы. Их биологическая роль не вполне выяснена, целостность их молекул
необходима для биосинтеза белков в рибосомах. т-РНК - биологическая роль
заключается в присоединении активированных аминокислотных остатков и переносе
(транспорте) их на рибосомы, т. е. к месту синтеза полипептидных цепочек. Для
каждой аминокислоты имеются свои специфические тРНК (обычно более одной). м-РНК
представляют собой наиболее разнородную группу и играют роль матриц при
биосинтезе белков в процессе трансляции (считывания
нуклеотидного кода и перевода его в определённую последовательность аминокислот
в полипептидных цепях белков). Все виды Р. к. синтезируются в клетках на
матрице ДНК, образуя последовательность рибонуклеотидов, комплементарную последовательности
дезоксирибонуклеотидов в ДНК (процесс транскрипции). В клеточном ядре
обнаружены гигантские молекулы — предшественники мРНК, большая часть которых
распадается внутри ядра и только сравнительно небольшая часть молекулы
переходит в цитоплазму и образует собственно мРНК.
49.
белки - высокомолекулярные
природные органические вещества, построенные из аминокислот и играющие
фундаментальную роль в структуре и жизнедеятельности организмов. Именно Б.
осуществляют обмен веществ и
энергетические превращения, неразрывно связанные с активными биологическими
функциями. Б. входят в состав сложных клеточных структур - органелл. И хотя
органеллы содержат также другие вещества, Б. особенно важны; они - основные
структурообразователи и играют ведущую роль в выполнении физиологических
функций. Молекулы Б. имеют массу от десятков тыс. до 1 млн. и выше. Одни Б.
легко растворяются в воде, другие требуют для растворения небольших концентраций
солей, третьи переходят в раствор только под воздействием сильных щелочей и
т.п. Растворимые Б. - гидрофильные коллоиды, активно
связывающие воду; их растворы обладают значительной вязкостью, низким
осмотическим давлением. Молекулы Б. не проходят через полупроницаемые мембраны,
обладают слабой способностью к диффузии. Структура – белок всех
организмов состоит из 20 видов аминокислот. Каждый Б. характеризуется
определённым ассортиментом и количественным соотношением аминокислот. В
молекулах Б. аминокислоты соединены между собой пептидными связями (-СО-NH-) в
линейной последовательности, составляющей так называемую первичную структуру Б.
Пространственная конфигурация полипептидной цепи Б. определяется его первичной
структурой и условиями среды. При обычных условиях (температура не выше 40 С,
нормальное давление и т.д.) Б. характеризуются внутримолекулярной
упорядоченностью. "Хребет" полипептидной цепи местами может
закручиваться спиралью или образовывать полностью вытянутые отрезки (вторичная
структура). В обоих случаях возникает система водородных связей. Полипептидная
цепь в целом "упаковывается" и жестко фиксируется с помощью
взаимодействий боковых групп аминокислот (третичная структура). В зависимости
от укладки полипептидных цепей форма молекул Б. варьирует от фибриллярной
(вытянутой, нитеобразной) до глобулярной (округлой).
53.
мутагенез - процесс
возникновения наследственных изменений - мутаций, появляющихся
естественно (спонтанно) или вызываемых различными физическими или химическими
факторами - мутагенами. В основе
М. лежат изменения в молекулах нуклеиновых кислот, хранящих и передающих
наследственную информацию. Эти изменения выражаются в виде генных мутаций или
хромосомных перестроек. Кроме того, возможны нарушения митотического аппарата
клеточного деления, что ведёт к геномным мутациям типа полиплоидии или анеуплоидии.
Повреждения нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) заключаются либо в нарушениях
углеводно-фосфатного остова молекулы, либо в химических изменениях азотистых
оснований, непосредственно представляющих генные мутации или приводящих к их
появлению в ходе последующей репликации поврежденной молекулы. При этом пуриновое основание
заменяется другим пуриновым или пиримидиновое основание
- др. пиримидиновым (транзиции), либо пуриновое основание заменяется
пиримидиновым или пиримидиновое - пуриновым (трансверсии). Геномные мутации
заключаются в изменении числа хромосом в клетках организма. К ним относятся: полиплоидия -
увеличение числа наборов хромосом, когда вместо обычных для диплоидных
организмов 2 наборов хромосом их может быть 3, 4 и т. д.; гаплоидия - вместо 2
наборов хромосом имеется лишь один; анеуплоидия - одна или
несколько пар гомологических хромосом отсутствуют или представлены не парой, а
лишь одной хромосомой либо, напротив, 3 или более гомологичными партнёрами. К
хромосомным М., или хромосомным перестройкам,
относятся: инверсии - участок хромосомы перевёрнут на 180 градусов, так что
содержащиеся в нём гены расположены в обратном порядке по сравнению с нормальным;
транслокации - обмен участками двух или более негомологичных хромосом; делеции
- выпадение значительного участка хромосомы; нехватки - выпадение небольшого
участка хромосомы; дупликации - удвоение участка хромосомы; фрагментации -
разрыв хромосомы на 2 части или более. Генные М. представляют собой стойкие
изменения химического строения отдельных генов и, как правило,
не отражаются на наблюдаемой в микроскоп морфологии хромосом. Известны также М.
генов, локализованных не только в хромосомах, но и в некоторых
самовоспроизводящихся органеллах цитоплазмы.
56.
вирусы – мельчайшие живые
организмы, размеры которых 20-300 нм. Это возбудители инфекционных болезней
растений, животных и человека, размножающиеся только в живых клетках. В.
вызывают многие заболевания: оспу, корь, грипп, полиомиелит, чуму рогатого
скота и птиц, бешенство, ряд заболеваний рыб и земноводных, желтуху шелкопряда,
мозаичную болезнь табака, закукливание овса, многие заболевания грибов и
сине-зелёных водорослей и др. Обширный отряд В., поражающих бактерии,
составляют бактериофаги. Зрелые
частицы В. - вирионы, или
вироспоры, приспособлены к перенесению неблагоприятных условий вне организма и
не обнаруживают на этой стадии никаких признаков жизни. Попав в организм, в
чувствительные к В. клетки, вироспоры переходят в стадию развития и
размножения, которая завершается образованием дочерних зрелых частиц В. В.
имеют белковую оболочку - капсид и внутреннее содержимое - нуклеокапсид,
состоящее главным образом из нуклеиновой кислоты
(НК) - ДНК или РНК. Многие В. имеют поверхностную оболочку, покрывающую
белковую. Отдельные элементы белковой оболочки называются капсомерами. У
некоторых В. (например, мозаичной болезни табака) НК в виде спирали включена в
белковую оболочку, без разрушения которой не может быть освобождена. У других
В. (например, жёлтой мозаики турнепса) спирально закрученная нить НК лежит в
капсиде, как в коробочке, и может выйти оттуда без разрушения оболочки. НК -
носители наследственной информации о строении и свойствах В.; белки В. защищают
НК, а также обусловливают ферментативные и антигенные свойства В. Строение
вирусных частиц, приспособленных к перенесению неблагоприятных условий, может
быть и более сложным; таковы, например, полиэдры, образуемые некоторыми В.
насекомых (они состоят из оболочки, кристаллической белковой массы и включенных
в неё частиц В.).
57.
углеводы - обширная группа
органических соединений, входящих в состав всех живых организмов. Первые
известные представители этого класса веществ по составу отвечали общей формуле
CmH2nOn, то есть углерод + вода (отсюда
название). У. принято делить на три основных группы: моносахариды,
олигосахариды и полисахариды. Простейший из моносахаридов - глицериновый
альдегид - содержит один асимметрический атом углерода. Цепь углеродов –
3-9атомов. Олигосахариды содержат в своём составе 2-10 моносахаридов, связанных
гликозидными связями. Наиболее распространены в природе дисахариды сахароза, трегалоза, лактоза. Полисахариды
- высокомолекулярные, линейные или разветвленные соединения, молекулы которых
построены из моносахаридов, связанных гликозидными связями. В состав
полисахаридов могут входить также заместители неуглеводной природы (остатки
фосфорной, серной и жирных кислот). В свою очередь цепи полисахаридов могут
присоединяться к белкам с образованием гликопротеидов. У.
составляют большую (часто основную) часть пищевого рациона человека. В связи с
этим они широко используются в пищевой и кондитерской промышленности (крахмал,
сахароза, пектиновые вещества, агар). Их превращения при спиртовом брожении
лежат в основе процессов получения этилового спирта, пивоварения, хлебопечения;
др. типы брожения позволяют получить глицерин, молочную, лимонную, глюконовую
кислоты и др. вещества. Глюкоза, аскорбиновая кислота, сердечные гликозиды,
углеводсодержащие антибиотики, гепарин широко применяются в медицине. Целлюлоза
служит основой текстильной промышленности, получения искусственного
целлюлозного волокна, бумаги, пластмасс. Липиды - жироподобные вещества,
входящие в состав всех живых клеток и играющие важную роль в жизненных
процессах. Будучи одним из основных компонентов биологических мембран,
Л. влияют на проницаемость клеток и активность многих ферментов, участвуют в
передаче нервного импульса, в мышечном сокращении, создании межклеточных
контактов, в иммунохимических процессах. Др. функции Л. - образование
энергетического резерва и создание защитных водоотталкивающих и
термоизоляционных покровов у животных и растений, а также защита различных
органов от механических воздействий. Большинство Л. - производные высших жирных
кислот, спиртов или альдегидов. В зависимости от химического состава Л.
подразделяют на несколько классов. Простые Л. включают вещества, молекулы
которых состоят только ив остатков жирных кислот (или альдегидов) и спиртов, к
ним относятся жиры (триглицериды и
др. нейтральные глицериды), воски (эфиры жирных
кислот и жирных спиртов) и диольные Л. (эфиры жирных кислот и этиленгликоля или
др. двухатомных спиртов). Сложные Л. включают производные ортофосфорной кислоты
(фосфолипиды) и Л.,
содержащие остатки сахаров (гликолипиды).
59.
экология - биологическая наука, изучающая организацию и
функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, видов,
биоценозов (сообществ), экосистем, биогеоценозов и биосферы. Часто Э.
определяют также как науку о взаимоотношениях организмов между собой и с
окружающей средой. Современная Э. интенсивно изучает также проблемы взаимодействия
человека и биосферы. Основная задача Э. на современном этапе - детальное
изучение количественными методами основ структуры и функционирования природных
и созданных человеком систем. Изучение популяций - естественных совокупностей
особей одного вида, являющихся одновременно элементами системы вида и системы
биогеоценоза, показало наличие у них сложной иерархической структуры. В задачи
популяционной Э. входит изучение пространственного размещения особей,
возрастной, половой и этологической (поведенческой) структуры популяции. Много
внимания уделяется изучению структуры и функционирования биоценозов;
установлению закономерных соотношений численностей видов в сообществе.
Разнообразие явлений, изучаемых современной Э., объясняет её широкие связи со многими
естественными и гуманитарными науками. Популяционная Э. связана с генетикой,
физиологией, этологией, биогеографией, систематикой и демографией.
Биогеоценология - с ландшафтоведением, биогеохимией, почвоведением,
гидрологией, гидрохимией, климатологией и другими науками о среде. Под влиянием
Э. во многих биологических науках формируются направления, рассматривающие те
или иные стороны изучения живого с точки зрения Э. таковы: экологическая
физиология, экологическая морфология, экологическая цитология, экологическая
генетика и др.
60.
кариотип - хромосомный
набор, совокупность признаков хромосом в клетках
тела организма того или иного вида. К. - одна из важнейших генетических
характеристик вида, т.к. каждый вид имеет свой К., отличающийся от К.
близких видов (на этом основана новая отрасль систематики - так называемая кариосистематика).
Постоянство К. в клетках одного организма обеспечивается митозом, а в пределах
вида - мейозом. К. организма
может изменяться, если половые клетки (гаметы) претерпевают изменения под
влиянием мутаций. Иногда К.
отдельных клеток отличается от видового К. в результате хромосомных или
геномных так называемых соматических мутаций.
К. диплоидных клеток состоит из 2 гаплоидных наборов хромосом (геномов),
полученных от одного и др. родителя; каждая хромосома такого набора имеет
гомолога из др. набора.