При изменении условий внешней среды некоторые ранее вредные рецессивные мутации могут оказаться полезными, и организмы, имеющие их, получат преимущества при естественном отборе.

Функции углеводов

Функция	Примеры и пояснения
Энергетическая	Основной источник энергии для всех видов работ, происходящих в клетках. При расщеплении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж.
Структурная	Из целлюлозы состоит клеточная стенка растений, из муреина — клеточная стенка бактерий, из хитина — клеточная стенка грибов и покровы членистоногих.
Запасающая	Резервным углеводом у животных и грибов является гликоген, у растений — крахмал, инулин.
Защитная	Слизи предохраняют кишечник, бронхи от механических повреждений. Гепарин предотвращает свертывание крови у животных и человека.

Строение и функции липидов

Липиды не имеют единой химической характеристики. В большинстве пособий, давая определение липидам, говорят, что это сборная группа нерастворимых в воде органических соединений, которые можно извлечь из клетки органическими растворителями — эфиром, хлороформом и бензолом. Липиды можно условно разделить на простые и сложные.

Простые липиды в большинстве представлены сложными эфирами высших жирных кислот и трехатомного спирта глицерина — триглицеридами. Жирные кислоты имеют: 1) одинаковую для всех кислот группировку — карбоксильную группу (–СООН) и 2) радикал, которым они отличаются друг от друга. Радикал представляет собой цепочку из различного количества (от 14 до 22) группировок –СН₂–. Иногда радикал жирной кислоты содержит одну или несколько двойных связей (–СН=СН–), такую жирную кислоту называют ненасыщенной. Если жирная кислота не имеет двойных связей, ее называют насыщенной. При образовании триглицерида каждая из трех гидроксильных групп глицерина вступает в реакцию конденсации с жирной кислотой с образованием трех сложноэфирных связей.

Если в триглицеридах преобладают насыщенные жирные кислоты, то при 20°С они — твердые; их называют жирами, они характерны для животных клеток. Если в триглицеридах преобладают ненасыщенные жирные кислоты, то при 20 °С они — жидкие; их называют маслами, они характерны для растительных клеток.

Плотность триглицеридов ниже, чем у воды, поэтому в воде они всплывают, находятся на ее поверхности.

К простым липидам также относят воски — сложные эфиры высших жирных кислот и высокомолекулярных спиртов (обычно с четным числом атомов углерода).

Сложные липиды. К ним относят фосфолипиды, гликолипиды, липопротеины и др.

Фосфолипиды — триглицериды, у которых один остаток жирной кислоты замещен на остаток фосфорной кислоты. Принимают участие в формировании клеточных мембран.

Гликолипиды — см. выше.

Липопротеины — комплексные вещества, образующиеся в результате соединения липидов и белков.

Липоиды — жироподобные вещества. К ним относятся каротиноиды (фотосинтетические пигменты), стероидные гормоны (половые гормоны, минералокортикоиды, глюкокортикоиды), гиббереллины (ростовые вещества растений), жирорастворимые витамины (А, D, Е, К), холестерин, камфора и т.д.

Функции липидов

Функция	Примеры и пояснения
Энергетическая	Основная функция триглицеридов. При расщеплении 1 г липидов выделяется 38,9 кДж.
Структурная	Фосфолипиды, гликолипиды и липопротеины принимают участие в образовании клеточных мембран.
Запасающая	Жиры и масла являются резервным пищевым веществом у животных и растений. Важно для животных, впадающих в холодное время года в спячку или совершающих длительные переходы через местность, где нет источников питания. Масла семян растений необходимы для обеспечения энергией проростка.
Защитная	Прослойки жира и жировые капсулы обеспечивают амортизацию внутренних органов. Слои воска используются в качестве водоотталкивающего покрытия у растений и животных.
Теплоизоляционная	Подкожная жировая клетчатка препятствует оттоку тепла в окружающее пространство. Важно для водных млекопитающих или млекопитающих, обитающих в холодном климате.
Регуляторная	Гиббереллины регулируют рост растений. Половой гормон тестостерон отвечает за развитие мужских вторичных половых признаков. Половой гормон эстроген отвечает за развитие женских вторичных половых признаков, регулирует менструальный цикл. Минералокортикоиды (альдостерон и др.) контролируют водно-солевой обмен. Глюкокортикоиды (кортизол и др.) принимают участие в регуляции углеводного и белкового обменов.
Источник метаболической воды	При окислении 1 кг жира выделяется 1,1 кг воды. Важно для обитателей пустынь.
Каталитическая	Жирорастворимые витамины A, D, E, K являются кофакторами ферментов, т.е. сами по себе эти витамины не обладают каталитической активностью, но без них ферменты не могут выполнять свои функции.

2.Рассказать о жизненном цикле организмов. Привести примеры

Жизненный цикл – совокупность всех фаз,начиная с образования зиготы,дающей начало новому организму и кончая фазой зрелости,на которой этот организм способен дать начало новому поколению.

Каждое живое существо сначало зарождается(из зиготы),затем растет, взрослеет и в определенную пору приступает к размножению,когда оно дает начало новому поколению,которое проходит те же этапы.

Примеры: папоротник: спора, заросток,архегонии, яйцеклетка,зигота, зародыш, молодое растение. Волк: взрослая особь самцы (самки), внутренние оплодотворение,внутри организма матери развитие плода, живорождение,забота о потомстве,молодая особь.

5 билет

1. Нуклеиновые кислоты. Сравнить особенности строения нуклеиновых кислот. Объяснить, какова их функция.

Нуклеиновые кислоты- природные высокомолекулярные органические соединения,обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах. Два класса: РНК и ДНК.

ДНК — полимер, мономерами которой являются дезоксирибонуклеотиды.

Молекула ДНК образована двумя полинуклеотидными цепями, спирально закрученными друг около друга и вместе вокруг воображаемой оси, т.е. представляет собой двойную спираль. состоит из остатков трех веществ: 1) азотистого основания, 2) пятиуглеродного моносахарида (пентозы) и 3) фосфорной кислоты. ДНК состоит из аденина, гуанина, цитозина, тимина.

Функция ДНК: хранение наследственной информации.

РНК — полимер, мономерами которой являются рибонуклеотиды. В отличие от ДНК, РНК образована не двумя, а одной полинуклеотидной цепочкой. Нуклеотиды РНК способны образовывать водородные связи между собой. Цепи РНК значительно короче цепей ДНК. остоит из остатков трех веществ: 1) азотистого основания, 2) пятиуглеродного моносахарида (пентозы) и 3) фосфорной кислоты. Азотистые основания РНК также относятся к классам пиримидинов и пуринов.

Функции РНК:

- информационные РНК – записана информация первичной структуре белка.

- рибосомные РНК – входят в состов рибосом

- транспортные РНК – обеспечивают доставку аминокислот к месту структуре белка.

2. Что такое эволюция и эволюционное учение. Рассказать о различных эволюционных учениях.

Эволюция - развитие,процесс постепенного непрерывного количественного изменения кого-чего –нибудь,подготавливающие качественные изменения.

Эволюционные учение – наука о принципах движущих силах, механизмах и общих закономерностях эволюции.

Карл Линей – верил в сотворение природы богом, предложил систему растений и животных, допускал возможность возникновения видов путем скрещивания или под влиянием условий среды.

Жан-Батист Ламарк – изложил эволюционные идеи, движущей силой эволюции считал стремление к совершенству, утверждал наследование благоприобретенных признаков.

Чарльз Дарвин – создал эволюционную теорию,основанную на борьбе за существование и естественном отборе.

Основные положения теории Дарвина: борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости являются основными движущими силами эволюцииорганического мира.

Движущие силы эволюция пород и сортов – наследственная изменчивость и производимый человеком отбор.

Вариант 6

1)Клеточная мембрана — эластическая молекулярная структура, состоящая из белков и липидов.

Строение мембраны клетки

Клеточная мембрана трехслойна. Центральный слой – жировой служит, непосредственно, для изоляции клетки. Водорастворимые вещества он не пропускает, только жирорастворимые.

Остальные же слои – нижний и верхний представляют собой белковые образования, разбросанные в виде островков на жировом слое. Между этими островками скрываются транспортёры и ионные канальцы, которые служат именно для транспорта водорастворимых веществ как в саму клетку, так и за ее пределы.

Более подробно, жировая прослойка мембраны состоит из фосфолипидов и сфинголипидов.

Функции клеточной мембраны

Основными функциями клеточной мембра­ны являются следующие:

Барьерная (защитная) функция — наиболее очевидная функция клеточной мембраны, образующей поверхностную оболочку клетки. Особую роль в выполнении этой функции играют клеточные мембраны эпителиальной ткани. Они образуют обычно поверхности, отделяющие внутреннюю среду организма от внешней среды. Это относится также к легким и к желудочно-кишечному тракту. Барьерная функция клеточных мем­бран нарушается при многих патологических процессах (атеросклероз, гипоксия, интокси­кация, раковое перерождение). Многие ле­карственные вещества реализуют свое влия­ние посредством действия на мембрану, при ее повреждении эффекты лекарственных ве­ществ могут изменяться. Клетки, образую­щие наружный слой эпителия, обычно со­единены с помощью плотных контактов, ко­торые ограничивают межклеточный перенос веществ.

Рецепторная функция - восприятие изменений внешней и внут­ренней среды организма с помощью специ­альных структур — рецепторов, обеспечива­ющих узнавание различных раздражителей и реагирование на них. Клеточная мембрана располагает большим набором рецепторов, обладающих специфической чувствительнос­тью к различным агентам — гормонам, меди­аторам, антигенам, химическим и физичес­ким раздражителям. Рецепторы отвечают за взаимное распознавание клеток, развитие иммунитета. Рецепторами на поверхности клеток могут служить гликопротеиды и гликолипиды мембран. Рецептор активирует G-белок мембраны, который с помощью фермента-предшественника, расположенного на внутренней поверхности клеточной мембраны, активирует второй посредник, реализующий эффект от раздражителя. После­довательность может быть, например, такой: адреналин — B-адренорецептор-GS-белок — аденилатциклаза-АТФ-цАМФ — протеинкиназа — фосфорилирование белков — измене­ние метаболизма и функций клетки. Воспри­ятие физических и химических раздражите­лей (изменений внутренней и внешней среды организма) у возбудимых клеток осуществля­ется с помощью трансформации энергии раз­дражения в нервный импульс.

Создание электрического заряда клетки обеспечивает клеткам возбудимых тканей возникновение локального потенциала, по­тенциала действия (возбуждения) и проведе­ние последнего. Распро­странение возбуждения обеспечивает бы­струю связь возбудимых клеток между собой, а также посылку эфферентного сигнала от нервной клетки к эффекторной (исполни­тельной) и получение обратных (афферент­ных) импульсов от нее. Практически все живые клетки имеют электрический заряд, но лишь немногие из них способны генери­ровать потенциал действия.

Выработка биологически активных ве­ществ — простагландинов, тромбоксанов, лейкотриенов, оказывающих сильное влия­ние на адгезию тромбоцитов и процесс вос­паления.

Транспортная функция вместе с барьер­ной обеспечивает относительно постоянный состав веществ в клетке и ее электрический заряд. Наличие концентрационных и элект­рических градиентов различных веществ и ионов вне и внутри клетки свидетельствует о том, что клеточная мембрана осуществля­ет тонкую регуляцию содержания в цито­плазме ионов и молекул. Благодаря транс­порту частиц формируется состав внутри­клеточной среды, наиболее благоприятный для оптимального протекания метаболичес­ких реакций.

2) Популяция — самая мелкая из групп особей, способная к эволюционному развитию, поэтому ее называют элементарной единицей эволюции.

Отдельно взятый организм не может являться единицей эволюции. Эволюция идет только в группе особей. Поскольку отбор идет по фенотипам, в группе особей необходима разнокачественность. Разные фенотипы в одних и тех же условиях могут обеспечиваться разными генотипами. Генотип же каждого конкретного организма на протяжении всей жизни остается неизменным. Популяция благодаря большой численности особей представляет собой непрерывный поток поколений, и, в силу мутационной изменчивости, — разнородную (гетерогенную) смесь различных генотипов. Совокупность генотипов всех особей популяции — генофонд — основа микроэволюционных процессов в природе.

Вид как целостная система не может быть принят за единицу эволюции, так как обычно виды распадаются на составные их части — популяции.

Вариант

1)Эндоплазматический ретикулум- трансляция и свёртывание новых белков (гранулярный эндоплазматический ретикулум), синтез липидов(агранулярный эндоплазматический ретикулум)

Аппарат Гольджи- сортировка и преобразование белков

Вакуоль- запас, поддержаниегомеостаза, в клетках растений — поддержание формы клетки (тургор)

Везикулы- запасают или транспортируют питательные вещества

Лизосомы- мелкие лабильные образования, содержащие ферменты, в частностигидролазы, принимающие участие в процессах перевариванияфагоцитированной пищи и автолиза (саморастворение органелл

Меланосома- хранение пигмента

2) Микроэволюция, совокупность эволюционных процессов, протекающих внутри отдельных или смежных популяций вида, приводящих к изменению генетической структуры этих популяций, возникновению различий между организмами и образованию новых видов.

Формы микроэволюции

- Филетическая эволюция Это постепенные изменения, происходящие с течением времени в пределах одного вида, популяции или группы популяций. В результате таких изменений приспособленность организмов к среде возрастает.

- Видообразование Это процесс возникновения новых видов в результате эволюции популяций исходного вида. Происходит в тех случаях, когда биологические виды расщепляются на два или более новых вида.

3)

8Вариант

1)

Особенности строения	Функции
Митохондрии	Два слоя мембраны: наружная и внутренняя имеет выросты – кристы. Содержат собственные ДНК, РНК, рибосомы.	Синтез молекул АТФ – универсального источника энергии клетки. В митохондриях осуществляется кислородный этап клеточного дыхания.
Пластиды: - Лейкопласты- Хлоропласты - Хромопласты	Два слоя мембраны: наружная и внутренняя имеет складки – граны, расположенные в виде стопок, на складках пузырьки – тилакоиды. Содержат собственные ДНК, РНК, рибосомы.
бесцветные	Накопление органических веществ (крахмала, масла, белков), могут превращаться хлоропласты и хромопласты
Зеленые	Фотосинтез, могут превращаться в хромопласты
Желтые, оранжевые, красные	Придают окраску цветкам, плодам, листьям

Макроэволюция — эволюционные преобразования, происходящие на надвидовом уровне и обусловливающие формирование все более крупных сообществ. Макроэволюция происходит на протяжении геологических эпох с масштабом времени в миллионы лет.

Биологический прогресс характеризуется следующими признаками:

1) Увеличение численности особей;

2) Расширение ареала распространения;

3) Усилением дифференциации прежней группы на новые (виды, подвиды);

Биологический регресс противоположен прогрессу и характеризуется:

1) Уменьшением численности особей;

2) Сокращением ареала распространения;

3) Уменьшением числа систематических группировок;

9 Вариант

2)Факторы эволюции - это факторы, которые приводят к адаптивных изменений организмов, популяций и видов. В течение длительного времени среди ученых было распространено две системы взглядов на факторы эволюции: автогенез (эволюция является следствием действия только внутренних факторов) и эктогенез (эволюция является следствием действия лишь внешних факторов).

1. Первым важнейшим фактором эволюции является мутационный процесс, который исходит из признания факта, что основную массу эволюционного материала составляют различные формы мутаций, т.е. изменений наследственных свойств организмов, возникающих естественным путем или вызываемых искусственно.

2. Второй важнейший фактор – популяционные волны, часто называемые «волнами жизни». Они определяют количественные флуктуации (отклонения от среднего значения) численности организмов в популяции, а также области ее обитания (ареала). Основное значение В. ж. сводится к случайным изменениям концентраций (особенно невысоких) различных мутаций и генотипов, содержащихся в популяциях.

3. Третьим основным фактором эволюции признается изоляция группы организмов.

3) Живые клетки дышат, питаются, растут и размножаются. Вещества, необходимые для жизнедеятельности клеток, поступают в них сквозь клеточную мембрану в виде растворов из внешней среды и других клеток. Причем мембрана хорошо пропускает в клетку одни вещества (например, воду) и задерживает другие.

В любой живой клетке постоянно осуществляются сложные и многообразные реакции, необходимые для жизнедеятельности клетки. Если их ход нарушается, то это может привести к серьезным изменениям жизнедеятельности клеток и даже к их гибели. Так, получаемые извне органические и минеральные вещества используются клетками для образования необходимых им веществ и построения клеточных структур. При распаде органических веществ выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности клетки.

В многоклеточных организмах цитоплазма одной клетки обычно не изолирована от цитоплазмы других клеток, расположенных рядом. Нити цитоплазмы соединяют соседние клетки, проходя через мембрану и поры в клеточных оболочках.

10 Вариант

1)

Фаза	Митоз	Мейоз
1 деление	2 деление
Интерфаза	Набор хромосом 2n Идет интенсивный синтез белков, АТФ и других органических веществ Удваиваются хромосомы, каждая оказывается состоящей из двух сестринских хроматид, скрепленных общей центромерой.	Набор хромосом 2n Наблюдаются те же процессы, что и в митозе, но более продолжительна, особенно при обра­зовании яйцеклеток.	Набор хромосом гаплоидный (n). Синтез органических веществ отсутствует.
Профаза	Непродолжительна, происходит спирализация хро­мосом, исчезают ядерная оболочка, ядрышко, образуется веретено деления	Более длительна. В начале фазы те же процессы, что и в митозе. Кроме того, происходит конъюгация хромосом, при которой гомологичные хромосомы сближаются по всей длине и скру­чиваются. При этом может происходить обмен генетической информацией (перекрест хромосом) —кроссинговер. Затем хромосомы расходятся.	Короткая; те же процессы, что и в митозе, но при nхромосом.
	Метафаза	Происходит дальнейшая спирализация хромосом, их центромеры располагаются по экватору.	Происходят процессы, аналогичные тем, что и в митозе.	Происходит то же, что и в митозе, но при nхромосом.
	Анафаза	Центромеры, скрепляющие се­стринские хроматиды, делятся, каждая из них становится новой хромосомой и отходит к противоположным полюсам.	Центромеры не делятся. К противоположным полюсам отходит одна из гомологичных хро­мосом, состоящая из двух хроматид, скрепленных общей центромерой.	Происходит то же, что и в митозе, но при nхромосом.
	Телофаза	Делится цитоплазма, образуются две дочерние клетки, каждая с диплоидным набором хромосом. Исчезает веретено деления, формируются ядрышки.	Длится недолго Гомологичные хро­мосомы попадают в разные клетки с гаплоидным набором хромосом. Цитоплазма делится не всегда.	Делится цитоплазма. После двух мейотических делений образуется 4 клетки с гаплоидным набором хромосом.

2)

11 Вариант

1. Рассказать об особенностях строения и процессах жизнедеятельности неклеточных форм жизни: вирусы, прионы, вироиды.

Вирусы являются внутриклеточными паразитами, функционирующими на генетическом уровне. Строение: Состоят из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки - капсида вокруг этой молекулы. Вирусы, обладающие бо­лее сложным строением, имеют еще одну обо­лочку белковую или липопротеиновую.

Процессы жизнедеятельности: Вирусы могут существовать в виде кристаллов. В таком состоянии они не размно­жаются, не проявляют никаких признаков жи­вого и могут сохраняться длительное время. Но при внедрении в живую клетку вирус начинает размножаться. Проникая в клетку, ви­рус встраивает свою ДНК в ДНК клетки, и начи­нается синтез вирусных белков, репликация ви­русной ДНК, тогда как синтез белков и ДНК клетки-хозяина подавляется. Вне живой клетки вирусы не способны к раз­множению, синтезу белка. Вирусы вызывают различные заболевания растений, животных, человека.

Прионы – это белковые молекулы, которые способны паразитировать в клетках человека и животных, вызывая ряд нейродегенеративных заболеваний. Прионы не содержат нуклеиновых кислот и, таким образом, отличаются от всех известных микроорганизмов, таких как бактерии, грибки, вирусы и вирусоподобные частицы.

Белок – прион обозначается как PrPsc. Он гомологичен обычному клеточному белку – PrPc, который находится в клетках нервной системы, некоторых тканей и лимфоцитах. PrPsc и PrPc имеют одинаковую первичную структуру, но различаются по вторичной и третичной структурах. Они кодируются геном PrP весьма сходным у всех млекопитающих. Ныне известно 18 мутаций человеческого гена PrP, которые связаны с различными прионовыми болезнями.

Прионы образуются путем посттрансляционной модификации нормального клеточного белка PrPс, при его встрече с молекулой PrPsc. Молекула PrPс, сталкиваясь с молекулой PrPsc, меняет свою конфигурацию и становится инфекционной. Таким образом единичный прион превращает полипептиды клетки с близкой ему структурой в свое подобие.

Все прионы имеют высокую инфекционность. Они устойчивы к различным физико-химическим воздействием: кипячению в течении 30-60 мин., высушиванию, замораживанию, химической обработке спиртами, формальдегидом, кислотами, УФ-облучению, гамма-облучению. Поэтому их очень тяжело инактивировать, обезвредить.

Для прионов не существует видового барьера, они имеют длительный инкубационный период. Инкубационный период, например, возбудителя бешенства крупного рогатого скота (губчатой энцефалопатии) - 6 лет.

Человек может быть инфицирован прионами двумя способами:

1. Наследственная передача по Менделю (аутосомно-доминантный тип наследования через предварительную генную ауторепликацию инфекционного агента).

2. При употреблении мяса, а также при медицинских манипуляциях (прививках, операциях, пункциях).

Прионы в настоящее время интенсивно изучаются. Причиной столь пристательного внимания является не только теоретический интерес, но и неизлечимость прионовых болезней на сегодняшний день. Однако в природе прионовых болезней еще много неясного.

Вироиды – инфекционные агенты, которые вызывают некоторые заболевания у растений. По химической природе они являют собой небольшие молекулы РНК из 200- 400 нуклеотидов. РНК вирионов не кодирует белков. Однако они способны реплицироваться в живой клетке, используя ее ферментные системы. Вироиды могут изменятся и приспосабливаться к условиям существования. Они устойчивы к нагреванию, облучению, действия формалина, нуклеаз, противовирусных препаратов.

Существует мнение, что вироиды являют собой небольшие интронные участки про-РНК вырезанные в процессе сплайсинга, которые приобрели способность к репликации (так называемые «беглецы-интроны»).

2.Рассказать о гипотезах происхождения жизни на Земле.

В настоящее время существует пять гипотез возникновения жизни:

1. Креационизм – гипотеза, утверждающая, что жизнь создана сверхъестественным существом в результате акта творения, то есть Богом.

2. Гипотеза стационарного состояния, согласно которой жизнь существовала всегда.

3. Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни, которая основывается на идее многократного возникновения жизни из неживого вещества.

4. Гипотеза панспермии, согласно которой жизнь была занесена на Землю из космического пространства.

5. Гипотеза исторического происхождения жизни путем биохимической эволюции.

Согласно креационистской гипотезе, которая имеет самую длинную историю, создание жизни есть акт божественного творения. Свидетельством этому является наличие в живых организмах особой силы, «души», управляющей всеми жизненными процессами. Гипотеза креационизма навеяна религиозными воззрениями и к науке отношения не имеет.

Согласно гипотезе стационарного состояния, жизнь никогда не возникала, а существовала вечно вместе с Землей, отличаясь большим разнообразием живого. С изменением условий жизни на Земле происходило и изменение видов: одни исчезали, другие появлялись. Эта гипотеза основывается в основном на исследованиях палеонтологии. По своей сущности эта гипотеза не относится к концепциям возникновения жизни, поскольку вопрос о происхождении жизни она принципиально не затрагивает.

Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни была выдвинута в древнем Китае и Индии как альтернатива креационизму. Представления этой гипотезы поддерживали мыслители Древней Греции (Платон, Аристотель), а также ученые периода Нового времени (Галилей, Декарт, Ламарк). Согласно этой гипотезе, живые организмы (низшие) могут появиться путем саморождения из неживого вещества, содержащего некое «активное начало». Так, например, по Аристотелю, насекомые и лягушки при определенных условиях могут заводиться в иле, сырой почве; черви и водоросли в стоячей воде, а вот личинки мух – в протухшем мясе при его гниении.

Однако уже с начала XVII в. такое понимание происхождения жизни стало подвергаться сомнению. Ощутимый удар по этой гипотезе нанес итальянский естествоиспытатель и врач Ф. Реди (1626–1698), который в 1688 г. раскрыл сущность появления жизни в гниющем мясе. Ф. Реди сформулировал свой принцип: «Все живое – от живого» и стал основоположником концепции биогенеза, утверждавшей, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни.

Французский микробиолог Л. Пастер (1822–1895) своими опытами с вирусами окончательно доказал несостоятельность идеи спонтанного самозарождения жизни. Однако, опровергнув эту гипотезу, он не предложил свою, не пролил свет на вопрос о возникновении жизни.

Тем не менее опыты Л. Пастера имели большое значение в получении богатого эмпирического материала в области микробиологии его времени.

Гипотеза панспермии – о неземном происхождении жизни путем занесения «зародышей жизни» из космоса на Землю – впервые была высказана немецким биологом и врачом Г. Рихтером в конце XIX в. Концепция панспермии (от греч. pan – весь, sperma – семя) допускает возможность происхождения жизни в разное время в разных частях Вселенной и переноса ее различными путями на Землю (метеориты, астероиды, космическая пыль).

Действительно, в настоящее время получены некоторые данные, указывающие на возможность образования органических веществ химическим путем в условиях космоса. Так, в 1975 г. предшественники аминокислот были найдены в лунном грунте. В межзвездных облаках обнаружены простейшие соединения углерода, в том числе и близкие к аминокислотам. В составе метеоритов найдены альдегиды, вода, спирты, синильная кислота и т. д.

Концепцию панспермии разделяли крупнейшие ученые конца XIX – начала XX в.: немецкий химик и агроном Ю. Либих, английский физик У. Томсон, немецкий естествоиспытатель Г. Гельмгольц, шведский физико-химик С. Аррениус. С. Аррениус в 1907 г. в своих трудах даже описывал, как с других планет в космическое пространство уходят с пылинками и живые споры организмов. Носясь в бескрайних просторах космоса под действием давления звездного света, они попадали на планеты и там, где были благоприятные условия (в том числе на Земле) начинали новую жизнь. Идеи панспермии поддерживали и некоторые русские ученые: геофизик П. Лазарев, биолог Л. Берг, биолог-почвовед С. Костычев.

Существует идея о возникновении жизни на Земле почти с момента ее образования. Как известно, Земля образовалась около 5 млрд лет назад. Значит, жизнь могла зародиться во время образования Солнечной системы, то есть в космосе. Поскольку длительность эволюции Земли и жизни на ней разнится незначительно, то существует версия, что жизнь на Земле – это продолжение вечного ее существования. Эта позиция близка к теории вечного существования жизни во Вселенной. В масштабе глобального эволюционного процесса можно полагать, что возникновение жизни на Земле может, по-видимому, совпадать с образованием и существованием материи. Академик В. Вернадский разделял идею вечности жизни не в контексте ее перераспределения в космосе, а в смысле неразрывности и взаимосвязанности материи и жизни. Он писал, что «жизнь и материя неразрывны, взаимосвязаны и между ними нет временной последовательности». На эту же мысль указывает и русский биолог и генетик Тимофеев-Ресовский (19001982). В своем кратком очерке теории эволюции (1977 г.) он остроумно заметил: «Мы все такие материалисты, что нас всех безумно волнует, как возникла жизнь. При этом нас почти не волнует, как возникла материя. Тут все просто. Материя вечна, она ведь всегда была, и ненужно никаких вопросов. Всегда была. А вот жизнь, видите ли, обязательно должна возникнуть. А может быть, она тоже была всегда. И не надо вопросов, просто всегда была, и все».

Для обоснования панспермии в научно-популярной литературе приводятся «факты» о неопознанных летающих объектах, прилете инопланетян на Землю, наскальные топологические рисунки.

Однако серьезных доказательств эта концепция не имеет, а многие доводы выступают против нее. Известно, что диапазон жизненных условий для существования живого довольно узок. Поэтому вряд ли живые организмы выжили бы в космосе под действием ультрафиолетовых лучей, рентгеновского и космического излучения. Но и не исключается возможность занесения отдельных предпосылочных факторов жизни на нашу планету из космоса. Следует отметить, что это принципиального значения не имеет, поскольку концепция панспермии в корне не решает проблемы происхождения жизни, а лишь переносит ее за пределы Земли, не раскрывая самого механизма ее образования.

Таким образом, ни одна из перечисленных четырех гипотез до настоящего времени не подтверждена надежными экспериментальными исследованиями.

Наиболее доказательно с точки зрения современной науки выглядит пятая гипотеза – гипотеза происхождения жизни в историческом прошлом в результате биохимической эволюции. Ее авторами являются отечественный биохимик академик А. Опарин (1923 г.) и английский физиолог С. Холдейн (1929 г.). Об этой гипотезе мы подробно будем говорить в следующем разделе.

3.Рассмотрите кариограммы здорового и больного синдромом Дауна человека. Подпишите кариограмму здорового и больного человека. Какие признаки позволяют различать их?

12 вариант

1.Дать общую характеристику обмена веществ и превращение энергии в клетках

Обмен веществ и энергии – это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, a так же обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой
Энергетический обмен и обмен веществ присущ каждой живой клетке. Богатые энергией питательные вещества усваиваются и хи­мически преобразуются, а конечные продукты обмена с более низким содержанием энергии удаляются из клетки. Освобождающаяся при этом энергия используется для различных целей, например, для поддержания клеточной структуры и сохранения ее функций, для обеспечения специфических клеточных активностей (сокращение скелетных и гладких мышц, работа K- Na насоса и др.).
Все происходящие в организме преобразования веществ и и энергии объединены под общим названием метаболизм. Метаболизм разделяют на два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция).
Анаболизм - это совокупность процессов синтеза веществ (компо­нентов клетки, структур тканей и органов). Он обеспечивает рост и развитие, обновление биологических структур и накопление энергии.
Катаболизм - это совокупность процессов расщепления сложных молекул до более простых веществ, до конечных продуктов метабо­лизма с образованием энергии. К конечным продуктам метаболизма относятся: вода (до 350 мл/день), двуокись углерода (0.007 мл/мин или 0.01 мл/сут.), мочевина (до 30 г/день), вещества, содержащие азот. Катаболизм обеспечивает энергией все необходимые функции орга­низма.
Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Преобладание анаболических процессов происходит в период роста и способствует накоплению массы тела. Преобладание катаболических процессов ведет к разрушению тканевых структур. Соотношение анаболизма и катаболизма, их преобладание зависит от возраста. В детском возрасте преобладают процессы анаболизма, у взрослых обычно наблюдается равновесие, в пожилом возрасте преобладают процессы катаболизма. Равновесное или неравновесное соотношение анаболизма и катаболизма зависит от состояния здоровья, выполняемой организмом физической и психоэмоциональной нагрузки.
В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: энергия сложных органических веществ, поступающих с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Человек и животные получают энергию из окружающей среды в виде потенциальной энергии, заключенной в химических связях молекул жира, белка и углеводов. Все процессы жизнедеятельности обеспечиваются энергией за счет анаэробного и аэробного метаболизма. Энергии, образующейся в ходе анаэробных процессов (без участи кислорода), недостаточно для осуществления активной жизни. Энергия, образующаяся с участием кислорода более эффективна.
Биологическое окисление, в сущности, представляет собой «сгорание» вещества при низкой температуре. Часто энергия, высвобождающаяся при окислении, запасается в высокоэнергетических фосфатных связях АТФ. АТФ является аккумулятором химической энергии и средством ее переноса. При полном окислении молекул жира образуется большее количество АТФ, чем при окислении молекулы углеводов.
Задачей физиологии является определение общих затрат веществ и энергии организмом и того, как они должны восполняться с помощью полноценного питания. Энергетический обмен служит показателем общего состояния и физиологической активности организма.
Единица измерения энергии калория (кал.). 1 ккал = 4,19 кДж.

2.Что изучает генетика. Методы генетических исследований.

Гене́тика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости. В зависимости от объекта исследования классифицируютгенетику растений, животных, микроорганизмов, человека и другие; в зависимости от используемых методов других дисциплин — молекулярную генетику, экологическую генетику и другие. Идеи и методы генетики играют важную роль в медицине, сельском хозяйстве, микробиологической промышленности, а также в генетической инженерии^[

Генеалогический метод. В основе метода лежит клинико-генетический анализ родословной пробанда [Пробанд — лицо, с которого начинаются генетические исследования семьи (в психиатрической клинике — сам больной).], страдающего тем или иным наследственным заболеванием. Генеалогический метод используют для: 1) установления модуса наследования заболевания или его отдельного симптома; 2) изучения наследственного полиморфизма и гетерогенности клинических проявлений болезни; 3) изучения сцепления генов; 4) анализа мутационного процесса; 5) медико-генетического консультирования. Генеалогический метод может сочетаться с параклиническими методами исследования (физиологические, биохимические, иммунологические).

Близнецовый метод. Роль наследственных факторов можно определить, сравнивая конкордантность (совпадение) по анализируемому признаку монозиготных (однояйцевые) и дизиготных (двуяйцевые) близнецов. Внутрипарные различия позволяют ориентировочно судить о соотношении наследственных и средовых факторов, определяющих возникновение болезни. Изучение клинических особенностей заболевания у близнецов и их ближайших родственников освещает роль генетических факторов в формировании отдельных параметров болезни (форма, возраст, в котором началась болезнь, исходы, терапевтическая резистентность и др.). Близнецовый метод можно использовать и в исследованиях патогенетических (физиологические, биохимические, иммунологические и др.) механизмов психических болезней.

Метод изучения приемных детей позволяет надежно разделить роль наследственных и средовых факторов в этиологии болезней и определить, какие из них имеют более существенное значение. Сравнивают частоту заболевания детей двух групп. Первую группу составляют дети, один или оба родителя которых страдали психическим заболеванием. Эти дети в раннем возрасте были взяты на воспитание (усыновлены) и жили в семьях психически здоровых лиц. Дети второй группы росли и воспитывались в семьях своих биологических родителей, страдавших психическим заболеванием.

Цитогенетический метод — изучение количественного и качественного состава хромосом человека, в частности определение полового хроматина и более тонкий структурный анализ хромосом (авторадиография, флуоресцентные методы).

Биохимический метод используется для обнаружения наследственных дефектов метаболизма. Конечная цель — выявление первичных продуктов действия мутантных генов. Этой цели служат широкий набор вариантов спектрофотометрии, электрофореза, хроматографии. Проводятся количественное определение содержания ферментов и их активности, химическое обнаружение различных физиологически активных соединений и их метаболитов и т. д.

Общие закономерности наследования психических заболеваний. Изучение генеалогическим методом семей лиц, страдающих психическими болезнями, убедительно показало накопление в них случаев психозов и аномалий личности. Увеличение частоты случаев болезни среди близких родственников было установлено для больных шизофренией, маниакально-депрессивным психозом, эпилепсией, некоторыми формами олигофрении.

3.Сравнить строение половых клеток: сперматозоидов и яйцеклеток. Найти признаки сходства и различия.

Мужские половые клетки (гаметы) – сперматозоиды – образуются в результате сперматогенеза (гр. сперма – семя и генезис – рождение).
Этот процесс идет в три стадии: размножение в семенниках диплоидных клеток сперматогенной ткани, в результате которого образуются сперматоциты (2n); рост сперматоцитов, сопровождающийся синтезом ДНК и достраиванием второй хроматиды; созревание сперматоцитов, которые делятся мейозом с образованием гаплоидных (n) сперматозоидов.
Хромосомные наборы сперматозоидов (человека и других млекопитающих) различаются по половым хромосомам: одни несут Х-, а другие – Y-хромосому.
Женские половые клетки (гаметы) – яйцеклетки – образуются в результате оогенеза (гр. оон – яйцо и генезис – рождение).
Этот процесс идет в яичниках тоже в три стадии: размножение в яичниках диплоидных клеток оогенной ткани, в результате которого образуются ооциты (2n); рост ооцитов, сопровождающийся синтезом ДНК и построением второй хроматиды хромосом; созревание ооцитов и их деление мейозом. В результате из ооцита образуется одна гаплоидная яйцеклетка с однохроматидными хромосомами (1n1c) и три редукционных (или полярных) тельца. В дальнейшем яйцеклетка участвует в половом процессе, а редукционные тельца отмирают. Отличия в строении сперматозоидов и яйцеклеток связаны с их функциями. Яйцеклетки в процессе созревания покрываются оболочками (в некоторых случаях, например, у пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, возникает ряд дополнительных оболочек). Функция оболочек – защита яйцеклетки и зародыша от внешних неблагоприятных воздействий.
Функция сперматозоидов заключается в доставке в яйцеклетку генетической информации и стимуляции ее развития. В связи с этим в сперматозоидах происходит значительная перестройка: аппарат Гольджи располагается на переднем конце головки, преобразуясь в кольцевое тельце (акросому), выделяющее ферменты, которые действуют на оболочку яйца. Митохондрии компактно упаковываются вокруг появившегося жгутика, образуя шейку. В сформированном сперматозоиде содержатся также центриоли.

13 Вариант

1. Объяснить, что такое пластический обмен. Как происходит биосинтез белков.

Пластический обмен (биосинтез) – это когда из простых веществ с затратой энергии образуются (синтезируются) более сложные. Пример:

· При фотосинтезе из углекислого газа и воды синтезируется глюкоз

Биосинтез белка — сложный многостадийный процесс синтеза полипептидной цепи из аминокислот, происходящий на рибосомах с участием молекул мРНК и тРНК. Процесс биосинтеза белка требует значительных затрат энергии. Биосинтез белка происходит в два этапа. В первый этап входит транскрипция и процессинг РНК, второй этап включает трансляцию. Во время транскрипции фермент РНК-полимеразасинтезирует молекулу РНК, комплементарную последовательности соответствующего гена (участка ДНК). Терминатор в последовательности нуклеотидов ДНК определяет, в какой момент транскрипция прекратится. В ходе ряда последовательных стадий процессинга из мРНК удаляются некоторые фрагменты, и редко происходит редактирование нуклеотидных последовательностей. После синтеза РНК на матрице ДНК происходит транспортировка молекул РНК в цитоплазму. В процессе трансляции информация, записанная в последовательности нуклеотидов, переводится в последовательность остатков аминокислот.

2. Рассказать об особенностях моногибридного скрещивания и его цитологических особенностях.

Моногибридным называют скрещивание двух организмов, которые отличаются друг от друга только по одному признаку. Именно с моногибридного скрещивания начал свои исследования законов наследственности Г.Мендель. Он скрестил два растения гороха, отличающиеся друг от друга только цветом горошин: желтым и зеленым. В первом поколении все горошины были желтыми. Таким образом, Г.Мендель установил, что желтый цвет семян подавляет зеленый цвет, или доминирует. Эта закономерность получила название правила доминирования, а иногда ее называют первым законом Менделя
Однако Г.Мендель не остановился на анализе исследования цвета горошин в первом поколении. Он скрестил два гетерозиготных растения из первого поколения. Во втором поколении произошло расщепление и появились растения не только с желтыми, но и с зелеными семенами в соотношении 3:1. Эта закономерность получила название правила расщепления гибридов второго поколения, или второго закона Менделя. Мендель также установил, что открытые им закономерности относятся не только к цвету семян, но и к цвету цветков, форме семян и т.д.
Из опытов по моногибридному скрещиванию можно сделать ряд выводов.

1. Организмы передают гены из поколения в поколение, не изменяя их. Это подтверждается тем, что в первом поколении зеленых горошин не было, однако ген а, определяющий этот цвет, был передан без изменений из F₁ в F₂, где семена рецессивных гомозигот аа – зеленые.

2. Один из генов, определяющих каждый признак, подавляет другой, то есть доминирует над ним. Это заключение Менделя справедливо для признаков гороха, но могут быть и другие взаимоотношения между генами.

3. Рассматривая закономерности расщепления, возникающего при скрещивании двух гетерозиготных особей гороха, Мендель предположил, что наследственные факторы (которые мы теперь называем генами) при образовании гибридов не изменяются и не смешиваются, сохраняясь неизменными. Связь между поколениями осуществляется только через половые клетки – гаметы. Обнаружив появление в F₂ 25% особей с рецессивным признаком родителей – зелеными семенами, – Мендель установил, что это может произойти только при соблюдении следующего условия: при образовании половых клеток в каждую из них попадает только один наследственный фактор (то есть ген) из аллельной пары. Это и есть формулировка гипотезы Менделя, получившая название закон чистоты гамет.
Цитологическое обоснование этого закона заключается в том, что при образовании половых клеток происходит мейоз, в результате которого из одной диплоидной клетки (2n) образуются четыре гаплоидные гаметы (n). Естественно, что в единственном наборе хромосом гаметы может быть только по одному гену, определяющему какой-либо признак (аллельной пары).

3.Определить изменчивость у растений. На основе имеющегося признака построить вариационный ряд и вариационную кривую. Объяснить статистическую закономерность модификационной изменчивости. Что иллюстрирует вариационная кривая?

Вариант

1. Рассказать об особенностях пластического обмена во время процессов фотосинтеза и хемосинтеза.

2. Рассказать об особенностях дигибридного скрещивания и его цитологических особенностях.

Сущность дигибридного скрещивания. Организмы различаются по многим генам и, как следствие, по многим признакам. Чтобы одновременно проанализировать наследование нескольких признаков, необходимо изучить наследование каждой пары признаков в отдельности, не обращая внимания на другие пары, а затем сопоставить и объединить все наблюдения. Именно так и поступил Мендель.

Скрещивание, при котором родительские формы отличаются по двум парам альтернативных признаков (по двум парам аллелей), называется дигибридным. Гибриды, гетерозиготные по двум генам, называют дигетерозиготными, а в случае отличия их по трем и многим генам — три- и полигетерозиготными соответственно.

Результаты дигибридного и полигибридного скрещивания зависят от того, располагаются гены, определяющие рассмотренные признаки, в одной хромосоме или в разных.

Независимое наследование (третий закон Менделя). Для дигибридного скрещивания Мендель использовал гомозиготные растения гороха, различающиеся одновременно по двум парам признаков. Одно из скрещиваемых растений имело желтые гладкие семена, другое — зеленые морщинистые

Цитологические основы ди гибридного скрещивания. Как известно, в профазе I мейоза гомологичные хромосомы конъюги-руют, а в анафазе одна из гомологичных хромосом отходит к одному полюсу клетки, а другая — к другому. При расхождении к разным полюсам негомологичные хромосомы комбинируются свободно и независимо друг от друга. При оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом и гомологичные хромосомы, оказавшиеся в процессе мейоза в разных половых клетках родителей, соединяются вновь.

Предположим, что каждая хромосома содержит только один ген. Палочковидные хромосомы несут аллель A или а, сферические —В или b, т. е. эти две пары аллелей находятся в негомологичных хромосомах

Гомозиготные родители (ААВВ и aabb) формируют только один тип гамет с доминантными (АВ) или с рецессивными (ab) аллелями. При слиянии таких гамет образуется единообразное первое поколение гибридов — гибрид дигетерозиготен (АаВb), но так как у него присутствуют гены А и B, то по фенотипу он сходен с одним из родителей.

В тех случаях, когда необходимо указать, что те или иные гены находятся в гомологичных хромосомах, в генетических формулах зигот хромосомы принято изображать в виде двух черточек или одной с указанием обоих аллелей гена. Формула дигетерозиготы может быть записана так: . Поскольку гаметы содержат только по одной из гомологичных хромосом и соответственно по одному аллелю каждого гена, то их формулы могут быть записаны так: и т. д.

3. Белок состоит из 124 аминокислот. Сравните относительные молекулярные массы белка и гена, который его кодирует. Mr (аминокислоты) = 100, Mr (нуклеотида) = 345.

Вариант

1. Особенности энергетического обмена в клетках живых организмов.

Обмен веществ и энергии — совокупность процессов превращения веществ и энергии, происходящих в живых организмах, и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ и энергии является основой жизнедеятельности организмов и принадлежит к числу важнейших специфических признаков живой материи, отличающих живое от неживого. В обмене веществ, или метаболизме, обеспеченном сложнейшей регуляцией на разных уровнях, участвует множество ферментных систем. В процессе обмена поступившие в организм вещества превращаются в собственные вещества тканей и в конечные продукты, выводящиеся из организма. При этих превращениях освобождается и поглощается энергия.

Клеточный метаболизм выполняет четыре основные специфические функции: извлечение энергии из окружающей среды и преобразование ее в энергию макроэргических (высокоэргических) соединений в количестве, достаточном для обеспечения всех энергетических потребностей клетки; образование из экзогенных веществ (или получение в готовом виде) промежуточных соединений, являющихся предшественниками высокомолекулярных компонентов клетки; синтез белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов и других клеточных компонентов из этих предшественников; синтез и разрушение специальных биомолекул, образование и распад которых связаны с выполнением специфических функций данной клетки.

Для понимания сущности обмена веществ и энергии в живой клетке нужно учитывать ее энергетическое своеобразие. Все части клетки имеют примерно одинаковую температуру, т.е. клетка изотермична. Различные части клетки мало отличаются и по давлению. Это значит, что клетки не способны использовать в качестве источника энергии тепло, т.к. при постоянном давлении работа может совершаться лишь при переходе тепла от более нагретой зоны к менее нагретой. Т.о., живую клетку можно рассматривать как изотермическую химическую машину.

2. Рассказать об особенностях модификационной изменчивости.

Модификационная изменчивость - изменчивость, выражающаяся в изменениях фенотипа под влиянием факторов внешней среды. Модификационная изменчивость не затрагивает генотип и не наследуется, она может проявляться у группы особей одного вида, находящихся в одинаковых условиях среды и однотипно к ним адаптирующихся.
* обратимость — изменения исчезают при смене специфических условий окружающей среды, спровоцировавших их
* групповой характер
* изменения в фенотипе не наследуются, наследуется норма реакции генотипа
* статистическая закономерность вариационных рядов
* затрагивает фенотип, при этом не затрагивая сам генотип.

3. Гены черной и короткой шерсти мышей доминируют над генами белой и длиной шерсти. Скрестили гомозиготных длинношерстных и белых короткошерстных мышей. Каким будет потомство в этих случаях?

ВАРИАНТ

1. Особенности энергетического обмена в клетках живых организмов.

Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм) — совокупность ферментативных реакций в живом организме, направленных на расщепление сложных органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов), поступающих с пищей и запасенных в самом организме (жиры, крахмал, гликоген и др.).
В процессе катаболизма энергия, заключенная в химических связях крупных органических молекул, освобождается и запасается в форме АТФ.
К катаболическим процессам относят клеточное дыхание, гликолиз, брожение.
В зависимости от количества выделяемой энергии процесс катаболизма (диссимиляции) подразделяется на три фазы (этапа):
- Подготовительный этап - расщепление крупных молекул питательных веществ на более мелкие. При этом количество высвобождаемой энергии незначительно и она практически вся выделяется в виде тепла.
- Дальнейшее расщепление веществ путем неполного окисления.
При этом образуется только три конечных продукта (ацетил-коэнзим А, альфа-кетоглутаровая кислота и щавелевоуксусная кислота) и выделяется около 30% энергии, содержащейся в питательных веществах.
- Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса), во время которого все три конечных продукта второй фазы окисляются до углекислого газа и воды, выделяется 60 — 70% энергии питательных веществ.
Накопление энергии происходит во время второго и третьего этапов энергетического обмена.

2. Рассказать об особенностях модификационной изменчивости.

Модификационная изменчивость - это эволюционно закрепленные реакции организма на изменения условий внешней среды при неизменном генотипе. Такой тип изменчивости имеет две главные особенности. Во-первых, изменения затрагивают большинство или все особи в популяции и у всех них проявляются одинаково. Во-вторых, эти изменения обычно имеют приспособительный характер. Как правило, модификационные изменения не передаются следующему поколению. Классический пример модификационной изменчивости дает растение стрелолист, у которого надводные листья приобретают стреловидную форму, а подводные - лентовидную.

Если у гималайского кролика на спине удалить белую шерсть и поместить его в холод, на этом месте вырастет черная шерсть. Если черную шерсть удалить и наложить теплую повязку, вырастет белая шерсть. При выращивании гималайского кролика при температуре 30°С вся шерсть у него будет белая. У потомства двух таких белых кроликов, выращенного в нормальных условиях, появится "гималайская", окраска. Такая изменчивость признаков, вызванная действием внешней среды и не передающаяся по наследству, называется модификационной. Обычно, говоря о модификационных изменениях, имеют в виду морфологические изменения (например, изменение формы листьев) или изменения окраски. Однако нередко в эту группу включают и физиологические реакции. Регуляция работы генов лактозного оперона кишечной палочки представляет собой пример такой физиологической реакции. Напомним, в чем она состоит. При отсутствии в среде обитания бактерий глюкозы и при наличии лактозы бактерия начинает синтезировать ферменты для переработки этого сахара. Если же в среде появляется глюкоза, эти ферменты исчезают и бактерия возвращается к стандартному обмену веществ.

3. Гены черной и короткой шерсти мышей доминируют над генами белой и длинной шерсти. Скрестили гомозиготных длинношерстных и белых короткошерстных мышей. Каким будет потомство в этих случаях?

ВАРИАНТ

1. Сравнить особенности строения и процессы жизнедеятельности у одноклеточных, колониальных и многоклеточных организмов. Дифференциация клеток.

Одноклеточные организмы. Самые простые формы организмов — одноклеточные. Они встречаются среди всех основных царств живой природы: бактерий, растений, животных и грибов. Одноклеточные организмы распространены в воде, почве, воздухе, а также в телах многоклеточных организмов. Одноклеточные организмы успешно приспособились к разнообразным условиям жизни и составляют почти половину от массы всех организмов Земли. Часть из них являются автотрофами, другие — гетеротрофами.

Отличительная особенность одноклеточных — достаточно простое строение тела. Это клетка, обладающая всеми основными признаками самостоятельного организма. Органеллы (от лат. органелла — уменьшительное от органа, т. е. маленький орган) клетки, подобно органам многоклеточных организмов, выполняют различные функции. Размножаются одноклеточные достаточно быстро и при благоприятных условиях в течение часа могут давать два, а иногда и три поколения. При неблагоприятных условиях они могут образовывать споры, покрытые плотными оболочками. Процессы жизнедеятельности в спорах практически отсутствуют. При благоприятных условиях спора вновь превращается в активно функционирующую клетку.

Прокариотные одноклеточные организмы входят только в царство Бактерии. Одноклеточные эукариоты встречаются в остальных царствах живой природы. В царстве Растения — это одноклеточные водоросли, в царстве Животные — это простейшие, в царстве Грибы — это одноклеточные грибы-дрожжи.

Колониальные организмы. Многие ученые считают колониальные организмы переходными от одноклеточных форм жизни к многоклеточным. В примитивном виде такое явление наблюдается у прокариот — бактерий, которые, делясь, образуют колонии. Причем для каждого вида бактерий характерна своя определенная форма колонии. Они синтезируют определенные ферменты, позволяющие им более эффективно использовать питательные вещества. При неблагоприятных условиях клетки такой колонии образуют споры, позволяющие выживать организму.

Колонии могут образовывать и зеленые водоросли. Наиболее интересна в этом отношении колония вольвокса, которая больше напоминает многоклеточный организм (рис. 74). Согласованное биение жгутиков обеспечивает направленное движение. Репродуктивные клетки, отвечающие за размножение, располагаются с одной стороны колонии. Благодаря им внутри материнской колонии образуются дочерние колонии, которые потом отделяются и переходят к самостоятельному существованию.

Многоклеточные организмы. Хотя одноклеточные очень многочисленны и широко распространены на Земле, по сравнению с ними многоклеточные организмы имеют ряд преимуществ. В первую очередь, они могут использовать ресурсы среды, недоступные единичной клетке. Например, наличие множества клеток, образующих различные ткани и органы, позволяет дереву или кустарнику достичь большой величины, с помощью корней обеспечить себе водное и минеральное питание, а в зеленых листьях создавать органические вещества. Многоклеточные животные благодаря тканям и органам способны лучше добывать пищу, осваивать новые места обитания. В многоклеточном организме клетки очень разнообразны, но всегда можно выделить группы клеток, сходные по строению и функциям. Группы клеток и межклеточного вещества многоклеточного организма, имеющие одинаковое строение, происхождение и выполняющие сходные функции, называют тканями (рис. 75). Специализация клеток на выполнение определенных функций повышает эффективность работы всего организма.

Различные ткани объединяются в органы, которые, в свою очередь, образуют системы органов. Внутренние органы и системы органов характерны для животных. Растения имеют несколько иное строение органов, но и они состоят из различных тканей.

Дифференциация клеток – это возникновение из однородных клеток в течение индивидуального развития большого разнообразия клеточных форм, отличающихся по строению и функциям. Проявляющиеся в процессе дифференциации различия сохраняются клетками при размножении, то есть оказываются наследственно закрепленными (например, клетки печени при размножении дают только клетки печени, а мышечные клетки – только мышечные и т.д.). Наиболее отчетливым признаком цитодифференциации является развитие цитоплазматических структур, связанных с функцией клеток и обусловливающих их специализацию (то есть органоидов специального назначения). Например, в клетках мышечной ткани образуются миофибриллы, которые и обеспечивают функцию сокращения. В клетках кожного эпителия – тонофибриллы, а затем поверхностные слои клеток ороговевают (белок кератогиалин превращается кератин) и отмирают. В эритроцитах синтезируется гемоглобин, затем клетки утрачивают ядра, а зрелые эритроциты после длительного периода функционирования погибают и заменяются новыми.

2. Рассказать об особенностях мутационной изменчивости. Мутации и мутагены.

Мутации могут возникать в любых клетках организма и вызывать различные изменения генетического материала. Соответственно меняется фенотип особей. Генеративные мутации возникают в половых клетках и наследуются во время полового размножения. Мутацией (лат. mutation – перемена) называют внезапные наследственные изменения генетического материала, возникающие без видимых причин (спонтанно). Они могут быть также индуцированы внешним воздействием на организм. Процесс возникновения мутаций называют мутагенезом, а факторы, способные вызвать мутации – мутагенами. Организм, приобретший новый признак в результате мутации и изменивший свой фенотип, называют мутантом. Мутации имеют следующие свойства:

· возникают внезапно, скачкообразно;

· наследственны (передаются из поколения в поколение);

· ненаправлены (может мутировать любой локус хромосомы);

· одни и те же мутации могут возникать повторно;

· мутации могут быть полезными и вредными, доминантными и рецессивными.

Доминантные мутации проявляются в фенотипе в первом поколении. Если доминантные мутации вредные и проявляются и в гомозиготном, и в гетерозиготном организмах, то очень часто организмы оказываются нежизнеспособными и погибают на ранних этапах онтогенеза.

Большинство мутаций рецессивно, не проявляются у гетерозигот и способны накапливаться в генофонде видов, уклоняясь от действия естественного отбора. Мутации часто оказываются вредными, потому что способны нарушать ход биохимических реакций.

При изменении условий внешней среды некоторые ранее вредные рецессивные мутации могут оказаться полезными, и организмы, имеющие их, получат преимущества при естественном отборе.

Мутации, не совместимые с жизнью, называются летальными. Мутации, резко снижающие жизнеспособность, называются полулетальными, например, ген гемофилии, ген серповидно-клеточной анемии, определяющие синтез аномального гемоглобина.

3. Дать характеристику эмбрионального развития хордовых, заполнив таблицу.

Стадия эмбрионального развития: это ра

Дата добавления: 2015-10-24