Химический состав клетки. Роль органических веществ в ее строении и жизнедеятельности.

1. Химический состав клетки. Роль органических веществ в ее строении и жизнедеятельности.

5. Строение и жизнедеятельность растительной и животной клетки.

6. Гены и хромосомы как материальные основы наследственности. Их строение и функционирование.

7. Биосинтез белков. Транскрипция и трансляция.

8. Прокариоты и вирусы, их строение и функционирование. Вирусы - возбудители опасных заболеваний.

9. Индивидуальное развитие организмов. Эмбриональное и послезародышевое развитие.

1. Основы генетики. Гибридологический метод.

4. Половые хромосомы и аутосомы. Сцепленное с полом наследование.

5. Генетика человека. Методы изучения наследственности человека. Наследственные заболевания, их профилактика.

6. Наследственная изменчивость, ее виды. Виды мутаций, их причины. Роль мутаций в эволюции органического мира и селекции.

7. Разнообразие сортов растений и пород животных - результат селекционной работы ученых. Закон Н. И. Вавилова о гомологических рядах в наследственной изменчивости.

8. Гибридологический метод изучения наследственности. Первый и второй законы Менделя.

9. Цитологические основы закономерностей наследования.

10. Дигибридное скрещивание. Второй закон Менделя.

11. Сцепление наследования генов. Генетика пола.

12. Наследственные болезни человека, их лечение и профилактика.

1. Развитие эволюционных представлений. Доказательства эволюции.

2. Эволюционное учение Ч. Дарвина. Его основные положения и значение.

5. Борьба за существование и естественный отбор.

6. Приспособленность организмов - результат действия факторов эволюции. Относительный характер приспособленности.

10. Эволюция человека. Доказательства происхождения человека от млекопитающих животных.

11. Движущие силы эволюции человека. Биологические и социальные факторы эволюции. Основные стадии эволюции человека.

2. Биогеоценоз как экологическая система, его звенья, связи между ними. Саморегуляция в биогеоценозе. Многообразие видов, их приспособленность к совместному обитанию.

3. Биомасса. Поток энергии и цепи питания. Экологическая пирамида.

4. Изменения в биогеоценозах. Причины смены биогеоценозов. Агроценоз.

5. Биосфера, ее границы. Учение В. И. Вернадского о биосфере. Ведущая роль живого вещества в преобразовании биосферы.

6. Круговорот веществ в экосистеме. Основной источник энергии, обеспечивающий круговорот.

7. Живое вещество, его роль в круговороте веществ и превращении энергии в биосфере.

8. Изменения в биосфере под влиянием деятельности человека, сохранение равновесия в биосфере как основа ее целостности.

Химический состав клетки. Роль органических веществ в ее строении и жизнедеятельности.

В клетках живых организмов содержится несколько тысяч веществ, участвующих в разнообразных химических реакциях. В состав живых клеток входят:

Кислород, водород, азот. В сумме эти элементы составляют почти 98 % всего содержимого клетки.

Неорганические соединения (вода, соли). Около 2/3 массы человека составляет вода. Соли создают среду, ускоряют реакции, способствуют выведению веществ.

Органические вещества – сложные углеродсодержащие вещества (углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты и АТФ).

Углеводы и жиры способны в организме превращаться друг в друга. Белки также могут преобразовываться в жиры и углеводы.

энергетическая (кислородное расщепление глюкозы);

структурная (входят в состав покровов, хрящей);

участвуют в синтезе других органических веществ (например, жиров);

являются источником метаболической воды в организме (при расщеплении глюкозы до конечных продуктов).

выделяют энергию в результате процессов диссимиляции;

защищает клетку и организм от резких колебаний температуры и механических повреждений

запасают необходимое клетке вещество и энергию

строительная, синтез собственных специфических белков;

каталитическая, ускоряют химические реакции;

регуляторная, осуществляется с помощью гормонов;

двигательная, мышечные белки, с помощью которых осуществляется работа мышц;

транспортная, перенос кислорода и углекислого газа с помощью белка – глобина;

Фотосинтез – это процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии света. Фотосинтез в растительных клетках идет в хлоропластах. Суммарная формула фотосинтеза:

Световая фаза фотосинтеза идет только на свету: квант света выбивает электрон из молекулы хлорофилла, лежащей во внутренней мембране тилакоида; выбитый электрон либо возвращается обратно, либо попадает на цепь окисляющихся друг друга ферментов. Цепь ферментов передает электрон на внешнюю сторону мембраны тилакоида к переносчику электронов. Мембрана заряжается отрицательно с наружной стороны.

Положительно заряженная молекула хлорофилла, лежащая в центре мембраны, окисляет ферменты, содержащие ионы марганца, лежащие на внутренней стороне мембраны. Эти ферменты участвуют в реакциях фотосинтеза воды, в результате которых образуется Н+; протоны водорода выбрасываются на внутреннюю поверхность мембраны тилакоида, и на этой поверхности появляется положительный заряд. Когда разность потенциалов на мембране тилакоидов достигает 200 мВ, через АТФ – синтетазы начинают проскакивать протоны, за счет энергии движения которых синтезируется АТФ.

В темновую фазу из СО2 и атомарного водорода, связанного с переносчиками, синтезируется глюкоза. Суммарное уравнение темновой стадии.

Тилакоид – вырост внутренней мембраны хлоропласта. Для темновых реакций в хлоропласт непрерывно поступают исходные вещества и энергия. Оксид углерода поступает в лист из окружающей атмосферы, водород образуется в световую фазу фотосинтеза в результате расщепления воды. Источником энергии служит АТФ, которая синтезируется в световую фазу фотосинтеза. Все эти вещества транспортируются в хлоропласт, где и осуществляется синтез углеводов.

Хемосинтез – синтез органических соединений за счет энергии реакций окисления неорганических соединений. Хемосинтез свойственен для железобактерий и серобактерий. Первые из них используют энергию, освобождающуюся при окислении двухвалентного железа в трехвалентное; вторые окисляют сероводород до серной кислоты.ё

Клетка – элементарная единица живой системы.

Клетка осуществляет обмен веществ и энергии, растет, размножается и передает по наследству свои признаки, реагирует на внешние раздражители и способна двигаться.

Она важнейшая составная часть всех живых организмов.

Основная единица строения и функционирования живого организма.

Клетки всех организмов в принципе сходны по химическому составу, строению и функциям.

Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.

Все новые клетки образуются при делении исходных клеток.

В многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани.

Дальнейшее совершенствование микроскопической техники, создание электронного микроскопа и появление методов молекулярной биологии открывают широкие возможности проникновения в тайны клетки, познании ее сложной структуры, многообразии протекающих в ней биохимических процессов.

Органоиды – различные структуры живой клетки, которые отвечают за выполнение той или иной функции.

Цитоплазма. Обязательная часть клетки, заключенная между плазматической мембраной и ядром. Большинство химических и физиологических процессов клетки проходят в цитоплазме.

Плазматическая мембрана. Каждая клетка животных, растений, грибов ограничена от окружающей среды или других клеток плазматической мембраной. Липиды в мембране образуют двойной слой, а белки пронизывают всю ее толщину. Функции: Cохранение формы клетки, защита от повреждений, регулятор поступления и удаления веществ.

Лизосомы – это мембранные органоиды. Осуществляя переваривание различных органических частиц, лизосомы обеспечивают дополнительным «сырьем» химические и энергетические процессы в клетке.

Комплекс Гольджи. Поступающие в просветы полостей и канальцев эндоплазматической сети продукты биосинтеза концентрируются и транспортируются в аппарате Гольджи. Здесь осуществляется накопление, упаковка, выведение органических веществ, образование лизосом.

Эндоплазматическая сеть – система синтеза и транспорта органических веществ.

Рибосомы. Прикреплены к мембранам эндоплазматической сети или свободно находятся в цитоплазме, на них синтезируются белки.

Митохондрии – энергетические органоиды. Здесь происходит преобразование энергии пищевых веществ в энергию АТФ, необходимую для жизнедеятельности клетки и организма в целом.

Пластиды (лекопласты, хлоропласты, хромопласт). Функция: накопление запасных органических веществ, привлечение насекомых-опылителей, синтез АТФ и углеводов.

Клеточный центр (два цилиндра и центриоли, расположенные перпендикулярно друг другу). Является опорой для нитей веретена деления.

Клеточные включения – непостоянные образования. Плотные, в виде гранул включения содержат запасные питательные вещества (крахмал, белки, сахара, жиры) или продукты жизнедеятельности клетки, которые пока не могут быть удалены.

Ядро (две мембраны, ядерный сок, ядрышко). Хранение наследственной информации в клетке и ее воспроизводство, синтез РНК – информационной, транспортной, рибосомальной.

Первый закон Менделя (закон единообразия гибридов первого поколения или закон доминирования):

При скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (двух гомозиготных организмов), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей.

При скрещивании двух потомков первого поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу – 1:2:1.

Расщепление по каждой паре генов идет независимо от других пар генов.

Генотип – совокупность наследственных признаков и свойств, полученных особью от родителей, а также новых свойств, появившихся в результате мутаций генов, которых не было у родителей. Генотип складывается при взаимодействии двух геномов (яйцеклетки и сперматозоида) и представляет собой наследственную программу развития.

Возможность и форма проявления гена зависят от условий среды. Среда здесь – это: условия, окружающие клетку, и присутствие других генов. Гены взаимодействуют друг с другом и, оказавшись в одном генотипе, могут сильно влиять на проявление действия соседних генов.

Фенотип – совокупность всех признаков и свойств организма, сложившихся в процессе индивидуального развития генотипа.

внешние (цвет кожи, волос, форма уха или нома, окраска цветков);

анатомические (строение тела и взаимное расположение органов),

физиологические (форма и размеры клеток, строение тканей и органов),

биохимические (структура белка, активность фермента, концентрация гормонов в крови).

Каждая особь имеет свои особенности внешнего вида, внутреннего строения, характера обмена веществ, функционирования органов, т.е. свой фенотип, который сформировался в определенных условиях среды.

Фенотип формируется под влиянием генотипа и условий внешней среды.

Генотип отражается в фенотипе, а фенотип наиболее полно проявляется в определенных условиях среды.

Эволюция – это процесс исторического развития органического мира. В ходе эволюции осуществляется преобразование одних видов в другие.

Главная в эволюционной теории – идея исторического развития от сравнительно простых форм жизни к более высокоорганизованным. Основы научной материалистической теории эволюции заложил Дарвин. Современная наука обладает очень многими фактами, доказывающими существование эволюционного процесса. Это данные биохимии, генетики, эмбриологии, анатомии, систематики, биографии, палеонтологии и многих других дисциплин. Доказательства существование эволюционного процесса:

Эмбриологические – сходство начальных стадий эмбрионального развития животных.

Морфологические – многие формы сочетают в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. При изучении различных групп организмов становится очевидным, что по целому ряду особенностей они в основе сходны.

Палеонтологические – ископаемые останки многих животных можно сравнивать между собой и обнаружить сходство.

Биогеографические – распространение животных и растений по поверхности нашей планеты. Сравнение животного и растительного мира разных континентов, показывающие, что различия между их флорой и фауной тем больше, чем древнее и сильнее их изоляции друг от друга.

Видообразование – это сложнейший эволюционный процесс возникновения нового вида.

1. Географическое (происходит очень медленно, сотни тысяч поколений) обострение борьбы за существование между особями вида расселение на новые территории (расширение ареала) географическая изоляция между популяциями

2. Экологическое (происходит быстро) обострение борьбы за существование между особями вида освоение новых условий обитания в пределах старого ареала экологическая изоляция между популяциями

3. Филетическое – весь вид в целом изменяется в ряду поколений, превращаясь в новый вид.

Социальные признаки: сложные орудия труда; высокие достижения в науке, технике, искусстве, образовании.

Эдафические факторы (структура почвы и ее химический состав)

Климатические факторы (свет, температура, влажность и ветер)

Процессы, протекающие в экосистемах с участием солнечной радиации (света): фотосинтез, транспирация, фотопериодизм, движение, зрение у животных, синтез витамина D у человека, разрушительное действие (радиация).

Приспособления к недостаточной влажности у растений и животных: уменьшения потери воды, увеличение поглощения воды, запасание воды, «уклонение» от проблемы.

биотические – это факторы, связанные с взаимным влиянием организмов друг на друга.

антропогенные – данная группа факторов относится ко всякого рода воздействиям на экосистемы человека.

Воздействие – непосредственное и опосредованное.

Интенсивность действия на организм: оптимальная (благоприятная), максимальная и минимальная (неблагоприятная).

Биомасса – это масса организмов определенной группы или сообщества в целом.

Растительный и животный опад (трупы, экскременты) пища редуцентов.

Энергия аккумулируется на уровне продуцентов, проходит через консументы и редуценты, входит в состав органических веществ, почвы, и рассеивается при разрушении ее разнообразных соединений.

Продуктивность, которая выражается в скорости нарастания биомассы.

валовую первичную продукцию (все органическое вещество экосистемы с затратами на дыхание)

чистая первичная продукция (количество органического вещества, которое остается в экосистеме после затрат на дыхание)

Цепь питания – перенос энергии от его источника через ряд организмов.

Продуценты консументы редуценты неорганические вещества

Экологическая пирамида – собой график состояния каждого трофического уровня. Показатели: численность на единицу площади; биомасса на единицу площади, энергия. Пирамиды, построенные на основе изменений численности и биомассы могут иметь перевернутый вид, а на основе изменений энергии – никогда.

В классической пирамиде в нижних основаниях пирамиды оказываются продуценты, а вверху – консументы.

Линдеманн: только часть энергии поступает на следующий трофический уровень (закон передачи энергии по цепям питания). Трофических звеньев в одной цепи – не более 3–5.

Цепь выедания – начинается с растений, идет к растительноядным животным, далее к хищникам.

Цепь разложения – начинается от растительных и животных остатков, экскрементов животных, далее мелкие животные и микроорганизмы.

Соединения цепей образую пищевую сеть экосистемы.