WWW.WIKI.PDFM.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Собрание ресурсов
 

Pages:   || 2 |

«С 34 СИДОРОВ Е.П — кандидат медицинских наук, автор ряда учебных пособий по биологии и химии для поступающих в вузы, а также монографии «Метамерная медицина». Сфера интересов: ...»

-- [ Страница 1 ] --

7

ББК 28.05 .

С 34

СИДОРОВ Е.П — кандидат медицинских наук,

автор ряда учебных пособий по биологии и химии

для поступающих в вузы, а также монографии

«Метамерная медицина». Сфера интересов:

рефлексотерапия, молекулярные основы патологии

Пособие выходит под общей редакцией

кандидата биологических наук ДЕЕВА А. И .

и кандидата медицинских наук БАБЕНКОВОЙ И.В .

В предлагаемом пособии в конспективной форме

изложен курс общей биологии по программе вступительных

экзаменов в вузы. В конце книги даны вопросы, которые могут встретиться на ЕГЭ и ГИА. Пособие построено так, что на каждый вопрос Вы найдете ответ в конспекте. В сносках приведены дополнения к основному материалу, указаны ошибки школьных учебниках и исправлены их неточности .

Материалы пособия с успехом могут заменить занятия с

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

репетитором, так как избавят Вас от необходимости писать конспект всего курса .

Рассчитано на абитуриентов, желающих поступить в медицинские вузы и на биологические факультеты университетов. Может быть полезным преподавателям биологии и старшеклассникам, интересующимся биологией .

4306021100 — 026 © Е.П. Сидоров, 1997 С Без объявл .

Б 2з 3(03) — 97 © Компания «Евразийский регион», 1997 ISBN 5-86217-045-6 Учебное пособие Евгений Петрович Сидоров

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

для поступающих в вузы



ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

Редактор Т. Н. Шелехова Корректор В.И.Серегина Обложка И.Э.Хрящова Макет и компьютерная верстка В.В.Бойко, Г.М.Федотовской ЛР № 062053 от 20.01.93г .

Подписано в печать с готового оригинал-макета 18.06.97г .

Формат 60 х90/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Гарнитура таймс .

Усл. печ. л. 17. Уч.-изд. л. 17,5. Тираж 10 000 экз. Заказ 129010, Москва, Ботанический пер., д.7, Компания «Евразийский регион»

109033, Москва, ул. Волочаевская, д. 40, Московская типография №9 Комитета по печати Российской Федерации

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

Е. П. СИДОРОВ ОБЩАЯ

БИОЛОГИЯ

для подготовки к ЕГЭ

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

Компания

«ЕВРАЗИЙСКИЙ РЕГИОН»

РОССИЙСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

«УНИКУМ-ЦЕНТР»

Москва, 1997

ОТ АВТОРА

Уважаемый читатель!

Перед вами необычное пособие по общей биологии. Его своеобразие заключается в том, что оно специально предназначено для тех, кто не ставит себе цель стать «чистым» биологом, но должен экзамен по биологии. На основании многолетней практики подготовки абитуриентов к экзаменам автор пришел к выводу, что пробелы в знаниях возникают потому, что ребята при подготовке невнимательно читают учебник, а некоторые совершают непростительную ошибку — читают и заучивают материалы дополнительной литературы. В результате — «каша» в голове и, в лучшем случае, «тройка» на

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

экзамене. Только школьный учебник полностью отвечает требованиям программы по общей биологии, утвержденной Министерством просвещения России .

Данное учебное пособие — это конспект по курсу общей биологии, но конспект не простой, а структурированный. Каждая фраза конспекта имеет определенное место и пронумерована. Это дает возможность понять структуру и внутреннюю логику курса. Во второй части пособия представлены вопросы по материалу каждой темы, какие обычно задают в задании С для выяснения глубины знаний абитуриентов (общее число вопросов, ответы на которые должен знать абитуриент, — около 2-х тысяч). Каждый пункт конспекта является ответом на один из вопросов .





Краткое изложение материала позволяет эффективно использовать пособие для экспресс-подготовки к экзамену по биологии. Практика показывает, что абитуриенты с отличным аттестатом могут сдать экзамен по биологии на «отлично», повторив курс с помощью материалов пособия буквально за два дня .

К сожалению, школьный учебник «Общей биологии» содержит некоторые неточности и упрощения. Все они воспроизведены в пособии, но к ним даны примечания автора и редактора, в которых отражена современная трактовка данного материала. На экзамене надо излагать материал учебника, но упомянуть и поправки .

В некоторых случаях в учебнике по биологии приводится несколько устаревший материал, поскольку данная наука все время пополняется новыми фактами и теориями. Поэтому в конспект введены некоторые новые сведения, появившиеся в последние годы. Вопросы по этому материалу помечены звездочками, т.е. знание ответов на них во время экзамена необязательно .

Как пользоваться пособием

Материал конспекта разбит на уровни и подуровни. Каждый уровень и подуровень обозначены соответствующим образом. Например, уровень вопроса экзаменационного билета часто обозначается римской цифрой. Последующие уровни обозначены буквами или какими-либо символами .

Сначала вы должны прочитать конспект и познакомиться с иллюстрациями в школьном учебнике по данному материалу. Затем, закрыв пособие, нужно повторить заголовки, пронумерованные римскими цифрами, и проверить себя .

Если все правильно, можно перейти к материалу разделов, обозначенных римскими цифрами. Прочитав внимательно каждый раздел, нужно закрыть учебник и повторить заголовки, пронумерованные арабскими цифрами, и т.д., последовательно изучая один уровень за другим. Только после того, как вы проработали таким образом тему, можно переходить к ответам на вопросы .

Жирным шрифтом в конспекте выделены термины, которым дается определение. Кроме того, выделены фамилии советских биологов, внесших существенный вклад в развитие биологии. Знания об ученых и их работах на

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

экзамене обязательны, так как именно такие вопросы обычно задают «на засыпку» .

Учащиеся средней школы часто заблуждаются, считая, что если они прочитали учебник, то все знают. Убедиться, что это вовсе не так, не сложно, пытаясь отвечать на вопросы из второй части пособия. Вопросы составлены в соответствии с программой средней школы по курсу «Общая биология». Ответы на эти вопросы — важная фаза подготовки к экзамену. Желательно проговаривать их вслух .

Как сдавать устный экзамен по биологии

Если вы считаете, что на устном экзамене ничего не надо писать, то ошибаетесь, и такая ошибка может привести к провалу. Дело в том, что записи абитуриента являются документом для конфликтной комиссии. Если же их нет, это может означать, что вы ничего не знали, и экзаменатор с легкостью может доказать это перекрестным опросом по всем темам биологии, подбирая самые трудные вопросы и приговаривая: «Ну как же вы этого не знаете, это же есть даже в школьном учебнике». При этом он аккуратно запишет вопрос и ваш неудачный ответ .

Как готовиться к ответу во время устного экзамена

Что же записывать при подготовке к ответу на вопросы экзаменационного билета?

1. Основные термины и их определения, необходимые для ответа на вопросы билета .

2. Нарисовать основные рисунки и схемы из учебника, иллюстрирующие ваши знания, обязательно указав стрелками главные части рисунка .

Во время экзамена преподаватель, как всякий нормальный человек, утомляется, ибо это очень трудно — несколько часов внимательно анализировать каждую фразу абитуриентов. Чтобы облегчить этот анализ, излагайте ответ на вопрос уверенным голосом, ясными, четко сформулированными, короткими предложениями. Ответы на дополнительные вопросы будут выслушаны преподавателем с большим вниманием, поэтому тщательно подбирайте слова, а лучше попросите время сосредоточиться и запишите свой ответ .

Если вам удастся расположить к себе преподавателя во время экзамена (как это сделать, подробно написано в предисловии к пособию по ЗООЛОГИИ, вышедшему в этой же серии книг «Как стать студентом») или добиться хотя бы непредвзятого к себе отношения, вы сдадите экзамен на «отлично» .

Как определить, что преподаватель вас «заваливает», и как в этом случае поступить? Существует несколько способов «засыпать» абитуриента .

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

1. Преподаватель задает вопрос, выходящий за рамки школьной программы. В этом случае вы должны уточнить у него, входит ли данный вопрос в школьную программу, и записать его для жалобы в конфликтную комиссию, попросив преподавателя расписаться на листке бумаги. Возможно, что после этого экзаменатор не будет настаивать на своем вопросе .

2. Вам может быть предложен вопрос, начинающийся со слов: «Что такое.. .

», т.е. вас попросят дать определение термина, который часто употребляется и интуитивно понятен, например: «Что такое дерево?» Это самые коварные вопросы, потому что требует умения быстро и наиболее точно давать определения предметам или явлениям. В этом случае надо воспользоваться следующим алгоритмом:

а) назвать класс явлений или предметов, к которому относится данный термин (дерево — многолетняя жизненная форма некоторых растений);

б) сказать, из каких частей состоит данный предмет или явление (характеризуется наличием одревесневающего ствола и кроны);

в) назвать функции, возможность использования предмета, который вы определяете, указать преимущества или особенности данного предмета или явления (обычно имеют большую высоту, что способствует лучшему освещению растения). Потренируйтесь в использовании данного алгоритма .

3. Вам могут задать «сквозной» вопрос, т.е. вопрос, проходящий через несколько тем биологии. Например: «Как изменяется строение мозга у позвоночных различных классов?» Здесь надо проявить знания всего курса биологии. Но вас не должны страшить такие вопросы, если вы тщательно подготовитесь к экзамену .

Несколько советов родителям

Ваш ребенок приступил к занятиям по биологии. Если вы хотите ему помочь, то должны тестировать его, пользуясь вопросами, приведенными в конце каждой темы. Ответ на вопрос он должен показать вам в тексте пособия .

Это самый эффективный путь изучения такого большого материала .

Подготовку лучше начать за год до экзамена. Каждый месяц необходимо повторять пройденный материал, иначе все забудется. Время, необходимое для изучения биологии (чтобы сдать ее «на пять»), — 1-3 часа ежедневно .

–  –  –

ЦИТОЛОГИЯ

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

I. ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ КЛЕТКИ .

1. В клетке обнаружено около 60 элементов, которые разделены на 3 группы .

а) Первая группа (98%1 всего состава) — наиболее распространенные элементы: О (около 25%), С (около 10%), Н (более 60%), N (около 1%) .

б) Вторая группа (1,9% состава клетки): К, S, Р, СI, Мg, Nа, Са

в) Третья группа (менее 0,1%) — микроэлементы, например: I2 — 1 Здесь и далее даны молярные проценты .

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

0,0001%, Сu — 0,0002% .

Различия в химическом составе между живым и неживым .

На атомном уровне различий между живым и неживым нет 1 .

Неорганические соединения могут встречаться и в живом (пример: Н2О, NаСI) .

Органические соединения — соединения, характерные только для живой природы, обязательно содержащие атомы водорода и соединенные в цепь атомы углерода .

II. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ .

1. Вода .

а) Содержание воды .

В среднем в клетках 80% Н2О .

Чем больше в клетке воды, тем интенсивнее в ней обмен веществ .

В клетках молодого организма — 80% .

В клетках эмбриона — 95% .

В клетках стариков — 60% .

Содержание воды зависит от вида ткани, например:

в нервных клетках — 85%;

в жировых клетках — 40%;

в костной ткани — 20%;

в организме медузы — 95%;

в сухих семенах — 10% .

При потере организмом 20% воды может наступить смерть .

Без воды человек может жить не более 14 дней, тогда как без пищи — 50-70 дней) .

б) Функции воды .

Вода определяет объем клетки и упругость (тургор) тканей .

Вода — среда, в которой протекают химические реакции .

Вода участвует в химических реакциях гидролиза белков, жиров и углеводов .

Вода участвует в терморегуляции, так как имеет высокую теплопроводность и теплоемкость. Это обусловлено наличием водородной связи, энергия которой в 20 раз меньше ковалентной .

Вода — хороший растворитель .

1 Фосфора в живых объектах больше, чем в окружающей среде .

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

–  –  –

1 Гидрофильные свойства молекул зависят от их способности создавать водородные связи с молекулами воды (для недиссоциирующих веществ) или от наличия электростатических взаимодействий (для ионов). Существуют амфифильные вещества, содержащие гидрофобные и гидрофильные участки молекулы, например, фосфолипиды. (Здесь и далее — примечания редактора А .

И. Деева) .

2 Трансмембранный потенциал (ТМ) — электрическая разность потенциалов через мембрану клетки, создается за счет неодинаковых концентраций ионов внутри и снаружи клетки. Необходим для процессов возбуждения клетки. На создание ТМ клетка затрачивает энергию .

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

щелочи) .

От наличия солей зависят осмотические свойства клетки1 (изменение объема клетки в результате изменения в ней концентраций ионов или других гидрофильных веществ, не проникающих через мембраны клеток) .

Мембрана клеток полупроницаема, т.е. проницаема для воды, но непроницаема для ионов .

Если концентрация солей в клетке меньше, чем в окружающем растворе, то вода будет выходить из нее и объем клетки будет уменьшаться .

Физиологический раствор — 0,9%-ный раствор NаСI. В нем клетки не набухают и не сморщиваются. Осмотическое давление физиологического раствора равно осмотическому давлению в клетке .

Нерастворимые соли входят в состав костей, зубов, раковин .

3. Микроэлементы входят в состав органических веществ клетки .

а) Zn, Мn, Со входят в состав активных центров ферментов .

б) Fе входит в состав гемоглобина, Мg — в состав хлорофилла .

в) I2 входит в состав тироксина — гормона щитовидной железы, Zn входит в состав гормона инсулина .

г) Со — входит в состав витамина В12 .

д) Фтор защищает зубы от кариеса .

III. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ .

1. Белки .

а) Особенности строения белков .

Это макромолекулы, так как имеют высокий молекулярный вес (от 0,5•104 до 106 дальтон) .

Белки — это гетерополимеры, состоящие из 20 различных мономеров — природных -аминокислот. Такие полимеры называют нерегулярными .

б) Общее строение -аминокислоты: R—С(NH2)Н—СООН

в) Аминокислоты в белке связаны пептидной связью —N(H)—C(=O)— .

Размер аминокислотного звена равен 0,35 — 0,37 нм .

Животные не могут синтезировать 10 незаменимых аминокислот, которые они получают из пищи .

Пептидом называется молекула из аминокислот, соединенных 1 Осмотические свойства зависят от концентрации свободной воды. (Прим. ред.)

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

–  –  –

1 Л. К. Полинг получил в 1954 г. Нобелевскую премию за исследование природы химической связи и определение структуры белка .

2 Молекулярная масса гемоглобина 64 458 дальтон, а не 152 000, как ошибочно указано в учебнике «Общая биология» под редакцией Ю. И. Полянского. — 1991. — 21-е изд. —С. 148 (1 дальтон = 1 о.а.е.). (Прим. ред.)

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

–  –  –

1 За расшифровку структуры рибонуклеазы и вклад в химию ферментов К. Б. Анфинсен, С. Мур и У. Х. Стейн получили в 1972 г. Нобелевскую премию .

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

–  –  –

1 У бактерий жгутики образованы белком флагеллином, не обладающим АТФ-азной активностью .

Они не изгибаются. Двигаются, вращаясь в мембране .

1 Может содержаться в клетках грибов .

2 У человека в кишечнике образуется много ядовитых веществ, и целлюлоза необходима для связывания этих веществ (энтеросорбция), поэтому пищу, богатую целлюлозой, назначают для нормализации работы кишечника .

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

Хитин1 — скелет насекомых — содержит углеводы .

У растений некоторые гормоны — углеводы .

Основное вещество соединительной ткани состоит из полисахаридов .

3. Жиры и липоиды .

а) Распространение .

Обычно в клетке 5 — 15% .

В жировых клетках — до 90% .

Жир у млекопитающих сосредоточен в подкожно-жировой клетчатке и в сальниках .

Много жира в молоке. (Самое жирное молоко у дельфинов — 40%.) У растений жир сосредоточен в семенах и плодах .

Липоидов много в мозге животных и желтке яиц .

б) Химическое строение и свойства .

Эти вещества гидрофобны, могут растворяться в эфирах, хлороформе .

Жиры — триглицериды высших жирных кислот .

Липоиды — большой класс органических веществ с гидрофобными свойствами (пример: холестерин) .

в) Функции .

Энергетическая .

1 г жиров дает 38,9 кДж .

Жиры распадаются в организме до СО2 + Н2О .

Жиры в молоке — источник энергии для детенышей млекопитающих .

Жировой запас = энергетический запас (иногда запас Н2О) .

Структурная функция .

Липиды — основа биологических мембран .

Защитная функция жирового слоя .

Механическая — защита от ударов .

Теплоизоляция2 (у китов слой жира — до 1 м) .

Гидроизоляция (жировая смазка перьев у водоплавающих птиц) .

Синтетическая функция — из липоидов синтезируются многие вещества, например, гормоны .

1 Входит в состав стенки клеток грибов. (Прим. ред.) 2 Теплоизолирующие свойства меха толщиной 1 см эквивалентны на воздухе 4 см жира .

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

–  –  –

1 ДНК митохондрий составляют 16 500 нуклеотидов. Скорость мутаций в митохондриях значительно выше, чем в ядерной ДНК — 2 — 4% за 1 млн. лет .

2 В центриолях ДНК обнаружена недавно, поэтому в школьный учебник это не вошло .

3 За открытие молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их роли в наследственной передаче признаков и свойств организмов Ф. Х. К. Крик, Дж. Д. Уотсон и М. Х. Ф. Уилкинс получили Нобелевскую премию в 1962 г .

4 1 ангстрем = 10-8см, 1 дальтон = 1 о. а. е .

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

–  –  –

1 тРНК содержит химически модифицированные нуклеотиды, которые защищают ее от разрушения ферментами клетки .

2 Смотри тему «Структура и функция клетки». Открытие роли мяРНК в сплайсинге было отмечено Нобелевской премией в 1989 г., которую получили Т. Чек и С. Олтмэн .

3 В тРНК имеются участки двойной спирали .

4 Количество АТФ, гидролизуемое человеком до АДФ и фосфата за 1 сутки, равно в среднем 40 кг .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

АТФ + Н2О = АДФ1 + Н3РО42 + 40 кДж/моль .

Связь между остатками фосфорной кислоты является макроэргической, так как имеет высокую свободную энергию гидролиза — 40 кДж/моль, а другие связи — около 10 кДж/моль .

Клетка использует энергию АТФ в различных процессах: биосинтез, движение, производство тепла, нервные импульсы, свечение бактерий и др.) .

5. Витамины — жизненно важные органические соединения, которые организм не может сам синтезировать и должен получать в готовом виде извне .

а) Витамин С (суточная доза — 100 мг) является витамином только для человека, человекообразных обезьян, морских свинок и некоторых видов летучих мышей. Другие виды животных могут сами синтезировать аскорбиновую кислоту, поэтому для них это не витамин .

б) Витамин РР (никотиновая кислота) не синтезируется в организме животных (встречается в растениях и бактериях) .

в) Часто (но не всегда) витамины в организме являются составными частями ферментов (небелковая часть ферментов) .

г) Недостаток и избыток витаминов приводит к заболеваниям .

Авитаминоз — отсутствие какого-либо витамина; авитаминоз С вызывает цингу, авитаминоз D — рахит .

1 АДФ — аденозиндифосфат — в отличие от АТФ содержит не три, а две фосфатные группы .

2 В учебнике «Общая биология» под редакцией Беляева (1992 г.) на стр. 25 допущена опечатка в реакции (Ф — не фермент, а фосфат) .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КЛЕТКИ

I. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КЛЕТКИ .

1. Оптическая микроскопия (увеличение — 8 000 раз).1

а) Предел разрешения — минимальный размер объекта, видимого в микроскоп (0,2 мкм2), минимальное расстояние между двумя точками, когда они видны еще как две, а не одна .

б) Существуют специальные красители для жиров, белков, углеводов и нуклеиновых кислот .

2. Электронная микроскопия (увеличение — 100 000 раз)

а) Увеличение больше, чем у светового микроскопа, так как l электрон (l — длина волны частицы) меньше l кванта света .

б) Имеются магнитные линзы .

в) Изобретен в 1933 г .

г) Толщина препаратов — не больше 500 ангстрем (1 ангстрем =10 -8 см) .

3. Туннельный микроскоп — алмазная игла, сканирующая препарат. В момент перекрывания электронных облаков иглы и молекул препарата компьютером регистрируется скачок электрического тока. После анализа полученных данных компьютер строит изображение на экране дисплея .

Разрешение — отдельные атомы .

4. Биохимические методы .

а) Центрифугирование — разделение частей клеток, отличаю-щихся по удельному весу и размерам, с помощью центрифуг .

б) Структурные компоненты клетки имеют разный удельный вес .

в) Выделяют разные компоненты клетки и исследуют их хими-ческими и физическими методами .

II. КЛЕТОЧНЫЕ МЕМБРАНЫ .

1. В световой микроскоп видны только клеточные стенки растительной клетки .

а) Растительная стенка состоит из целлюлозы, пектина или хитина .

2. Молекулярное строение мембраны .

а) Биологическая мембрана — двойной слой фосфолипидов с плавающими в них молекулами белка, которые химически соединены с молекулами углеводов (так устроены многие антигены) .

1 Такое увеличение можно получить при фотографировании .

2 Увидеть можно только такой объект, который отклоняет квант света. Квант света отклоняется при столкновением с объектом, если размеры объекта больше l/2. Длина волны квантов синего света — 0,4 мкм .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

б) На наружной поверхности плазматической мембраны имеется полисахаридный слой гликокаликса .

в) У всех клеток мембрана — основной структурный компонент .

г) Мембраны клеток выделяют вещество для образования дополнительной защиты — клеточной стенки .

Клеточная стенка необходима для поддержания объема клетки, особенно если в клетке высоко осмотическое давление .

д) У некоторых клеток имеется несколько наружных мембран (аксоны нервных клеток) .

3. Функции мембраны .

а) Разделительная .

б) Транспортная (мембранные каналы и переносчики веществ) .

в) Электрическая. Создает трансмембранный электрический потенциал (разность потенциалов между внутренней и наружной стороной мембраны, создаваемая за счет разделения мембраной ионов) .

Когда на перенос вещества тратится энергия, транспорт называется активным .

г) Секреторная. Секреция — образование и выделение клеткой веществ во внешнюю среду .

д) Соединение клеток в ткани и органы. Происходит за счет складчатых выростов;

за счет специальных белковых телец — десмосом (мышцы) .

4. Самозалечивание мембран — процесс затягивания повреждений мембраны за счет подвижности липидных молекул, так как мембрана полужидкая .

а) Клетка гибнет, если повреждение мембраны велико .

5. Фагоцитоз — перенос в клетку твердых веществ, не проникающих через мембранные поры .

а) Сначала вещества прилипают к плазматической мембране, к специфическим белкам — рецепторам .

б) Мембрана прогибается, образуя углубление .

в) Образуется пищеварительная вакуоль .

г) У человека и животных к фагоцитозу способны лейкоциты .

Лейкоциты поглощают бактерии и другие твердые частицы .

Функция лейкоцитов — защита .

6. Пиноцитоз — поглощение капель жидкости (пино — пью, цито — клетка). По механизму сходен с фагоцитозом. Пиноцитоз — более универсальный механизм переноса веществ в клетку, чем фагоцитоз .

а) Пиноцитоз характерен для клеток грибов, растений и животных .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

б) Вещества прилипают к белкам мембраны (рецепторам), и капля раствора окружается мембраной, формируя вакуоль .

в) Пиноцитоз и фагоцитоз происходят с затратой энергии АТФ .

7. Через мембраны из клетки выводятся:

а) ионы;

б) продукты жизнедеятельности;

в) секреты (слюна, пищеварительный сок, гормоны) .

III. ЦИТОПЛАЗМА — внутренняя среда клетки, окруженная плазматической мембраной .

1. Однородна (световой микроскоп) .

2. Видны нити и гранулы (электронный микроскоп) .

3. Функция — обеспечение взаимодействия органоидов1 .

IV. ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ (ЭПС) .

1. Существует во всех эукариотических клетках (обязательный органоид клетки) .

2. Открыта с помощью электронного микроскопа в 1933 г .

3. Строение:

а) ЭПС — система каналов и полостей (диаметр 500 ангстрем);

б) полости и каналы отграничены от цитоплазмы цитоплазматической мембраной;

в) существует 2 типа ЭПС:

шероховатая (гранулярная) ЭПС содержит много рибосом;

гладкая (агранулярная) ЭПС не содержит рибосом .

4. Функции ЭПС .

а) В гранулярной ЭПС идет синтез белка .

Она развита в железистых клетках, так как секреты — белки .

Ее мало в клетках селезенки и лимфоузлов .

б) В гладкой ЭПС идет обмен и накопление жиров, углеводов и других биологических веществ .

Они синтезируются, накапливаются и используются в полостях и 1 В школьном учебнике описаны не все органоиды клетки. В 1983 г. открыт новый вид органоидов — пероксисомы. Это пузырьки диаметром 0,3 — 1,5 мкм, содержащие около 40 ферментов. Их функция, в частности, заключается в разложении пероксида водорода, являющегося токсическим веществом для клетки. Обнаружено 11 генетических заболеваний, связанных с недостаточностью работы пероксисом, вероятность появления которых составляет 0,12 — 0,20% .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

–  –  –

V. РИБОСОМЫ .

1. Открыты с помощью электронного микроскопа во всех клетках .

2. Строение:

а) гранулы диаметром 150 — 200 ангстрем;

б) химический состав: белки и рРНК;

в) состоят из двух субъединиц — большой и малой;

г) большая часть лежит в гранулярной ЭПС, а часть лежит свободно в цитоплазме .

3. Функции .

а) Синтез всех белков клетки .

Сборка белка идет по матрице иРНК .

Большая часть белка синтезируется в шероховатой (гранулярной) ЭПС .

Полисомы (полирибосомы) — группа из нескольких десятков рибосом .

Синтезированные белки транспортируются по каналам ЭПС к органоидам .

VI. МИТОХОНДРИИ: «митос» — нить, «хондрион» — гранула (греч.) .

1. Нахождение, размеры, количество .

а) Находятся в цитоплазме клеток большинства растений и животных .

в) Размеры — 0,2 — 7 мкм .

г) Количество зависит от вида клеток (в клетке печени около 1 000)1 .

д) Меняют форму, размеры и могут передвигаться в клетке .

е) Концентрируются в тех областях клетки, где необходима энер-гия .

1 Возможно, в клетке существуют гигантские митохондрии, через которые мог пройти срез при изготовлении препарата, и поэтому они видны в электронный микроскоп как множество митохондрий .

(Прим. ред. )

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

2. Строение .

а) Хорошо видны в световой микроскоп .

б) Детали строения видны в электронный микроскоп .

Имеется два вида мембран: внутренняя и наружная .

Строение мембран — бислой липидов со встроенными белками .

Наружная мембрана гладкая, без складок и выростов, имеет крупные поры .

Внутренняя мембрана полупроницаема. Складки мембраны — кристы (гребень, вырост). Имеет много ферментов .

Некоторые кристы ветвятся .

Число крист зависит от вида клеток (их больше в активных клетках) .

Внутренняя полость митохондрий — матрикс — содержит жидкость с рибосомами, РНК и ДНК .

3. Функции .

а) Дыхательные ферменты и ферменты синтеза АТФ лежат на внутренней мембране митохондрий .

б) Все митохондрии синтезируют АТФ1 .

АТФ выходит в цитоплазму .

Используется во всех процессах, требующих энергии .

в) В митохондриях на рибосомах синтезируется белок по матрице РНК, копируемой с митохондриальной ДНК .

г) Митохондрии размножаются делением .

4. Митохондрии имеют клеточное строение (напоминают клетки прокариот) .

Возможно, произошли от внутриклеточных аэробных симбионтов2 .

VII. ПЛАСТИДЫ .

1. Нахождение: в цитоплазме всех растений, кроме грибов и некоторых водорослей .

2. Существует 3 вида пластид .

а) Хлоропласты (зеленые пластинки) .

Их цвет зависит от наличия хлорофилла .

Находятся в зеленых клетках высших растений (по 40 — 60 в клетке) .

1 Кроме митохондрий клеток бурого жира у зимоспящих млекопитающих. Эти митохондрии не образуют АТФ, а являются генераторами тепла. (Прим. ред. ) 2Митохондрии особенно похожи на прокариот, называемых пурпурными несерными бактериями .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

Участвуют в поглощении световой энергии .

Фотосинтез — процесс синтеза углеводов из неорганических веществ за счет энергии света .

Строение .

Форма овальная (диаметр 3 — 4 мкм) .

Детали, видимые в электронный микроскоп:

2 вида мембраны — наружная и внутренняя;

внутренняя мембрана образует мембранные мешочки — тилакоиды;

тилакоиды лежат друг на друге, как стопки монет, образуя граны (50 тилакоидов в гране);

граны объединены друг с другом внутренней мембраной;

в одном хлоропласте несколько десятков гран;

хлорофилл находится в мембранах тилакоидов;

в промежутках между гранами лежат рибосомы, РНК и ДНК;

рибосомы синтезируют белки хлоропластов;

ДНК хлоропластов определяет некоторые признаки растений (пример: пестрый рисунок листьев бегонии);

в матриксе хлоропластов видны гранулы первичного крахмала (крахмал, синтезированный из глюкозы, образованной под действием света);

первичный крахмал распадается до глюкозы;

глюкоза транспортируется с соком растений в запасающую ткань, где откладывается в виде вторичного крахмала .

б) Хромопласты (окрашенные пластинки) .

Находятся в окрашенных клетках растений (цветки, плоды, стебли, листья) .

Это внутриклеточные везикулы (5 — 6 мкм) разнообразной формы, заполненные пигментами; тилакоидов почти нет .

От их присутствия зависит цвет растения .

Это погибшие пластиды .

в) Лейкопласты (бесцветные пластинки) .

Находятся в клетках неокрашенных частей растений (стебли, клубни) .

Форма разнообразна, размеры — 5-6 мкм .

Содержат запасы питательных веществ (крахмал клубней картофеля) .

3. Лейкопласты могут переходить в хлоро- и хромопласты, хлоропласты — только в хромопласты .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

4. Пластиды размножаются делением, распределяясь между дочер-ними клетками поровну .

VIII. КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ был открыт в 1898 г. в нейронах .

1. Строение .

а) Комплекс Гольджи — сложная сеть полостей, трубочек и пузырьков вокруг ядра .

б) У простейших и растений имеет форму серповидных и палочковидных телец .

в) Детали комплекса Гольджи, видимые в электронный микроскоп:

строение одинаково в растительных и животных клетках;

существует 3 основных структурных компонента:

группа мембранных полостей (5 — 8);

система трубочек, отходящих от полостей;

пузырьки на концах трубочек .

2. Функции .

а) К комплексу Гольджи транспортируются вещества из ЭПС .

б) Эти вещества накапливаются в полостях комплекса и подвергаются химической модификации1 .

в) Гормоны и ферменты, разрушающие белки, жиры и углеводы, синтезируются клеткой в неактивном виде .

г) Процессинг активирует эти вещества .

д) Модифицированные в комплексе Гольджи вещества упаковываются в мембранные пузырьки .

Пузырьки выбрасываются клеткой в виде секретов .

Пузырьки используются клеткой (пример: лизосомы) .

IX. ЛИЗОСОМЫ: «лизо» — растворяю, «сома» — тело (греч.) .

1. Строение .

а) Небольшие пузырьки диаметром 1 мкм .

б) Ограничены мембраной .

в) Внутри содержат однородное вещество .

г. В каждой клетке2 несколько десятков лизосом .

2. Функции .

1 Эта модификация называется процессингом .

2У растений лизосомы не обнаружены, они имеются только в клетках животных и грибов. (Прим .

ред. )

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

а) Содержат комплекс ферментов для расщепления жиров, углеводов и белков .

б) Участвуют в переваривании частиц, попавших в клетку за счет фагоцитоза и пиноцитоза .

в) Участвуют в удалении отмирающих органов (утрата хвоста у головастика), клеток и органоидов. При голодании лизосомы растворяют некоторые органоиды, не убивая клетку .

3) Образование лизосом непрерывно происходит в комплексе Гольджи .

а) Синтез ферментов в неактивном виде идет на рибосомах .

б) Ферменты после процессинга упаковываются в мембранные пузырьки в комплексе Гольджи .

Х. КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР (центриоли) .

1. Расположение:

а) вблизи ядра клеток животных и некоторых растений1;

б) в основании жгутиков и ресничек лежит размножившийся клеточный центр в виде базального тельца .

2. Строение

а) Это цилиндры, длина которых — 1 мкм .

б) Стенки цилиндра2 состоят из микротрубочек .

3. В клетке имеются 2 центриоли, лежащие перпендикулярно друг другу .

4. Функции .

а) Формирование веретена деления .

б) Лежат в основании жгутиков и ресничек .

ХI. ОРГАНОИДЫ ДВИЖЕНИЯ .

1. Расположение .

а) Это реснички, жгутики и миофибриллы .

б) Жгутики и реснички — выросты клетки, окруженные мембраной и способные к передвижению .

Реснички имеют длину менее 10 мкм .

1Центриоли обычно отсутствуют у эукариот, не имеющих жгутиковых стадий при размножении (покрытосемянные, красные водоросли, грибы). У подцарства Багрянковых (красные водоросли) реснички и жгутики отсутствуют. Предполагают, что это подцарство возникло независимо от других групп эукариот. (Прим. ред. ) 2 Полость цилиндра заполнена однородным веществом, содержащим ДНК .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

Жгутики имеют длину более 15 мкм .

в) Имеются у одно- и многоклеточных организмов .

Примеры у одноклеточных:

эвглена зеленая;

инфузории, имеющие до нескольких тысяч ресничек .

Примеры у многоклеточных:

сперматозоиды;

мерцательный эпителий воздухоносных дыхательных путей млекопитающих, создающий ток секреторной жидкости наружу .

Так удаляется пыль и бактерии .

г) Миофибриллы — органоиды движения мышечной ткани, состоящие из белков — актина и миозина .

Диаметр — 1 мкм, длина — до 1 см .

Миофибриллы расположены по длине мышечного волокна .

2. Строение .

а) Жгутики и реснички одинаковы по строению .

б) В их стенках по всей длине проходит 9 пар, а в центре — одна пара микротрубочек, состоящих из белка — тубулина .

в) Единство происхождения всех организмов на Земле подтверждается одинаковым строением жгутиков и ресничек .

3. Амебоидное движение — движение без специальных органоидов движения, за счет возникающих выростов клетки — псевдоподий .

а) Так передвигаются амебы, лейкоциты и крупные клетки внутренних органов позвоночных .

б) Механизм движения .

На заднем конце тела клетки поглощается пузырек жидкости — эндоцитоз. Клетка укорачивается .

Пузырек транспортируется на передний конец клетки, прикрепившись к микротрубочкам .

Содержимое пузырька выбрасывается — экзоцитоз. Клетка удлиняется .

Направление выпячивания псевдоподий определяется синтезом в цитоплазме микротрубочек, которые образуются за счет химических реакций, идущих под ферментативным действием рецептора, расположенного на поверхности мембраны клетки. Рецептор активируется веществами из внешней среды .

4. Движение у растений .

а) За счет роста .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

б) Циклоз — круговое движение цитоплазмы с органоидами .

ХII. КЛЕТОЧНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ — непостоянные структуры клетки .

1. Это жиры, белки, углеводы, видные в виде капель и зерен .

2. В отличие от органоидов, не содержат мембран или элементов цитоскелета. Периодически синтезируются и расходуются .

3. Жиры .

а) Находятся в клетке в виде капель .

б) Много в жировых клетках соединительной ткани .

в) Используются как запасное вещество, так как их энергоемкость велика .

г) Являются источником новых веществ, например, гормонов .

4. Углеводы (полисахариды) .

а) Накапливаются в виде зерен .

б) В клетках животных и грибов накапливается гликоген .

в) В растительных клетках накапливается крахмал .

5. Белковые включения .

а) Накапливаются в виде зерен .

б) Много в желтке яйцеклеток .

в) Белок в семенах называется клейковиной .

6. Кристаллические включения .

а) Органические кристаллы могут образовывать в клетке белки, вирусы, соли щавелевой кислоты и др .

б) Неорганические кристаллы образованы солями кальция .

Используются клеткой как источник кальция. Ионы кальция участвуют в процессах возбуждения клетки .

ХIII. ЯДРО .

1. Встречаемость .

а) Бывают одно-, много- и безъядерные клетки .

б) Примеры многоядерных клеток:

простейшие (инфузории);

многоклеточные (клетки печени, костного мозга, поперечнополосатых мышц, соединительной ткани) .

в) Безъядерные клетки — эритроциты млекопитающих, тромбоциты, клетки ситовидных трубок .

2. Размеры ядра зависят:

а) от размеров клетки;

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

б) от плоидности клетки .

3. Структура ядра изменяется в зависимости от фазы деления .

4. Интерфаза — период между двумя делениями клетки .

а) Структура ядра в интерфазе .

Ядерная оболочка .

Отделяет ядро от цитоплазмы .

Состоит из двух мембран — наружной и внутренней .

Между мембранами содержится полужидкое вещество .

Обе мембраны имеют крупные поры и состоят из двойного слоя липидов .

Ядерная оболочка отсутствует у бактерий и синезеленых водорослей. Их ДНК лежит в области цитоплазмы, называемой нуклеоидом .

б) Ядро заполнено ядерным соком, который содержит:

хроматин — деспирализованные хромосомы (развернутая спираль):

хроматин виден в световой микроскоп как однородное вещество с мелкозернистой структурой;

химический состав — ДНК + белок = ДНП (дезоксинуклеопротеид);

каждая хромосома имеет в ядре определенное место (отсек);

ядрышки:

размер ядрышка — 1-10 мкм;

количество ядрышек — от 1 до 10, в зависимости от периода жизни клеток. Видны только в интерфазу;

функции — синтез РНК, сплайсинг;

химический состав — РНК и белок .

в) Химический состав ядра: ДНК, РНК, белки, углеводы .

Хромосомы (окрашенное тело) — спиралевидные нити ДНП, видимые в световой микроскоп во время митоза .

Видны только в делящихся клетках .

В неделящихся клетках это нити диаметром 140 ангстрем и длиной до 1 мм (видны только в электронный микроскоп) .

В середине интерфазы во время s-периода идет синтез ДНК под действием фермента ДНК-полимераза. Хромосомы удваиваются .

Длительность репликации в быстроделящихся клетках млекопитающих — 6-8 ч .

В период интерфазы идет синтез РНК и белков, т.е. хромосомы

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

–  –  –

1 У некоторых простейших наблюдается шизогония, когда после ряда последовательных делений ядра цитоплазма распадается на множество одноядерных клеток .

2 Прежний взгляд на амитоз как примитивную форму деления ядра, на основе которой развился митоз, не подтвердился .

1 При делении клетки теломеры укорачиваются, поэтому клетки человека могут делиться приблизительно 50 раз. От длины теломеры зависит видовая продолжительность жизни. Длина теломеры восстанавливается при мейозе .

2 Центриоли образуют нити веретена в клетках животных и некоторых низших растений; в клетках высших растений и некоторых простейших веретено деления образуется без участия центриолей .

3 У грибов ядерная оболочка не исчезает, а перетягивается при делении. Веретено деления формируется внутри ядра. (Прим. ред. ) 4 Колхицин и его производные разрушают нити веретена, это используется в генетике для получения полиплоидных организмов .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

–  –  –

1 Это справедливо по отношению к диплофазе организмов. Многие низшие растения (например, хламидомонада, улотрикс) основную часть жизни проводят в гаплофазе, т.е. в гаплоидном состоянии, и могут иметь нечетное число хромосом. При геномных мутациях число хромосом диплоидных организмов может быть нечетным (болезнь Дауна) .

(Прим. ред. )

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

–  –  –

ХV. КЛЕТКА КАК ЕДИНОЕ ЦЕЛОЕ .

1. Во всех процессах клетка существует как единое целое, так как все органоиды клетки функционально связаны друг с другом .

2. Любой органоид не может существовать вне клетки даже в питательной среде .

3. В залечивании повреждений участвуют все органоиды клетки .

4. Пример: разрезание амебы пополам .

–  –  –

5. Аналогичный опыт описан в другом учебнике, опыт с ацетабулярией (одноклеточная зеленая водоросль) .

а) В цитоплазму ацетабулярии одного вида, лишенную ядра, внедрили ядро ацетабулярии другого вида .

б) Ацетабулярия приняла форму, характерную для вида, которому принадлежало пересаженное ядро .

ХVI. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКИ .

1. Размеры — 1-10 мкм .

2. Окружена плотной оболочкой, иногда слизистой капсулой .

а) Оболочка состоит из углеводов .

б) Под оболочкой расположена мембрана .

3. Цитоплазма не содержит следующих органоидов .

а) митохондрий, пластид;

б) ЭПС;

в) ядра (хромосомы отсутствуют);

г) пищеварительных вакуолей;

д) пиноцитоз и фагоцитоз не возможны .

4. В цитоплазме лежат рибосомы, не связанные с мембраной .

5. Кольцевая ДНК находится в области цитоплазмы, называемой нуклеоидом. Настоящих хромосом нет .

6. Максимальная скорость деления бактерий — 1 раз в 20 мин .

7. Бактерии (кроме кокков) могут передвигаться с помощью жгутиков .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

Питаются за счет абсорбции питательных веществ .

8. В неблагоприятных условиях образуются споры .

а) Внутри цитоплазмы образуется плотная оболочка .

б) Внешняя часть цитоплазмы сбрасывается .

в) Обмен веществ в споре прекращается .

д) В благоприятных условиях спора превращается в бактерию .

9. Бактерии распространены повсеместно .

10. Использование бактерий .

а) С их помощью получают различные вещества:

бутиловый и этиловый спирт;

уксусную кислоту;

ацетон .

б) В пищевой промышленности с их помощью получают:

сыры, простоквашу, сметану, творог, ацидофилин;

кислую капусту (квашение) .

в) Бактерии — возбудители болезней человека, животных и растений, поэтому их используются как:

бактериологическое оружие (запрещено Международной конвенцией);

биологическая защита (уничтожение вредителей) .

г) В биотехнологии они обеспечивают синтез лекарственных веществ .

ХVII. СИНЕЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ (ЦИАНОБАКТЕРИИ) .

1. Это самые примитивные водоросли .

2. Могут быть одно- и многоклеточными. В зависимости от условий могут быть автотрофами и гетеротрофами .

3. Не имеют ядра, хлоропластов (хлорофилл-а и некоторые пигменты лежат в наружной мембране), вакуолей, ЭПС и митохондрий .

4. Синезеленые водоросли имеют рибосомы и мембраны фотосинтетичеких структур .

5. Распространены повсеместно .

6. Используются как удобрения, так как многие могут превращать атмосферный азот в соединения, усваиваемые растениями. Спирулин и носток используются в пищу1 .

1 Некоторые виды выделяют различные яды, поэтому при «цветении» такую воду нельзя пить. ПоОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ ХVIII. ВИРУСЫ (от лат. яд) — организмы, не имеющие клеточного строения .

1. Размеры — 10-250 нм .

2. Во внешней среде могут иметь форму кристаллов .

3. Способны размножаться только в живых клетках. Используют обмен веществ хозяина, его ферменты и энергию .

4. Способны вызывать:

а) у человека — инфекционные заболевания: оспу, корь, грипп, полиомиелит, герпес, энцефалит, бешенство, гепатит1, СПИД и др.;

б) у растений — мозаичную болезнь табака и гороха (вирусы разрушают хлоропласты), некроз табака, К-вирус картофеля и др.;

в) у животных — ящур, чуму свиней и др .

5. Вирусы открыл Д. И. Ивановский в 1892 г .

а) Сок растений, зараженных мозаичной болезнью табака, пропущенный через мелкие фильтры, заражал здоровые растения .

б) Поскольку бактерии не могли проходить через фильтры, Ивановский решил, что это заболевание вызывают яды (отсюда название — вирусы) .

6. Химический состав вирусов: нуклеиновая кислота (ДНК или РНК), окруженная защитным слоем белка; возможно присутствие нескольких ферментов .

7. Вирусы табачной мозаики могут образовывать в погибшей клетке видимые в световой микроскоп шестигранные кристаллы .

8. Бактериофаги — вирусы, поражающие бактериальные клетки (пожиратели бактерий) .

а) Могут быть использованы как лекарства .

б) Известны бактериофаги против возбудителей холеры, дизентерии, брюшного тифа .

в) Строение бактериофага кишечной палочки .

Тело состоит из головки, несущей ДНК, и хвостика, имеющего канал .

На конце хвостика расположен фермент, разрушающий бактериальную стенку, и хвостовые отростки .

г) Проникновение в бактерию .

Хвостовые отростки прикрепляются к антигенным белкам клеточной стенки бактерии .

видимому, в этом заключается причина массовой гибели животных в прибрежной зоне в теплое время года .

1 По данным ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения), 2 млрд. людей заражено вирусом гепатита В .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

Фермент хвостика разрушает клеточную стенку бактерии .

ДНК вируса через канал хвостика впрыскивается в клетку .

Подавляется репликация ДНК и синтез белка клетки, вместо них синтезируется вирусная ДНК и его белки .

9. Вирус СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита, вызывается вирусом иммунодефицита человека — ВИЧ) — РНК-содержащий вирус .

а) Общий предок этого вируса и аналогичных вирусов животных возник в конце мелового периода .

Вирус ВИЧ, вирус хронической усталости и вирусы Т- и В-лейкозов появились в конце эоцена в популяциях приматов .

У современных обезьян в Африке обнаружены две модификации вируса СПИД — ВИЧ-1 и ВИЧ-2. У некоторых видов обезьян симптомы СПИДа эти вирусы не вызывают, другие виды могут болеть СПИДом .

Раньше СПИДом заражались только охотники в изолированных поселениях Африки при разделке инфицированной добычи .

Вирус ВИЧ-2 возник раньше, поэтому он менее патогенен (инкубационный период может длиться до 24 лет) .

Ожидается, что постепенно будет происходить совместная эволюция вируса и человека, это должно привести к устойчивости человека к СПИДу .

б) По матрице вирусной РНК в клетке синтезируется ДНК, которая встраивается в ДНК человека .

При синтезе ДНК часто возникают мутации, что может привести к появлению высокотоксичных штаммов .

На этой стадии в организме человека не образуются антитела к вирусу, поэтому обнаружить заболевание современными иммунологическими методами невозможно. Такой носитель может инфицировать здорового человека .

Эта стадия может продолжаться несколько лет (ВИЧ-1 — до 14 лет, ВИЧ-2 — до 24 лет), пока в результате мутации не появится вирулентный штамм вируса. С этого момента в крови обнаруживаются антитела и появляются симптомы СПИДа .

В первую очередь поражаются Т-лимфоциты, возникает иммунодефицит, в результате организм не может бороться с инфекциями и раковыми опухолями. Возможно поражение нервной системы .

Болезнь мало заразна и может передаваться при переливании крови, плохой стерилизации медицинских инструментов, при половых контактах .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

ХIX. ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ КЛЕТКИ .

1. Все клетки имеют сходный план строения и одинаковый набор органоидов (основное положение клеточной теории) .

а) Впервые на ячеистое строение живого обратил внимание изобретатель микроскопа Роберт Гук (1665 г. ). Он назвал эти ячейки клетками .

б) Ядро открыл Роберт Броун в 30-е гг. XIX в .

в) Клеточную теорию предложили Т. Шванн и М. Шлейден в 1838 г., обнаружив, что ядро обязательно для всех видов клеток .

г) В 1858 г. Рудольф Вирхов дополнил: клетка происходит от клетки путем деления .

д) Современная формулировка клеточной теории .

Клетка — основная структурная и функциональная единица жизни .

Все организмы состоят из клеток, жизнь организма обусловлена взаимодействием его клеток .

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

Все новые клетки образуются при делении исходных клеток .

2. У всех клеток сходные функции:

а) деление;

б) синтез АТФ;

в) дыхание, питание .

3. Клетки отличаются:

а) по строению;

б) по характеру обмена веществ;

в) по функциям, осуществляемым в организме .

4. Схожесть клеток указывает на общность их происхождения .

5. Этапы эволюции клетки .

а) Самые простые организмы — вирусы1 .

б) Наиболее простые клеточные организмы (прокариоты) — бактерии и синезеленые водоросли .

в) Более сложные клетки, содержащие ядро (эукариоты), приобрели большое разнообразие в процессе эволюции .

ХХ. ЕСТЕСТВЕННАЯ СИСТЕМА, ОСНОВАННАЯ НА РОДСТВЕ ГРУПП

ОРГАНИЗМОВ .

1 Современные вирусы живут только в клетках. Предполагается, что вирусы в окружающей среде

–  –  –

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ

ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

I. ПЛАСТИЧЕСКИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН .

1. Синтез — получение сложных веществ из более простых .

1Зеленые растения — автотрофы, но возможна гетеротрофность, например, насекомоядное растение росянка и паразитическое растение омела .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

а) В клетке около 1 000 ферментов .

б) Синтез необходим для замены вышедших из строя ферментов и структурных компонентов клетки .

в) В клетке синтезируются углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты .

г) Все реакции синтеза идут с поглощением энергии .

д) Биосинтез — синтез в клетке .

е) Пластический обмен (ассимиляция) — совокупность реакций биосинтеза .

Поступающие извне вещества не похожи на вещества клетки .

За счет синтеза эти вещества превращаются в вещества клетки .

2. Расщепление — распад сложных веществ на низкомолекулярные .

а) Белки пептиды аминокислоты СО2 + Н2О + NН3 .

б) Углеводы дисахариды моносахариды (глюкоза) СО2 + Н2О .

в) Жиры глицерин + жирные кислоты СО2 + Н2O

г) Расщепление освобождает энергию химической связи, используемую клеткой .

д) Энергетический обмен (диссимиляция) — совокупность реакций расщепления .

Теряется сходство с веществами клетки .

Сопровождается биосинтезом утраченных ферментов .

3. Обмен веществ — совокупность всех ферментативных реакций клетки (совокупность пластического и энергетического обмена или ассимиляции и диссимиляции), связанных между собой и с внешней средой .

4. Аденозинтрифосфат (АТФ) .

а) АТФ обеспечивает энергией все процессы в клетке .

б) Запас АТФ в клетке мал (концентрация — 0,04% ) .

в) Энергия расщепления и окисления идет на синтез АТФ .

Энергию можно запасать впрок .

Можно передавать энергию, запасенную в АТФ, в разные части клетки .

В основном АТФ синтезируется в митохондриях .

г) АТФ транспортируется в клетках по каналам ЭПС1 .

5. Существуют 3 этапа энергетического обмена .

1 В клетке существуют две конвертируемые формы хранения энергии: АТФ и разность электрохимических потенциалов на мембране (клеточной и митохондриальной). Наличие гигантских митохондрий позволяет транспортировать энергию по клетке в ее отдельные части. Возможно также движение митохондрий в клетке. (Прим. ред. )

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

–  –  –

1 В бескислородной среде в клетках происходит анаэробный (бескислородный) гликолиз, который тормозится в присутствии кислорода, однако в эритроцитах, эмбриональных клетках и в опухолях кислород не тормозит гликолиз (аэробный гликолиз). В школьном учебнике общей биологии под редакцией Д. К. Беляева аэробным гликолизом ошибочно называется процесс образования АТФ в митохондриях, который обычно называют окислительным фосфорилированием .

2 В школьном учебнике под редакцией Д. К. Беляева ошибочно сказано, что КПД анаэробного гликолиза составляет 5%, а окислительного фосфорилирования — 40%, а далее приводится другая цифра — более 50%. Верная — 55% .

3 За исследования биоэнергетических процессов в митохондриях П. Митчелл получил Нобелевскую премию в 1978 г .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

В сумме из 1 молекулы глюкозы при гликолизе в митохондриях образуется 38 молекул АТФ .

КПД окислительного фосфорилирования — 55%. Остальная энергия рассеивается в виде тепла .

Процессы окислительного фосфорилирования происходят во внутренней мембране митохондрии .

Молочная кислота окисляется до СО2 и Н (СО2 выбрасывается наружу) .

C3H6O3 + 3H2O 3CO2 + 12H .

На промежуточной стадии окисления молочной кислоты до СО2 образуется вещество, которое несет атомарный водород (оно является восстановителем). Это вещество отдает электрон на цепь окисляющих друг друга ферментов.

Ион водорода переносится на внешнюю сторону мембраны митохондрии:

Н — е Н+ Электроны переносятся на внутреннюю поверхность внутренней мембраны митохондрий по цепи окисляющих друг друга ферментов на молекулярный кислород, который превращается в воду:

О2 + 4е + 4Н+ = 2Н2О .

В результате на внутренней поверхности внутренней мембраны митохондрии уменьшается число ионов водорода.

Образуется отрицательный заряд:

H O — Н+ OHОбразовавшиеся из атомарного водорода протоны (Н+) выбрасываются из митохондрий, образуя на внешней стороне внутренней мембраны митохондрий положительный заряд. В результате избытка протонов снаружи митохондрии и недостатка внутри образуется трансмембранный электричeский потенциал .

Когда разность потенциалов на внутренней мембране митохондрий достигает 200 мВ, протоны начинают двигаться по каналу АТФ-синтетазы снаружи во внутрь митохондрий .

АТФ-синтетаза, используя энергию прохождения протонов, синтезирует АТФ из АДФ и ионов фосфата .

Сравнение процессов дыхания и горения .

При горении и дыхании выделяются СО2 и Н2О .

Дыхание — упорядоченный процесс, идущий с помощью цепи ферментов при физиологических температурах (0 — 50°С) .

Горение — хаотический процесс, идущий при высоких

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

–  –  –

1 1300 кДж/моль выделяется при образовании СО и Н О из молочной кислоты, при этом 585 кДж/моль рассеивается в виде тепла .

2 Прочитав этот раздел, нарисуйте все этапы световой стадии в виде схемы .

3 Молекула хлорофилла состоит из белковой части и небелковой — Мg-порфиринового комплекса, участвующего в фотохимических реакциях .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

–  –  –

II. ТИПЫ ПИТАНИЯ .

1. Автотрофные организмы — организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических .

а) Фототрофы получают энергию за счет поглощения энергии квантов света, с обязательным фотолизом воды. Фотосинтезирующие организмы — это главные автотрофы на Земле .

б) Хемотрофы получают энергию за счет окислительновосстановительных реакций .

Открыл автотрофные организмы русский ученый С. Н .

Виноградский .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

–  –  –

III. СИНТЕЗ БЕЛКА .

1. Обмен белков .

а) Все клетки синтезируют белки .

б) Функции белка в клетке разнообразны .

в) Синтез белка у эукариот идет только в ядерных клетках .

2. Структура белка определяется ДНК .

а) ДНК находится в ядре .

б) Ген — участок ДНК, где закодирована информация об одной полипептидной цепи2 (иногда — о нескольких полипептидах3) .

в) В ДНК заложена информация о первичной структуре белка .

3. Код ДНК един для всех организмов на Земле .

а) Каждой аминокислоте соответствуют три нуклеотида, стоящих рядом друг с другом в молекуле ДНК (триплет, или кодон)4 .

1 Существуют и автотрофные бактерии. (Прим. ред. ) 2 Например, гемоглобин состоит из двух - и двух -цепей, кодируемых разными генами. (Прим .

ред. ) 3 Например, некоторые белковые гормоны гипофиза синтезируются в виде одного неактивного полипептида, который затем разрезается на несколько молекул, каждая из которых является определенным гормоном (вазопрессин, энкефалины и др. ) 4 По-видимому, первые белки собирались на нити нуклеиновой кислоты по принципу комплементарности. Каждая аминокислота комплементарна соответствующему триплету. Российские ученые Л. Б. Меклер и Г. Идлис считают, что и в белках аминокислоты взаимодействуют по принципу

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

б) Избыточность кода ДНК означает, что 4 нуклеотида по 3 дают 64 комбинации триплетов, в то время как аминокислот только 20 .

в) Избыточность уменьшает вероятность ошибки, так как одну аминокислоту могут кодировать несколько триплетов .

г) Существуют бессмысленные триплеты, не кодирующие аминокислоты. Они указывают начало и конец гена, а также места сплайсинга (см. ниже) .

4. Транскрипция (перепись) — синтез РНК по матрице ДНК .

а) Транскрипция идет по принципу комплементарности с помощью фермента — полимеразы. Обычно копируется один или группа стоящих рядом генов .

Полимераза начинает синтез с определенного участка ДНК .

В РНК вместо тимина урацил .

Урацил комплементарен аденину .

б) В ядрышках идет процесс сплайсинга1 (механизм редактирования иРНК, когда некоторые помеченные участки иРНК вырезаются, а оставшиеся участки — экзоны — сшиваются в одну нить) .

в) Отредактированная иРНК поступает в цитоплазму на рибосомы, где идет синтез белка .

5. Транспортная РНК .

а) Аминокислоты подходят к рибосомам в соединении с тРНК .

б) тРНК содержит 70 — 80 нуклеотидов .

В тРНК имеется несколько комплементарных друг другу участков .

Эти участки слипаются за счет водородных связей .

Под действием водородных связей возникает крестообразная 2 структура, как у листа клевера (вторичная структура) .

К одному из концов тРНК (акцепторный участок) прикрепляется аминокислота, а противоположный конец (анти-кодон) несет информацию о соответствующем триплете .

Существует более 20 видов тРНК (64), так как одна аминокислота может кодироваться несколькими различными кодонами .

в) Матричный синтез — специфическая особенность живых организмов. С теорией матричной репродукции хромосом впервые выступил в 20-х годах отечественный зоолог Н. К. Кольцов .

комплементарности, образуя сложные трехмерные структуры .

1 Нобелевская премия за открытие сплайсинга присуждена в 1993 г Р. Робертсу и Ф. Шарпу. Ген кодирует несколько белков, если экзоны сшиваются в разном порядке .

2Третичная укладка (трехмерная) тРНК напоминает латинскую букву L .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

Матрица — образец, по которому формируется копия .

Матричный синтез — синтез по матрице .

Обеспечивается точность воспроизводства копии .

Иногда возникают ошибки — мутации .

Например, если на шестом месте в двух из четырех цепей гемоглобина будет глютаминовая кислота вместо валина, это приведет к нарушению структуры белка, в результате функция и форма эритроцитов изменятся и возникнет заболевание — серповидно-клеточная анемия .

Матрицей является ДНК в синтезе РНК и ДНК или РНК в синтезе белка .

Мономерами матричного синтеза являются нуклеотиды и аминокислоты .

Мономеры фиксируются на матрице по принципу комплементарности, сшиваются и затем сбрасываются с матрицы .

Существует механизм стягивания компонентов к месту реакции, иначе процесс синтеза шел бы очень долго .

г) Трансляция (перевод) — перенос информации с иРНК на белок во время его синтеза .

Рибосомы собраны в полисомы .

На одной нити иРНК находится несколько рибосом .

Размер рибосомы — 230 ангстрем .

Число рибосом на одной нити иРНК зависит от длины иРНК .

Пример: длина иРНК одной из цепей гемоглобина — 1500 ангстрем (574 аминокислоты). На ней находится 5 рибосом, одновременно синтезирующих белок .

Рибосомы двигаются по иРНК последовательно .

6. Работа рибосомы .

Рибосома двигается по иРНК шагами, по триплетам .

В месте контакта рибосомы с иРНК работает фермент, собирающий белок из аминокислот .

тРНК, соединенная с аминокислотой, подходит к иРНК .

Происходит сравнение кодона иРНК и антикодона тРНК .

Если они комплементарны, белоксинтетаза сшивает аминокислоты, рибосома делает шаг вперед .

Синтез одной молекулы белка происходит за 1 — 2 мин (1 шаг — 0,2 с) .

Во всех этих реакциях участвуют ферменты .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

7. Энергетика биосинтеза белка .

a) Биосинтез белка — это цепь реакций, в которых используется энергия АТФ .

Синтез иРНК .

Сборка молекулы белка1 .

Взаимодействие тРНК с аминокислотой .

Движение рибосом .

б) Авторегуляция химической активности клетки .

Клетка, как и все биосистемы, поддерживает постоянство внутренней среды — гомеостаз .

Концентрация АТФ в клетке — 0,04% .

Среда во внутритканевой жидкости слабо щелочная (рН 7,4), а внутри клетки — нейтральная (рН 7,0) .

Устойчивость достигается за счет координации всех биохимических процессов .

Постоянство концентрации АТФ достигается за счет равенства скорости синтеза и распада (это пример саморегуляции) .

Основа саморегуляции — передача информации с помощью химических сигналов .

Сигналом служит изменение концентрации одного из веществ в цепи биохимических реакций .

Информацию в организме переносят различные вещества, например, гормоны белковой и небелковой природы .

В частности адреналин — гормон тревоги — вызывает выход глюкозы в кровь, что активирует обмен веществ в организме .

Животные выделяют летучие вещества, являющиеся сигналами для других животных о пище, опасности и др .

Сигнализация в клетке идет по принципу Ле Шателье .

Во всех известных системах с саморегуляцией (клетки, организмы, биоценозы, автоматы) имеется отрицательная обратная связь — регуляция системы путем подачи с ее выхода на вход тормозящего сигнала) .

Процесс сигнализации идет за счет ферментов .

РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ

ОРГАНИЗМОВ

1 Это упрощение. На самом деле используется энергия ГТФ — гуанозинтрифосфата .

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

I. РАЗМНОЖЕНИЕ КАК ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИВОГО .

1. Все живое способно к размножению .

2. Преемственность поколений существует за счет размножения .

3. Уровни размножения:

а) молекулярный — матричные реакции синтеза ДНК;

б) доклеточный — размножение органоидов, содержащих ДНК (митохондрий, хлоропластов, ядра и центриолей1);

в) клеточный — размножение клеток;

г) организменный — размножение многоклеточных организмов .

4. Формы размножения организмов (эукариот) многообразны .

а) Бесполое размножение — различные способы размножения организмов, характеризующиеся отсутствием полового процесса и осуществляющиеся без участия половых клеток .

Встречается у животных и растений .

Распространено у одноклеточных организмов (древней-шая форма размножения) .

Деление простейших надвое .

Множественное деление простейших (малярийный плазмодий), раковинные корненожки, одноклеточные водоросли (хлорелла, хламидомонада) У растений (одноклеточные водоросли, грибы, мхи, папоротники) за счет митоза образуется спора .

б) Вегетативное размножение — разновидность бесполого размножения с помощью группы клеток, которые отделяются от материнского организма .

Распространено у растений. Органы вегетативного размножения:

черенки — побеги деревьев и кустарников;

подземные части растений (корневища, клубни, луковицы);

усы (стебли) земляники .

Редко встречается у животных. Осуществляется путем деления или почкования .

Почкование — способ размножения некоторых животных и грибов, когда от родительской особи отделяется небольшой участок тела, из которого впоследствии развивается новый 1 У грибов митоз происходит внутри ядра, в результате после митоза образуется клетка, содержащая два ядра .

РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

организм) .

Почкование у гидры .

Деление целого организма (кишечнополостные, плоские черви) .

в) Половое размножение — размножение с помощью специальных клеток — гамет, возникающих путем мейоза, имеющих гаплоидный набор хромосом, который удваивается после слияния двух гамет .

Гаметы образуются в специальных органах — половых железах (семенниках и яичниках) .

Половые железы у животных имеют 3 зоны, в которых развиваются гаметы .

Зона размножения:

находится в начале половой железы;

в ней содержатся первичные половые клетки, они размножаются митотическим делением .

Зона роста:

в этой зоне клетки не делятся;

клетки растут, запасая питательные вещества .

Зона созревания:

в этой зоне происходит мейоз;

в конце зоны образуются подвижные сперматозоиды или неподвижные и крупные яйцеклетки .

Сперматозоид .

Строение .

Головка, содержащая ядро, имеет заостренный передний конец с уплотненной цитоплазмой, содержащей специальные ферменты, разрушающие оболочку яйца .

Это необходимо для проникновения в яйцеклетку .

Шейка, лежащая за головкой, несет центриоли и митохондрии .

Хвостик по строению сходен с ресничкой .

Развитие сперматозоидов — сперматогенез .

В зоне размножения образуются мелкие первичные половые клетки .

В зоне роста они почти не растут .

В зоне созревания они дважды делятся (мейоз), образуя 4 равные клетки, превращающиеся в сперматозоиды .

Развитие сперматозоидов у мхов и папоротников идет в мужских половых органах — антеридиях .

Яйцеклетка .

РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

Строение .

Это округлая неподвижная клетка, содержащая много желтка .

Ядро лежит в области, свободной от питательных веществ .

Желток — мелкие зерна, содержащие запас питательных веществ .

У млекопитающих яйцеклетка мелкая (у кролика — 0,2 мм, у мыши — 60 мкм, у человека —150-200 мкм. ) .

У рыб, амфибий, рептилий и птиц яйцеклетка крупная, так как содержит большое количество желтка у нижнего полюса цитоплазмы .

Самая большая яйцеклетка у птиц .

У курицы размер яйцеклетки — 3 см .

Желток внутри яйца — яйцеклетка, покрытая желточной оболочкой (продукт мембраны яйцеклетки) .

На верхнем полюсе желтка находится белое пятнышко, содержащее ядро (зародышевый диск) .

Поверх желточной оболочки развивается белочная оболочка, а затем скорлупа .

У растений яйцеклетка мелкая и содержит ядро в центре цитоплазмы, так как имеет мало желтка .

Развитие яйцеклетки у мхов и папоротников идет в женских половых органах — архегониях .

У цветковых растений яйцеклетка развивается в семяпочке, находящейся в завязи .

Развитие яйцеклетки — овогенез .

В зоне размножения находятся мелкие первичные половые клетки, размножающиеся митозом .

В зоне роста они набирают желток в виде зерен, увеличиваясь в размерах .

В начале зоны роста яйцеклетка лягушки имеет диаметр 20 мкм, а в конце — 3-4 мм .

В зоне созревания проходит 2 деления (мейоз) .

В первом делении образуется одна маленькая клетка (первичное направительное тельце) и одна большая клетка .

Во втором делении большая клетка образует одну маленькую клетку (вторичное направительное тельце) и одну большую клетку, которая превращается в яйцеклетку .

Первичное направительное тельце делится, образуя 2 мелкие клетки .

РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

–  –  –

1 В яичниках после кроссинговера незрелые яйцеклетки находятся на стадии профазы первого деления длительное время (у человека — до 50 лет). Хромосомы в это время частично деспирализуются — это необходимо для синтеза РНК и белка. Дальнейшие процессы созревания яйцеклетки происходят после ее выхода из яичника во время овуляции .

2 У многих животных яйцеклетка находится в метафазе первого или второго деления до выхода из яичника во время овуляции. Дальнейшее ее созревание происходит в половых путях самки после овуляции .

РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

–  –  –

1. Оплодотворенная яйцеклетка — зигота .

а) Зигота имеет диплоидный набор хромосом .

б) В яйцеклетку могут проникнуть несколько сперматозоидов, но слияние происходит только с одним .

в) У некоторых яйцеклеток в оболочке имеется специальное отверстие для проникновения сперматозоидов — микропиле .

2. Ядро зиготы состоит из парных (гомологичных) хромосом .

а) В каждой паре одна хромосома отцовская, а другая — материнская .

б) Диплоидный набор, характерный для соматических клеток, 1 Это упрощение в некоторых пособиях по биологии. На самом деле в первом делении в одних бивалентах расходятся гомологичные хромосомы, а в других — хроматиды, тогда как во втором делении в первых бивалентах расходятся хроматиды, а во вторых — гомологичные хромосомы .

Поэтому неверно называть первое деление редукционным, а второе — эквационным .

2 Телофаза первого деления и интеркинез у большинства видов имеются, но не всегда обязательны .

3 Иногда профаза и метафаза второго деления могут отсутствовать .

РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

восстанавливается при оплодотворении .

в) Слияние ядер разных видов не всегда возможно, так как ферменты репарации (ферменты, восстанавливающие поврежденные нити ДНК) уничтожают негомологичные участки хромосом, необходимые для развития организма .

3. Развитие половых клеток и оплодотворение у цветковых растений .

а) Строение семени у однодольных .

Семя состоит из двух частей:

зародыша;

эндосперма, содержащего жиры, белки и углеводы и необходимого для питания зародыша .

б) У многих двудольных эндосперма практически нет, так как он высасывается двумя семядолями .

У большинства однодольных семядоли недоразвиты и лежат между зародышем и эндоспермом .

в) Развитие пыльцевого зерна .

На вершине тычинки находится пыльник .

В пыльнике развиваются пыльцевые зерна (пыльца) .

Первичные половые клетки пыльника мейотически делятся .

В результате мейоза образуются 4 гаплоидные клетки .

Клетка формирует плотную оболочку (образуется пыльцевое зерно) .

Гаплоидная клетка пыльцевого зерна делится митозом, образуя 2 гаплоидные клетки:

вегетативную клетку;

генеративную клетку, которая делится в пыльцевой трубке, превращаясь в 2 спермия (неподвижные аналоги сперматозоида) .

В зрелом пыльцевом зерне находятся 1 вегетативная клетка и 2 спермия .

г) Развитие яйцеклетки происходит в завязи .

В семяпочке первичная половая клетка мейотически делится, образуя 4 гаплоидные клетки .

Три клетки гибнут, а оставшаяся делится митотически 3 ра-за, образуя 8 гаплоидных клеток .

Пять из этих клеток формируют стенки зародышевого мешка .

Две клетки сливаются, образуя центральную диплоидную клетку .

Оставшаяся гаплоидная клетка становится яйцеклеткой .

РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

–  –  –

III. РАЗВИТИЕ ЗАРОДЫША .

1. Онтогенез — индивидуальное развитие организма от зарождения (оплодотворения яйцеклетки) до смерти (или нового деления) .

2. Этапы развития .

а) Дробление яйцеклеток с малым количеством желтка .

Зигота быстро делится на бластомеры (клетки, образующиеся в результате дробления яйца), чередуя меридиональные и экваториальные деления (первые 2 деления — меридиональные) .

Вначале все клетки (бластомеры) делятся одновременно1 .

Поскольку интерфаза очень короткая, клетки не успевают вырасти, поэтому эта стадия называется дроблением .

На стадии 64 бластомеров образуется бластула (пузырек с внутренней полостью — бластоцелью, образованный одним слоем клеток). Размеры бластулы близки к размерам зиготы .

Образованием бластулы заканчивается стадия дробления .

б) Дробление яйцеклеток с большим количеством желтка .

Дробление происходит только в зародышевом диске .

Желток не делится .

в) Гаструляция .

1 Это выполняется не всегда, например, у млекопитающих нет стадии синхронного деления клеток .

РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

На бластуле появляется углубление, образуется двуслойный мешок с одним отверстием — гаструла .

Наружный слой клеток — эктодерма .

Внутренний слой клеток — энтодерма .

У первичноротых отверстие гаструлы становится ротовым отверстием .

У вторичноротых отверстие гаструлы становится заднепроходным отверстием .

Между эктодермой и энтодермой образуется третий зародышевый листок — мезодерма .

Зародышевые листки (экто-, энто- и мезодерма) сходны у всех позвоночных. Из них образуются ткани и органы .

Из эктодермы образуются:

эпителий кожи;

эмаль зубов;

нервная ткань, рецепторы и органы чувств .

Из энтодермы образуется эпителий разных органов:

средней кишки и ее выростов (печень, поджелудочная железа);

легких, плавательного пузыря, трахеи, бронхов;

пищеварительные железы (кроме слюнных) .

Из мезодермы образуются:

соединительная ткань (кости, сухожилия, лимфоузлы, кровь);

дентин зубов;

мышечная ткань;

эпителий мочеполовой системы;

эпителий сосудов .

г) Развитие осевого комплекса (эту стадию называют нейрулой) .

В энтодерме образуется зачаток хорды .

Клетки хорды выделяют специальный белок, стимулирующий клетки эктодермы .

Клетки эктодермы, лежащие над хордой, образуют валик — нервную пластинку, которая сворачивается в нервную трубку .

Трубка погружается под эктодерму, формируя зачаток центральной нервной системы .

Справа и слева от хорды возникает туловищная мезодерма, в которой появляется полость — целом .

Нервная трубка и туловищная мезодерма образуют осевой

РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

–  –  –

IV. ПАРТЕНОГЕНЕЗ — разновидность полового размножения, когда развитие взрослой особи идет из неоплодотворенного яйца1 .

1. Сезонный партеногенез чередуется с обоеполым размножением в определенное время года .

а) У дафний (пресноводные рачки) и тлей в благоприятный период идет партеногенетическое размножение .

б) Из неоплодотворенных яиц развиваются только самки .

в) В неблагоприятный период (осенью) из неоплодотворенных яиц появляются самцы .

г) Оплодотворенные яйца зимуют, и весной из них выходят самки .

2. Партеногенез развивается у видов с редкими контактами разнополых особей .

а) У пчел трутни (самцы) появляются из неоплодотворенных яиц2, а самки и рабочие пчелы — из оплодотворенных .

б) В горах Америки и Закавказья имеются несколько видов ящериц, размножающихся только партеногенетически .

3. Возможен искусственный партеногенез. Его принципы разработал Б. Л .

Астауров. Он изучал методы получения партеногенетического женского потомства тутового шелкопряда, подвергая непродолжительному нагреванию до 46°С неоплодотворенные яйца.

Условия возникновения искусственного партеногенеза:

а) помещение яиц на несколько секунд в кипяток;

б) изменение химического состава внешней среды;

в) механическое воздействие: укол иглы вызывает партеногенетическое 1 Неоплодотворенные клетки начинают развиваться с гаплоидным набором хромосом. В дальнейшем только гаметы остаются гаплоидными, другие клетки восстанавливают диплоидность (слияние ядер, блок анафазы митоза). (Прим. ред. ) 2 Партеногенез приводит к появлению самцов у пчел, ос, муравьев. (Прим. ред. )

РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

развитие икринки морских ежей, лягушки и тритона .

Неоплодотворенные яйца индеек в 30-40% случаев начинают партеногенетическое развитие, но обычно оно останавливается на ранних стадиях. Редкие случаи партеногенеза отмечены у домашних кур .

4. Партеногенеза у млекопитающих не бывает, так как генетический аппарат сперматозоида необходим для формирования зародышевых оболочек, а хромосомы яйцеклетки используются для развития тела зародыша .

V. ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ начинается разрывом яйцевых оболочек и выходом наружу способного к самостоятельному существованию развившегося организма .

1. Прямое постэмбриональное развитие идет без личиночной стадии .

а) Пример: птицы, млекопитающие .

2. Непрямое постэмбриональное развитие имеет личиночную стадию развития, заканчивающуюся превращением (метаморфозом) во взрослую особь .

а) Личинка — стадия развития, специально приспособленная для активного питания и роста и не способная к половому размножению .

б) Примеры личинок:

головастик лягушки;

гусеницы .

в) Личинка и взрослая стадия развития приспособлены к разным условиям существования .

Это устраняет конкуренцию между ними .

Увеличивается число экологических ниш вида .

У сидячих форм (беззубка, гидроидные полипы) личинки служат для расселения вида .

ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ

–  –  –

единственная. Существуют другие теории эволюции, которые не опровергаются современными данными науки, например, теория номогенеза Л. С. Берга, в которой большое значение придается

ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

I. УЧЕНИЯ О РАЗВИТИИ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА В

ДОДАРВИНОВСКИЙ ПЕРИОД .

1. Метафизические воззрения .

а) Неизменность природы .

б) Целесообразность природы .

в) Существует Творец .

2. Значение трудов К. Линнея .

а) Ввел двойное название для обозначения вида .

б) Определение вида по Линнею: вид — совокупность сходных по строению особей, дающих плодовитое потомство .

в) Современное определение вида1: вид — совокупность сходных особей по критериям:

морфологическим;

физиологическим;

биохимическим;

дающих при свободном скрещивании между собой плодовитое потомство;

приспособленных к определенным условиям существования;

занимающих в природе определенную область (ареал) .

г) К.Линней ввел понятие вида, рода, отряда и класса .

д) Его классификация была нередко ошибочной2, так как он не учитывал всю совокупность признаков родства .

Объединил земноводных и рептилий в один класс — гады .

Курицу и страуса объединил в один отряд .

е) Заслуги К. Линнея .

Предложил классификацию растений и животных .

Ввел бинарное название видов3 .

Описал 1 200 родов и 8 000 видов, ввел 1 000 ботанических скачкообразным изменениям, а не медленному изменению вида .

1 В учебнике по общей биологии под редакцией Д. К. Беляева дано определение вида: вид — совокупность географически и экологически сходных популяций, способных в природных условиях скрещиваться между собой, обладающих общими морфологическими признаками, биологически изолированных от популяций других видов .

2 На некоторых уровнях совпадает с современной классификацией на 70% .

3 На самом деле бинарное название видов впервые ввел К. Геснер в XVI в .

63 ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

терминов .

3. Ж.-Б. Ламарк создал первую эволюционную теорию (1809 г.)1 .

а) Виды существуют, но изменяются во времени .

б) Градация — ступени восхождения от примитивных форм к сложным .

Ламарк выделил 6 градаций — от инфузории до человека .

Разделил животных на 14 классов .

в) Движущая сила эволюции — внутреннее стремление к прогрессу .

Все изменения полезны, поскольку существует целесообразность .

Все полезные изменения, полученные в течение жизни, наследуются (наследование благоприобретенных признаков2) .

г) Внешняя среда препятствует движению к прогрессу .

д) Любое приспособление у животных идет с участием нервной системы за счет тренировки органов .

е) Положительные черты теории Ламарка .

Установлено родство между видами .

Признается эволюция .

ж) Заблуждения Ламарка .

Внутреннее стремление к прогрессу означает, что кому-то известно, в какую сторону надо эволюционировать, а это может только Бог .

Ответ на изменение среды целесообразен, но цель может установить только Бог .

Наследование благоприобретенных признаков3 .

II. УЧЕНИЕ ДАРВИНА4 (борьба за существование, естественный отбор, расхождение (дивергенция) признаков)

1. Предпосылки возникновения учения .

а) Развитие промышленности и необходимость создания теории селекции производительных животных и растений .

1 Предпосылкой создания эволюционной теории послужила Великая французская революция .

Разрушились представления о жесткой сословной принадлежности, это привело к отказу от концепции неизменности мира и, следовательно, видов .

2 Благоприобретенные признаки — полезные признаки, возникшие в течение жизни особи .

3 В последствии Август Вейсман, Альфред Уоллес и другие дарвинисты собрали факты, отвергающие наследование приобретенных признаков. Эти факты доказывали существование естественного отбора. А. Вейсман предположил, что вещество наследственности находится в хромосомах .

4 Независимо от Дарвина к подобным эволюционным идеям пришел английский зоолог Альфред Уоллес, поэтому в англоязычной литературе часто употребляется название — теория эволюции Дарвина-Уоллеса. (Прим. ред.)

ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

б) Развитие эмпирических (основанных на опыте) наук, доказывающих историческое развитие мира .

Успехи сравнительной анатомии .

Данные палеонтологии .

Эмбриология (наблюдение сходства зародышей разных животных) Э. Кант предполагал, что возраст Земли не 5 000 лет, как было написано в Библии, а превышает сотни миллионов лет .

Чарльз Лайель (XIX в.) создал теорию об изменчивости строения Земли под влиянием естественных процессов .

в) Путешествие Дарвина вокруг света на корабле «Бигль» в 1831 г .

Труды Дарвина .

«Происхождение видов путем естественного отбора», 1859 г .

«Происхождение человека и половой отбор» .

«Изменение домашних животных и культурных растений» .

2. Русские ученые высказывали эволюционные идеи .

а) До Дарвина — Ломоносов, Рулье, Герцен, Радищев .

б) Поддерживали дарвинизм Тимирязев, Мечников, Ковалевский .

в) Советские ученые, внесшие вклад в дарвинизм, — Северцов, Шмальгаузен, Вавилов .

3. Историческая заслуга Дарвина заключается в открытии законов развития живой природы .

а) Дарвин материалистически объяснил многообразие видов, их приспособленность и усложнение, отвергнув учение о целесообразности .

б) Отверг учение о том, что виды не связаны между собой и случайно созданы Богом .

4. Факторы эволюционного процесса по Ч. Дарвину: наследственность, изменчивость, естественный отбор .

5. Результатом развития дарвинизма, генетики, экологии, и других биологических наук стала синтетическая теория эволюции .

III. КРИТЕРИИ ВИДА — характерные признаки и свойства видов не абсолютны, т.е. их надо использовать в совокупности .

1. Морфологический критерий указывает на сходство строения организмов одного вида .

а) Критерий не абсолютен, так как :

существуют виды-двойники, морфологически неразличимые;

особи одного вида могут различаться .

65 ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

Половой диморфизм — внешнее различие разнополых особей одного вида .

Личиночная стадия развития отличается от взрослой (гусе-ница и бабочка);

породы, выведенные человеком, могут значительно отличаться друг от друга, оставаясь в пределах одного вида .

2. Генетический критерий показывает, что виды различаются по числу и структуре хромосом .

а) Виды-двойники отличаются по числу хромосом .

Два вида черных крыс имеют разное количество хромосом: у одного вида 38 хромосом, у другого — 48 .

Существуют 6 видов-двойников у малярийных комаров .

б) Критерий не абсолютен, так как :

число и морфология хромосом могут меняться у особей одного вида в результате мутаций;

встречаются случаи, когда у разных видов имеются практически неразличимые по строению хромосомы .

3. Физиологический критерий заключается в сходстве жизненных процессов и возможности размножения (особи разных видов не скрещиваются) .

а) Критерий не абсолютен, так как:

существуют виды, не скрещивающиеся в естественных условиях, но дающие плодовитое потомство:

пример: несколько видов тополя, ив .

4. Биохимический критерий позволяет различить виды по биохимическим параметрам (состав и структура белков и нуклеиновых кислот различны) .

а) Критерий не абсолютен, так как:

в результате изменчивости возможно изменение биохими-ческих параметров в пределах вида .

5. Географический критерий говорит о том, что виды занимают определенный ареал (территория обитания) .

а) Критерий не абсолютен, так как:

существуют виды, распространенные повсеместно .

б) Популяция — относительно изолированная группа свободно скрещивающихся особей одного вида. Изоляция возникает за счет разнообразных преград, которые препятствуют свободному скрещиванию между группами особей одного вида .

Популяция занимает часть ареала вида .

Усиление изоляции между популяциями приводит к прекращению

ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

обменом генами .

Разные направления отбора в изолированных популяциях могут привести к сильному расхождению признаков. Возникает репродуктивная изоляция, т.е. при скрещивании невозможно получение плодовитого потомства. Так возникают новые виды .

Если в результате геологических катаклизмов преграды между популяциями разрушаются, то происходит слияние ранее изолированных популяций .

6. Экологический критерий показывает, что каждый вид может существовать только в определенных условиях, занимая свою экологическую нишу1 .

а) Экологическая ниша — положение вида в биоценозе и его подразделениях, включающее не только место вида в пространстве, но и его функциональную роль в сообществе и положение относительно абиотических2 условий существования .

б) Критерий не абсолютен, так как:

в одной экологической нише могут существовать разные виды, например, практически неразличимы виды-двойники с перекрывающимися ареалами .

в) Пример экологического разделения видов:

лютик едкий произрастает на полях;

лютик ползучий растет на берегах рек;

лютик жгучий — обитатель болот .

г) В природе существует много близкородственных видов с совмещенным ареалом. Однако гены не могут перейти из одного вида в другой из-за наличия специальных барьеров. Например, неполноценность или гибель гамет, зигот, эмбрионов и потомков .

IV. ЦЕЛОСТНОСТЬ ВИДА .

1. Виды не смешиваются ( у вида закрытый генофонд), так как:

а) имеют разные ареалы обитания;

б) различаются половым поведением и сроками размножения;

в) особи разных видов используют разные способы сигнализации .

2. Популяции не смешиваются в естественных условиях .

а) Популяция — элементарная структура вида .

1 Принцип Гаузе утверждает, что два вида не могут устойчиво существовать, если они занимают одну экологическую нишу .

2 Абиотические условия — внешние условия без учета живых организмов .

67 ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

Особи одного вида живут не поодиночке, а группами — популяциями .

Популяция — совокупность особей одного вида, которые свободно скрещиваются;

долго живут в одном ареале;

относительно обособлены от других популяций .

б) Смешиванию популяций мешают:

географические факторы (горы, реки);

биологические факторы:

разные сроки размножения;

различия в половом аппарате .

в) Популяции группируются в подвиды .

Подвид — совокупность популяций .

Имеет морфологические отличия от других подвидов .

Может скрещиваться с другими подвидами .

Занимает свою область распространения внутри ареала вида .

Пример: подвиды лосося в Черном, Каспийском и Аральском морях географически разделены .

V. ВИДЫ СОХРАНЯЮТСЯ ЗА СЧЕТ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ .

1. Наследственность — это свойство сохранять и передавать признаки строения и функционирования от предков потомству .

а) Признаки могут передаваться половым и бесполым путем .

б) Наследуются признаки, записанные в генотипе .

2. Изменчивость — свойство организмов приобретать новые признаки, ведущие к различиям между особями в пределах вида .

а) Ненаследственная изменчивость (модификационная) .

Зависит от влияния среды .

Это свойство вида приспосабливаться к изменениям среды .

б) Наследственная изменчивость сопровождается изменением генотипа .

Одна из причин — мутации .

Полиплоидия — геномная мутация (кратное увеличение числа хромосом). Имеет важное значение в эволюции растений .

Примеры: растения арктической и альпийской зоны .

Хромосомные мутации — изменение структуры хромосом .

Например, изменение числа генов, перемещение участка хромосомы .

ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

–  –  –

69 ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

скрещивание разных пород ведет к образованию сизого голубя (это родоначальник пород голубей) .

Домашние куры произошли от банкивских кур (Индия) .

Свиньи произошли от кабана .

Крупный рогатый скот ведет свою родословную от тура (антилопа, истребленная в ХVII в) .

2. Выведение новых пород основывается на следующих принципах .

а) Отбор особей с нужными признаками на племя .

б) Ненужные особи не допускаются к размножению .

в) Методический отбор — отбор в заранее выбранном направлении .

Отбор идет лучше в крупных хозяйствах, так как в них больше животных с разными генотипами .

В. Иогансен экспериментально доказал, что в чистой линии (потомство, полученное при самоопылении одного растения) все особи гомозиготны и имеют одинаковый набор генов. Поэтому в чистых линиях наследственная изменчивость незначительна и отбор не эффективен .

г) Творческая роль отбора заключается в формировании приспособлений организмов к конкретным условиям внешней среды .

Характерна для искусственного и естественного отбора .

Естественный отбор — главная движущая сила преобразования видов и популяций .

Искусственный отбор — главная движущая сила образования пород и сортов .

VII. БОРЬБА ЗА СУЩЕСТВОВАНИЕ — сложные взаимоотношения внутри вида, между видами, между видами и средой существования, способствующие увеличению плодовитости, способности обеспечить себя потомством и сохранению особи .

Причина борьбы за существование — несоответствие между 1 .

возможностью видов к беспредельному размножению и ограниченностью ресурсов .

а) Дафния (пресноводный рачок) потенциально за лето могла бы принести потомство более 1030 особей, что превосходит массу Земли .

2. Формы борьбы за существование .

а) Внутривидовая борьба идет между особями одной популяции. Особи соревнуются между собой за ресурсы внешней среды, а также вступают в прямую борьбу .

Наиболее острая, так как идет в одной экологической нише .

ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

–  –  –

1 Взаимопомощь благоприятствует выживанию отдельных особей и повышает приспособленность вида, но не снимает пассивной конкуренции между особями .

2 Запахи служат для химической коммуникации животных. Запах определяет индивидуальность животного и его физиологическое состояние. Неповторимость индивидуального запаха млекопитающих обеспечивается специфическим для каждого индивида веществом .

71 ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

(симбиоз) и редактора (естественный отбор) .

Например, митохондрии и хлоропласты — эндосимбионты эукариотических клеток .

Часто симбионты сначала находятся в отношении «хозяин» — «паразит». В случае возникновения симбиотической связи отбор закрепляет ее .

Например, травоядные животные вступили в симбиотические связи с бактериями, которые производили ферменты для переваривания растений .

в) Борьба за существование с неорганической природой .

Борьба с засухой, влажностью, жарой, холодом и др .

Быстрота размножения — способ борьбы за существования в неблагоприятных условиях .

Среди многочисленных потомков выживают единицы .

Обостряет межвидовую и внутривидовую борьбу за существование .

3. Использование человеком борьбы видов за существование .

а) Чередование посевов .

Фитофтора (паразит картофеля) не будет поражать пшеницу, если ее посеять на картофельном поле .

б) Биологическая борьба с вредителями (трихограмма) .

в) Образование микоризы (гифы грибов в симбиотической связи с корнями высших растений) в почве при лесопосадках .

г) В рыбоводстве:

освобождают пруд от рыбы малоценных пород;

заселяют пруд нужным кормом;

вводят рыб ценных пород .

д) В охотоведении:

использование хищников как санитаров, уничтожающих больных животных .

е) В медицине:

фитонциды (вещества, выделяемые растениями) и антибиотики (вещества, выделяемые микроорганизмами), предназначенные для уничтожения или ограничения конкурентов, используются человеком как лекарственные вещества .

VIII. ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР — ДВИЖУЩАЯ СИЛА

ЭВОЛЮЦИИ .

ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

1. Сущность естественного отбора .

а) Вредные изменения снижают плодовитость и выживаемость вида .

б) Полезные и нейтральные изменения накапливаются в популяциях .

2. Естественный отбор — процесс выживания наиболее приспособленных к данным условиям особей, оставляющих после себя потомство; ведет к преимущественному повышению или снижению численности одних особей по сравнению с другими1 .

а) Отбор в популяциях .

В каждой популяции имеется множество генотипов .

Генофонд — совокупность генотипов популяции .

Генотип проявляется в фенотипе, на который действует внешняя среда, отбирая нужные признаки .

Примеры:

В Англии белая березовая пяденица была вытеснена черной за счет индустриализации среды2 .

Появились популяции насекомых, устойчивых к ядохимикатам .

Внутри популяции идет отбор особей, имеющих более плодовитое потомство .

б) Отбор всегда имеет направленный характер приспособления к условиям существования и идет среди особей одной популяции .

в) Отбор популяций .

Вид состоит из популяций .

Ареал вида — сумма ареалов популяций .

Изоляция популяций ведет к отбору популяций .

Внутри вида отбор идет между популяциями и внутри популяций .

Отдельный организм не может эволюционировать .

г) Формы естественного отбора .

Стабильные условия существования ведут к постоянству генофонда .

Виды не изменяются миллионы лет .

Примеры: ящерица гаттерия, кистеперая рыба латимерия .

Стабилизирующий отбор (открыл Шмальгаузен) идет в пользу установившейся нормы признака, устраняя отклонения от нее .

1 Чем больше популяция, тем эффективнее отбор даже тех полезных признаков, которые дают минимальные преимущества одних особей над другими .

2 Березовая пяденица незаметна на фоне стволов деревьев, покрытых лишайниками .

Индустриальное загрязнение атмосферы привело к гибели лишайников и маскировке бабочек под кору деревьев (темная окраска). (Прим. ред.)

73 ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

–  –  –

1 Выделяют также диструптивный (разрывающий) отбор, благоприятствующий нескольким направлениям изменчивости, но не благоприятствующий среднему (промежу-точному) проявлению генотипа .

ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

вторичные половые признаки (яркое оперение, разветвленные рога и др. ) .

Эти признаки могут быть вредны и для особи, и для вида (например, тяжелые разветвленные рога, тяжелый, яркий хвост у некоторых птиц) .

Ярко выраженные вторичные половые признаки указывают на отсутствие у особи внутренних паразитов, мешающих их развитию, поэтому эволюционно закрепилось поведение выбора полового партнера с ярко выраженными вторичными половыми признаками .

Половой отбор интерпретируется в настоящее время как отбор особей, обладающих сопротивляемостью к внутренним паразитам .

IX. ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ (АДАПТАЦИЯ) ОРГАНИЗМОВ И ЕЕ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ .

1. В животном мире приспособленность может изменять:

а) строение тела:

маскировка — приобретение сходства с каким-нибудь предметом (лист, камень, сучок, лишайник). Крылья бабочки серый монах похожи на поверхность сухого дерева;

мимикрия — сходство между незащищенными и защищенными видами (осовидные мухи). Есть виды цикад, сверчков, личинки кузнечиков, похожие на муравьев;

б) инстинкты:

половые;

строительные;

запасания пищи;

миграционные;

забота о потомстве;

в) окраску:

покровительственная окраска — окраска, помогающая скрыться в окружающей среде;

самки открыто гнездящихся птиц (глухарь, тетерев, рябчик) незаметны в гнезде;

чередование светлых и темных полос и пятен у тигра или жирафа имитирует чередование света и тени;

предостерегающая окраска указывает на опасность данного вида для хищников (божья коровка, оса);

яркая окраска брюшка хомяка демонстрируется им во время

75 ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

опасности; в этот момент он защищается укусами .

2. У растений приспособленность приводит к:

а) препятствию самоопыления (перекрестноопыляемые растения) .

Мужские и женские цветки у однодомных растений созревают неодновременно .

Пестики и тычинки обоеполых цветков созревают неодновременно;

пестики длиннее тычинок или наоборот;

б) устойчивости к холодам, возникающей при повышении концентрации сахаров в растительном соке;

в) быстрому развитию полярных растений .

3. Многообразие приспособленности .

а) Одной и той же цели можно достигнуть разными путями:

тюлень движется за счет ласт, дельфин — хвоста, а пингвин — крыльев;

крот роет землю лапами, а слепыш — резцами .

б) Плодовитость — приспособление для сохранения видов в неблагоприятных условиях .

Плодовитость высока у мелких слабосильных животных .

У животных с развитым инстинктом сохранения потомства плодовитость низка .

Примеры: у колюшки (строит гнездо) 150 икринок, а у трески — 4 млн .

в) Происхождение приспособленности организмов .

Приспособленность — результат отбора аллелей (вариантов генов), способствующих лучшему выживанию в данных условиях .

Приспособленность всегда полезна виду .

Изменчивость может быть полезной, нейтральной и вредной .

Ламарк не мог объяснить все виды приспособленности за счет упражнений .

Окраска .

Приспособление хоботка пчелы к цветку, так как пчелиная матка не летает, а рабочие пчелы не размножаются .

г) Относительность приспособленности организмов .

Приспособленность помогает выжить только там, где она выработалась. В других условиях она ведет к гибели .

Бабочки летят на огонь, так как ориентируются ночью по самому яркому источнику света .

ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

Заяц беляк заметен на фоне темного леса .

Стриж не может взлететь с ровной поверхности .

Относительные приспособления .

Верблюжья колючка несъедобна, но поедается голодным скотом .

Лишайник — симбиотический организм, но в неблагоприятных условиях гриб может разрушить водоросль .

У животных могут существовать ненужные органы .

Перепонки у горных гусей, не живущих в воде .

Грифельные косточки у лошадей .

Остатки третьего века у человека .

4. Экспериментальное доказательство естественного отбора .

а) Ширина головогрудного щита у крабов в бухте г. Плимута (Англия) сужалась с увеличением мутности воды, так как в этом случае жабры не засоряются .

б) Куколка бабочки крапивницы склевывается птицами всюду, кроме зарослей крапивы .

в) Птицы не склевывают насекомых с предостерегающей окраской, даже если съедобных насекомых искусственно окрасить .

г) Клюнув осу, птицы не трогают и осовидных мух .

д) У сорных растений имеются особенности, созданные человеком .

Семена сорняков трудно отделить от семян полезных растений, так как они похожи и созревают одновременно .

Примеры:

лен собирают вместе с рыжиком и горицей;

рожь собирают вместе с погремком бескрылым .

е) Растительноядные насекомые не едят растения, содержащие цианиды (около 2 000 видов растений содержат цианиды): большое содержание цианидов снижает продуктивность насекомых .

Х. ОБРАЗОВАНИЕ НОВЫХ ВИДОВ И МИКРОЭВОЛЮЦИЯ .

1. Дарвин о видообразовании .

а) Дарвин описал дивергенцию (расхождение признаков) .

Наиболее расходящиеся по признакам особи меньше конкурируют и лучше выживают .

Кошмар Дженкинса (довод против дарвинизма) — любые вновь возникшие изменения будут растворены при скрещивании с большинством прежних особей при половом размножении, поэтому видообразование невозможно .

77 ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

Генетические опыты Менделя отвергли этот довод, поскольку признаки передаются потомству не частично, а полностью (концепция чистоты гамет) .

Особи с промежуточными признаками будут вымирать .

В случае стабильных условий существования лучшее выживание может быть у средних форм .

2. Микроэволюция — эволюционный процесс, протекающий внутри вида и ведущий к его изменению .

а) Микроэволюцию можно наблюдать в течение жизни человека (это зависит от скорости смены поколений наблюдаемого вида) .

б) Это начальный этап эволюции вида .

3. Основные термины теории микроэволюции .

а) Элементарная эволюционная структура — популяция .

б) Элементарный эволюционный материал — мутация .

в) Элементарное эволюционное явление — длительное направленное изменение генофонда популяций .

Изменение генофонда — это только предпосылка к эволюции .

г) Элементарные эволюционные факторы .

Мутации (это и материал, и фактор, изменяющий генофонд) .

Изоляция популяций — преграда к свободному скрещиванию .

Естественный отбор — единственный элементарный эволюционный фактор, имеющий направление .

Популяционные волны (волны жизни) — колебания численности популяций. Популяционные волны обнаружены С. С. Четвериковым .

Причины популяционных волн .

Связаны с сезонами года .

Возникают при изменении климата .

Могут возникнуть и при других обстоятельствах:

обилии кормов;

сильных морозах или засухе;

стихийных бедствиях (пожар, наводнение) .

Волны жизни могут резко изменить генофонд за счет дрейфа генов .

В период спада некоторые гены могут исчезнуть независимо от их полезности .

В период подъема любой ген может размножиться в популяции. Возможно возрастание концентрации редких генов .

ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

–  –  –

XI. СПОСОБЫ ВИДООБРАЗОВАНИЯ за счет изоляции .

1. Географическое видообразование .

а) Расширение ареала вида приводит к появлению новых условий существования на границах ареала .

Отбор приводит к возникновению различных направлений эволюционного процесса, т.е. к образованию новых подвидов и видов за счет дивергенции популяций .

Даурская лиственница .

На крайнем севере растет скороспелый мак .

б) Разрыв сплошного ареала на части реками, горами, ледником, уничтожением популяций в некоторых районах .

Существовавший ранее сплошной ареал ландыша разрушен ледником .

В Байкале уникальная фауна и флора, так как это озеро не сообщается с другими водоемами 20 млн. лет .

Вид синицы большой разделен наступающим ледником подвиды:

евроазиатский;

южноазиатский;

восточноазиатский .

2. Экологическое видообразование (экологическая изоляция) .

а) Популяция занимает новую экологическую нишу в пределах ареала вида. Особи одной популяции стремятся селиться в одном месте или имеют особенности во времени либо месте скрещивания .

79 ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

Традесканция может образовать 2 популяции (тене- и светолюбивую), заселив солнечную или теневую стороны холма .

Растения на берегах рек могут разделиться на опыляющиеся до и после разлива .

Севанская форель разделена на популяции, различающиеся по месту нереста (в разных притоках) .

б) Несходство в поведении животных и жизни растений разных видов и популяций .

Различия в брачных песнях, ритуалах ухаживания, в сигнальных запахах .

Некоторые виды растений имеют различия в строении половых органов: например, пыльца растений одного вида не может прорастать в пестиках растений другого вида .

Хозяйственная деятельность человека разделяет подвиды1 .

Пример: погремок большой (полупаразит злаковых) разделился на два подвида по времени созревания, что связано с разными сроками укоса .

Популяционные группы растений могут не скрещиваться в естественных условиях, если они имеют разных насекомыхопылителей .

Львиный зев могут опылить только тяжелые шмели .

Аквилегию могут опылить только мелкие насекомые-опылители .

К разделению популяций может привести разное время цветения, нереста, различное питание .

3. Географические и экологические факторы разделения популяций действуют совместно или последовательно .

4. Завершение микроэволюции .

а) Не все популяции способны образовать новый вид, потому что они могут:

вымереть;

слиться .

б) Естественный отбор, приводящий к образованию новых видов, имеет:

дивергентный характер;

приспособительный характер .

в) Главный признак нового вида — нескрещиваемость с особями другого вида в природных условиях (генофонд вида закрыт) .

1 Например, отбор растений, цветущих до и после сенокоса, черных и светлых пядениц в различных по уровню загрязненности районах. (Прим. ред.)

ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

г) Микроэволюция завершается образованием нового вида .

д) Вид может образоваться из популяции, если только нет стабилизирующего отбора .

5. Многообразие видов .

а) Естественный отбор не поднял все виды на высшую ступень организации по следующим причинам:

Каждый вид приспособлен к своим условиям существования .

При условиях, достаточных для существования простых форм, усложнение не имеет преимуществ .

При стабильных условиях существования образуются не изменяющиеся миллионы лет виды — тупиковые ветви эволюции .

б) Ламаркизм не мог объяснить многообразие видов .

6. Результаты естественного отбора:

а) Повышение организации и усложнение живых существ .

б) Образование только относительной приспособленности .

в) Многообразие видов1 .

XII. СОВРЕМЕННАЯ СИСТЕМАТИКА ОТРАЖАЕТ МАКРО- И

МИКРОЭВОЛЮЦИЮ .

1. Существует 0,5 млн. видов растений и 2 млн. видов животных .

2. Макроэволюция — эволюционный процесс образования из видов новых родов, из родов — новых семейств и т.д .

а) Происходит в течение длительного промежутка времени .

б) Это надвидовая эволюция, но по механизмам она мало отличается от микроэволюции, так как включает в себя:

борьбу за существование;

естественный отбор;

дивергенцию;

вымирание .

3. Систематические (таксономические) группы .

а) Примеры: тип (отдел для растений), класс, отряд (порядок для растений), семейство, род, вид .

б) Для больших групп могут быть выделены промежуточные категории 1 Моделирование на ЭВМ показало, что многообразие видов в любой экосистеме тем больше, чем больше в ней паразитов. Паразиты препятствуют тому, чтобы какой-то один из видов хозяина приводил другие виды к исчезновению. Борьба с паразитами потребовала быстрой изменчивости, что обеспечивается одним из ароморфозов — половым размножением .

81 ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

(например, надкласс, инфракласс, подтип) .

в) Род объединяет виды общего предка .

Разошедшиеся в результате дивергенции .

Попавшие в разные экологические ниши или в разные ареалы .

Пример: дарвиновские вьюрки различаются по клювам из-за разных способов питания .

4. Конвергенция — схождение признаков .

а) При одинаковых направлениях отбора у разных групп животных появляются одинаковые признаки .

Передние роющие конечности медведки и крота сходны .

Китообразные и рыбы имеют одинаковую форму тела .

б) Могут конвергировать и физиологические признаки .

Одинаковые отложения жира у китообразных и ластоногих .

в) Конвергенция у далеких групп животных идет за счет внешних условий, а у близких надо учитывать и родство .

В связи с этим конвергенция чаще наблюдается в пределах класса .

5. Принципы современной классификации .

а) Учитывают признаки родства видов .

б) Учитывают, что признаки сходства могут появиться за счет конвергенции .

в) Учитывают совокупность признаков в различном возрасте, сравнивая их с признаками вымерших предков .

г) Современная система показывает родство видов, для чего используются генные и биохимические критерии .

Изучают структуру генов общих белков .

Сравнивают эти гены по нуклеотидному составу и последовательности с помощью ЭВМ .

По степени схожести устанавливают степень родства видов .

Зная скорость мутации данных генов, можно установить время существования общих предков и момент дивергенции .

XIII. ГЛАВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ОРГАНИЧЕСКОЙ

ЭВОЛЮЦИИ .

1. А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен установили два главных направления эволюции .

а) Биологический прогресс .

Увеличение численности особей вида .

ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

Расширение ареала вида .

Образование новых популяций и систематических единиц .

Примеры:

Ареал зайца русака увеличивается, и за последние 100 лет образовалось 20 новых подвидов .

Нематоды (круглые черви) распространены в почве, морской и пресной воде, являются паразитами растений, животных и человека .

б) Биологический регресс .

Снижение числа особей вида .

Уменьшение ареала вида ведет к его вымиранию .

Уменьшение числа видов, подвидов, популяций .

Примеры:

плеченогие (расцвет в карбоне и девоне);

хвощи и плауны (расцвет в карбоне);

человек способствует регрессу промысловых животных: бобра, зубра и др .

2. А. Н. Северцов описал пути движения к биологическому прогрессу .

а) Ароморфоз (морфологический прогресс) ведет к изменениям, дающим общий подъем организации, и поднимает интенсивность жизнедеятельности .

Всегда ведет к биологическому прогрессу .

Дает возможность перехода к новым условиям существования .

Повышается выживаемость в популяциях расширяется ареал появляются новые виды .

Примеры ароморфозов архейской эры:

половой процесс;

фотосинтез;

многоклеточность .

Ароморфозы млекопитающих: шерстный покров, живорождение, вскармливание детеныша молоком, постоянная температура тела, прогресс в развитии легких, кровеносной системы и головного мозга .

В результате ароморфозов произошли типы и классы .

б) Идиоадаптация — изменения организмов в процессе эволюции, способствующие приспособлению к определенным условиям среды .

Не поднимает уровень обмена веществ и не изменяет уровень морфологической организации .

83 ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

–  –  –

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

I. СРАВНИТЕЛЬНАЯ АНАТОМИЯ изучает форму и строение отдельных органов и их эволюционные изменения .

1 Некоторые ученые считают, что первоначально у рыб образовалось легкое, которое затем трансформировалось в плавательный пузырь .

ОСНОВЫ ДАРВИНИЗМА

1. Клеточное строение организмов показало единство происхождения органического мира .

а) Организмы разных царств состоят из клеток .

б) Все клетки имеют сходный план строения .

2. Общий план строения позвоночных .

а) Двусторонняя симметрия .

б) Сходные полости тела .

в) Наличие позвоночника и черепа .

г) Сходная нервная система .

д) Две пары конечностей .

3. Гомология — сходство органов по строению и происхождению, независимо от их функции .

а) Гомологичен скелет конечностей у разных классов позвоночных .

б) Усики гороха, колючки кактусов и иглы барбариса гомологичны листьям .

в) Тычинки у кувшинки гомологичны лепесткам, приобретшим способность образовывать пыльцу1 .

г) Корневища, клубни и луковицы гомологичны стеблю (это подземные побеги) .

4. Аналогия — сходство органов, выполняющих однородные функции, но не имеющих сходного плана строения и происхождения .

а) Аналогия не играет роли при установлении родства между видами .

б) Примеры:

крылья бабочки аналогичны крыльям птицы и летучей мыши;

жабры рака и рыбы;

колючки кактуса (листья), боярышника (побеги), розы и малины (выросты кожицы) .

5. Рудименты — органы, утратившие в процессе эволюции первоначальное значение для сохранения вида и находящиеся в стадии исчезновения .

а) Примеры:

безногая ящерица веретеница и китообразные имеют рудиментарный плечевой пояс конечностей;

у птиц в крыле 1-й и 3-й пальцы рудиментарны;

у лошади 1-й и 4-й пальцы рудиментарны (грифельные косточки);

на корневищах растений имеются чешуйки — рудименты листьев .

1 Некоторые ботаники отвергают эту гомологию .

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

в краевых цветках подсолнечника находятся рудиментарные тычинки и пестики .

б) Рудименты доказывают отсутствие целесообразности признаков .

в) Рудименты свидетельствуют об историческом развитии мира .

6. Атавизмы — случаи возврата у отдельных особей к признакам предков .

а) Примеры:

три пары сосков у коров;

многососковость у человека;

зеброобразная окраска жеребят .

б) Гены, ответственные за эти признаки, сохранились, но по разным причинам не проявляются .

в) Атавизмы являются доказательствами эволюции животных и растений .

7. Переходные формы соединяют в своем строении признаки низших и высших классов .

а) Примеры:

у низших млекопитающих (утконоса и ехидны) имеются черты, сходные с признаками пресмыкающихся:

клоака;

откладывание яиц;

подотряд Зверозубые ящеры (род Иностранцевия) — переходная форма между пресмыкающимися и млекопитающими .

б) Используя переходные формы, можно построить филогенетические ряды, показывающие историю развития вида .

II. ЭМБРИОЛОГИЯ изучает зародышевое развитие организма .

1. Сходство зародышей .

а) Строение зародыша хордовых последовательно напоминает тело животных других типов:

яйцеклетка — простейших;

гаструла — кишечнополостных;

круглых червей;

представителей подтипа Бесчерепные .

б) Это свидетельствует об общности происхождения всех хордовых .

2. Расхождение признаков зародышей .

а) По мере развития черты сходства между зародышами разных видов ослабевают .

б) Сначала появляются признаки рода, а затем вида .

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА87

Первоначальное сходство в строении головы у ребенка и детеныша обезьян постепенно исчезает .

Биогенетический закон Геккеля-Мюллера: каждая особь в 3 .

индивидуальном развитии (онтогенезе) кратко и сжато повторяет историю развития своего вида (филогенез) .

а) Примеры у животных .

Сосуды зародышей сухопутных позвоночных похожи на сосуды рыб .

У человеческого зародыша есть жаберные щели .

Гусеницы бабочки и личинки жуков сходны по строению с кольчатыми червями .

Головастики земноводных сходны с рыбами .

б) Примеры у растений .

Почечные чешуйки в почке растений развиваются как листья .

Чашелистики бутонов сначала зеленые, а затем приобретают свойственную им окраску .

Из споры мха сначала появляется зеленая нить, похожая на нитчатую водоросль .

в) Поправки к биогенетическому закону .

У зародышей повторение филогенеза может нарушаться в связи с приспособлениями к условиям жизни в онтогенезе.

Появляются:

зародышевые оболочки;

желточный мешок у икринки рыб;

наружные жабры у головастика;

кокон у шелкопряда .

Онтогенез не полностью отражает филогенез за счет появления мутаций, изменяющих ход развития зародыша .

У зародыша змеи закладываются сразу все позвонки, т. е. их количество не увеличиваются постепенно .

У птиц выпала пятипалая стадия развития конечности, у зародыша закладываются 4 пальца, а не 5, вырастают же в крыле только 3 пальца .

В онтогенезе происходит повторение зародышевых стадий развития, а не взрослых форм .

Ланцетник повторяет в онтогенезе общие стадии со свободно плавающей личинкой асцидии, а не с ее взрослой, закрепленной формой .

г) Современные представления о биогенетическом законе .

Северцов показал, что за счет изменений в развитии могут:

выпадать некоторые стадии развития зародыша;

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

–  –  –

III. БИОГЕОГРАФИЯ1изучает распределение животных и растений на Земле .

1. Существует 5 зоогеографических зон, которые не различаются по классам и типам животных:

а) Голарктическая;

б) Индо-Малазийская;

в) Эфиопская;

г) Австралийская;

д) Неотропическая зона .

2. Зоны различаются по семействам, отрядам и родам .

а) В Австралии все млекопитающие сумчатые2 .

б) В Новой Зеландии обитает единственный представитель отряда клювоголовых ящеров — гаттерия .

в) Существуют американские и европейские виды клена, ясеня, сосны .

г) В Австралии существуют древние голосеменные (саговники) и древовидные папоротники .

3. Причины сходства и различий фауны и флоры .

а) Изоляция ареалов .

Если изоляция произошла недавно, то сходства больше, чем различий .

Берингов пролив образовался недавно, поэтому фауна Азии мало 1 В последнем издании школьного учебника этот раздел исключен .

2 Плацентарные млекопитающие Австралии (дикая собака динго и человек), как считают, мигрировали в Австралию из Индо-Малазийской зоны. (Прим. ред.)

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА89

–  –  –

IV. ПАЛЕОНТОЛОГИЯ изучает ископаемые организмы, условия их жизни и захоронения .

1. Ископаемые остатки .

а) Мягкие ткани погибших организмов:

чаще разлагаются без остатка;

реже высыхают и мумифицируются или обугливаются, оставляя «типографский оттиск»;

иногда, пропитываясь кремниевой кислотой, образуют слепок организма .

Иногда оставляют отпечатки в мягкой породе .

б) Твердые остатки могут известковаться или пропитаться кремнеземом .

в) В отложениях кремнезема могут сохраниться отпечатки бактерий .

2. История органической жизни на Земле разбита на эры и периоды .

а) Названия эр .

Архейская — начальная .

Протерозойская — ранней жизни .

Палеозойская — древней жизни .

Мезозойская — средней жизни .

Кайнозойская — новой жизни .

б) Названия периодов обычно образованы от названия местности, в которой впервые обнаружены их проявления (Пермь, Кембрий — лат .

название Уэльса) .

Каждый период характеризуется сменой фауны и флоры, что 1 Эндемики — таксономические группы животных (виды, роды и т.д), ограниченные в своем распространении небольшой географической областью .

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

связывают с космическими катастрофами .

Падение кометы, нестабильность орбиты Земли и другие факторы активизируют вулканическую деятельность .

Атмосфера затмевается пылевым облаком, падает интенсивность фотосинтеза. Гибнут морские растения и животные, так как SО2 и NО2 закисляют воду. Наступает похолодание .

Вулканы выбрасывают большое количество газоввосстановителей (водород, метан), разрушающих озоновый слой, который задерживает космическую радиацию .

Выделяющийся вулканами СО2 не связывается фотосинтезом, поэтому на следующем этапе развивается парниковый эффект и климат становится теплым .

Оставшиеся виды после катастрофы быстро дивергируют, образуя большое разнообразие новых видов, характерных для нового периода .

3. Смена фауны и флоры на Земле .

а) В одном месте суша несколько раз сменялась морем. Это приводило к появлению разных осадков, расположенных слоями .

б) В самых древних пластах обнаружены только беспозвоночные .

в) Чем моложе пласт, тем ближе остатки к современным видам .

г) С помощью палеонтологических находок удалось установить филогенетические ряды и переходные формы .

4. Ископаемые переходные формы .

а) Зверозубые рептилии обнаружены на Северной Двине (род Иностранцевия). Имели сходство с млекопитающими в строении следующих органов:

черепа;

позвоночника;

конечностей, расположенных не по бокам туловища, как у рептилий, а под туловищем, как у млекопитающих;

зубов, дифференцированных на клыки, резцы и коренные .

б) Археоптерикс1 — переходная форма между птицами и рептилиями, обнаруженная в слоях Юрского периода (150 млн. лет назад) .

Признаки птиц:

1 В 1986 г. в Техасе обнаружены остатки древней птицы (протоавес) размером с современного фазана. Возраст находки — 225 млн. лет (нижний триас). Археоптерикс по многим признакам примитивнее протоавеса .

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА91

–  –  –

1 На самом деле филогенетический ряд лошади такой: эогиппус рогиппус эпигиппус мезогиппус мерикгиппус плиогиппус современная лошадь. В верхнем миоцене отделилась боковая ветвь — гиппарионы, вымершие в плейстоцене .

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

–  –  –

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ «ЖИЗНЬ» .

1. Признаки живого не абсолютны .

а) Движение .

Двигаться могут и живые и неживые объекты .

б) Дыхание .

Анаэробы — организмы, способные жить без кислорода (кишечные паразиты, бактерии) .

При горении поглощается О2 и выделяются СО2 и Н2О .

в) Размножение .

Рабочие пчелы и муравьи не размножаются .

2. Энгельс дал диалектическое определение жизни в работе «Диалектика природы» .

а) «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой1...» .

Труп отличается от живого тела тем, что идущий в нем обмен веществ направлен на разрушение .

В соответствии с определением Энгельса, вирусы лишь отчасти являются живыми образованиями:

вне клетки они существуют в виде неживых кристаллов;

внутри живой клетки они — составная ее часть .

Описательное определение академика Волькенштейна: «Живые существа, встречающиеся на Земле, — это открытые, 1 Далее Энгельс пишет:«И у неорганических тел может происходить подобный обмен веществ.. .

Но разница заключается в том, что в случае неорганических тел обмен веществ разрушает их, в случае же органических тел он является необходимым условием их существования». Без этого дополнения данное определение неполное .

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

–  –  –

II. ОТСУТСТВИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ В ПРОШЛОМ .

1. В прошлом на Земле температура была выше 100°С1 .

2. По данным науки, жизнь на Земле появилась 2 — 3 млрд. лет назад .

3. Сейчас все живое развивается из живого .

4. Прямого ответа на вопрос, как на стерильной Земле появилась жизнь, в настоящее время нет .

III. ДОНАУЧНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОИСХОЖДЕНИИ

ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ .

1. Античность и средние века .

а) Не существовало систематических наблюдений .

б) Наука была умозрительной. Главным для науки была не связь с реальностью, а только внутренняя непротиворечивость .

в) Считалось, что живое появляется из неживого (абиогенез):

лягушки — из тины;

рыбы — из ила;

черви — из навоза;

1 Для возникновения жизни необходима вода, т. е. температура должна быть в пределах 0 — 100°С. Вода — уникальный растворитель. Это единственное вещество, в котором при гидролизе других веществ образуется максимальное число кислот и оснований, т.е. большинство веществ образуют в воде ионы. Поэтому образование жизни в других жидкостях (жидком аммиаке, метане и др .

) маловероятно .

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

мыши — из грязного белья;

мухи и тараканы — из грязи .

Парацельс в XV в. описал синтез гомункулюса (человечка) .

2. Первые опыты по доказательству невозможности зарождения жизни на Земле в современную эпоху .

а) Франческо Реди в 1668 г. поставил опыт, отвергающий самозарождение жизни .

В четырех открытых сосудах с мясом завелись мухи .

В четырех сосудах с мясом, закрытых марлей (чтобы проникал воздух), мухи не завелись .

б) В 1775 г. М. М. Тереховский (Петербург) поставил опыт на мясном бульоне .

В прокипяченном, запаянном в колбе бульоне нет гниения .

Виталисты1 считали, что кипячение убивает «жизненную силу», которая не может проникнуть в запаянную колбу .

В незапаянной колбе бульон загнивает .

М. Тереховскому возражали, что для самозарождения жизни необходим свежий воздух .

в) Л. Пастер в 1860 г. видоизменил опыт М. Тереховского .

Использовал колбу с S-образным горлом2 .

Микробы оседали в колене горла, и бульон оставался стерильным .

Этот опыт опроверг представления о «жизненной силе» .

Если колено омывали бульоном, он загнивал .

г) На основании опытов Пастера были созданы:

методы стерилизации;

учение об асептике и антисептике;

консервная промышленность .

3. Научный период .

а) Пастер показал, что живое не может произойти из неживого .

б) Аррениус и В.И. Вернадский высказали гипотезу вечности жизни и расселении ее с планеты на планету (гипотеза панспермии) .

1 Виталисты приписывали живым существам «творческую силу» (жизненная энергия или сила, биополе), которая не сводится к химическим и физическим явлениям, отделяя живую природу от неживой. Для объяснения природы «жизненной силы» виталисты привлекали нематериальные факторы .

2 Идею изготовить S-образную колбу подсказал Пастеру парижский аптекарь и профессор химии Баляр, открывший элемент бром. (Прим. ред.)

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

–  –  –

1 По последним данным, ультрафиолетовое излучение Солнца быстро разрушило газообразные гидриды, поэтому основными газами первичной атмосферы были СО 2 и N2 .

2 Предполагают также, что кислород накапливался в основном за счет фотолиза воды ультрафиолетовыми лучами в верхних слоях атмосферы. (Прим. ред.)

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Абиогенный синтез органических веществ (без участия живых организмов) — первый шаг к образованию жизни на Земле .

Доказательства абиогенного синтеза органических веществ в опыте С. Миллера (1955 г.) .

Миллер нагревал в колбе водный раствор солей в первичной атмосфере, пропуская через него электрические разряды (60 000 вольт при высоком давлении и температуре 80°С) .

Через несколько дней прозрачная жидкость стала коричневой и содержала сахара, альдегиды, аминокислоты .

Пасынский и Павловская повторили этот опыт, но вместо электрических разрядов использовали ультрафиолет .

4.Концентрирование веществ — второй шаг образования жизни .

а) Опарин считал, что образовывались коацерваты .

б) Коацерваты — самопроизвольно концентрирующийся раствор органических веществ в виде капелек .

в) В коацервате были более высокие концентрации органических веществ, что увеличивало скорость реакций между ними и вело к усложнению органических молекул .

г) Опарин показал, что коацерваты имеют свойства живого .

Могут поглощать некоторые вещества (питание) .

При этом увеличиваются в размерах (рост) .

В результате химических реакций некоторые вещества переходят во внешний раствор (выделение) .

Некоторые капли разрушаются, а другие выживают (естест-венный отбор) .

При встряхивании коацерваты дробятся (размножение) .

д) Отличие коацерватов от живого .

Нет воспроизводства одних и тех же молекул в матричном синтезе .

Отсутствует самообновление состава (обмен веществ) .

5. Появление самовоспроизводящихся молекул — третий шаг образования жизни на Земле .

а) Первые нуклеотиды1 медленно синтезировались по принципу 1 Около 4 млрд. лет назад появился РНК-мир, усложнение которого привело к образованию жизни на Земле. Об этом говорит то, что в настоящее время для синтеза белка необходимы разные виды РНК .

Например, в экспериментах удаление рибосомальных белков не останавливало синтез белка на рибосомах .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

комплементарности1 .

б) Возможно, белок собирался на полинуклеотидах непосредственно — первая матричная реакция2 .

6. Гипотезы возникновения первичных организмов .

a) Белок + ДНК (или РНК) = вирусы3 .

б) Вирус + коацерваты = прообраз клетки .

в) На этом этапе мутации вели к появлению сложных структур ДНК (РНК), наилучшие комбинации оставлялись отбором .

Мутациям способствовала радиация и ультрафиолет .

Возможно, вначале синтезировалась РНК, а по ее матрице — ДНК .

РНК участвует в реакциях самовоспроизведения и в реакциях сборки белка4 .

7. Свойства первичных организмов .

a) Первичные организмы были гетеротрофами, поскольку питались первичным бульоном .

б) По мере размножения первичных организмов появилась борьба за пищу, начался отбор .

У ДНК появилась белковая защита (ДНП — дезоксинуклеопротеид) .

Слой цитоплазмы с мембраной — защита ДНП от опасностей внешней среды .

в) Важнейший ароморфоз — появление автотрофного питания .

Первыми автотрофами были хемотрофные организмы .

Когда исчезла сплошная облачность, появился новый ароморфоз — фотосинтез .

Этапы появления фотосинтеза .

Окрашенные вещества, поглощающие квант света, могли участвовать в реакциях окисления на ферментных системах 1 Существует мнение, что в гидротермальных источниках на кристаллах пирита образовывались тиоэфиры, которые катализировали синтез РНК. Тиоэфиры важны в биохимии современных организмов. Предполагают, что в первичных нуклеотидах фосфор был замещен серой .

2 Л.Б. Меклер и Р.Г. Идлис доказывают, что аминокислоты комплементарны триплетам нуклеотидов, которые их кодируют в ДНК .

3 Вирусы в настоящее время рассматриваются как автономные части клеток, а не примитивные организмы. (Прим. ред.) 4 В земной коре мало фосфора, это противоречит идее синтеза нуклеиновых кислот в условиях первобытной Земли, так как в нуклеиновых кислотах фосфор обязателен .

113 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

–  –  –

I. ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕОРИЯХ ПРОИСХОЖДЕНИЯ

ЧЕЛОВЕКА .

1. Учение о происхождении человека впервые сформулировано в Библии 1 .

2. В ХVII в. появились сведения о человекообразных обезьянах .

а) К. Линней поместил человека и обезьян в отряд Приматы .

б) Учение Ламарка .

Человек произошел от обезьяноподобного предка .

Предок человека перешел от лазанья по деревьям к хождению, что привело к изменению стопы и руки .

Стадность привела к развитию знаковой коммуникации — предпосылке речи .

в) Ч. Дарвин доказал эволюцию человека с точки зрения материализма .

Он указал на социальные факторы эволюции .

г) Ф. Энгельс в 1896 г. издал книгу «Роль труда в превращении обезьяны в человека» .

II. ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ОТ

1 На самом деле еще в Аюрведе (1 000 до н. э.) утверждается, что человек произошел от обезьяны 18 млн. лет назад, а 4 млн. лет назад человек объединился в коллективы для совместного добывания пищи .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

ЖИВОТНЫХ .

1. Общее в строении человека и животных .

а) Сходство скелета .

б) Человек относится к млекопитающим по следующим признакам:

внутриутробное развитие;

наличие диафрагмы;

кожа с потовыми железами (молочные железы развились из потовых желез);

дифференциация зубов на коренные, клыки и резцы;

три слуховые косточки в среднем ухе и ушные раковины;

сходство внутренних органов по строению и функциям .

2. Рудименты (у человека всего 90 рудиментов):

а) подкожные мышцы — рудиментарны, кроме мимических мышц;

подкожные мышцы шеи и головы;

мышцы, управляющие ухом;

б) волоски на коже;

в) копчик — рудимент хвоста;

з) зубы мудрости;

д) аппендикс;

е) рудимент третьего века в углу глаза (развито у птиц и рептилий) .

3. Атавизмы:

а) хвост;

б) волосяной покров тела;

в) дополнительные соски;

4. Сходство развития зародышей .

а) Зигота напоминает простейших .

б) Бластула напоминает колониальные формы (вольвокс) .

в) Гаструла напоминает кишечнополостных .

г) У зародыша человека закладываются:

жаберные щели, как у рыб;

сердце в виде пульсирующей трубки;

клоака .

д) В возрасте 1,5 — 3 месяцев у человеческого зародыша:

развит хвост;

мозг состоит из 5 отделов (мозговых пузырей);

115 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

–  –  –

1 Шимпанзе обучают молодняк колоть орехи. Без специального обучения отдельные особи могут овладеть этой операцией в течение 10 лет .

2 В экспериментальных условиях удалось научить карликового шимпанзе изготавливать одно орудие труда для изготовления другого .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

–  –  –

III. ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ АНТРОПОГЕНЕЗА.2

1. Недостаточность одних биологических факторов .

а) Для формирования человека сначала были необходимы биологические факторы:

наследственная изменчивость;

борьба за существование;

естественный отбор .

б) Энгельс указал на важность социальных факторов антропогенеза:

труд;

общественный характер труда;

сознание и речь .

2. Роль труда .

1 Эволюция человека вышла из-под ведущего контроля биологических факторов и в настоящее время направляется действием социальных сил. (Прим. ред.) 2 Антропогенез — происхождение человека и становление его как вида в процессе формирования общества — социогенеза .

117 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

а) Труд начался с изготовления орудий труда .

б) Животные могут использовать орудия труда, но не могут изготовлять одно орудие труда для создания другого .

в) Человек и животные преобразуют природу, но только человек делает это сознательно .

г) Антропоморфоз — морфологическая эволюция человека, обусловленная его трудовой деятельностью .

Длительно, по биологическим законам, формировалось прямохождение1, которое привело к следующим изменениям:

увеличению массы тела;

сводчатой, пружинистой стопе;

S-образному изгибу позвоночника;

широкому тазу и крепкому крестцу;

облегчился челюстной аппарат .

Недостатки прямохождения:

уменьшилась скорость передвижения;

затруднены роды, так как крестец неподвижен;

болезни прямохождения: геморрой, варикозное расширение вен на ногах, плоскостопие .

Рука — это не только орган труда, но и его продукт .

Орудия труда снижают зависимость человека от среды .

Происходит замена биологических законов развития на социальные .

3. Развитие общественности у предков человека .

а) Стадность переходит в общественность за счет труда, что было связано с изменением функции руки .

б) Труд увеличивает сплоченность в защите, охоте и воспитании потомства .

в) Общий труд привел к развитию членораздельной речи .

По биологическим законам изменились гортань и ротовой аппарат — они стали пригодны для речи .

Появилась вторая сигнальная система, позволяющая воспринимать мир с помощью слова2 .

1 Прямохождение освободило руки от опоры при передвижении. Это позволило улучшить заботу о потомстве. Родители могли приносить пищу в руках издалека. Прямохождение сформировалось у австралопитеков 3 млн. лет назад и было их единственным способом передвижения. (Прим. ред.) 2 Первая сигнальная система отражает действительность в форме ощущений и восприятий, она общая для животных и человека .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Это качественное отличие от животных .

Речь способствует развитию мозга и мышления .

Развитие речи ослабило действие биологических факторов развития и усилило влияние социальных факторов .

4. Роль разнообразной пищи .

а) Человек спустился на землю, и это привело к замене вегетарианства всеядностью .

б) Началось употребление мяса .

в) На первых порах существовал каннибализм — результат неудач на охоте .

г) Появление альтруизма 1 способствовало развитию скотоводства 2 .

д) Приготовление пищи снизило нагрузку на челюстной аппарат .

Уменьшился размер челюстей .

Укоротился кишечник .

Исчез теменной гребень, к которому крепились челюстные мышцы .

5. Возникновение социальных закономерностей .

а) Совместный труд приводит к развитию мозга, в результате усложняются орудия труда. Это, в свою очередь, приводит к появлению речи, что стимулирует развитие мозга .

б) Способность к мышлению не передается за счет наследственности — этому учатся .

«Маугли» не могут стать людьми, вернувшись к людям в возрасте старше пяти лет .

Сигнальная наследственность — передача опыта следующим поколениям .

IV. НАПРАВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ ЧЕЛОВЕКА .

1. Общие предки человека и человекообразных обезьян .

а) В мезозойскую эру на деревьях жила группа насекомоядных плацентарных млекопитающих3, эволюционировавших в приматов4 .

1 Альтруизм — действие индивида, приводящее к увеличению приспособленности другого индивида (группы особей) за счет снижения своей приспособленности. Например, предупреждающий крик спасает членов стаи, но привлекает хищника к кричащей особи .

2 Скотоводство заменило каннибализм из-за неудачной охоты .

3 Пример переходной формы, сочетающей в себе черты насекомоядных и приматов, — ныне живущие перохвостые тупайи. (Прим. ред.) 4 Повышению умственных способностей приматов способствовала мутация, которая привела к исчезновению фермента уриказы (отсутствует только у приматов). Уриказа расщепляет мочевую кислоту, которая стимулирует умственную активность. При подагре уровень мочевой кислоты в крови возрастает, поэтому многие гениальные люди страдали этим заболеванием .

119 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

–  –  –

1 От австралопитека афарского произошел род человека и другие виды австралопитеков (африканский, могучий, Бойса). (Прим. ред.) 2 В действительности, на берегах озера Туркан (бывш. Рудольф) в 1959 г. были найдены остатки австралопитека Бойса, именовавшегося «зинджантроп» и существовавшего от 2,5 до 1 млн. лет назад .

В 1924 г. обнаружены остатки австралопитека африканского. В 1974 г. найден череп австралопитека афарского, который жил 4 млн. лет назад севернее о. Рудольф у Хазара. Эта находка получила название Люси из-за песни Битлз «Люси в небе с бриллиантами», которую проигрывали участники экспедиции всю ночь после своего открытия. (Прим .

ред). В 1995 г. в окресностях оз. Туркан обнаружен новый, более примитивный вид австралопитека, жившего около 4 млн. лет назад в районе сухих кустарников. Считается, что этот вид является предковой формой австралопитека афарского .

3 В саваннах появилась возможность отыскивать трупы животных, что привело к изменению рациона (питанию мясом) .

4 Строение зубов указывает, что австралопитеки питались жесткой растительной пищей, а также животными, убитыми хищниками, т.е. австралопитеков можно отнести к падальщикам. Питание падалью могло привести к потере сплошного волосяного покрова, так как остатки гнилого мяса на шерсти должны были повысить заболеваемость и смертность .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

д) Широкий таз способствовал прямохождению1 .

е) Большой палец руки хорошо развит .

ж) Самые древние (2,6 млн. лет) орудия обнаружены у озера Рудольф .

4. Человек умелый (Homo habilis) жил 2 — 1,5 млн. лет назад2 .

а) Впервые его остатки обнаружил Лики в Олдовайском ущелье (Восточная Африка). Обнаружен в Южной Африке и Юго-Восточной Азии .

б) Объем черепа — 650 — 775 см3 .

в) Фаланги пальцев сплюснуты, как у современного человека .

г) Хищник .

д) Имел примитивные каменные орудия труда3 .

5. Человек выпрямленный (Homo erectus)4 — промежуточная стадия развития человека. Появился 1-2 млн. лет назад. Выделяют следующие подвиды .

а) Питекантроп (обезьяночеловек) жил в Юго-Восточной Азии .

Остатки обнаружены на о. Ява в 1891 г. Дюбуа .

Ходил на двух ногах .

Рост — 170 см .

Череп состоял из более толстых костей, чем у человека .

Объем черепа — 800-1400 см3 .

Покатый лоб .

Сплошной надбровный валик .

Лобные и височные доли развиты лучше, чем у обезьян .

Челюсти выдавались вперед, подбородочный выступ отсутствовал, т.е. не было членораздельной речи .

Имелись каменные орудия труда, найдены следы огня. Жилища не было .

Остатки обнаружены в Европе, Африке и Азии .

б) Синантроп (китайский человек) был распространен в Восточной Азии .

Остатки найдены в 1937 г. в пещере Чжоу-Гоу-Дянь в окрестностях Пекина .

Сходство с питекантропом:

1 Таз современного человека хуже приспособлен к прямохождению, чем таз австралопитека, так как увеличение головного мозга новорожденного привело к изменению формы таза .

2Произошел от австралопитека афарского .

3 Питание падалью привело к появлению орудий труда (каменные, роговые, из зубов и костей) для разделки туш и добычи костного мозга, чего не было у других приматов .

4 Наиболее древние следы этого вида обнаружены в Африке (1,6 млн. лет назад). В Европе 700 — 400 тыс. лет назад. Произошел от человека умелого .

121 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

–  –  –

1 Правая половина тела иннервируется левым полушарием, так как нервные пути в стволе мозга перекрещиваются .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

–  –  –

1 Анализ ДНК митохондрий показал, что коренное население Америки произошло от женщины, жившей в Азии 60 тыс. лет назад, потомки которой переселились на Аляску 30 тыс. лет назад .

2 В Предуралье (Башкирия) обнаружены рисунки в Капповой пещере .

3 По-видимому, существует совокупность генов, придающих человеку альтруистические наклонности .

123 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

V. РАСЫ - исторически сложившиеся группы людей, характеризующиеся общностью наследственных физических особенностей. Человеческие расы близки к подвидам .

1. В настоящее время существует один вид человека .

2. Вид человека разбит на 3 большие расы 1: .

а) негроидную (экваториальную);

б) белую (евразийскую);

в) желтую (монголоидную, азиатско-американскую) .

г) Иногда дополнительно в большие расы выделяют австралоидов и американоидов. Негроидную расу делят на африканскую и австралийскую .

3. Каждая большая раса включает в себя:

а) малые расы (индийская, австралийская);

б) смешанные расы, образующиеся в местах контактов больших рас (например: уральская, эфиопская) .

4. Различия в расах .

а) Морфологические особенности .

Цвет кожи, волос, глаз .

Форма носа, губ, разрез глаз .

Пропорции тела .

б) Различия объясняются приспособлениями к разным условиям внешней среды .

Темная кожа отражает инфракрасные лучи, а белая их поглощает .

Плотные курчавые волосы защищают от ультрафиолета .

в) Умственных различий между расами нет. Среди современных рас нет переходных форм между людьми и животными .

г) Между расами имеются только общественно-экономические различия .

д) Смешанные браки уменьшают различие между расами. Смешение рас называется метизацией .

е) Расоведение — наука о расах, их возникновении и развитии .

ж) Расовые теории — антинаучные теории о превосходстве одних рас над другими .

Например, белая раса была объявлена высшей, когда покорялись африканские и азиатские народы .

1 Африканская раса возникла 200 тыс. лет назад. Затем от нее отделилась азиатская ветвь, которая 100 тыс. лет назад разделилась на европеоидную и юго-восточноазиатскую ветви .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Фашисты объявили высшей расой арийскую .

«Чистых» и «высших» рас не существует, поскольку расовая изменчивость носит постепенный характер .

з) Социал-дарвинизм объясняет причины исторического развития общества биологическими законами борьбы за существование и естественным отбором .

5. Современный человек — тупиковая ветвь эволюции, так как прекратил эволюционировать, попав в стабильные (человеческие) условия существования1 .

а) Половой отбор привел к появлению у человека чувства «любви с первого взгляда». Это чувство позволяет инстинктивно определить партнера, связь с которым даст наиболее жизнестойкое потомство .

б) У человека может включаться биологическая программа «со-циальной любви», когда он испытывает любовь к человеку, который находится на высшей ступени иерархической лестницы (например, любовь к эстрадному секс-символу, вождю, начальнику, учителю и т.п.) .

ГЕНЕТИКА

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

I. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ .

1. Наследственность — способность передавать свои признаки и особенности развития следующим поколениям .

а) Наследственность проявляется через:

размножение;

индивидуальное развитие .

2. Изменчивость — различия между особями в пределах вида .

а) Изменчивость появляется за счет:

наследственных свойств организма;

1 Это трудно доказать, ибо у человека низка скорость эволюции из-за медленного достижения половозрелости (около 20 лет). Возможно, поэтому кажется, что человек не эволюционирует. (Прим .

ред.)

125 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

внешних условий .

Опыт с корневищем одуванчика, разрезанным пополам:

половина одуванчика в хороших условиях дает мощное растение;

вторая половина в плохих условиях дает низкорослое, чахлое растение .

3. Генотип — совокупность наследственных зачатков признаков, полученных от родителей .

4. Фенотип — совокупность внутренних и внешних признаков .

II. ЗАКОНЫ, ОСНОВАННЫЕ НА МОНОГИБРИДНОМ СКРЕЩИВАНИИ .

1. Моногибридное скрещивание — скрещивание форм, при котором прослеживается наследование по одной паре аллелей, при этом формы различаются одним противоположным признаком .

а) Георг Мендель (1822-1884) проводил опыты на горохе, выбрав хорошо различимые признаки, не зависящие от среды и являющиеся альтернативными, т.е. взаимоисключающими. Его работа, опубликованная в 1865 г., была неизвестна до 1900 г .

Прослеживал появление этих признаков в поколениях .

Для скрещивания использовал особи, у которых в последующих поколениях не было расщепления данных признаков (чистые линии) .

Его метод анализа наследования признаков с помощью системы скрещиваний называется гибридологическим .

Применил статистический анализ для обработки результатов исследований .

Основные выводы получены в опытах по моногибридному скрещиванию (гибридизации) .

б) Правило Менделя — правило единообразия первого поколения гибридов1 .

Растения с желтыми семенами + растения с зелеными семенами = растения с желтыми семенами .

Зеленые семена отсутствовали в гибридах первого поколения .

Проявляющийся в первом поколении признак — доминантный (господствующий) .

Исчезающий в первом поколении признак — рецессивный .

1 Важно отметить, что первым поколением называется поколение, полученное после скрещивания чистых линий. (Прим. ред.)

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

в) Первый закон Менделя: во втором поколении у гибридов, полученных от чистых линий, появляются особи с рецессивными признаками приблизительно в одной четверти от числа потомков (доминантные : рецессивные = 3:1) Первое поколение гибридов получается при скрещивании исходных гомозиготных родительских форм, а второе поколение получается при скрещивании гибридов первого поколения между собой .

г) Потомки родителей с рецессивными признаками не проявляют доминантные признаки .

д) У потомков с доминантными признаками при дальнейшем размножении происходит расщепление на доминантных и рецессивных особей в соотношении 3:1 .

Особи, у которых потомство не имеет расщепления признаков, гомозиготны .

Особи с потомством, у которого происходит расщепление признаков, гетерозиготны .

Мендель установил, что растения, сходные по внешнему виду, могут резко отличаться по наследственным свойствам .

е) Промежуточный характер наследования — наследование, при котором гетерозиготные особи имеют промежуточное значение признака (между рецессивным и доминантным); возникает при неполном доминировании .

Гомозиготные родительские формы ночной красавицы имеют красные и белые цветки .

В первом поколении гибридов все цветки розовые .

Во втором поколении происходит расщепление признаков: белые :

розовые : красные = 1 : 2 : 1

ж) Принцип чистоты гамет предполагает, что расщепление — это результат случайного слияния гамет, несущих по одной аллели каждого гена (во времена Г. Менделя использовался термин «зачаток признака», а не «ген») при условии равной жизнеспособности и количества гамет .

Зигота может нести зачатки двух альтернативных признаков .

Каждая гамета несет зачаток только одного признака (одного из пары альтернативных), т. е. зачатки альтернативных признаков в гаметах не смешаны (гаметы чисты) и по одному переходят к следующему поколению .

В процессах расхождения по гаметам и объединения в зиготу аллельные гены ведут себя, как независимые, цельные единицы .

з) Обозначения, принятые в генетических задачах: «А» — доминантный признак, «а» — рецессивный признак, знак «•» — скрещивание, «=» —

127 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

–  –  –

III. ЗАКОНЫ ДИГИБРИДНОГО СКРЕЩИВАНИЯ .

1. Дигибридное скрещивание — скрещивание особей, различающихся по двум парам признаков, гены которых находятся в одной или в разных хромосомах .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

а) Мендель использовал горох с двумя парами признаков:

желтые (доминантные А) и зеленые (рецессивные а) семена;

гладкие (доминантные В) и морщинистые (рецессивные b) семена .

б) В первом поколении после скрещивания гомозиготных родителей потомки будут иметь доминантные признаки:

ААВВ•ааbb = АаВb .

в) При скрещивании потомков первого поколения (АаBb•АаВb) произойдет расщепление признаков в соотношении:

9АВ : 3Аb : 3аВ : 1аb .

Постройте самостоятельно решетку Пеннета .

Всего возможно 4 фенотипа и 9 различных генотипов .

При неполном доминировании число фенотипов возрастает .

Число фенотипов при полном доминировании во втором поколении подчиняется формуле: (3+1)2 = 9+3+3+1 .

г) Второй закон Менделя: расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других пар признаков (позднее было доказано, что гены этих признаков лежат в разных хромосомах) .

2. Цитологическое объяснение дигибридного скрещивания .

а) Диплоидный набор генов состоит из нескольких пар гомологичных хромосом .

б) Гены одной парной хромосомы аллельны генам другой хромосомы этой пары .

в) При мейозе в гаметы попадает только одна хромосома каждой пары .

После конъюгации в профазе первого деления хромосомы распределяются между клетками случайным образом .

При дигибридном скрещивании равновероятны 4 типа гамет (АВ, Аb, аВ, аb) .

г) Число комбинаций родительских гамет: 4•4 = 16 .

3. Общая формула расщепления во втором поколении при наличии нескольких (n) признаков: (3 + 1)n .

Анализирующее скрещивание — скрещивание гомозиготной 4 .

рецессивной особи с исследуемой, генотип которой надо установить .

а) По фенотипу нельзя установить генотип у особей с доминантными признаками, так как проявляется только доминантная аллель .

б) Определить генотип можно только после скрещивания по расщеплению признаков у потомства .

в) Большинство задач по генетике — задачи на анализирующее скрещивание .

129 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

г) Поскольку у самцов (Х, У) в половых хромосомах нет парных генов (хромосомы Х и У разные), у них нет доминирования по аллелям этих хромосом, и генотип можно установить сразу по фенотипу, т.е .

анализирующее скрещивание не нужно .

IV. СЦЕПЛЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ — распределение в потомстве неаллельных генов, лежащих в одной хромосоме .

1. Закон Моргана: если гены находятся в одной хромосоме, то они наследуются преимущественно вместе, образуя группу сцепления .

а) Число групп сцепления генов равно числу пар хромосом данного вида .

У человека 23, а у гороха 7 групп сцепления .

б) В некоторых случаях происходит перекомбинация сцепленных признаков, т.е. сцепленные признаки расщепляются .

в) Закон Моргана нарушается за счет кроссинговера (от англ. crossing over — перекрест, обмен участками гомологичных хромосом), происходящего во время конъюгации в профазе первого деления мейоза .

Перекрест осуществляет перетасовку (рекомбинацию) генов .

г) Вероятность кроссинговера зависит от положения генов в хромосоме .

Чем больше расстояние между генами, тем чаще между ними идет кроссинговер, так как вероятность перекреста увеличивается с расстоянием между генами .

Чем ближе гены в хромосоме, тем теснее сцепление, тем реже они разделяются при перекресте .

Это позволяет строить генетические карты (взаимное расположение генов в хромосомах). Такие карты созданы для человека, мыши, дрозофилы, дрожжей, кукурузы, гороха, пшеницы, томата1 .

Сравнение этих карт важно для теории эволюции, селекции и генетики .

В половых хромосомах кроссинговер возможен только у самок, ибо у самцов половые хромосомы негомологичны .

V. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕНОВ2 наблюдается, когда развитие признака 1 Генетическая карта томата есть в школьном учебнике «Общая биология» под ред .

Ю.И. Полянского (см. с. 204) или под ред. Д. К. Полянского (см. рис. 37). Абитуриенты обычно не обращают на эти рисунки внимания. (Прим. ред.) 2 Понятие «взаимодействие генов» появилось в те времена, когда механизм функционирования генов был неизвестен, поэтому и предполагалось, что зависимость признака от нескольких генов обусловлена их взаимодействием. Однако в приведенных ниже примерах взаимодействуют, повидимому, не сами гены, а их продукты — структурные белки и ферменты, определяющие развитие

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

зависит от наличия нескольких генов .

1. В случае дигибридного скрещивания происходит независимое действие генов .

2. Пример взаимодействия генов при скрещивании серого и белого кролика .

а) Это дигибридное скрещивание .

б) В первом поколении все кролики серые: ААВВ•ааbb = АаВb .

в) Во втором поколении происходит расщепление признаков:

9 серых : 3 черных : 4 белых .

г) Появляется черная окраска, так как окраска контролируется двумя аллелями .

Ген А (доминантный) дает черную, а ген а (рецессивный) дает белую окраску волоса .

Ген В (доминантный) перераспределяет окраску волос:

кончик волоса становится белым, а корень — черным;

в результате кролик выглядит серым .

Ген b (рецессивный) не дает перераспределения окраса волос .

д) Нарисуйте решетку Пеннета и покажите, каково будет расщепление признаков во втором поколении .

3. Множественность действия генов — действие одного гена на развитие нескольких признаков .

а) Примеры .

Красные цветки сопутствуют у некоторых растений красноватым стеблям; у сортов растений с белыми цветками стебли зеленые .

У дрозофилы отсутствие пигмента в глазах (рецессивный ген w) ведет к изменению формы внутренних органов, снижает плодовитость и продолжительность жизни .

У человека ген рыжей окраски волос приводит к более светлой окраске кожи и появлению веснушек .

У гороха ген бурой окраски кожуры семян приводит к образованию фиолетовых цветков .

б) Новообразование при скрещивании — результат взаимодействия двух различных генов в потомстве особей, у которых отсутствовал данный признак .

Например, скрещивание разных сортов душистого горошка с белыми цветками дает потомство с фиолетовыми цветками .

признака. На самом деле взаимодействия самих генов нет. (Прим. ред.)

131 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Фиолетовая окраска — результат реакции между двумя веществами, образующимися под действием доминантных генов

С и Р. Родительские формы имели генотипы:

ССрр ссРР .

ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ —

VI .

наследственность за счет ДНК, расположенной в органоидах. Не укладывается в рамки законов Менделя .

1. Митохондрии, пластиды и клеточный центр1 имеют свою ДНК .

2. Пластиды в растительной клетке размножаются делением .

а) Хлоропласты передаются через яйцеклетку, реже — через пыльцу, поэтому наблюдается преимущественно материнское наследование .

б) Обнаружены мутации в ДНК хлоропластов, ведущие к пятнистости листьев. Например, пестролистность у ночной красавицы и львиного зева .

3. Митохондрии передаются через яйцеклетку .

а) Мутации в ДНК митохондрий обнаружены у простейших и дрожжей2 .

VII. ГЕНЕТИКА ПОЛА .

1. Самцы и самки различаются по хромосомному набору .

а) Аутосомы — хромосомы, не отличающиеся у самцов и самок3 .

б) Половые хромосомы — хромосомы, отличающиеся у самцов и самок:

они различны по строению и набору генов .

в) набор хромосом, характерный для самок, — ХХ, для самцов — ХУ (у млекопитающих, многих паукообразных и насекомых) .

г) У самок все гаметы имеют одинаковые половые хромосомы — Ххромосомы (гомогаметность) .

д) У самцов гаметы могут быть разными — с Х- и У-хромосо-мами (гетерогаметность) .

е) Пол организма в большинстве случаев определяется в момент оплодотворения и зависит от хромосомного комплекта зиготы4 .

1 ДНК в клеточном центре обнаружена недавно. Это не вошло в школьный учебник .

2 Анализ мутаций в митохондриях человека позволил рассчитать время и место появления Homo sapiens .

3 Уникальным исключением является закавказская слепушонка (семейство Полевки), содержащая нечетное число хромосом (2n = 17). Самцы и самки имеют лишь по одной Х- хромосоме, а фактор определения пола связан с одной из аутосом. (Прим. ред.) 4 У раздельнополых животных определение пола может осуществляться: 1) до слияния гамет (прогамно), например, самки тли филлоксеры откладывают мужские и женские яйца; 2) в момент слияния гамет (сингамно) — наиболее частое и обычное генотипическое определение пола; 3) после слияния гамет (эпигамно) — формирование признаков пола в онтогенезе под влиянием внешних

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

ж) Примеры .

У дрозофилы 3 пары аутосом и одна пара половых хромосом .

У человека 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом .

з) У некоторых насекомых (кузнечики, клопы) У-хромосома может отсутствовать (у самцов только одна Х-хромосома) .

и) У бабочек, птиц и некоторых рептилий самки гетерогаметны, а самцы гомогаметны1 .

2. Сцепленное с полом наследование .

а) Наследование признаков, гены которых лежат в аутосомах, происходит независимо и отличается от наследования признаков, гены которых находятся в половых хромосомах .

б) Гемофилия (несвертываемость крови, когда небольшая травма может вызвать тяжелое кровотечение) — заболевание, встречаемое преимущественно у мужчин .

Ген гемофилии рецессивен и лежит в Х-хромосоме .

У женщин, гетерозиготных по данному гену, гемофилия не проявляется, так как у них во второй Х-хромосоме имеется доминантный ген нормальной свертываемости .

У женщин возможна гемофилия, если отец и мать — носители гена гемофилии, что маловероятно .

в) Дальтонизм (неразличение красного и зеленого цвета) наследуется так же, как и гемофилия .

г) Черепаховая окраска (чередование желтых и черных пятен в различных частях тела) встречается только у кошек. В этом случае у самки в одной Х-хромосоме находится ген черной окраски (В), а в другой Ххромосоме — ген рыжей окраски (b)2. Самцы могут быть либо рыжими (Хb У), либо черными (ХВ У) .

VIII. ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА .

1. Многообразие людей .

а) Встречаются генетически одинаковые люди — однояйцевые близнецы .

б) Если бы у человека в каждой хромосоме был один ген, то число их возможных комбинаций было бы равно 223 .

–  –  –

133 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

в) Каждый человеческий генотип своеобразен и неповторим .

У человека 50-100 тыс. генов. К 1992 г. были расшифрованы нуклеотидные последовательности 2 735 генов. По программе «Геном человека» к 2005 г. будут расшифрованы все гены человека. 1

г) Изучен характер наследования 2 000 признаков .

д) Существуют генетические заболевания .

Эти заболевания можно лечить и предупреждать .

Это стало возможным, благодаря методам изучения генотипа человека .

2. Генетические методы изучения человека .

а) Для изучения человека нельзя использовать гибридологические методы экспериментальной генетики .

Это неэтично .

Человек размножается медленно и дает малочисленное потомство для анализа .

б) Специальные методы исследования генетики человека .

Генеалогический метод — изучение родословных человека .

Этим методом были выявлены некоторые доминантные и рецессивные признаки:

–  –  –

1 В настоящее время у человека наиболее изучены (прокартированы) хромосомы 21-я и Ухромосома, которая, как оказалось, содержит почти 20% генов, гомологичных генам Х-хромосомы .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

в) Близнецовый метод .

Однояйцевые (идентичные) близнецы — близнецы, возникшие из одной оплодотворенной яйцеклетки .

Имеют одинаковый генотип .

Различаются только за счет влияния окружающей среды .

Этот метод дает возможность выяснить, какие качества определяет внешняя среда, а какие — наследственность .

Разнояйцевые (неидентичные) близнецы — близнецы из разных оплодотворенных яйцеклеток .

Это непохожие дети, могут быть разного пола .

В данном методе используются для сравнения проявления признака у одно- и двуяйцовых близнецов .

в) Цитогенетический метод — изучение структуры и количества хромосом .

Мутации чаще всего рецессивны и вызывают наследственные заболевания .

Мутации, появившиеся в половых клетках, могут вызвать генетические заболевания .

Рецессивные мутации распространяются в популяциях, не проявляясь фенотипически до тех пор, пока гены с этими мутациями не размножатся и не встретятся в обеих аллелях .

Цитогенетически можно выявить только хромосомные мутации .

Хромосомы видны во время метафазы митоза .

В этом методе используют лейкоциты, выращенные в специальной среде, либо соскоб слизистой рта .

д) Биохимический метод — обнаружение изменений в биохимических параметрах организма, связанных с изменением генотипа .

При сахарном диабете изменяется концентрация глюкозы в крови изза недостатка белкового гормона — инсулина1 .

Появление кетонов в моче младенца при фенилкетонурии (наследственное заболевание, связанное с нарушением обмена аминокислоты фенилаланина, ведущее к умственной отсталости) .

1 В учебнике «Общая биология» под редакцией Д. К. Беляева (1992 г.) указано, что сахарный диабет возникает в результате рецессивной мутации. Это упрощение — сахарный диабет может возникнуть под действием нескольких причин. Правильнее говорить, что генетически передается не само заболевание, а фактор риска заболеть им .

Биохимический микроанализ позволяет обнаружить нарушение в одной клетке. Так можно установить диагноз у неродившегося ребенка по отдельным клеткам, плавающим в околоплодной жидкости беременной женщины .

3. Медицинская генетика изучает методы диагностики и лечения наследственных заболеваний .

а) Из 5 000 наследственных заболеваний известно около 100 хромосомных, которые можно обнаружить цитогенетическими методами .

б) Болезнь Дауна — трисомия по 21-ой хромосоме (нарушение при мейозе) .

Маленькая голова, скошенный затылок .

Узкие глаза .

Плоское лицо .

Умственная отсталость .

Вываливающийся язык .

в) При лечении наследственных заболеваний уменьшается их степень проявления, если известен биохимический механизм развития данного заболевания .

При фенилкетонурии перевод младенца на диету без фенилаланина приводит к развитию нормального человека .

Переливание крови при гемофилии приводит к остановке кровотечения1 .

Введение гормонов роста предотвращает карликовость .

г) При несовместимости по резус-фактору крови матери и плода возможна гибель плода или желтуха новорожденных .

Антиген появляется в крови плода, имеющего доминантный ген (R) резус-положительного фактора, полученный от резусположительного отца .

В резус-отрицательной крови матери (rr) образуются антитела против антигена плода, которые разрушают его кроветворную систему .

д) Курение и употребление алкоголя родителями будущего ребенка увеличивает вероятность появления у него наследственного заболевания .

1 Фирма Somatix (США) проводит эксперименты по включению гена фактора VIII свертываемости крови в ткани человека для предотвращения гемофилии. Переливание крови опасно в связи с появлением трудно выявляемых вирусных инфекций, например, СПИДа .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

4. Генетическая неоднородность не означает биологической неполноценности .

а) У родителей, состоящих в родстве, в сотни раз повышена вероятность детской смертности и рождения детей с наследственными заболеваниями .

б) Вероятность родственных браков велика в изолированных популяциях (изолятах). Изоляты могут образовываться по разным причинам (экономическим, социальным, географическим и т.д. ) .

в) Медико-генетические консультации предназначены для прогнозирования вероятности появления наследственных заболеваний у детей по анализу генотипа семьи .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

I. МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ .

1. Изменчивость может зависеть от условий среды .

а) Удой молока у коров зависит от кормов: от 1 000 до 2 500 кг/год у коров местных пород и от 4 000 до 6 000 кг/год — у коров ценных пород .

б) Жирность молока у коров и длина шерсти у овец зависят от породы .

в) У горностаевых кроликов белая шерсть вырастает при повышении температуры, а черная — при понижении .

2. Норма реакции .

а) Изменчивость, не связанная с изменением генотипа, — модификационная изменчивость .

б) Пределы модификационной изменчивости — норма реакции .

в) Наследуется не признак, а способность организма создавать определенный фенотип, зависящий от условий среды .

г) Широкая норма реакции ведет к увеличению вероятности выживания вида при изменении среды .

д) Фенотип — это результат взаимодействия генотипа и условий окружающей среды .

Различия у вегетативно размножающихся растений (карто-фель) с одинаковым генотипом обусловлены модификационной изменчивостью .

А. Вейсман показал, что модификации не наследуются .

Причина модификаций — различная скорость ферментативных реакций, участвующих в формообразовании. В свою очередь

137 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

скорость реакций зависит от температуры, химических факторов и т.д .

3. Управление доминированием .

а) Считается, что И. В. Мичурин доказал доминирование тех признаков, появлению которых способствуют благоприятные условия .

Выращивание гибридов в хорошо удобренных почвах приводит к развитию у них высокопродуктивных свойств .

Выращивание гибридов в неблагоприятных условиях способствует ухудшению их культурных качеств .

б) Ген лысости доминантен у мужчин и рецессивен у женщин. Последние исследования показали, что аллель этого гена находится в 19-й хромосоме .

Гетерозиготные женщины лысеют при введении им мужских половых гормонов .

в) Гомозиготные по доминантному признаку (RR) растения примулы имеют красные цветки. Если их перенести в теплую влажную оранжерею, то вновь распустившиеся бутоны станут белыми .

г) У горностаевых кроликов снижение температуры ниже +2°С вызывает почернение шерсти .

4. Статистика модификационной изменчивости .

а) В пределах нормы реакции можно встретить разнообразные признаки .

б) Вариационный ряд — расположение особей в ряд по увеличению измеряемого признака .

Признак должен измеряться количественно .

Вариационный ряд нельзя построить по неизмеряемому признаку (запах) или признаку, существующему только в двух вариантах (белый — черный) .

в) Классовые интервалы — участки одинаковых размеров, на которые разбита норма реакции .

Варианта — середина классового интервала .

Подсчитывается частота встречаемости каждой варианты f = n/N, где n — число особей в классовом интервале, N — общее число особей .

Вариационная кривая — зависимость частоты встречаемости вариант от их значения. Отражает размах вариаций. Это графическое выражение изменчивости признака .

Средние члены вариационного ряда встречаются чаще .

Причины вариаций — воздействие различных условий среды при развитии признака .

Ширина модификационной изменчивости будет зависеть от

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

–  –  –

II. ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ1(МУТАЦИОННАЯ И

КОМБИНАТИВНАЯ) .

1. Модификационная изменчивость не затрагивает генотип .

2. Мутационная изменчивость приводит к изменению генотипа .

а) Открыл де Фриз2 .

3. Комбинативная изменчивость — изменчивость, возникающая вслед-ствие перекомбинации генов при слиянии гамет. Она основана на:

а) независимом расхождении хромосом во время мейоза;

б) рекомбинации генов во время кроссинговера;

в) случайной встрече гамет во время оплодотворения .

4. Виды мутаций .

а) Мутации — наследственные изменения генетического материала .

Мутации — это вновь возникшие изменения в генотипе .

Комбинации — различные сочетания ранее существовавших генов, легко возникают и легко разрушаются .

Мутации не являются приспособительными, они могут быть полезными, вредными и нейтральными .

б) Генные (точковые) мутации — причина появления новых аллелей .

Они не видны в микроскоп .

Это изменения в одном гене .

Изменяется химическая структура ДНК .

Нарушается последовательность нуклеотидов, поэтому 1 Кроме генотипической выделяют цитоплазматическую изменчивость .

2 Хотя наблюдения де Фриза положили начало учению о мутациях, большая часть описанных им изменений у ночной красавицы в дальнейшем оказалась либо результатом выщепления уже существующих генов, либо результатом полиплоидии, а не мутаций генов. (Прим. ред.)

139 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

изменяется структура белка, кодируемого данным геном, либо белок перестает синтезироваться .

Чаще всего функциональная активность измененного белка исчезает .

в) Хромосомные мутации .

Изменение видимой структуры хромосом .

Перенос хромосомы или ее участка на негомологичную хромосому — транслокация .

Поворот участка хромосомы на 180° — инверсия .

Исчезновение участка хромосомы — делеция .

Кратное увеличение числа хромосом — полиплоидия .

Изменение числа хромосом (геномная мутация) может произойти при мейозе и митозе .

Нарушения при мейозе ведут к триплоидности .

Нарушения при митозе ведут к тетраплоидности .

Полиплоидные организмы больше и продуктивнее, и потому полиплоидия используется в селекции .

Полиплоиды получают в лабораториях с помощью колхицина, разрушающего веретено деления .

г) Соматические мутации — мутации, происшедшие в соматических клетках .

Изменяется признак только части тела .

Не наследуются у животных, но могут наследоваться у растений за счет вегетативного размножения .

5. Частота и причины мутаций .

а) Учет мутаций сложен, так как они рецессивны .

б) Мутации, возникающие в половых клетках, могут передаваться потомству. Большинство мутаций вредны, часть — нейтральны, очень редко — полезны .

в) Мутация проявляется фенотипически, если мутантный ген размножится в популяции .

г) Вероятность мутаций мала: например, только 5% гамет дрозофилы несут мутантные гены, а общее число генов у нее — несколько тысяч1 .

На 10 тыс. — 1 млн. генов возникает одна мутация .

д) Устойчивость гена к мутациям приводит к большой стойкости вида к 1 Пример частоты соматических мутаций у человека: рак толстого кишечника возникает при мутации гена полипа толстого кишечника, имеющегося у 32% населения (5% полипов перерождаются в раковую опухоль) .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

изменениям .

е) Мутации вызываются внешними и внутренними факторами:

химическим воздействием (например, дым сигарет);

космическими лучами, радиацией;

некоторые повторяющиеся последовательности нуклеотидов могут лавинообразно копироваться специальными ферментами при делении клетки. Поэтому возникшая у родителей мутация иногда в большей степени может проявляться у потомства, так как количество мутантных генов возрастает (миотоническая дистрофия, возможно рак и т.д. );

генные мутации часто являются ошибками при удвоении ДНК1 .

ж) Экспериментальное получение мутаций .

Внешняя радиация (-лучи, тепловые и быстрые нейтроны), рентгеновское и ультрафиолетовое излучение2, внутренняя радиация за счет изотопов внутри организма (- и -лучи) .

Изменение температуры и газового состава окружающей среды, некоторые химические вещества (мутагены) .

Изменение обмена веществ, приводящее к изменению скорости синтеза ДНК .

з) Г. Меллер разработал методы учета мутаций и доказал, что рентгеновские лучи увеличивают их вероятность3 .

III. ЗАКОН ГОМОЛОГИЧЕСКИХ РЯДОВ Н. И. ВАВИЛОВА .

Формулировка: «Виды и роды, генетически близкие (имеющие единство происхождения), характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов» .

1 Наиболее частой мутацией является замена цитозина на тимин. Дело в том, что у зародыша практически все остатки цитозина метилированы, т.е. к ним присоединяется радикал -СН3. Затем, в ходе дифференцировки тканей и деления клеток происходит деметилирование, которое увеличивает вероятность деаминирования, когда цитозин превращается в тимин. Оказалось, что как только весь цитозин превратится в тимин, наступает гибель организма. Поэтому скорость этого процесса определяет продолжительность жизни особи. Расчеты показывают, что максимальная продолжительность жизни женщин должна составлять 175 лет, а мужчин 125 лет (У-хромосома короче Х-хромосомы). Процессы дезаминирования ускоряются при недостатке витамина В 12, фолиевой кислоты, холина и метионина, другими словами, это ускоряет процесс старения .

2 Впервые мутации, вызванные действием рентгеновского излучения, были получены в 1925 г. в СССР Г. А. Надсоном и Г. Ф. Филипповым. (Прим. ред.) 3 За эти работы Г. Меллер был удостоен Нобелевской премии (1946 г.). (Прим. ред.)

141 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

1. Зная изменчивость одного вида, можно предсказать возможную изменчивость у родственного вида .

2. Этот закон облегчает поиски наследственных уклонений для селекции .

Например, наличие устойчивости к грибковым заболеваниям у родственных видов культурных растений указывает на возможность обнаружить ген устойчивости у этих растений .

IV. ПРИРОДА ГЕНА И ГЕНОТИПА .

1. Доказательства существования генов .

а) Независимое комбинирование при расщеплении признаков .

б) Способность мутировать .

в) Расшифровка механизма синтеза белка

г) Гены удваиваются при удвоении хромосом .

д) Практика генной инженерии .

2. Причина дифференциации клеток на ткани: в каждой клетке работают не все, а только часть генов, другая часть генов выключена химически .

а) Набор работающих генов определяет вид ткани .

V. ГЕНЕТИКА И ДАРВИНИЗМ .

1 Движущие силы эволюции по Ч. Дарвину:

а) изменчивость и наследственность;

б) борьба за существование;

в) естественный отбор .

2. Наследственная изменчивость обусловлена мутациями .

3. Генетика популяций .

а) Основа вида — популяция .

Популяция складывается в результате обмена генетического материала между особями, а также действия внешних условий .

б) Процесс видообразования начинается в популяциях .

в) Закон Харди-Вайнберга — относительные частоты генов (т.е .

измеренные в процентах) в популяции не изменяются из поколения в поколение при условиях идеальности популяции .

Популяция должна быть велика .

Отсутствует отбор по данным признакам .

Отсутствуют мутации этих генов .

Нет миграции из соседних популяций .

В популяции особи свободно скрещиваются .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

г) Выводы из закона Харди-Вайнберга .

Если вероятность встретить ген А = р, а вероятность встретить ген а = q, то частоты встречаемости генотипических комбинаций АА : Аа :

аа записываются в уравнение:

р2 + 2рq + q2 = 1 Частоты встречаемости гомо- и гетерозигот не изменяются .

д) Четвериков показал, что нарушение условий, при которых выполняется закон Харди-Вайнберга, ведет к эволюции .

Большинство мутаций рецессивно, так как мутации — это изменение сложной структуры молекулы белка, поэтому белок перестает функционировать. Однако во второй хромосоме имеется ген работающего белка, который обеспечивает доминантный признак .

В популяциях фенотипическая однородность сопровождается генетической неоднородностью .

Рецессивные мутации не проявляются, пока они находятся в гетерозиготном состоянии .

Шмальгаузен назвал такие мутации резервом наследственной изменчивости .

Все факторы эволюции ведут к нарушению идеальности популяции .

В этих случаях закон Харди-Вайнберга не выполняется .

4. Формы естественного отбора .

а) Движущий отбор — смена нормы реакции в определенном направлении (изменяет среднее значение признака) .

Случайным образом возникает полезная мутация .

Количество особей с таким геном быстро возрастает .

Фенотип сдвигается под действием давления отбора .

Пример — березовая пяденица — белая бабочка .

В окрестностях индустриального города Манчестера белая форма заменилась черной за 20 лет .

В сельской местности черные формы быстро склевываются 1 птицами, так как хорошо видны на светлом фоне .

б) Стабилизирующий отбор ведет к сохранению мутаций, уменьшающих изменчивость средней величины признака (сохраняет среднее значение признака) .

1 В сельской местности березовая пяденица маскируется под фон лишайников на деревьях, а вокруг городов, где лишайники исчезают из-за индустриальных загрязнений воздуха, — под естественный темный цвет стволов. (Прим. ред.)

143 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

Постоянные условия существования вида снижают широту нормы реакции .

Мутации, увеличивающие широту нормы реакции, исчезают .

Пример .

У опыляемых насекомыми растений:

цветки мало изменяются;

вегетативные части растения более вариабельны;

на пропорции цветка повлиял стабилизирующий отбор .

в) Стабилизирующий и движущий отборы тесно связаны между собой .

Движущий отбор преобразует виды .

Стабилизирующий отбор закрепляет полезные формы .

VI. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭВМ В БИОЛОГИИ .

1. Хранение информации .

а) Накоплено большое количество данных о структуре генов человека, животных, растений и микроорганизмов, которые хранятся в базах данных ЭВМ .

б) Некоторые журналы и статьи по биологии и медицине распространяются в виде дискет для ЭВМ, а также по телефонным линиям с помощью компьютерных сетей .

2. Моделирование биологических процессов .

а) Моделирование используется в биохимии, биофизике, экологии .

Математические модели — приблизительное описание процессов, происходящих в природе, с помощью математических уравнений .

ЭВМ позволяет быстро просчитать модель (иногда быстрее, чем идет реальный процесс). Пример: моделирование эпидемий .

Молекулярный дизайн белков позволяет рассчитать расстояния между атомами в белковой молекуле. Знание этих расстояний помогает химикам прицельно синтезировать новые фармакологические препараты .

б) Созданы экспертные системы, основанные на математических моделях и позволяющие прогнозировать реальные события, а также делать заключения, например, устанавливать диагноз по электрокардиограмме или электропроводимости акупунктурных точек .

в) Компьютеры используются для управления различными устройствами, например, работой тоннельного микроскопа, лечебной аппаратуры, используемой в медицине (управление дыханием пациента, работой его сердца и т.д. ) .

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

3. Статистическая обработка экспериментальных материалов и выполнение трудоемких расчетов .

СЕЛЕКЦИЯ

I. ЗАДАЧИ СЕЛЕКЦИИ (слово «селекция» означает отбор) .

1. Селекция — совокупность методов создания новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками .

2. Н.И.Вавилов установил, что для успешной селекции надо учитывать:

а) исходное разнообразие сортов растений или пород животных (генетическую гетерогенность видов);

б) законы наследственной изменчивости;

в) роль среды в развитии признаков;

г) законы наследственности;

д) формы искусственного отбора .

3. Сорт (порода) — популяция растений (животных), искусственно созданная человеком, имеющая устойчивый генофонд, т.е .

наследственные особенности:

а) в продуктивности;

б) в морфологических признаках .

4. Фенотип полно проявляется в определенных условиях .

а) Проявления генофонда породы (сорта) зависят от окружающей среды, т.е. от условий содержания (климатические факторы, уход) .

б) В России существует 300 районированных сортов пшеницы .

в) Названия пород крупного рогатого скота указывают на местность их создания (холмогорская, ярославская, серая украинская) .

5. Существует система госпредприятий по проверке сортов и пород:

а) госсортосеть — для проверки сортов растений;

б) племенные хозяйства — для проверки пород животных .

II. ЦЕНТРЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ .

1. Для селекции нужно разнообразие исходного материала .

а) Н. И. Вавилов собрал коллекцию семян культурных растений со всего мира

СЕЛЕКЦИЯ

и выделил центры многообразия культурных растений1 .

б) В центрах многообразия встречается много сортов, разновидностей и наследственных уклонений. Это места одомашнивания данной культуры2 .

в) Центры совпадают с очагами древних культур 3 .

Южноазиатский (Индия) — рис4, сахарный тростник, баклажан, огурец, манго, лимон, апельсин, мандарин и др .

Восточноазиатский (Китай) — просо, соя, гречиха, ячмень, лук, баклажан, груша, яблоня, слива, хурма, опийный мак, чай, редька, горчица, ревень, олива, корица, шелковица и др .

Юго-Западноазиатский (Средняя Азия) — пшеница5, рожь6, бобы, горох, чечевица, виноград, морковь, репа, лук, чеснок, шпинат, базилик, хлопчатник гуза, конопля, абрикос, персик, яблоня, груша, миндаль, грецкий орех и др .

Средиземноморский — чечевица, маслина, капуста, свекла7, петрушка, репа, лук, кормовые культуры, пшеница, овес, горох, люпин, лен, горчица, брюква, редька, чеснок, спаржа, сельдерей, укроп, щавель, тмин и др .

Абиссинский (Африка) — пшеница, ячмень8, банан, кофе, сорго, горох, лен, люпин, кунжут, кориандр, горчица, лук и др .

Центральноамериканский (Мексика) — кукуруза, хлопок, фасоль, какао, тыква, перец, подсолнечник, томат и др .

1 Н.И. Вавилов выявил 7 центров многообразия культурных растений. Однако в настоящее время обнаружено большое количество центров многообразия диких растений и животных, они приурочены к урансодержащим провинциям .

2 Возможно, что центры возникли в местах разломов земной коры, где повышен уровень радиоактивности, следовательно, должно быть больше мутаций и наследственных уклонений .

Например, в озере Иссык-Куль (Среднеазиатский очаг) концентрация урана в воде на порядок выше, чем в среднем в гидросфере. (Прим. ред.) Только в Абиссинском центре нет повышенного уровня радиоактивности, т.е. он возник в результате селекционной деятельности человека .

3 Кроме того, в центрах происхождения культурных растений наблюдается большое количество рас домашних животных, эндемические формы животных, преобладание темноцветных человеческих рас .

4 Родоначальниками культурного риса стали два вида — азиатский и африканский .

5 У примитивных злаков колос ломкий — это необходимо для распространения семян .

Бессознательный отбор привел к появлению прочного колосового стержня, характерного для культурных злаков .

6 Рожь и овес одомашнены значительно позднее, чем пшеница и ячмень .

7 Сахарную свеклу начали возделывать только в ХIХ в .

8 Из 20 видов ячменя был одомашнен только один — двурядный ячмень .

СЕЛЕКЦИЯ

Андийский (Южная Америка) — картофель, хина, кокаиновый куст1, табак, арахис, ананас, маниок, подсолнечник, какао, каучук, садовая земляника и др .

III. МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ РАСТЕНИЙ .

1. Отбор .

а) Массовый отбор — выделение группы растений с необходимыми признаками .

Применяется для перекрестноопыляемых .

Всегда необходим повторный отбор .

Не дает генетически однородного материала .

б) Индивидуальный отбор — выделение одной особи с нужными признаками и получение от нее потомства .

Может быть однократным и повторным .

Применяется для самоопыляющихся видов .

Потомство самоопыляющейся особи — чистая линия .

Самоопыление повышает число гомозигот .

В чистых линиях могут накапливаться мутации, что ведет изменению постоянства генофонда чистой линии .

Все особи в чистой линии гомозиготны и имеют одинаковый генотип .

Вегетативное размножение дает однотипную популяцию гетерозигот (половое размножение разрушает гетерозиготную комбинацию) .

2. Самоопыление перекрестноопыляющихся растений .

а) Самоопыление перекрестноопыляющихся ведет к снижению жизнеспособности и продуктивности, так как:

все гены переходят в гомозиготное состояние;

мутации чаще неблагоприятны, и поскольку они рецессивны, то не проявляются в гетерозиготном состоянии;

у самоопыляющихся растений мутации сразу попадают в гомозиготное состояние и проявляются фенотипически, подвергаясь действию отбора .

б) Самоопыление перекрестноопыляющихся применяют в селекции .

Получают гомозиготу с нужными признаками (урожайность при этом падает) .

1 Многие лекарственные растения, например, кокаиновый куст, мяту, начали возделывать только в ХХ в .

СЕЛЕКЦИЯ

Перекрестное опыление двух линий (межлинейная гибридизация) ведет к появлению высокоурожайного поколения .

Эффект гетерозиса (гибридная сила) — гибридное поколение более урожайно (в 1,5 — 2 раза) и жизнеспособно .

Дальнейшее размножение межлинейных гибридов уменьшает эффект гетерозиса за счет повышения гомозиготности потомков .

в) Практика семеноводства .

Создают с помощью самоопыления большое число чистых линий .

Скрещивают эти линии .

Опытным путем выявляют лучшие комбинации .

Сохраняют и размножают линии, дающие лучшие комбинации;

получают семена при их скрещивании, из них вырастают гетерозисные особи .

3. Эффективность селекции .

а) Отбор тем эффективнее, чем разнообразнее исходный материал .

б) Скрещивание в сочетании с отбором — самый эффективный путь селекционной работы .

в) Используются методы, повышающие изменчивость (внешние факторы, увеличивающие вероятность мутаций) .

г) Отбор малоэффективен при малом разнообразии .

В чистых линиях отбор перестает существовать, потому что все особи одинаковы .

Необходима гибридизация с последующим отбором .

Отбор возможен за счет появления новых комбинаций .

4. Отбор в селекции — это и искусственный и естественный отбор, идущие одновременно .

Новый сорт — результат естественного и искусственного отбора .

5. Использование полиплоидии и гибридизации .

а) Многие сельскохозяйственные растения — полиплоиды .

Пшеница1, овес, картофель, свекла, садовая земляника — примеры полиплоидов. В последнее время созданы полиплоидные сорта ржи, гречихи, сахарной свеклы .

Полиплоидные растения более урожайны, так как их клетки крупнее и содержат больше питательных веществ; полиплоиды более устойчивы к неблагоприятным факторам внешней среды .

1 Мягкая пшеница — природный полиплоид, состоящий из шести гаплоидных наборов родственных видов злаков .

СЕЛЕКЦИЯ

–  –  –

1 Тритикале превосходит исходные формы по питательным свойствам и урожайности, а по устойчивости к болезням и неблагоприятным условиям превосходит пшеницу, не уступая ржи .

СЕЛЕКЦИЯ

стадиях развития .

При скрещивании применил метод ментора (ментор — воспитатель) .

В результате выянилось, что признаки гибридов зависят от влияния привоя и подвоя на растение .

Подвой — взрослое плодоносящее растение, на которое прививается привой .

Привой — черенок другого растения .

Первый вариант метода ментора: гибридный сеянец — привой, а взрослое растение, в сторону которого необходимо получить изменения, — подвой .

Второй вариант метода ментора: гибридный сеянец — подвой, а черенок, в сторону которого надо получить изменения, — привой .

Метод ментора оказался неэффективным при создании холодоустойчивых растений .

г) Полученные Мичуриным сорта — сложные гетерозиготы, размножающиеся только вегетативно .

7. Советские достижения в селекции .

а) Зеленая революция — достижения человечества в селекции растений, приведшие к увеличению их продуктивности и урожайности .

б) Озимые пшеницы .

П. П. Лукьяненко создал сорта: Аврора и Кавказ (100 ц/га), Безостая 1 (70 ц/га); на основе этого сорта были выведены сорта Краснодарская 57 и Одесская полукарликовая .

Безостая 1 районирована в Закавказье, Молдове, Средней Азии, Казахстане, Венгрии, Болгарии, Румынии, Югославии, на Северном Кавказе, юге Украины .

В. Н. Ремесло создал сорта: Мироновская 808 и Мироновская 264 (65 ц/га). В 1974 г получен сорт Ильичевка (100 ц/га) .

Мироновская 808 районирована на Украине, в Молдове, Белоруссии, Прибалтике и в 50 областях России .

В институте цитологии и генетики СО АН СССР были созданы сорта Лютесценс 4 и Багратионовка, обладающие высокой урожайностью, зимостойкостью, засухоустойчивостью и ранним созреванием .

Районированы в Зауралье, Сибири, Казахстане .

в) Яровые пшеницы .

А. П. Шехурдин и В. Н. Мамонтова вывели сорт Саратовская 29, имеющий высокие хлебопекарные качества .

В институте цитологии и генетики СО АН СССР рентгеновскими

СЕЛЕКЦИЯ

лучами обработали семена пшеницы сорта Новосибирская 7 .

Среди мутантов выделили сорт яровой пшеницы Новосибирская 67 с укороченной и утолщенной соломиной, что повысило устойчивость растений против полегания .

Урожайность этого сорта в Западной Сибири составляет до 40 ц/га .

г) Подсолнечник .

В. С. Пустовойт отбором увеличил маслянистость культуры с 30% до 50% .

д) Сахарная свекла .

А. Н. Лутков и В. П. Зосимович увеличили сахаристость и урожайность за счет полиплоидии .

е) Кукуруза .

Хаджинов увеличил урожайность за счет получения самоопыляющихся гомозиготных линий с последующей их гибридизацией .

IV. СЕЛЕКЦИЯ ЖИВОТНЫХ .

1. Особенности селекции животных .

а) У животных только половое размножение .

б) Нет массовости потомков .

в) Ценность особей выше, чем у растений .

г) В селекции важен экстерьер (телосложение и его пропорции) .

д) Необходимо учитывать связь между разными признаками .

Продуктивность зависит от экстерьера (молочная и мясная коровы выглядят по-разному) .

е) Изменение условий содержания изменяет самый продуктивный признак, например, улучшение качества кормов ведет:

к увеличению привеса мясных кур;

к увеличению яйценоскости кур яйценоских пород .

2. Одомашнивание — процесс превращения диких животных в культурные породы .

а) Приручение — это первый этап селекции. Сначала изменяется поведение животного, оно из дикого превращается в домашнее .

Агрессивные и трусливые особи уничтожались (бессознательный отбор) или не могли размножаться из-за постоянного стресса .

На следующем этапе сознательного (методического) отбора для размножения оставляли особи с полезными для человека

СЕЛЕКЦИЯ

признаками .

б) Человек начал приручать животных 10 тыс. лет назад .

в) Многие домашние животные были приручены в неолите, т.е. 5 тыс. лет назад .

Например, тарпан, предок лошади, одомашнен в районе Днепра 4 300 лет назад и первоначально использовался в пищу .

Для верховой езды лошадь начала использоваться 4 000 лет назад в в юго-восточной Европе. Повозки появились с изобретением колеса 3 500 лет назад .

Кошка была одомашнена в Египте 5 000 лет назад; возможно, она самоодомашнилась, охотясь на грызунов в амбарах древних египтян .

Кроликов начали разводить в средневековье .

В индонезийско-индокитайском центре были одомашнены животные, не образующие больших стад (волк собака; кабан свиньи; дикая красная курица джунглей куры, гуси, утки) .

В Передней Азии были одомашнены муфлоны овцы, а в Малой Азии — козы .

В Евразии был одомашнен тур (предок крупного рогатого скота) .

В Америке были одомашнены лама, альпака, индейка .

г) Приручение ослабляет действие стабилизирующего отбора, увеличивая изменчивость, способствуя более эффективному искусственному отбору .

д) Сейчас идет приручение пушных — лисицы, соболя и др. (Работы академика Д. К. Беляева по приручению пушных зверей) .

е) Области приручения животных совпадают с центрами многообразия культурных растений .

3. Типы скрещивания и методы разведения животных .

а) Существует два метода скрещивания: родственное и неродственное .

б) В подборе пары учитывают родословные каждого производителя .

Для этого существуют племенные книги .

По признакам предков подбирают нужных производителей .

в) Неродственное скрещивание .

Межпородное .

Внутрипородное .

Улучшает породу только при строгом отборе .

г) Родственное скрещивание .

Братья + сестры .

СЕЛЕКЦИЯ

Родители + дети .

Необходим строгий отбор .

д) У потомков, полученных при близкородственном скрещивании, часто ослабляется жизнеспособность, т.е. возникает депрессия .

Неблагоприятные, рецессивные гены переходят при таком скрещивании в гомозиготное состояние, проявляясь фенотипически .

Обычно в селекции вслед за близкородственным скрещиванием следует межлинейная гибридизация .

Перевод неблагоприятных генов в гетерозиготное состояние .

Жизнеспособность гибридов возрастает — гетерозис .

Получены чистые линии собак и мышей (необходимы для биологических экспериментов) .

е) Гетерозис у домашних животных .

Скрещивание различных пород увеличивает жизнеспособность и продуктивность .

Гетерозис не сохраняется у последующих поколений .

В хозяйстве используют только животных первого поколения .

4. Проверка племенных качеств производителей по потомству .

а) Существуют хозяйственные признаки, необходимые только у самок:

яйценоскость;

молочность .

б) Необходимо проверять потомство самцов по этим признакам .

Для этого используют искусственное осеменение, дающее большое число потомков для анализа .

Если у дочерей хорошо выражена производительность нужного признака, то самца используют как производителя .

5. Примеры межпородного скрещивания в Аскания-Нова (работы академика М. Ф. Иванова) .

а) Выведена белая степная украинская порода свиней .

Чистая белая английская порода свиней высокопродуктивна в Англии, но низкопродуктивна в России .

Свиньи белой английской породы скрещены с беспородными низкопродуктивными, но выносливыми украинскими свиньями .

В полученном потомстве выделен хряк Асканий 1 .

После близкородственного скрещивания и строгого отбора получено несколько линий .

После межлинейного скрещивания получена новая продуктивная

СЕЛЕКЦИЯ

–  –  –

1 Более 300 гибридов зарегистрировано в отрядах птиц. У млекопитающих отдаленные гибриды получены в 27 семействах из 29, при этом межродовых гибридов 52 и межвидовых — 259. Например, в зоопарках получены гибриды тигра и льва, лисици и песца, в океанариумах дельфин афалина спаривался с дельфинами других видов .

2 При отсутствии комплементарности азотистых оснований в соседних цепях ДНК ферменты вырезают участок ДНК длиной несколько тысяч оснований, что может привести к мутациям .

3 У 45 из 58 исследованных видов дождевого червя обнаружена полиплоидия. Полиплоидия приводит к многократно дублированной наследственной изменчивости, которая позволяет выдерживать неблагопрятные колебания факторов окружающей среды в верхних слоях почвы .

4 Обнаружено, что самцы съедобной зеленой лягушки имеют триплоидный набор хромосом (два — прудовой и один — озерной лягушки), их сперматозоиды несут диплоидный набор прудовой лягушки .

СЕЛЕКЦИЯ

–  –  –

1 Фуро — красноглазый альбинос хорька. Его можно увидеть на картине Леонардо да Винчи «Дама с горностаем» .

СЕЛЕКЦИЯ

химические мутагены .

в) Мутации микроорганизмов, вызывающих заболевания, могут быть опасны для человека .

V. БИОТЕХНОЛОГИЯ — использование живых организмов и биологических процессов в производстве, т.е. производство необходимых для человека веществ с использованием достижений микробиологии, биохимии и технологии .

1. В биотехнологии применяются бактерии, грибы, клетки разных тканей .

а) Они выращиваются в ферментерах (биореакторах), заполненных питательной средой .

Бактерии и дрожжи синтезируют из нефтепродуктов белок, используемый на корм скоту .

Налажен выпуск микробиологических препаратов против вредителей растений .

Бактериологические препараты необходимы для:

пищевой, химической и текстильной промышленности;

борьбы с загрязнениями среды — производство метана (превращение мусора в метан);

производства витаминов, антибиотиков, лекарств, аминокислот, белков и других биологически активных веществ .

б) Клеточная инженерия — методы выращивания клеток на специальных питательных средах .

Культура тканей — клеточная культура, выращиваемая в стерильных условиях в специальных средах .

Клеточная культура женьшеня используется в парфюмерии .

Гибридизация клеток — слияние разных клеток в одну .

Получены гибриды соматических клеток картофеля и томатов, яблони и вишни .

Гибридомы — гибриды раковых клеток и лимфоцитов .

Исходные раковые клетки многократно делятся и практически вечны .

Лимфоциты продуцируют антитела, гибнут через несколько часов после активации (не могут делиться) .

Гибридомы соединяют свойства раковых клеток и лимфоцитов, т.е. вечны и продуцируют антитела, используемые как сыворотки в анализах и лечении .

Получение безвирусных растительных организмов, способных долго храниться. При этом повышается урожайность (или

СЕЛЕКЦИЯ

–  –  –

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ОРГАНИЗМА

И СРЕДЫ

I. СРЕДА И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ .

1. Экология — наука о взаимоотношениях организмов между собой, а также организмов с окружающей средой1 (греч. «ойкос» — жилище) .

2. Внешняя сpеда (среда обитания) — все условия живой и неживой природы, при которых существует организм и которые прямо или косвенно влияют на состояние, развитие и размножение как отдельных особей, так и популяций .

Экологические фактоpы — отдельные элементы среды, 3 .

взаимодействующие с организмами .

4. Группы факторов .

а) Абиотические фактоpы состоят из элементов неживой природы .

б) Биотические фактоpы — всевозможные взаимоотношения между живыми организмами. Эти взаимоотношения обеспечивают продолжение жизни сообщества .

1 Более полное определение: ЭКОЛОГИЯ — это наука, изучающая организацию и функционирование надорганизменных биологических систем: популяций, биосферы и биогеоценозов .

(Прим. ред.)

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

Конкуренция между популяциями разных видов тем резче, чем более сходны потребности взаимодействующих видов. В результате конкуренции менее приспособленные особи гибнут .

Хищничество, т.е. такие отношения, при которых особи одного вида поедают особей другого, — один из механизмов естественного отбора .

Хищниками могут быть животные и растения (например, росянка питается насекомыми) .

Хищничество не приводит к полному истреблению жертвы (волки ежегодно убивают около 25% популяции оленей) .

Хищники убивают наиболее ослабленных животных .

Паразитизм — форма связи в популяции, когда паразит получает необходимые питательные вещества от организма хозяина .

Взаимная эволюция паразита и хозяина ведет к равновесию, когда выживают оба вида .

Обычно новые паразиты ведут к гибели популяции хозяина .

Паразитический гриб китайского каштана попал в Америку в 1904 г .

К 1952 г. все крупные деревья американского каштана погибли .

Пример высших растений-паразитов — повилика, заразиха .

Симбиоз — взаимодействие популяций, когда каждый вид извлекает пользу из связи с другим видом .

Азотфиксирующие клубеньковые бактерии снабжают растения органическим азотом, получая от них сахара .

Лишайник — симбиоз гриба и водоросли .

Некоторые симбионты не могут жить самостоятельно или не выдерживают при этом конкуренции с другими видами .

в) Антpопогенные фактоpы — действие человека на живую природу .

5. Изменчивость внешних условий .

а) Всегда наблюдаются изменения внешних условий существования .

б) Вид испытывает влияние внешних условий и сам создает их .

в) Вид экологически адаптирован, поэтому он может существовать только в одних условиях .

Разные экологические факторы действуют на вид разными путями .

Для приспособлений существуют морфологические и физиологические возможности .

Сравнивать различные экологические факторы по действию на разные виды можно на основе влияния их на численность популяций .

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

6. Оптимум фактоpа — значение фактора, наиболее благоприятное для жизнедеятельности. Наилучшее сочетание факторов — биологический оптимум .

а) Веpхние и нижние гpаницы выносливости — границы интенсивности фактора, за которыми существование организма невозможно .

б) Для разных видов оптимум и границы различны .

Виды могут быть холодо- и теплолюбивыми .

в) Разные виды обладают разной нормой реакции в отношении факторов среды .

г) Приспособленность к разным факторам различна и независима .

Узкая приспособленность к солености воды может сочетаться с широкой приспособленностью к разнообразию пищи .

Схема действия на организм экологического фактора .

7. Взаимодействие факторов .

а) На организм действует комплекс факторов. Их результат не равен сумме действия каждого из них .

Оптимум и границы выносливости к одному фактору зависят от уровня других факторов .

Пример: большое количество пищи увеличивает выносливость к холоду .

Взаимная компенсация факторов всегда ограничена. Один фактор не

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

–  –  –

II. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ — факторы внешней среды, имеющие зональный и сезонный характер изменений .

1. Свет .

а) Источник — Солнце .

б) Биологическое действие солнечного света обусловлено:

спектральным составом;

интенсивностью излучения; .

суточной и сезонной периодичностью .

в) Области спектра .

Ультрафиолет .

Жесткий ультpафиолет (длина волны l 0,29 мкм) .

Губителен для всего живого .

Задерживается слоем озона.2

1 Расчеты, проведенные в последнее время академиком Н. П. Семененко, показали, что

атмосферный кислород появился не за счет фотосинтеза, а за счет фотолиза воды под действием космического излучения в верхних слоях атмосферы. Роль же фотосинтеза в накоплении О 2 — тысячные доли процента. (Прим. ред.) 2 Озоновая дыра в Антарктиде привела к тому, что в Южной Америке мощность жесткого

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

–  –  –

ультрафиолета возросла в 20 раз. Уровень фотосинтеза снизился. У людей увеличилась вероятность возникновения аллергических реакций, катаракты, рака кожи .

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

Куколки бабочки крапивницы не гибнут при –25°С .

Куколки короеда-заболонника выдерживают –53° С .

Оптимум для большинства животных — 15-30° С .

Холоднокровные организмы имеют температуру тела, близкую к температуре окружающей среды (у рыб температура тела на 2° выше, чем температура воды) .

При повышении температуры внешней среды у них ускоряются физиологические процессы .

Развитие личинок происходит быстрее .

Зная температуру, можно предсказать время выхода вредителей из куколки и принять меры защиты .

Работа мышц повышает теплопродукцию (например, в полете насекомые нагреваются на 12°С) .

У общественных насекомых имеется общественная теpмоpегуляция .

10 тыс. пчел в улье вырабатывают энергию, достаточную для нагревания улья до температуры 35°С, необходимой для созревания личинок .

в) Наиболее совершенная терморегуляция у птиц и млекопитающих .

Важный ароморфоз — теплокровность — привел к независимости их организма от температуры окружающей среды .

У птиц температура тела 40 — 42°С (это выше, чем у млекопитающих). Птицы тратят на поддержание температуры тела 80% энергии, поступающей с пищей .

У примитивных млекопитающих, мелких грызунов и детенышей большинства млекопитающих терморегуляция несовершенна .

У детенышей млекопитающих, рождающихся голыми, включая человека, а также у зимоспящих зверей на спине имеется бурый жир, митохондрии которого вырабатывают тепло .

г) Температура среды изменяется в течение суток, сезона и зависит от широты местности .

3. Влажность .

а) Зависит от времени года и местности .

б) Большинство животных и растений влаголюбивы .

Недостаток влаги снижает их жизнеспособность .

Географическое распределение животных и растений зависит от влажности климата .

в) К засухам приспособлены флора и фауна пустынь и степей .

Приспособления к засухе у растений:

IV. ФАКТОРЫ, УПРАВЛЯЮЩИЕ СЕЗОННЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ .

1. У большинства видов существует годичный цикл роста, развития, размножения и подготовки к зиме .

2. Сезонный ход температуры связан с сезонными явлениями, но не он их определяет .

а) Весной и осенью температура одинаковая, а явления в живой природе разные .

б) Подготовка к зиме начинается летом, когда температура высока, а продолжительность светового дня укорачивается .

Саженцы в теплице сбрасывают листву осенью при естественном освещении .

Озимые не колосятся .

Насекомые впадают в спячку .

Птицы линяют и готовятся к перелету .

в) Фотопеpиодизм — приспособление, регулирующее сезонные явления;

является реакцией организма на изменение продолжительности светового дня .

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

Личинка капустницы, содержащаяся по 15 ч в день на свету, превращается в бабочку, дающую несколько поколений без перерыва; менее 14 ч— образуется зимующая куколка .

У птиц выбор направления миграции и способность к ней контролируются генетически .

Удлинение дня ведет к развитию половых желез и появлению гнездовых инстинктов .

Уменьшение продолжительности дня ведет к линьке, увеличению запаса питательных веществ и появлению стремления к перелетам .

У растений:

длиннодневные pастения — растения средней полосы, у которых удлинение дня приводит к цветению;

коpоткодневные pастения — растения южной полосы, у которых укорочение дня вызывает цветение (хризантемы, георгины) .

г) Долгота дня — сигнальный фактор подготовки к зиме и весне, поскольку она связана с изменением температуры в течение года .

Изменение долготы дня — это точный астрономический предвестник изменения температуры .

На это ориентировался естественный отбор .

Длительное охлаждение у растений — обязательный фактор дальнейшего их развития .

Для выхода из состояния покоя охлаждение должно быть глубоким и продолжительным .

Охлаждение включает физиологические механизмы, выработанные эволюционно .

Это приспособление не позволяет начать развитие при оттепелях в осенне-зимний период .

д) Биологические часы — способность измерять время дня и ночи, присущая всем организмам .

Для протекания нормальных физиологических процессов необходимо чередование дня и ночи .

Биологические часы участвуют в управлении физиологическими процессами в организме (пример: деление клеток) .

е) Управление сезонным развитием у животных и растений .

Зная законы развития организмов, можно влиять на продуктивность животных и растений .

Путем изменения температуры .

Предпосевная холодовая обработка семян ведет к

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

–  –  –

V. ПИЩЕВЫЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ .

1. Экологическая система — функциональная система, включающая в себя сообщество живых существ и их среду обитания .

а) Сообщество состоит из популяций (популяции состоят из особей одного вида) .

б) Экосистема состоит из сообществ и окружающей среды .

в) Функционирование сообщества — прохождение через него энергии и вещества .

2. В природе имеются два основных типа организмов, участвующих в круговороте веществ: гетеро- и автотрофы. (Миксотрофы — организмы со смешенным типом питания.)

а) В природе существует круговорот биогенных веществ .

Круговорот углерода .

Конечный продукт минерализации СО2, образуется из органических остатков по действием редуцентов .

В морской воде СО2 накапливается в виде СаСО3 (мел, кораллы, известняк). Ежегодно 108 т Са отлагается в виде известняка .

Осадочные породы опускаются вовнутрь Земли и, нагреваясь в ее недрах, выделяют СО21 .

В результате круговорота С образуются невосполнимые ресурсы2 — нефть, газ, уголь — и восполнимые ресурсы — торф, древесина, которые используются человеком .

Круговорот азота .

Азот поступает из атмосферы в виде NО2, который образуется при грозовых разрядах и за счет фиксации азота живыми организмами .

За счет минерализации бактерий и водорослей в почву ежегодно 1 Осадочные породы делятся на обломочные химические и биологические .

2 Невосполнимые ресурсы образуются в течение сотен миллионов лет, восполнимые — в течение сотен (леса) и тысяч лет (торфяники) .

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

поступает 25 кг азота на гектар .

Редуценты образуют из органических соединений азота аммиак, который окисляется до нитратов. Нитраты используются растениями и частично разлагаются до азота, который возвращается в атмосферу .

б) Источник энергии этого круговорота — Солнце .

в) Вещество может использоваться в цикле многократно, а использование энергии — это однонаправленный процесс .

Энергия в конце концов рассеивается в виде тепла .

3. Цепи питания .

а) Ни один гетеротроф не может расщепить сразу все органические вещества до СО2 и Н2О .

Каждый вид использует только часть энергии пищи .

Остальная энергия используется другими видами .

Существуют цепи взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих материалы и энергию из исходного пищевого вещества .

Цепи включают плотоядных, растительноядных, паразитов .

Цепь выедания (пастбищная) начинается с растений и идет к растительноядным животным и т.д .

В водных сообществах большая часть биомассы проходит через цепь выедания. Начинается с одноклеточных водорослей .

Цепь разложения (детритная) начинается от растительных и животных остатков и идет к мелким животным и микроорганизмам .

Детрит — полуразложившаяся масса, образующаяся в результате деятельности микроорганизмов .

Пищевые цепи суши в основном начинаются с опада (цепи разложения) .

Соединение цепей разложения и выедания образует пищевую сеть экосистемы .

б) Потери энергии в цепях питания .

1% энергии Солнца используется растениями .

5-20% энергии пищи расходуется на построение нового вещества в организмах каждого нового звена цепи .

В связи с этим цепи не могут быть длинными (3 — 5 звеньев) .

Количество растительной биомассы определяет количество биомассы последующих звеньев цепи .

Пpавило экологической пиpамиды — масса каждого последующего звена цепи прогрессивно уменьшается .

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

Все категоpии экологических пиpамид имеют одну направленность .

Пиpамида чисел отражает число особей на каждом уровне пищевой цепи .

На 1 га экосистемы насчитывается 9 млн. растений, 700 тыс .

растительноядных насекомых, больше 350 тыс. насекомых и пауков и 3 птицы .

Причина этого в том, что передача энергии с одного уровня на другой идет с низким КПД .

Пиpамида биомассы отражает количество биомассы на каждом уровне пищевой цепи .

Пиpамида энеpгии отражает количество энергии в пище на каждом уровне пищевой цепи .

Пищевые цепи не линейны, а разветвлены .

4. Учение о биоценозе и биогеоценозе развил акад. Сукачев .

а) Биоценоз — исторически сложившаяся, устойчивая система, состоящая из биологических компонентов (популяций), занимающая участок среды обитания с однородными условиями существования. Биоценоз характеризуется определенными отношениями организмов между собой и приспособленностью к окружающей их среде. Это открытая система. Биоценоз называют иногда сообществом .

б) Биогеоценоз — устойчивая1 система, состоящая из биоценоза и неорганических компонентов (горные породы, вода). Характеризуется относительно самостоятельным обменом веществ и особым типом использования потока энергии, приходящей от Солнца .

в) Экологическая система — совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, находящихся в закономерной связи между собой. Характеризуется обменом веществ не только между организмами, но и между органическим и неорганическим миром. Часто используется как синоним биогеоценоза .

г) Структура биоценозов состоит из следующих пищевых уpовней:

пpодуценты — автотрофные производители органического вещества (растения);

консументы (потребители) — растительноядные и плотоядные животные (рыбы, звери, птицы, насекомые, беспозвоночные, населяющие почву и подстилку);

редуценты (разрушители) — в основном бактерии и грибы, 1 Устойчивая, т.е. эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, длительно самоподдерживающаяся однородная природная система. (Прим. ред.)

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

разрушающие растительные и животные остатки (трупы, экскременты) до минеральных веществ .

Каждый главный пищевой уровень содержит много видов .

В экосистемах пищевые и энергетические связи идут в направлении: продуценты консументы редуценты .

д) Существуют биогеоценозы без фотосинтезирующих автотрофов .

Глубоководные биогеоценозы .

В них другие источники органических веществ и энергии .

е) Параметры, характеризующие биогеоценозы .

Видовое pазнообpазие — число видов в биогеоценозе, образующих разные пищевые уровни .

Плотность видовых популяций — количество особей данного вида, отнесенное к единице площади или объема .

Биомасса — общая сухая масса органического вещества или количество заключенной в нем энергии всей совокупности особей, отнесенные к единице площади или объема .

Биологическая пpодуктивность — скорость продуцирования биомассы. Самая низкая продуктивность в тундре и пустыне, самая высокая — в тропических дождевых лесах .

Пеpвичная пpодуктивность — общая суммарная продуктивность фотосинтеза (за счет деятельности продуцентов) .

Втоpичная пpодуктивность — биомасса, создающаяся консументами и редуцентами .

ж) В природных биоценозах всегда много параллельных и переплетенных цепей питания .

Целостность биогеоценозов обеспечивается потоками вещества и энергии, которые связывают живые организмы между собой и средой их обитания .

Самовоспроизводство биогеоценоза возможно за счет способности организмов размножаться, наличия необходимой пищи и энергии, а также воссоздания среды обитания живыми организмами .

Поддержание численности популяций в экосистеме осуществляется за счет саморегуляции .

В основе саморегуляции лежат положительные и отрицательные обратные связи в пищевых цепях .

Саморегуляция может нарушится при действии человека на экосистему .

В 1859 г. в Австралии выпустили 12 пар кроликов, а через 40 лет численность кроликов достигла несколько сот миллионов

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

–  –  –

1 Фитопланктон состоит из одноклеточных синезеленых, диатомовых и зеленых водорослей. В учебнике «Общая биология» под редакцией Д. К. Беляева — М., 1992 г., с. 224, неудачная формулировка: можно подумать, будто зеленые нитчатые водоросли тоже входят в состав

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

поэтому его наличие приводит к лучшему прогреванию воды 1 .

б) Пищевые связи и регуляция в водоеме .

Растительными остатками питаются бактерии простейшие рачки рыбы хищные рыбы .

Цепи начинаются либо с автотрофов, либо с органических остатков .

Выпадение из цепи питания одного из видов не разрушает биоценоз, поскольку у каждого вида не один источник пищи .

Следовательно, чем больше видовое разнообразие биоценоза, тем он устойчивее .

Источник энергии в водоеме — Солнце, поэтому биомасса водоема зависит от биомассы растений .

Причины низкой продуктивности в естественных водоемах .

Недостаток минеральных веществ (Р, N, К) .

Неблагоприятная кислотность среды .

Известкование почв и внесение больших доз минеральных удобрений на поля ведет к их попаданию в реки и развитию в воде планктона растительного происхождения. В результате увеличивается первичная продуктивность, а за счет нее растет вторичная продуктивность водоемов2 .

2. Биогеоценоз широколиственного (листопадного) леса .

а) Дубpава — устойчивая экосистема, способная существовать тысячелетия и состоящая из нескольких тысяч видов животных и более сотни видов растений; основу дубравы составляют высшие растения .

б) Растения дубравы .

Дубpавная яpусность — приспособленность, позволяющая совместно существовать разным видам растений .

Веpхний яpус состоит из светолюбивых древесных пород (дуб, ясень, липа) .

Во втоpом яpусе расположены менее светолюбивые деревья (клен, яблоня, груша) .

Яpус подлеска расположен ниже и состоит из кустарника (лещина, крушина, калина) .

фитопланктона, однако они обычно ведут прикрепленный образ жизни (улотрикс, кладофора) или плавают на поверхности (спирогира). (Прим. ред.) 1 В Аравийском море в летние месяцы температура воды из-за фитопланктона повышается на 4°С .

Это вызывает изменение климата в глобальном масштабе, так как повышение температуры воды в море ведет к появлению ураганов и бурь .

2 Массовое размножение водорослей летом, осенью и зимой сменяется их массовой гибелью и гниением, что может вызвать недостаток кислорода в воде и гибель водных животных. (Прим. ред.)

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДЫ

Яpус тpавянистых растений .



Pages:   || 2 |

Похожие работы:

«Федерaльнoегoсудaрственнoебюджетнoеoбрaзoвaтельнoеучреждение высшегooбрaзoвaния "ПЕРМСКИЙ ГOСУДAРСТВЕННЫЙ ГУМAНИТAРНO-ПЕДAГOГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" ЕСТЕСТВЕННOНAУЧНЫЙ ФAКУЛЬТЕТ Кaфедрaбoтaники Выпускнaя квaлификaциoннaя рaбoтa РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ В О...»

«UAO100243 УДК 621.039.536:621.039.583+621.039.73 СВОЙСТВА И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ, ЛОКАЛИЗОВАННЫХ ПОД КАСКАДНОЙ СТЕНОЙ ОБЪЕКТА УКРЫТИЕ Н.И.Панасюк, В.Г.Батий, А.П.Криницын, Л.И.Павловский, Н.И.Павлюченко, В.М.Рудько, А.И.Стоянов...»

«УДК 547.426. 577.113.3 СИНТЕЗ И АНТИ-ВИЧ-АКТИВНОСТЬ НОВЫХ ЛИПОФИЛЬНЫХ КОНЪЮГАТОВ 3-АЗИДО-3-ДЕЗОКСИТИМИДИНА, СОДЕРЖАЩИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ФОСФОРНЫЕ СВЯЗИ © 2013 г. Н. С . Шастина*, Т. Ю. Мальцева*, Л. Н. Дьякова*, О. А. Лобач**, М. С. Ча...»

«РАССЕЛЕНИЕ ПОПУЛЯЦИЙ БОБРОВ В ОКРЕСТНОСТЯХ СЕЛА БЕРЕЗНИКИ Исследовательская группа учащиеся: Буланов Александр Евсеев Анатолий Здрук Максим Иванова Марианна Кузнецов Виктор Петров Андрей Рук...»

«ЛАЗУТКИНА Евгения Александровна Эпизоотологические особенности и эффективность специфической профилактики пневмовирусной инфекции (синдром опухшей головы) у цыплят-бройлеров 16.00.03 ветеринарная микробиология, вирусология, эпизоотология, микология с микотоксикологией и имму...»

«ЗАЙЦЕВА Алла Валерьевна ТИПОЛОГИЯ ТЕКСТОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ДИСКУРСА ФРГ Специальность 10.02.04 – германские языки Диссертация на соискание ученой степени кандидата филологических наук Научный руководитель: доктор филологических наук, профессор Л.М. Нюбина Смоленск...»

«Резюме проекта Выполняемого при поддержке РФФИ "Механизмы и закономерности формирования и переноса фоновой и возмущенной компонент аэрозоля в средней атмосфере северного полушария" за 2014 год, промежуточный...»

«2 Содержание стр.1. Цели и задачи дисциплины 3 2. Место дисциплины в структуре ООП. 3 3. Требования к результатам освоения дисциплины 3 4. Объем дисциплины и виды учебной работы 4 5. Содержание дисциплины 5 5.1 Содержание разделов и тем дисциплины 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспеч...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Биологический факультет...»

«1 УДК 551.435 (470.51) И.И. Рысин1, И.И. Григорьев2, М.Ю. Зайцева3, В.Н. Голосов4 ДИНАМИКА ЛИНЕЙНОГО ПРИРОСТА ОВРАГОВ ВЯТСКО-КАМСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ НА РУБЕЖЕ СТОЛЕТИЙ5 (по результатам многолетних наблюдений) Введение. Темпы линейного прироста оврагов являются одним из наджных индикаторов влияния климатических изменений и трансфо...»

«Барановский А.В. Механизмы экологической сегрегации домового и полевого воробьев Рязань, 2010 УДК 581.145:581.162 ББК Барановский А.В . Механизмы экологической сегрегации домового и полевого воробьев. Монография. – Рязань. 2010. 192 с. ISBN 978-5-904221-09-6 В монографии обобщены данные многолетних иссле...»

«Расписание работы Кружок работает в течение учебного года (сентябрь – май включительно), три раза в неделю – понедельник, вторник, четверг. План кружка рассчитан на год. Количество детей посещающих кружок "Юный эколог" 9 человек. Пояснительная...»

«Крымский научный центр Национальной академии наук Украины и Министерства образования и науки Украины Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского 150-летию В.И . Вернадского посвяща...»

«Определение биологически активных веществ Вестник Томского государственного университета. Химия. 2017. № 7. С. 55–61 БИОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕОРГАНИЧЕСКИХ И ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ УДК 547.92 DOI: 10.17223/24135542/7/5 С.С. Кравцова, М.П. Санду, Л.А...»

«Вестник КрасГАУ. 2006. №10 УДК 633.16 Л.П. Косяненко ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ СОРТОВ ЯЧМЕНЯ В ЛЕСОСТЕПИ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ Проведена оценка экологической пластичности и стабильности урожайности стародавних и современных сортов ячменя различных групп спелости, возделываемых в Красноярском крае по...»

«МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (РОСГИДРОМЕТ) Федеральное государственное бюджетное учреждение СИБИРСКИЙ РЕГИОНАЛ...»

«Экология языка и коммуникативная практика. 2016. № 1. С. 120–140 Речевая агрессия как нарушение лингвоэкологических норм в масс-медийном пространстве современного политического дискурса И.В. Пекарская, Е.А....»

«Рецензенты: доктор биологических наук, профессор Панов Валерий Петрович — МСХА; доктор сельскохозяйственных наук, профессор Груздев Николай Васильевич — зав. кафедрой частной зоотехнии РУДН. Блохин Г. И. и др. К64 Кинология. Учебное пособие для вузов / Г. И. Блохин, М. Ю. Гладких, А. А. Иванов, Б. Р...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "МАМИ" Н....»

«Эмер Наталья Рудольфовна СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГРУПП МИКРООРГАНИЗМОВ ЦИКЛА АЗОТА В ПОЧВАХ С ДЛИТЕЛЬНЫМ ПРИМЕНЕНИЕМ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ Специальность – 03.02.03 – микробиология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических...»

«Оружие массового уничтожения: мифы и реальность Наталия Ивановна Калинина. Происходящее после десятилетий холодной войны переосмысление национальных и блоковых стратегий обеспечения безопасности выявило парадоксальность ситуации: в пылу установления стратегического паритета участники пр...»























 
2018 www.wiki.pdfm.ru - «Бесплатная электронная библиотека - собрание ресурсов»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.