Биология с основами экологии (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет

им. »

БАЛАШОВСКИЙ ФИЛИАЛ

БИОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ ЭКОЛОГИИ

учебно-методическое пособие

для студентов очного и заочного отделений небиологических специальностей вузов

Балашов – 2010

УДК 573

ББК 28я73

Б63

Автор-составитель:

Рецензенты:

Доктор биологических наук, профессор

Брянского государственного университета им. академика

Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Балашовского института Саратовского государственного университета

им.

Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Балашовского института Саратовского государственного университета

им.

Печатается по решению редакционного издательского совета

Балашовского филиала ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный

университет им. ».

Б63 Биология с основами экологии: Учебно-методическое пособие для студентов очного и заочного отделений небиологических специальностей вузов / авт.-сост. . – Балашов: , 2010. – 72 с.

ISBN 1-11-7

В учебно-методическом пособии к курсу «Биология с основами экологии» представлены фрагменты лекционного курса, тематика практических и лабораторных занятий, адаптированные к изучению студентами небиологических специальностей данной дисциплины. Пособие рекомендовано преподавателям и студентам вузов.

Оглавление

Введение………………………………………………………………………………………..…3

Глава I. Фрагменты лекционного курса по дисциплине биология……………………………4

Тема 1. Биология как наука. Краткий исторический очерк. Система

биологических наук. Значение биологии для сельского, лесного,

промыслового хозяйства и медицины…………………………………………………………..4

Тема 2. Теории происхождения жизни. Уровни организации жизни………………………...6

Тема 3. История эволюции органического мира. Системы организмов.

Основы современной систематики……………………………………………………………...8

Тема 4. Размножение и индивидуальное развитие организмов……………………………….9

Тема 5. Обмен веществ и энергии клетки……………………………………………………..12

Тема 6. Основы генетики……………………………………………………………………….13

Тема 7. Основы селекции……………………………………………………………………....15

Тема 8. Общий обзор организма человека. Концепции физиологии человека………….….17

Тема 9. Здоровье……………………………………………………………………………...…19

Лабораторно-практические занятия по биологии………………………………………...20

Глава II. Фрагменты лекционного курса по основам экологии…………………………..….36

Тема 1. Введение, история и задачи курса «Экология»………………………………..…….36

Тема 2. Среды жизни организмов и экологические факторы…………………………….….36

Тема 3. Экология популяций……………………………………………………………….….37

Тема 4. Биоценозы, экосистемы…………………………………………………………...…..38

Тема 5. Основы учения о биосфере. Работы …………………….……….39

Тема 6. Биосфера и человек. Ноосфера…………………………………………………….….40

Тема 7. Глобальные экологические проблемы…………………………………………....…..41

Тема 8. Региональные экологические проблемы……………………………………..………42

Тема 9. Экология сельского хозяйства……………………………………………….….….....43

Лабораторно-практические занятия по экологии……………………………….………..44

Приложение……………………………………………..……………………………..……….47

Список рекомендуемой литературы…………….………………………..………..………..53

Введение

Сельское хозяйство стоит ближе к природе по своей сущности по сравнению с другими видами производственной деятельности человека. Оно широко использует ресурсы природы в производственном процессе, связано с воспроизводством живых организмов (растений, животных), а, следовательно, сохраняет специфику производственных процессов, обусловленную природными факторами, несмотря на рост технической вооруженности.

Поэтому очевидна необходимость целенаправленной подготовки будущих специалистов с экологической установкой.

Формированию экологического сознания у инженеров сельского хозяйства способствует изучение основ биологии и экологии, поскольку их деятельность находится на стыке живой и неживой природы. Будущий специалист должен знать законы биологии и экологии, чтобы сформировать основы рационального природопользования, управления развития экосистем, ликвидации техногенных воздействий на окружающую среду.

Дисциплина состоит из двух частей: основ биологии и экологии. Решение этих задач в аудиторном секторе позволит улучшить и создать новые ресурсо - и энергосберегающие технологии, оптимизировать агроландшафты, повысив их устойчивость к антропогенным воздействиям.

Глава I. Фрагменты лекционного курса по дисциплине биология

Тема 1. Биология как наука. Краткий исторический очерк. Система

биологических наук. Значение биологии для сельского, лесного,

промыслового хозяйства и медицины

Биология (от «био» – жизнь и «логос» – учение) – совокупность наук о живой природе.

Предмет биологии — все проявления жизни: строение и функции живых существ и их природных сообществ, распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и с неживой природой.

Задачи биологии — изучение закономерностей этих проявлений, раскрытие сущности жизни, систематизация живых существ. Термин «биология» предложен в 1802 и независимо друг от друга. Он упоминается также в сочинении Т. Роозе (1797) и К. Бурдаха (1800).

Исторический очерк. Современная биология уходит корнями в древность и берёт начало в странах Средиземноморья (Древний Египет, Древняя Греция). Крупнейшим биологом древности был Аристотель.

1. В средние века накопление биологических знаний диктовалось в основном интересами медицины. Однако вскрытия человеческого тела были запрещены, и преподававшаяся по Галену анатомия была в действительности анатомией животных, главным образом свиньи и обезьяны.

2. В эпоху Возрождения широко распространяются и комментируются сочинения античных философов и натуралистов (первыми ботаническими трудами были комментарии к сочинениям Теофраста, Плиния Старшего и др.). Плеяда микроскопистов открывает тонкое строение растений (Р. Гук, 1665; М. Мальпиги, 1675—79; Н. Грю, 1671—82) и их половые различия (Р. Камерариус, 1694, и др.), мир микроскопических существ, эритроциты и сперматозоиды (А. Левенгук, 1673 и сл..), изучает строение и развитие насекомых (Мальпиги, 1669; Я. Сваммердам, 1669).

3. В 18 в. фундаментальную «Систему природы» (1735), основанную на признании неизменности изначально сотворенного мира, дал К. Линней, применив бинарную номенклатуру. Ш. Бонне развил (1745, 1764) идею «лестницы существ», которую эволюционно истолковал (1809).

4. В сер. 19 в. установлены особенности питания растений и его отличие от питания животных, сформулирован принцип круговорота веществ в природе (Ю. Либих, ). В физиологии животных крупные успехи достигнуты работами Э. Дюбуа-Реймона, заложившего основы электрофизиологии, К. Бернара, выяснившего роль ряда секреторных органов в пищеварении (1845, 1847) и доказавшего синтез гликогена в печени (1848), Г. Гельмгольца и К. Людвига, разработавших методы изучения нервно-мышечной системы и органов чувств.

Крупнейшим завоеванием 19 в. было эволюционное учение Ч. Дарвина, изложенное им в труде «Происхождение видов…» (1859), в котором он вскрыл механизм эволюционного процесса путём естественного отбора.

5. Отправными пунктами развития генетики в нач. 20 в. стали менделизм и мутационная теория (X. Де Фриз, 1901—03), способствовавшие в дальнейшем синтезу генетики и дарвинизма. Была сформулирована хромосомная теория наследственности (Т. Бовери, 1902—07; У. Сеттон, 1902), однако лишь Т. Морган и его школа (1910 и позже) обосновали и разработали её полностью.

В 20—30-х гг. 20 в. была вскрыта роль в эволюции мутационного процесса, колебаний численности и изоляции при направленном действии отбора (, Дж. , Р. Фишер, С. Райт, Дж. Хаксли, , Э. Майр и др.). Крупнейшим достижением биологии является создание биогеохимии и учения о биосфере (1926), ёвым — биогеоценологии (1942), А. Тенсли — учения об экосистемах (1935).

Система биологических наук. Одними из первых в биологии сложились комплексные науки по объектам исследования — о животных — зоология, растениях — ботаника; анатомия и физиология человека — основа медицины.

В пределах зоологии сформировались более узкие дисциплины, например протозоология, энтомология, орнитология, териология и др.; в ботанике — альгология, бриология, дендрология и т. д. В самостоятельные науки выделились микробиология, микология, лихенология, вирусология. Многообразие организмов и распределение их по группам изучают систематика животных и систематика растений. Изучением прошлой истории органического мира занимается палеонтология и её разделы — палеозоология, палеоботаника, палеоэкология и др.

Другой аспект классификации биологических дисциплин — по исследуемым свойствам и проявлениям (механизмам) живого. Форму и строение организмов изучают морфологические дисциплины — цитология, гистология, анатомия; состав и ультраструктуру тканей и клеток — биохимия, биофизика, молекулярная биология; образ жизни животных и растений и их взаимоотношения с условиями среды обитания — экология и более специально — гидробиология, биогеография, биогеоценология и т. д.; функции живых существ изучают физиология животных и физиология растений; закономерности поведения животных — этология; закономерности наследственности и изменчивости — предмет исследований генетики; закономерности индивидуального развития изучает эмбриология или в более широком современном понимании — биология развития; историческое развитие — эволюционное учение. Широкое проникновение математики в разделы биологии вызвало к жизни математическую биологию, биометрию.

В целом для биологии характерно взаимопроникновение идей и методов различных биологических дисциплин, а также др. наук — химии, физики, математики.

Значение биологии для сельского, лесного, промыслового хозяйства и медицины. Необходимые для питания белки, жиры, углеводы, витамины человек получает главным образом от культурных растений и прирученных животных. Знание законов генетики и селекции, а также физиологических особенностей культурных и одомашненных видов позволяет совершенствовать агротехнику и зоотехнику, выводить более продуктивные сорта растений и породы животных. Уровень знаний в области биогеографии и экологии определяет возможность и эффективность интродукции и акклиматизации. Биохимические исследования позволяют полнее использовать получаемые органические вещества растительного и животного происхождения, а также их лабораторного и промышленного синтеза.

Развитие в последние годы генетической инженерии открывает широкие перспективы для биотехнологии биологически активных и лекарственных веществ. Исключительно важное значение имеет биология как теоретическая основа ведения сельского, лесного и промыслового хозяйства. Познание закономерностей размножения и распространения болезнетворных вирусов и бактерий, а также паразитических организмов необходимо для успешной борьбы с инфекционными и паразитарными заболеваниями человека и животных.

Тема 2. Теории происхождения жизни. Уровни организации жизни

Среди главных теорий возникновения жизни на Земле следует упомянуть следующие:

− жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время – теория креационизма;

− жизнь возникала неоднократно из неживого вещества – теория самопроизвольного зарождения;

− жизнь существовала всегда – теория стационарного состояния;

− жизнь занесена на нашу планету извне – теория панспермии;

− жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам – биохимическая эволюция.

Теория креационизма. Согласно этой теории, жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом; ее придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений.

Теория самопроизвольного (спонтанного) зарождения. Эта теория распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Древнем Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Аристогг. до н. э.) также придерживался данной теории.

В 1860 Луи Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.

Теория стационарного состояния. Согласно этой теории, земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало. Виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности – либо изменение численности, либо вымирание.

Теория панспермии. Эта теория выдвигает идею о внезапном происхождении жизни. Теория панспермии утверждает, что жизнь могла возникнуть один или несколько раз в разное время и в разных частях Галактики или Вселенной.

Биохимическая эволюция. Наиболее широкое признание получила гипотеза, согласно которой жизнь возникла как результат длительной эволюции углеродных соединений. Разработка такой гипотезы принадлежит . Несколько позднее к подобной гипотезе пришел Дж. Холдейн. Формулировка гипотезы была сделана в 1924, Дж. Холдейном в 1929 году.

В процессе становления жизни на Земле условно выделяют 4 этапа:

1. Синтез низкомолекулярных органических веществ из газов первичной атмосферы.

2. Полимеризация мономеров с образование цепей белков и нуклеиновых кислот.

3. Образование систем органических веществ, отделенных от внешней среды мембранами;

4. Возникновение простейших клеток, обладающих свойствами живого.

Первые три этапа относят к химической эволюции, с четвертого этапа начинается биологическая эволюция. Возможность химической эволюции подтверждена опытами в лабораторных условиях, начало которым было положено в 1953 году С. Миллером.

По данным современной науки, возраст Земли оценивается в 4,6 млрд. лет, а первые признаки жизни на ней (по данным палеонтологии) появились около 3,8 млрд. лет назад.

Эволюция коацерватов завершилась образованием мембраны из фосфолипидов. Появление первых клеточных организмов положило начало биологической эволюции жизни.

Первые живые организмы были гетеротрофными (использовали в качестве пищи органические вещества первичного океана), анаэробами (в атмосфере Земли не было свободного кислорода).

Следующим этапом эволюции было приобретение фотосинтезирующими организмами способности использовать воду в качестве источника водорода. С этого времени в атмосфере Земли начал накапливаться свободный кислород. Первыми организмами, выделившими кислород в атмосферу, были цианобактерии, или синезеленые водоросли.

Накопление свободного кислорода в атмосфере привело к тому, что, одни из анаэробов вымерли, другие нашли среду, лишенную кислорода, третьи вступили в симбиоз с аэробными клетками, вследствие чего возникли эукариотические клетки.

В организации живого в основном различают молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биоценотический, биогеоценотический (экосистемный) уровень.

Молекулярный уровень. Этот уровень является глубинным в организации живого и представлен молекулами нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов и стероидов, находящихся в клетках и, как уже отмечено, получивших название биологических молекул.

Клеточный уровень. Этот уровень организации живого представлен клетками, действующими в качестве самостоятельных организмов (бактерии, простейшие и др.), а также клетками многоклеточных организмов. На основе различий в строении клеток в органическом мире выделяют прокариоты (ц. бактерий) и эукариоты (ц. грибы, ц. растения, ц. животные).

Организменный уровень. Этот уровень представлен самими организмами – одноклеточными и многоклеточными растительной и животной природы. Главные отличия живых организмов – способность к саморегуляции (сохранению строения, состава и свойств) и способность к самовоспроизведению (многократному повторению своих характеристик в поколениях).

Популяционно-видой уровень. Этот уровень определяется видами растений, животных и микроорганизмов, существующими в природе в качестве живых звеньев. Популяция – элементарная единица вида и эволюции. Популяционный состав видов чрезвычайно разнообразен.

Биоценотический (экосистемный) уровень. Представлен биогеоценозами, составной частью которых является биоценоз.

Биогеоценоз – однородный участок земной поверхности с определенным составом живых организмов (биоценоз) и неживых компонентов (приземный слой атмосферы, солнечная энергия, почва и др.), объединенных обменом веществ и энергии в единый сложный природный комплекс. Понятие биогеоценоз введено (1940 г.). Чаще используется термин, предложенный в 1935 году английским ученым Тенсли «экосистема», хотя он многозначен и употребляется также по отношению к искусственным комплексам организмов и абиотических компонентов (аквариум, космический корабль), к отдельным частям биогеоценоза (гниющий пень с населяющими его организмами).

Совокупность всех входящих в биогеоценоз живых организмов составляет биоценоз. Любой биоценоз включает:

− продуценты (растения);

− консументы (животные);

− редуценты (микроорганизмы, живущие за счет органических веществ и разлагающие их до минеральных компонентов).

Биосферный уровень. Этот уровень является высшей формой организации живого (живых систем).

Биосфера – совокупность всех биогеоценозов (экосистем) Земли. Включает все живое и неживое, связанное с жизнью. Совокупность всех живых организмов планеты составляет живое вещество биосферы.

Границы биосферы определяются наличием условий для жизни.

Биосфера охватывает:

− поверхность Земли;

− верхнюю часть литосферы (твердой оболочки Земли);

− гидросферу (всю);

− нижнюю часть атмосферы (тропосферу).

Наибольшая концентрация жизни находится на границах сфер: у границ соприкосновения литосферы и атмосферы (почва), гидросферы и атмосферы (верхние слои мирового океана), литосферы и гидросферы (дно мирового океана). их называл «пленками жизни».

Тема 3. История эволюции органического мира. Системы

организмов. Основы современной систематики

Эволюция (от лат. evolutio – развертывание) – необратимый процесс исторического изменения (филогенеза) живого.

В истории развития жизни на Земле выделяют несколько эр: архейскую, протерозойскую, палеозойскую, мезозойскую, кайнозойскую.

Архейская эра — эра зарождения жизни: жизнь зародилась в морях около 3,5 млрд лет назад как результат усложнения материи; в отложениях встречаются породы, которые могли возникнуть только при участии бактерий, в том числе сине-зеленых водорослей, или цианобактерий.

Протерозойская эра — эра древнейшей жизни, началась 2 млрд лет назад, закончилась 600 млн лет назад: появились ядерные формы одноклеточных организмов и первые многоклеточные; жизнь развивается в воде (вероятно, одноклеточные организмы были и в сырых местах суши); в протерозое возникли все основные группы водорослей, многие типы животных.

Палеозойская эра — эра древней жизни, продолжалась 350 млн лет, закончилась 250 млн лет назад; характеризуется бурным развитием живых организмов: в океане появились животные с прочными раковинами (до 75 см длиной) — трилобиты, плеченогие (особый тип животных) (кембрий и ордовик); возникновение челюстей у рыб — важный ароморфоз в эволюции позвоночных (силур); произошло овладение организмов сушей; появились псилофиты (имели механические, проводящие, покровные ткани, устьица) и стегоцефалы — древние земноводные (произошли от кистеперых рыб) (девонский период); в каменноугольном периоде время расцвета древовидных папоротников, а в перми появились древние голосеменные и пресмыкающиеся.

Мезозойская эра. Продлилась 160 млн лет. В это время появились первые млекопитающие (зверозубые ящеры), господство голосеменных растений, травоядных и хищных ящеров (риас); первые зубатые птицы (юрский период); далее появились настоящие птицы; в морях преобладали настоящие костные рыбы (меловой период).

Кайнозойская эра. Длилась 60—70 млн лет. Выделяют периоды: палеоген и неоген: вечнозеленые леса сменились листопадными и степями, наступило время оледенения, млекопитающие стали разнообразными; антропоген: формируется новый вид — Человек разумный. Мир живых существ насчитывает не менее 2 млн. видов. Все это многообразие организмов изучает систематика.

Систематика – (от греч. systematikos – упорядоченный), раздел биологии, задачей которого является описание и обозначение всех существующих и вымирающих организмов, а также их классификация по таксонам (группировкам) разичного ранга.

Основы систематики как биологической науки изложены в работах Дж. Рея () и особенно К. Линнея (1735 и позже). Учение Ч. Дарвина (1859 и позднее) придало уже сложившейся систематике эволюционное содержание.

Границы между тремя царствами эукариот служат предметом разногласий и лишь будущие исследования могут внести ясность в этот дискуссионный вопрос.

Примерами современных систем организмов могут служить системы (1973), Л. Маргелис и др. авторов. На основе данных, приведенных в этих работах, система организмов представляется в следующем виде:

А. НАДЦАРСТВО ДОЯДЕРНЫЕ ОРГАНИЗМЫ, ИЛИ ПРОКАРИОТЫ.

I. Царство Бактерии.

1. Подцарство бактерии.

II. Царство Архебактерии.

Б. НАДЦАРСТВО ЯДЕРНЫЕ ОРГАНИЗМЫ, ИЛИ ЭУКАРИОТЫ.

I. Царство Животные.

1. Подцарство Простейшие.

2. Подцарство Многоклеточные.

II. Царство Грибы.

III. Царство Растения.

1. Подцарство Багрянки

2. Подцарство Настоящие водоросли.

3. Подцарство Высшие растения.

Тема 4. Размножение и индивидуальное развитие организмов

В основе всех способов размножения организмов лежит деление клеток. Рост организма происходит за счет деления клеток. Период от окончания одного деления до начала следующего называется жизненным или клеточным циклом.

Для высокоспециализированных клеток цикл длится от момента образования клетки до ее смерти.

В жизненном цикле клетки выделяют два периода:

I - период между делениями – интерфаза, когда клетка растет, функционирует и готовится к делению.

II - период деления.

I период – интерфаза: происходит редупликация ДНК, удвоение числа хромосом, образование белков ахроматинового веретена деления, синтез АТФ, рост биомассы клетки.

Различают три периода интерфазы

1 пресинтетический – клетки растут, синтезируют РНК, белки, АТФ, но синтез ДНК не происходит, клетка содержит диплоидный набор (2n) хромосом (каждая хромосома состоит из 1-ой хроматиды);

2 синтетический – в клетках идет синтез ДНК, каждая хромосома достраивает недостающую хроматиду (количество хромосом 2 n);

3 постсинтетический, или предмитотический – в клетке синтезируются белки митотического аппарата, удваиваются центриоли, накапливается энергия (количество хромосом 2 n).

Далее следует деление клетки, которое может быть непрямым (митоз) и прямым (амитоз).

Митоз (кариокинез) – способ деления, при котором каждая дочерняя клетка получает такие и столько хромосом, какие и сколько было у материнской клетки (Приложение, рис. 1).

Профаза – увеличивается объем ядра и клетки. Функциональная активность прекращается. Центриоли расходятся к полюсам. Хромосомы спирализируются, утолщаются и укорачиваются. В конце профазы ядерная оболочка распадается и хромосомы беспорядочно рассеиваются в цитоплазме.

Метафаза – спирализация хромосом достигает максимума, они располагаются по экватору.

Анафаза – каждая хромосома распадается на две хроматиды (они называются дочерними хромосомами). Каждая хроматида (дочерня хромосома) расходится к полюсам клетки.

Телофаза – хромосомы раскручиваются, деспирализуются. Образуется ядерная оболочка из мембранных структур клетки.

Митоз обеспечивает эмбриональное развитие, рост, поддержание структурной целостности тканей при постоянной гибели клеток в процессе их функционирования, восстановление органов и тканей при постоянной гибели клеток в процессе их функционирования, восстановление органов и тканей после повреждения; обеспечивает бесполое и вегетативное размножение организмов.

Мейоз (редукционное деление) – особая форма деления гамет, в результате которого клетки из диплоидного состояния переходят в гаплоидное, что необходимо для восстановления при копуляции диплоидного набора хромосом (Приложение, рис. 2).

У высших растений у мхов и папоротников с помощью мейоза образуются споры, а у животных гаметы (мужские половые клетки в семенниках в процессе сперматогенеза, женские клетки в яичниках в процессе оогенеза).

Первое деление мейоза

Профаза – спирализация хромосом; конъюгация, в ходе которой хромосомы каждой пары (гомологичные) соединяются по всей длине и скручиваются, в это время некоторые гомологичные хромосомы обмениваются участками – генами (этот процесс называется кроссинговер) и расходятся; образуется веретено деления.

Метафаза – хромосомы располагаются в плоскости экватора.

Анафаза – к полюсам клетки отходят целые хромосомы (каждая состоит из двух хроматид).

Телофаза – образуются две клетки с гаплоидным набором гомологичных хромосом.

Второе деление мейоза (перед профазой синтез ДНК не происходит) идет по схеме митоза.

Профаза – короткая.

Метафаза – хромосомы располагаются в плоскости экватора и прикрепляются к нитям веретена деления.

Анафаза – хроматиды расходятся к полюсам клетки, и в каждой дочерней клетке оказывается по одной дочерней хромосоме.

Телофаза – из двух клеток образуется 4 клетки с гаплоидным набором гомологичных хромосом.

Амитоз (в природе встречается редко). Вначале делится ядро на две или несколько частей без спирализации хромосом. Далее перешнуровывается цитоплазма и образуется несколько новых клеток. Таким путем делятся простейшие, одноклеточные растения и некоторые клетки многоклеточных (клетки эпителия печени).

Формы размножения организмов

Бесполое размножение: в размножении участвуют одна родительская особь, которая может делиться, почковаться, или образовывать споры.

Делением - размножаются бактерии, одноклеточные водоросли, простейшие, при этом их тело делится пополам.

Почкованием – размножаются дрожжи, гидроидные полипы и некоторые другие беспозвоночные животные.

Спорами – особыми клетками, возникающими в результате митоза; они покрыты плотной оболочкой, спорообразование характерно для многих растений, грибов, а также встречается у некоторых животных.

Вегетативное – один из способов бесполого размножения, широко распространено в природе и в практике сельского хозяйства.

Половое размножение – в этом процессе участвуют две особи: мужская и женская, образуются половые клетки – гаметы: сперматозоиды и яйцеклетки; оплодотворенная яйцеклетка называется зиготой.

Индивидуальное развитие организмов (онтогенез). Процесс индивидуального развития особи с момента образования зиготы до конца жизни организма носит название – онтогенеза. Зигота образуется в процессе оплодотворения – слияния мужской и женской половых клеток.

I период включает:

дробление – зигота претерпевает ряд митотических делений (клетки быстро делятся, но не растут; деления чередуются: клетки делятся сначала в продольном направлении, а затем в поперечном, образуются 2, 4, 8, 16, 32, и т. д.); яйцо, имеющее небольшое количество желтка, подвергается дроблению полностью; у рыб, пресмыкающихся, птиц дроблению подвергается только зародышевый диск;

стадия бластулы: дробление заканчивается образованием небольшого полого пузырька, стенка которого состоит из одного слоя клеток.

образование гаструлы: продолжается митотическое деление клеток; внутрь полости бластулы погружается стенка – образуется двухслойный мешок – гаструла; тело зародыша состоит из эктодермы и энтодермы (2-х зародышевых листков); образуется мезодерма: средний зародышевый листок; происходит обособление хорды, формирование кишечника, развитие центральной нервной системы; в конце гаструляции клетки эктодермы (перед отверстием первичного рта) быстро делятся и образуют нервную пластинку, которая тянется по всей спинной стороне зародыша; центральная часть пластинки образует нервный желобок, из которого формируется нервная трубка.

II период включает:

Постэмбриональное развитие (послезародышевое) – развитие от момента выхода организма из яйцевых оболочек или с момента рождения.

Постэмбриональное развитие организма может быть:

прямое, когда родившийся организм сходен со взрослым (пиявки, многоножки, пауки, большинство позвоночных);

непрямое, когда вначале появляется личинка, не похожая на взрослый организм (у кишечнополостных, например у медуз; плоских и многощетинковых червей; ракообразных; насекомых; у позвоночных у амфибий);

непрямое развитие бывает с неполным превращением (яйцо, личинка, взрослое животное) или с полным превращением (яйцо, личинка, куколка, взрослое животное).

Значение: личинки и взрослые организмы, как правило, живут в разных средах обитания и не конкурируют за место и пищу; личинки способствуют распространению вида (беззубки, перловицы и др.).

Тема 5. Обмен веществ и энергии клетки

Совокупность химических реакций биосинтеза (ассимиляция) и распада (диссимиляция), лежащих в основе жизнедеятельности организма и обеспечивающих его взаимосвязь со средой обитания, называется обменом веществ. Обмен веществ базируется на процессах пластического и энергетического обмена, направленных на непрерывное обновление живого.

Пластический обмен, или ассимиляция, — это совокупность реакций синтеза, направленных на образование структурных частей клеток и тканей. К нему относятся биосинтез белка, фотосинтез, синтез жиров и углеводов.

Биосинтез белка — одно из наиболее важных и характерных свойств живой клетки. Биосинтез белка начинается в ядре со списывания информации о структуре белковой молекулы с ДНК на иРНК по принципу комплементарности. Данный процесс протекает как реакция матричного синтеза и называется транскрипцией.

Фотосинтез – процесс превращения энергии солнечного света в энергию химических связей, протекающий в зеленых листьях растений. Это происходит благодаря наличию в хлоропластах фотосинтезирующих пигментов – хлорофилла и каротиноидов (каротин, ксантофилл) (Приложение 2, рис. 1). Суммарно процесс фотосинтеза можно записать в следующем виде:

6СО2+6Н2О→С6Н12О6+6О2

Результатом световой фазы фотосинтеза является образование АТФ, выделение кислорода и восстановление НАДФ до НАДФ∙Н2.

В период темновой фазы фотосинтеза происходят сложные ферментативные реакции, в основе которых лежит восстановление молекул углекислого газа до органических соединений, осуществляемое при участии продуктов световых реакций. Это происходит следующим образом.

Энергетический обмен — совокупность химических реакций расщепления сложных органических веществ до менее сложных (вплоть до диоксида углерода и воды), сопровождающихся освобождением энергии. Все реакции катализируются многочисленными ферментами. Энергетический обмен — сложный многоступенчатый процесс.

Этапы энергетического обмена

Подготовительный этап. Белки превращаются в аминокислоты, крахмал — в глюкозу, жиры — в глицерин и жирные кислоты; энергетический эффект небольшой (вся энергия рассеивается в виде теплоты).

Гликолиз, или этап бескислородного расщепления (идет в цитоплазме клетки). Это сложный многоступенчатый процесс, конвейер следующих друг за другом химических реакций, протекающих без участия кислорода; его можно представить следующим суммарным уравнением:

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 = 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О

В результате каждой реакции освобождается небольшое количество энергии, а в сумме получается внушительное количество (200 кДж/ моль): 60% рассеивается в виде теплоты, 40% сберегается в виде АТФ.

Дыхание, или кислородное расщепление (идет в митохондриях).

Уравнение кислородного расщепления:

2С3Н6О3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4 = 36АТФ + 6СО2 + 42Н2О

Кислородный процесс в 20 раз эффективнее, чем бескислородный. В итоге бескислородного и кислородного этапов образуется 38 молекул АТФ (2 молекулы + 36 молекул). В течение суток в теле человека синтезируется (и расходуется) более 60 кг АТФ.

Значение АТФ в энергетическом обмене. АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) по химической структуре — нуклеотид; состоит из пуринового основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Основная особенность этой молекулы — наличие двух фосфатных связей, энергия которых в значительной степени превышает энергию любых других химических связей, эти связи называются макроэргическими.

Тема 6. Основы генетики

Генетика — наука о наследственности и изменчивости живых организмов. Рождение генетики как науки принято относить к 1900 г., когда Х. де Фриз, К. Корренс и Э. Чермак вторично открыли законы Г. Менделя, описанные им в 1865 г.

Наследственность — свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями. Материальной основой ее при бесполом размножении являются соматические клетки, при половом – гаметы (яйцеклетки, сперматозоиды). В 1928 г. () развил концепцию о молекулярном строении хромосом и химической природе гена, предвосхитил главные положения современной молекулярной генетики.

Ген — это функционально неделимая единица генетического материала, представляющая собой участок молекулы ДНК (Приложение 3, рис. 1, 2) (у некоторых вирусов — РНК), кодирующий первичную структуру полипептида, молекулы транспортной или рибосомальной РНК (Приложение 3, рис. 3, 4). Построение триплетов происходит на рибосомах (Приложении 3, рис. 5).

Каждый ген, контролирующий проявление того или иного признака, всегда парный (один из них поступает от матери, второй – от отца). Пара генов, расположенных в одинаковых участках (локусах) парных (гомологичных) хромосом и определяющих контрастные (альтернативные) признаки, называется аллельными генами. Альтернативный признак, проявляющийся у гибридов в первом поколении, — доминантный, не проявляющийся (подавленный) — рецессивный, а гены, контролирующие эти признаки, соответственно доминантные и рецессивные.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4



Подпишитесь на рассылку:


Экология
или наука о симбиозе природы, человека и техники

Биология


Смотрите полные списки: Профессии

Профессии: Гуманитарии




Смотрите полные списки: Профессии

Профессии: Наука



Проекты по теме:

Биология
Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства

Блокирование содержания является нарушением Правил пользования сайтом. Администрация сайта оставляет за собой право отклонять в доступе к содержанию в случае выявления блокировок.