Материалы к зачету по биологии.

Материалы к зачету по биологии.
Шуваев Сергей.
Свойства живого.
Специфическая организация и упорядоченность.
Единство химического состава.
Клеточное строение всего живого.
Целостность и дискретность.
Обмен веществ и энергии.
Все живые системы – открытые.
Ассимиляция и диссимиляция веществ – основа обмена веществ.
Поддержание гомеостаза (саморегуляция).
Самовоспроизведение и размножение.
Наследственность и изменчивость.
Передача признаков.
Изменения в результате мутаций.
Способность к росту и развитию.
Увеличение в размерах и по массе.
Возникновения качественно нового.
Раздражимость.
Движение.
Уровни организации живого.
Молекулярный.
Клеточный.
Тканево-органный.
Ткань – совокупность клеток, объединенных по строению, происхождению и функциям.
Организменный.
Популяционно-видовой.
Биогеоценотический.
Биогеоценоз – совокупность исторически сложившегося комплекса организмов различных
видов различной сложности организации, обитающих на сходной территории со
сходными условиями обитания.
Биосферный.
Биосфера – совокупность биогеоценозов. От озонового слоя до 3,5 км вглубь литосферы.
Теории происхождения жизни на Земле.
Креационизм (божественный творческий акт).
Самозарождение из неживого вещества.
Стационарное состояние (жизнь была всегда).
Панспермия (из космоса).
Биохимическая эволюция (абиогенный синтез).
Синтез низкомолекулярных органических соединений.
Полимеризация мономеров. Образование протеиноидов.
Образование фазово-обособленных органических систем. Коацерваты.
Этапы развития жизни на Земле. Их характеристики. Основные ароморфозы.
Поздний Архей
Примитивные протоклетки.
Бактерии и сине-зеленые водоросли.
Фотосинтез -> кислород -> аэробы, АТФ.
Протерозой
Эукариотические одноклеточные и многоклеточные.
Митоз, половой процесс.
Палеозой
Выход животных и растений на сушу.
Озоновый слой.
Возникновение большинства известных типов с минеральным скелетом.
Кембрий
Ордовик
Бесчелюстные рыбы (примитивные позвоночные).
Силур
Массовое распространение позвоночных.
Примитивные наземные растения (риниофиты, псилофиты).
Выход беспозвоночных на сушу.
Девон
Водоемы начинают пересыхать.
Леса из папоротников, хвощей, плаунов.
Выход на сушу первых позвоночных.
Карбон
Отложение каменного угля.
Первые семенные растения, пресмыкающиеся, крылатые насекомые ->
-> освоение территории
Пермь
Вымирают многие группы животных.
Триас
Крокодилы.
Вымирают древние рыбы.
Первые примитивные млекопитающие.
Юра
Динозавры.
Покрытосеменные растения.
Мел
Похолодание -> вымирание динозавров и половины морских животных.
Палеоген
Увеличение численности и видообразования.
Неоген
Завершение горообразования.
Завершение формирования отрядов млекопитающих.
Дриопитек, австралопитек.
Антропоген
Оледенение -> холодостойкие виды.
Географические зоны.
Основной фактор – деятельность человека.
Основные эволюционные идеи и учения.
Эволюционное учение – система идей и концепций в биологии, направленных на утверждение
исторического прогрессивного развития живых систем на Земле.
Анаксимандр («Человек произошел от некого родственника рыбы»).
Гераклид («Развитие не стоит на месте»).
Алкмеон (первая идея о комбинировании наследственных свойств).
Платон («Улучшение породы людей происходит путем естественного отбора самых лучших»).
Линней (трансформизм: виды растений и животных могут меняться).
Ламарк (первая эволюционная концепция)
Закон упражнения и не упражнения.
Закон наследования приобретенных признаков.
Дарвин
Движущей силой эволюции является естественный отбор на основе наследственной
изменчивости. В его основе лежит борьба за существование.
Естественный отбор – совокупность природных процессов, обеспечивающих выживание
более приспособленных и прекращение размножения и гибель менее приспособленных.
Синтетическая теория биоэволюции
Естественный отбор, отсекающий отбор, сальтоцизм.
Нейтральная теория биоэволюции
Случайные мутации, не имеющие приспособительного значения.
Направления эволюции
Биологический прогресс (повышение уровня организации, увеличение численности).
Биологический регресс.
Пути эволюции
Ароморфоз (подъем общего уровня организации).
Идиоадаптация (приспособление).
Общая дегенерация.
Этапы микроэволюции
Микороэволюция – процесс перестройки внутри вида, приводящий к образованию новых
популяций -> подвидов -> видов.
Спонтанные мутации.
Естественный отбор, продолжение расхождения свойств, гибель менее приспособленных особей.
Изоляция подвида, приводящая к репродуктивному разобщению.
Географическая.
Временная.
Репродуктивная.
Доказательства макроэволюции
Макроэволюция – процесс формирования крупных систематических единиц.
Сравнительно-анатомические.
Гомологичные органы.
Рудименты.
Атавизмы («органы предков»).
Эмбриологические.
Сходство зародыша на начальных стадиях развития.
Биогенетический закон Геккеля-Мюллера (онтогенез – краткое повторение филогенеза).
Палеонтологические.
Основные положения клеточной теории
1. Клетка – элементарная структурная и функциональная единица всего живого; она обладает всей
совокупностью свойств, характеризующих живое.
2. Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по строению, химическому
составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.
3. Размножение клеток происходит путем их деления; каждая новая клетка образуется в результате
деления исходной клетки.
4. В сложных многоклеточных организмах клетки специализируются по выполняемым функциям и
образуют ткани; из тканей состоят органы, которые взаимосвязаны и подчинены нервной и
гуморальной системам регуляции.
Критерии вида
Вид – совокупность особей, обладающих общими морфологическими, физиологическими и
биохимическими признаками, занимающих определенный ареал, способных свободно
скрещиваться друг с другом и дающих плодовитое потомство.
Морфологические.
Генетические.
Физиологические.
Биохимические.
Географические.
Экологические.
Характеристики популяций
Популяция – элементарная структура вида; совокупность свободно скрещивающихся особей
одного вида.
Численность.
Плотность.
Абсолютная/удельная рождаемость/смертность.
Классификация химических элементов клетки.
Органогенные (O, H, C, N) – 98%.
Неорганогенные (P, S, Ca, Na, K, Mg, Cl) – 1,8%.
Микроэлементы (Zn, Cu, I, F, Mn, B, Co, Vd, Br, Md) – 0,2%.
Ультрамикроэлементы (Au, U, Se, Rd, Cs, Hg, Be).
Неорганические вещества клетки. Их роль в жизнедеятельности.
Вода.
Важнейшие реакции синтеза, распада, гидролиза.
Среда для химических реакций.
Терморегуляция.
Растворитель.
Тургор.
Участие в световой фазе фотосинтеза.
Гидратная (сольватная) оболочка.
Водородные связи с молекулами белка.
Соли.
Передача нервного импульса.
Трансмембранная разность потенциалов.
Создание буферных свойств.
Осмотическое давление внутри клетки.
Входят в состав белков.
Другие вещества.
K, Na, Cl – возбудимость клетки.
Ca – регулятор обменных процессов внутри клетки.
Fe – в составе ферментов фотосинтеза, гемоглобина.
P – в составе АТФ, АДФ, АМФ, НАДФ, ДНК, РНК.
S – в составе аминокислот.
Cu – в составе ферментов, синтезирующих гемоглобин.
Zn – в составе пищеварительных ферментов, ферментов спиртового брожения.
Белки.
Гетерополимеры, состоящие из 20 аминокислот. Бывают заменимые/полузаменимые/незаменимые.
Структуры.
Первичная: линейная цепочка; прочная ковалентная (пептидная) связь.
Вторичная: α-спираль или β-слой; нековалентные водородные связи.
Третичная: фибриллы или глобулы; ионные, водородные, гидрофобные связи,
дисульфидные мостики, неравномерно заряженные области.
Четвертичная: несколько глобул; гидрофильные/гидрофобные связи. Не у всех.
Функции.
Каталитическая.
Строительная.
Двигательная.
Транспортная.
Защитная.
Источник энергии (17,6 кДж/г).
Регуляторная.
Запасающая.
Углеводы (у животных – 1%, в печени – 5%, у растений – до 90%).
Виды.
Моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза) (сладкие, растворимые, кристаллизующиеся).
Дисахариды (лактоза, мальтоза, сахароза).
Полисахариды (крахмал, целлюлоза, гликоген) (несладкие, нерастворимые,
некристаллизующиеся).
Функции.
Источник энергии (17,6 кДж/г).
Строительная.
В составе РНК, ДНК.
Запасающая.
Липиды.
Виды:
Нейтральные жиры (глицерин + 3 остатка жирных кислот).
Фосфолипиды.
Стероиды (4 углеродных кольца).
Функции.
Энергетическая (38,9 кДж/г).
Структурная.
Защитная.
Регуляторная.
Эндогенная вода.
Нуклеотиды (АТФ, АДФ, АМФ, составляющая часть нуклеиновых кислот и многих коферментов).
А*Ф – 40 кДж/связь.
Нуклеиновые кислоты (природные высокомолекулярные полинуклеотиды) (А-Т(У), Г-Ц).
ДНК (полимерная структура из 2 цепей в виде правозакрученной спирали с шагом 0,34 нм/виток).
Несет генетическую информацию и передает ее потомству.
РНК (информационная, рибосомальная, транспортная).
Надмембранные структуры клетки.
Клеточная стенка (у бактерий (муреин), растений (целлюлоза), грибов (хитин)).
Гликокаликс (у животных).
Кутикула.
Клеточная мембрана.
Барьерная (изолирующая).
Щелевые контакты.
Адгезионные контакты.
Десмосомы.
Транспортная.
Крупных частиц.
Пиноцитоз.
Фагоцитоз.
Мелких частиц
Пассивный.
Облегченная диффузия (каналы утечки).
Диффузия.
Активный (против grad(n)).
Белок-насос.
Рецепторная.
Прямого действия (ионотропный канал).
Непрямого действия (метаботропный канал).
Каталитические (например действие гормонов – информационная функция).
Немембранные структуры клетки.
Цитоскелет.
Микротрубочки (тубулин).
Каркас жгутика.
Двигательная.
В составе центриолей клеточного центра (9 триплетов).
Транспортировки пузырьков в обоих направлениях (денеин, кинезин).
Участие в делении (веретено деления).
Актиновые микрофиламенты.
Сокращение (миофибриллы).
Механическая.
Промежуточные филаменты.
Поддержание формы ядра (ламины).
Структурная.
Рибосомы.
Состоят из РНК в комплексе с белком; синтезируются ядрышком.
Синтез белка.
Одномембранные структуры клетки.
Эндоплазматическая сеть.
Шероховатая (гранулярная).
Синтез белка.
Синтез мембран.
Гладкая.
Синтез липидов и углеводов.
Детоксикация (печень).
Депо кальция (мышцы).
Деление на отсеки.
Транспорт в АГ.
Аппарат Гольджи.
Полости.
Накопление веществ из ЭПС и их модификация.
Пузырьки.
Контейнеры для обработанных веществ (могут выбрасываться в виде секретов или
использоваться как лизосомы).
Лизосомы.
Пузырьки с ферментами для расщепления органических веществ.
Автофагия.
Двумембранные структуры клетки.
Митохондрия.
Дыхание, синтез АТФ.
Синтез белка, ДНК.
Пластиды.
Лейкопласты.
Запас крахмала.
Хромопласты.
Содержат каратиноиды.
Хлоропласты
Фотосинтез, синтез АТФ.
Ядро.
Оболочка (кариолемма) (2 мембраны; наружная несет рибосомы) с порами.
Изолирует содержимое ядра от процессов в цитоплазме.
Обмен веществ через поры.
Хроматин (неупакованная деконденсированная ДНК) в кариоплазме.
Эухроматин (деконденсированные деспирализованные участки хромосом).
Активное состояние. Синтез РНК.
Гетерохроматин (конденсированные спирализованные участки хромосом).
Неактивен. Транскрипция не идет.
Конститутивный (не может активироваться).
Факультативный (может активироваться, становясь эухроматином).
Ядрышко.
Синтез рибосом.
Уровни упаковки хроматина.
Строение гена эукариот и прокариот.
Ген – единица генетической информации, закодированной в определенной последовательности ДНК.
Генотип – совокупность генов данного организма.
Ген дискретен и неделим.
Ген имеет очень сложную структуру.
Информация в гене записана с помощью универсального генетического кода.
Наименьшей мутирующей единицей генов является пара нуклеотидов.
В геноме имеются различные типы (группы) генов.
Кодирующие белки, участвующие в метаболизме клеток.
Кодирующие синтез т-РНК и р-РНК.
Кодирующие синтез регуляторных белков, участвующих в процессах репликации,
транскрипции и трансляции.
Части гена прокариот.
Регуляторная (ген-регулятор кодирующий репрессор, промотор и ген-оператор)
Кодирующая (оперон).
Части гена эукариот (у каждого гена в начале и конце спейсеры).
Регуляторная (ген-регулятор кодирующий репрессор, энхансер, промотор и ген-оператор).
Кодирующая (экзоны и интроны).
Свойства генетического кода.
Триплетность.
Вырожденность.
Неоднозначность.
Универсальность.
Непрерывность.
Транскрипция.
Транскрипция - считывание цепочки и-РНК с ДНК.
Инициация.
РНК-полимераза отыскивает промотор и прикрепляется к нему.
Параллельно рестриктаза начинает резать водородные связи.
Элонгация.
Удлинение цепочки РНК в направлении 5’ конца со скоростью 50 нуклеотидов в секунду.
Терминация.
Считывание прекращается на терминирующем кодоне УАГ УГА УАА.
Нить РНК снимается с ДНК.
ДНК самостоятельно закручивается в исходный вид (энергетически выгодно).
Процессинг.
Прикрепление к 5’ концу цепочки 7-метилгуанозина “cap”.
Прикрепление к 3’ концу цепочки 100-200 остатков адениловой кислоты “poly-a”.
Сплайсинг.
Вырезание интронов и сшивка экзонов
Трансляция.
Трансляция - синтез белка в рибосоме по матрице и-РНК с помощью т-РНК.
Инициация.
Узнавание рибосомой кодона АУГ.
Образование рибосомой ФЦР (функционального центра рибосомы).
Элонгация.
Постановка т-РНК в правый участок.
Образование пептидной связи между предыдущей и данной аминокислотами.
Транслокация – перецепление белка на правую т-РНК и перемещение рибосомы.
Терминация.
Приход в рибосому стоп-кодона и не приход в рибосому т-РНК.
Обрыв цепи.
Разъединение ФЦР.
Прокариоты и эукариоты. Особенности строения и жизнедеятельности.
Деление клеток.
Митоз.
Интерфаза.
Пресинтетический период. 2n2c.
Подготовка к репликации ДНК.
Синтетический период. 2n4c.
Синтез РНК, белков.
Репликация ДНК.
Расплетение двойной спирали ДНК.
Топоизомераза раскручивает спираль.
Хеликаза разрывает водородные связи (формирует вилку).
Инициация цепей ДНК.
Праймосома (хеликаза + праймаза) добавляется к вилке.
ДНК-праймаза синтезирует РНК-затравку.
Элонгация синтеза ДНК.
ДНК-полимеразы катализируют синтез ДНК 3’ -> 5’
(ведущая цепь; отстающая – фрагменты Оказаки).
Терминация.
Удаление РНК-затравок.
ДНК-лигаза сшивает фрагменты Оказаки.
Теломераза достраивает 3’ концы.
Постсинтетический период. 2n4c.
Подготовка к делению.
Период покоя.
Клетки, переставшие делиться (стволовые, полустволовые).
Профаза. 2n4c.
Хромосомы уплотняются, передвигаются к экватору клетки.
Формируется веретено деления, исчезает ядерная оболочка.
Метафаза. 2n4c.
Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора.
Нити веретена прикрепляются к центромерам.
Анафаза. 4n4c.
Деление центромер всех хромосом.
Дочерние хромосомы начинают расходиться к полюсам.
Телофаза. 2n2c.
Деспирализация хромосом.
Разрушения веретена деления.
Формируется оболочка ядер.
Деление цитоплазмы (цитокинез).
Амитоз.
Деление клетки пополам (делится только ядро, веретено деления не образуется, ДНК
распределяется случайным образом).
Мейоз.
Биологическое значение:
Постоянство числа хромосом в клетках вида из поколения в поколение.
Комбинативная генотипическая изменчивость.
Профаза I.
Образование бивалентов (результат конъюгации пар гомологичных хромосом).
Кроссинговер (взаимный обмен идентичными участками хромосом в бивалентах).
Отталкивание гомологичных хромосом. Конфигурация бивалентов.
Биваленты перемещаются в экваториальную плоскость.
Формирование веретена деления.
Метафаза I. 2n4c.
Биваленты выстраиваются в плоскости экватора.
Нити веретена прикрепляются к центромерам.
Анафаза I. 2n4c.
Хромосомы начинают расходиться к полюсам (2я рекомбинация).
Телофаза I. 1n2c. (У многих растений отсутствует).
Деспирализация хроматид.
Разрушения веретена деления.
Формируется оболочка ядер.
Деление цитоплазмы (цитокинез).
Интерфаза II. 1n2c. (Только животные клетки).
Далее все полностью аналогично митозу.
Размножение организмов.
Бесполое размножения (в основе – митоз; потомки и родители идентичны).
Деление на два (тело простейших или бактерий делится на 2).
Шизогония (клетка распадается на много более или менее одинаковых клеток).
Почкование (образование выроста-почки и новой особи из нее).
Спорообразование (из спор формируются гаметофиты; на них - органы пол. размножения).
Вегетативное (особь развивается из части материнского организма).
Половое размножение (в основе – мейоз).
Типы половых процессов.
Конъюгация (взаимный обмен мигрирующими ядрами).
Ген. рекомбинация (перенос части ДНК из клетки-донора в клетку-реципиент).
Копуляция (гаметы сливаются и образуют зиготу).
Изогамия (морфологически одинаковые подвижные гаметы).
Гетерогамия (морфологически различные подвижные гаметы).
Оогамия (неподвижная яйцеклетка, подвижные сперматозоиды).
Партеногенез (организм из неоплодотворенной яйцеклетки).
Спермогенез и оогенез.
Оплодотворение.
• Яйцеклетка окружена оболочками, структура которых пропускает только
сперматозоид собственного вида.
• После оплодотворения оболочки яйцеклетки меняются и другие сперматозоиды
уже не могут в нее проникнуть.
• При оплодотворении в яйцеклетку проникает только ядро сперматозоида, хвостик
же вместе митохондриями отбрасывается, и в клетку не попадает.
Онтогенез (индивидуальное развитие организма).
Эмбриональный период.
Дробление (ряд последовательных митотических делений яйца на бластомеры).
Гаструляция (образование зародышевых листков перемещением клеток). Виды:
Инвагинация (вворачивается часть стенки бластулы, образуя эндодерму).
Эпиболия (крупные богатые желтком клетки обрастают мелкими).
Иммиграция (перемещение отдельных клеток внутрь зародыша).
Деламинация (разделение клеток параллельно поверхности).
• Эктодерма формирует внешние покровы и производные кожи (волосы, ногти, зубная
эмаль), частично слизистую ротовой полости, полостей носа и анального отверстия,
нервную систему
• Эндодерма формирует большую часть пищеварительного тракта и пищеварительные
железы (у позвоночных - печень, поджелудочная железа), а также легкие, тимус,
щитовидную железу, паращитовидные железы
• Мезодерма формирует остальные органы: мышцы, выстилку вторичной полости тела,
органы кровеносной, выделительной и половой систем, у позвоночных и иглокожих внутренний скелет
Гисто- и Органогенез.
Нейруляция (формирование нервной трубки).
Формирование хорды.
Формирование сомитов.
Постэмбриональный период.