Мифы_в_школьной_биологии
advertisement
Мифы школьной биологии Всегда ли учебный материал правильно отражает биологическую науку? Гриб? Растение? Все ли канонические аминокислоты являются аминокислотами? • Аминокислотой мы называется вещество, которое одновременно содержит аминогруппу -NH2 и карбоксильную группу - COOH. • В пролине вместо аминогруппы присутствует иминогруппа, поэтому пролин правильней называть иминокислотой. О промышленном меланизме. Маленькая ошибка в интерпретации причины потемнения фона обитания бабочек. • Дело не в саже • Причина потемнения – гибель лишайников Правильный ответ – любые! • Удивительно, что вопрос был задан про растения вообще. • Клубеньковые бактерии - как правило, тоже сапротрофы, то есть могут жить и независимо от растений. • Азотфиксация как раз характерна для сапротрофов. • Азотфиксаторы есть и среди бактерий брожения, в частности уксуснокислых. • Можно сказать даже, что в мире прокариот нет другого столь широко распространённого физиологичекого свойства, как азотфиксации. Повсеместность азотфиксации • Азотфиксация - широко распространённое явление у прокариот всех физиологических и таксономических групп прокариот — эубактерий и архей, хемолитотрофов, фототрофов и гетеротрофов, аэробов, микроаэрофилов и анаэробов, нитчатых, почкующихся и мицелиальных, грамположительных и грамотрицательных, цианобактерий. Повсеместность азотфиксации • Доля микробной фиксации азота составляет около 90% всей азотфиксации. Абиогенной - 10% (за счёт молний, пожаров, вулканов). • В наземных экосистемах азот в основном связывается в ходе так называемой ассоциативной азотфиксации, при взаимодействии бактерий и растений, не образующих специализированных органов (клубеньков) на корнях и стеблях. Повсеместность азотфиксации • Симбиотические бактерии берёзы дают уровень азотфиксации, сопоставимый с таковым для бобовых. • Сопоставимой по эффективности азотфиксации бобовых являются симбиотические азотфиксирующие системы лесных и прибрежных систем (лоха, облепихи, малины, ольхи и др.). У них симбиоз совсем с другой группой бактерий - с актиномицетами рода Frankia, очень существенная азотфиксация характерна и для симбиотических бактерий ивовых и облепих. • Азотфиксация у злаковых в агроценозах ниже, чем у бобовых, но вносит очень существенный вклад. Повсеместность азотфиксации • У термитов на долю «биологического азота», фиксируемого в их пищеварительной системе симбиотическими прокариотами, приходится до 60% от общего содержания азота в их телах. Азотфиксация у млекопитающих • Речной бобёр потребляет трудноперевариваемые низкобелковые, целлюлозосодержащие корма. • Установлено, что в почвах, прилегающих к бобровым запрудам, происходит накопление азота, таксономически изменяется микробное сообщество. Азотфиксация у млекопитающих • Полевки • Песчанки • Слепыши АТФ не аккумулирует энергию В сутки у человека образуется 40 кг АТФ. Кумулятивного эффекта не наблюдается. МИФ АТФ не является веществом, богатым энергией. Так, масса молекулы АТФ в несколько раз больше массы молекулы глюкозы. При этом, используя энергию одной молекулы глюкозы, можно синтезировать 38 молекул АТФ из АДФ, то есть образовать 38 макроэргических связей. О встраивании ДНК Большинство бактериофагов ДНК не встраивают. Встраивать ДНК могут любые прокариоты (бактерии, цианобактерии – тоже бактерии, хемотрофы. О роли полового размножения. Правильный ответ не только 3, но и, что важнее, 4! Смогут ли школьники вычислить антикодон? Ошибка 1. • Молекулы ДНК и РНК несимметричны. • Цепи имеют 5’и 3 ’ -концы Написать комплементарную цепь. ??? ААCGTTACTG ??? • Неправильный ответ: TTGCAATGAC • Правильный ответ CAGTAACGTT 5’-ААCGTTACTG-3’ 3’-CAGTAACGTT-5’ Один антикодон чаще узнает несколько триплетов. • Для митохондриальных тРНК достаточно 23 антикодона для узнавания 61-62 смысловых кодонов мРНК, у бактерий обычно около 43 тРНК. • У человека около 50 различных тРНК (антикодонов кстати ещё меньше) обеспечивают включение аминокислот в белок. Один антикодон чаще узнает несколько триплетов. Вот пример, иллюстрирующий неправильность ответа - почему для кодона АUU не обязательно будет ААU Аденин в первом положении антикодона не присутствует. Но он может и не присутствовать даже и в двойной цепи ДНК, на которой кодируется соответствующая тРНК. Например, третий нуклеотид кодона U может узнаваться и гуанином в первом положении, то есть кодон АUU будет узнаваться антикодоном GAU, но НИКОГДА AAU • В первом положении антикодона А никогда не обнаруживается • Вместо него чаще бывает инозин • Безграмотность вопроса вопиющая ещё и потому, что составители ЕГЭ не имеют представления о 3’ и 5’-концах ДНК и РНК • Молекулы ДНК и РНК антипараллельны Механизмы обеспечения вырожденности кода • Третий нуклеотид кодона взаимодействует с неканоническим первым основанием антикодона инозином (I) • U в антикодоне узнаёт как А, так и G в кодоне; • С в антикодоне узнаёт только G в кодоне; • А в антикодоне узнаёт только U в кодоне; • G в антикодоне узнаёт С или U в кодоне. • Однозначно узнавать уникальные кодоны возможно тогда, когда третьим основанием является G или U: UGG и AUG Почему А не бывает в первом положении антикодона? • Когда А находится в третьем положении кодона, при помощи обычных оснований невозможно образовать однозначную пару, так как любая тРНК, у которой имеется в антикодоне U будет узнавать AUG так же, как и AUA. • Проблема может быть решена только благодаря использованию инозина в первом положении антикодона. Кто такие продуценты и редуценты? Какова роль бактерий и грибов в круговороте веществ? 1) Производители органических веществ 2) Потребители органических вещесв 3) Разрушители органических веществ 4) Разрушители неорганических веществ. • Из 6 хорошо описанных способов фиксации углерода 4 - прерогатива исключительно бактерий и архей! • А что такое «разрушители неорганических веществ? Почему бактерии не продуценты? • Роль бактерий как продуцетов высока в водных экосистемах. • Подземная экосистема, составляющая до 50% (!!!) всех земной биомассы построена на основе прокариот-хемосинтетиков. • Доля хемосинтеза в биосфере не оценена, но по некоторым оценкам составляет 10% от общего производства органики. В проекте ЕГЭ 2012 года ошибка исправлена (из демоверсии). Многоклеточные животные глубинной биосферы • • • • • Нематода Нематоды Грибы Водоросли Жгутиконосцы Амёбы Роль животных в автотрофной продукции • Приобретённая автотрофия радиолярий и фораминифер является ключевой для формирования карбонатов, силикатов, стронция и потоке углерода в субтропических и тропических зонах океанов. • Планктонные изфузории с клептопластидами водорослей являются важными в продукции солёной и пресной воды, тогда как инфузории с эндосимбиотическими зелёными водоорослями наиболее важны в производстве органической биомассы в пресной воде. • Фототрофная инфузория Myrionecta rubra может быть главным продуцентом в прибрежных экосистемах. • Ссылка: Stoecker K. et al. Acquired phototrophy in aquatic protists// AQUATIC MICROBIAL ECOLOGY. 2009. V.57. P.279–310 Нам необходимо выйти за пределы традиционной концепции «животных», что фактически происходит по мере нашего понимания водной экологии. • Ссылка: Stoecker K. et al. Acquired phototrophy in aquatic protists// AQUATIC MICROBIAL ECOLOGY. 2009. V.57. P.279–310 Хлорелла у анемоны. Кораллы как продуценты • 90% обеспечения энергии кораллов осуществляется благодаря симбиотическим водорослям • Эти водоросли свободно не живут. Плоский червь Convoluta с зелёными водорослями Platymonas. Отсутствует рот и анус. Питание только автотрофное Плоский червь с зооскантеллой Внутриклеточный симбиоз пятнистой саламандры с одноклеточной водорослью Oophila amblystomatis. Водоросли есть и у взрослых саламандр, но в меньшем количестве, а также обнаружены в яйцеводе. Elysia timida Elysia ornata Elysia tomentosa Jensen, 1997 Elysia tomentosa Jensen, 1997 Elysia tomentosa Jensen Elysia hedgpethi Elysia viridis Деление эвкариот на растения, животные и грибы неадекватно. • В старой систематике создано множество формальных групп, которые не обладают единством происхождения, а объединяются лишь на основании внешнего сходства, обусловленного близостью способов приспособления к окружающей среде. Ýêñêàâàòû Õî àí î çî è Õðî ì àëüâåî ëÿòû Æèâî òí û å Ãëàóêî ô èòû Ðî äî ô èòû Ãðèáû Ðàñòåí èÿ Ðèçàðèè Çåë¸ í û å áàêòåðèè Î ï èñòî êî í òà Öèàí î áàêòåðèè Àðõåï ëàñòèäû Àì ¸ áî çî è Óí èêî í òà Áèêî í òà Упрощённая схема классификации по Томас Кавалир Смит Ýâêàðèî òû Есть ли царство «грибы»? • Группы, ранее относимые к грибам, оказываются распределёнными не менее чем по 5 различным царств: актиномицеты (бактерии), слизевики (амёбозои), настоящие грибы (опистоконты), плазмодиофоровые слизевики (ризарии), оомицеты (гетероконты). • Возможно, истинные грибы – ближайшие родственники многоклеточных животных. Есть ли царство «грибы»? • Мицелиальные прокариоты, которых раньше считали грибами и называли актиномицетами Актиномицеты – не грибы • Возбудители парши – актиномицеты. Все ли лишайники образуются грибами? • Актинолишайник и образованы актиномицетами и зелёными водорослями • Актинолишайники встречаются на известковых породах Слизевики – это тоже не грибы, а амёбозои. Амёбозои Слизевики • Плазмодийединая клеточная масса с множеством ядер. Плазмодий слизевиков способен передвигаться. Амёбозоии слизевики по сложности не уступают растениям и грибам Слизевики обладают фаготрофным типом питания и амебоидной морфологией, что характерно для животных, но с другой стороны, образуют плодовые тела со спорами, что свойственно грибам. Слизевики Оомицеты – тоже не грибы, а разножгутиковые. К разножгутиковым относятся также диатомовые и бурые водоросли. Предок разножгутиковых "грибов» по видимому имел пластиды. У настоящих грибов фотосинтезирующего предка не было. Плазмодиофоровые слизевики (плазмодиофориды) относятся к ризариям. • Spongospora – возбудитель порошистой парши картофеля Археоптерикс – узаконенный предок? (Бавария, 1861) Возраст – 110 млн. лет назад Функционально он как бы птица, а структурно — чистая рептилия. Кроме пера, у него нет ничего общего с настоящими птицами: сильно отличается строение черепа и позвонков, передние конечности, хотя и стали крыльями, но детали строения их скелета иные, то же самое касается и ног. Археоптерикс – больше ящер • Нет клюва, есть зубы • Длинный хвост • На крыльях когти • Скелет ящероподобный • Найденные археоптериксы без перьев путали с динозаврами. Протоавис древнее археоптерикса на 80-90 млн лет раньше и больше похож на птицу (Техас, 1991) • Имел большой мозг с развитым мозжечком. • Впадины для почек в тазовых костях протоависа, как у современных птиц (большие почки). • Оперения могло и не быть Китайская провинция Ляонин – мекка мезозойской фауны • В провинции Ляонин находится уникальная зона мезозойской фауны, объявленная заповедником (46 м2). • Уникальность зоны в обилии лесной фауны, схороненной под вулканическим пеплом. • Является самым важным источником информации относительно мезозойских родственников птиц. В 1999 году в Китае был открыт оперённый динозавр синорнитозавр Большинство сенсационных палеонтологических открытий последних лет связаны с провинцией Ляонин на северо-востоке Китая. Каудиптерикс – оперенный ящер (Ляонин, 1998) • Четкой границы между динозаврами и птицами не существовало и переход от одних к другим был весьма плавным. Каудиптерикса стали изготавливать в виде игрушки Протоархеоптерикс (Ляонин, 1999 г.) • Возможный предшественник археоптерикса (125 млн. лет) • Длина тела около 0,9 м • Имел перья, но не умел летать (грудина тонкая и плоская) • Длинный хвост. • Рассматривается как ближайший родственник археоптеникса и каудиптерикса Птицеподобные задние конечности гигантораптора (Китай, 2005) Перья не найдены, но предполагаются. Самый большой пернатый динозавр Gigantoraptor erlianemis весил 1,5 тонны 89-85 млн. лет назад. • Xu, X., Tan, Q., Wang, J., Zhao, X. and Tan, L. A gigantic bird-like dinosaur from the Late Cretaceous of China. / Он больше похож на птицу, чем каудиптерикс или протархеоптерикс – два его предположительно ближайших родственника, – хотя он в 300 раз больше их • Большинство оперённых динозавров жили, когда птицы уже появились. Анхиорнис – самый древний динозавр с перьями, живший до появления самых древних известных птиц. Жонгжианорнис – более древний, чем археоптерикс летающий родственник птиц с клювом (Ляонин, 2008) • 130 млн. лет назад • Гораздо ближе к птицам по сравнению с археоптериксом. Выводы. • Многочисленные группы пернатых из самых разных групп на протяжении десятков миллионов лет эволюционировали параллельно, беря начало среди различных групп рептилий. • Происхождение пера не связано с приспособлением к полёту. • Параллелизм эволюции просматривается и у млекопитающих: было по меньшей мере 7 «попыток» рептилий стать млекопитающими. Энантиорнисы (противоптицы) – одна из параллельных веток Конец первой темы.
