ОБЗОРНАЯ ЛЕКЦИЯ ПО ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ ДЛЯ ЭКОЛОГОВ 5-ГО КУРСА

ЭКОЛОГИИ БашГУ ГАРИПОВА С.Р.
2012 (С)


Сжатые ответы на вопросы к

госэкзаменам

прокариотной клеток. Функции важнейших органелл
Клетка - единица живого
Клетка - система

множества закономерно связанных элементов
Клетки всех организмов сходны по химическому составу, строению, функциям
Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток
Любая клетка многоклеточных имеет полный набор генов, но работает только часть генов, следствием чего является морфологическое и функциональное разнообразие клеток

Основные положения клеточной теории

Функции: барьерная (изоляция, поддержание постоянства внутренней среды), транспортная, регуляторная, (реагирование

на изменение условий), каталитическая, синтетическая, связующая.
Немембранные структуры:
Рибосомы (синтез белка) и клеточный центр (участие в делении клетки)
Одномембранные структуры:
Гладкая (синтез углеводов и липидов) и гранулярная (синтез и дозревание белков) ЭПС,
аппарат Гольджи (диктиосомы, лизосомы, пероксиомы, вакуоли - у растений) - ферментативные процессы, созревание, распределение и транспорт синтезированных в клетке веществ, формирование мембран, образование лизосом
Двухмембранные структуры:
Ядро - хранение и передача информации
Митохондрии - синтез АТФ
Пластиды: хлоропласты (фотосинтез), хромопласты (конечный этап превращения пластид, лейкопласты (депо запасных веществ)

Еще термины:
Протопласт (у раст. и бактерий содержимое клетки без внешней клет. стенки) =
Протоплазма (Цитоплазма+ядро+органеллы)++ мембрана
Цитоплазма = Цитозоль (гиалоплазма) + +Цитоскелет
Гликокаликс (у животных), клет. стенка (у раст.)
Центриоли
Тилакоиды (мембранные мешочки), граны (“стопки” тилакоидов),
Ламеллы (внутрен. мембраны в хлоропластах)
Кристы (внутрен. мембраны в митохондриях)

Эволюционные преимущества полового размножения. Законы моногибридного скрещиваниия Менделя.
Бесполое размножение не

связано с обменом генетической информацией
Новая особь появляется из неспециализированных соматических клеток
Преимущество - нет необходимости поиска полового партнера; стабильно сохраняются наследственные изменения
Недостаток - изменчивость, необходимая для естественного отбора достигается только за счет случайных мутаций
Варианты: простое митотическое деление (простейшие), спорообразование (водоросли, грибы, мхи, плауны, папоротники, грибы), почкование (дрожжи, инфузории), вегетативное размножение (черенки, усы, клубни, листья и т.д.)
Половое размножение - смена поколений на основе специализированных половых клеток (гамет) и образования зиготы
Гаметы образуются в процессе мейоза и несут гаплоидный набор хромосом
Преимущество - существенно возрастает изменчивость за счет комбинаций генов разных родителей
Животным свойственен двойной набор хромосом. У низших растений гаплофаза составляет основу жизненного цикла, а диплофаза представлена зиготой, которая сразу же вступает в мейоз, образуя гаплоидные споры. У мхов доминирует гаметофит, у папоротников - спорофит (гаплоидная стадия - заросток), у цветковых гаплофаза редуцирована до образования микроспоры и зародышевого листка, взрослое растение спорофит

изогамии (одинаковый размер гамет) к анизогамии
от участия всех клеток в

размножении к разделению клеток на соматические и половые
от однодомности (гермафродитизм) к двудомности
к постепенному вытеснению гаплофазы диплофазой
от наружного оплодотворения к внутреннему с внутриутробным развитием и заботой о потомстве

по наследственным признакам.
Гибридизация - процесс, в основе которого лежит объединение

различного материала в одной особи.
Моногибридное скрещивание - родители отличаются по одному признаку
Г. Мендель (1868 г.) изучал закономерности наследования признаков, которые послужили основой для классической генетики

Сначала термины:

организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от

друга по одной паре альтернативных признаков, все первое поколение гибридов F1 окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей АА х аа Аа
Признак, проявляющийся в первом поколении, называют доминантным, не проявляющийся - рецессивным.
Если необходимо выяснить “чистоту линии” (гомо- или гетерозиготным является генотип Х, проводят анализирующее скрещивание: Х х аа. Если все потомки будут идентичны (Аа), то Х был гомозиготен (АА), если произойдет расщепление: Аа и аа, - значит, Х- гетерозиготен

гетерозиготных потомков первого поколения между собой, во втором поколении наблюдается

расщепление в определенном числом отношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1
В случае неполного доминирования расщепление по фенотипу может совпадать с расщеплением по генотипу (АА - красная окраска, Аа - розовая окраска, аа - белая окраска цветов)
В случае кодоминирования (например, наследование групп крови) не будет частичной выраженности признака, а каждое сочетание 00, А0, АА, В0, ВВ, АВ будет давать определенную группу крови
Объяснение характеру расщепления признаков является закон чистоты гамет: аллельные гены в гетерозиготном состоянии не сливаются, не разбавляются, не изменяют друг друга. В результате мейоза в каждой гамете оказывается лишь одна из гомологичных хромосом, следовательно с каким-то одним аллелем гена, который “чист” от другого аллеля.
АА

эмбрионов
Нарушения в протекании мейоза
Взаимодействия генов - за один признак отвечает

несколько генов

организмов. Генофонд биосферы и проблема его сохранения.
Ген - структурная и

функциональная единица наследственности, контролирующая развитие определенного признака или свойства.
Генотип - совокупность наследственных признаков или свойств, полученных особью. Обычно на практике понимают под генотипом совокупность генов, сочетающую различные варианты аллельных генов каких-либо признаков
Фенотип - совокупность внешних и внутренних признаков, приобретенных в результате онтогенеза, реализованная наследственность.

генотипе. Достигается в результате: а) независимого расхождения хромосом при мейозе;

б) случайного их сочетания при оплодотворении; в) рекомбинации генов благодаря кроссинговеру. Сами гены не меняются, возникают лишь их новые сочетания
Мутационная - изменчивость самого генотипа. Мутации обладают следующими свойствами: а) происходят внезапно, скачкообразно; б) наследуются; в) ненаправленны; г) одни и те же мутации могут возникать повторно; д) могут как полезными, так и вредными.
Мутагенные факторы: физические воздействия ( электромагнитные, ионизирующие излучения, ультрафиолетовые лучи), химические, вирусы

соматические (проявляются в онтогенезе) и генеративные (проявляются в следующих поколениях
По

характеру изменения генотипа - генные (пара нуклеотидов); хромосомные (нехватки, удвоения, инверсии, транслокации), геномные (кратное увеличение диплоидного набора хромосом), гетероплоидия (некратное гаплоидному набору, например, трисомия, болезнь Дауна)

норма реакции
Графическое выражение изменчивости признака - вариационная кривая.
Сильно варьируют признаки:

семенная продуктивность злаков, удои молока, число и размеры листьев растений; мало вариьруют окраска цветов и плодов, остистость и опушенность колоса, масть животных

систематической единицы в данный отрезок времени.
Чем крупнее генофонд, тем лучше

адаптивные возможности потомства к окружающей среде
В популяциях, находящихся в генетическом равновесии, генофонд не изменяется от поколения к поколению. В эволюционирующей популяции происходят изменения под влиянием: а) мутаций (первичное сырье для эволюции); б) гибридизации (притока генов из других популяций); в) естественного отбора
Закон Харди-Вайнберга - закон популяционной генетики: В популяции бесконечно большого размера, в которой не действует отбор, не идет мутационный процесс, отсутствует обмен особями с другими популяциями, не происходит дрейф генов, все скрещивания случайны, - частоты генотипов по какому-либо гену будут постоянными из поколения к поколению.

регионов и планеты в целом.
... важнейший неисчерпаемый ресурс, и его

сохранение является важной задачей мирового сообщества

Выделяют прямую, косвенную, опционную ценность биоразнообразия и ценность существования

(в пищу, в медицине, в производстве)
Косвенная экономическая ценность - связана

с естественными экосистемами, которая приносит экономическую выгоду без изъятия продукта и нарушения экосистем (предотвращение наводнений и эрозии почв, использование водных экосистем как очистных сооружений, рекреационный потенциал экосистем).
Опционная ценность - уникальность генотипов организмов, которые могут быть потенциально использованы в медицине, биоинженерии, сельском хозяйстве.
Ценность существования - понимание роли каждого вида в биосфере и забота о биоразнообразии

приводящий к выживанию и преимущественному размножению более приспособленных к данным

условиям среды особей, обладающих полезными наследственными признаками.
В соответствии с теорией Дарвина и современной синтетической теорией эволюции, основным материалом для естественного отбора служат случайные наследственные изменения - мутации и их комбинации.

признаки и свойства организмов.
Среди множества изменений случайно возникают такие, которые

лучше соответствуют конкретным условиям в данное время
Обладатели этих признаков оставляют болше выживающих и размножающихся потомков по сравнению с другими особями популяции
Из поколения в поколение полезные изменения суммируются, накапливаются и превращаются в адаптации - приспособления
Приспособления к среде могут возникать разными путями, следовательно от одного предка могут возникнуть два и более видов

от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака,

элиминация гомозигот в пользу гетерозигот (средняя плодовитость, размер крыльев птиц, серповидно-клеточная анемия)
Движущий - направлен в сторону уклонения от средних значений признака в сторону усиления или ослабления признака ( “индустриальный меланизм”)
Дизруптивный - направлен на элиминацию средней выраженности признака в сторону крайних отклонений от нормы (ранне- и позднецветущие расы растений на сенокосных лугах)

размножении: признаки, которые снижают жизнеспособность их носителей, могут возникать и

распространяться, если преимущества, которые они дают в успехе размножения, значительно выше, чем их недостатки для выживания
Групповой отбор закрепляет признаки, благоприятные для группы, но не всегда полезные для отдельных особей;
Положительный ЕО - увеличивает число в популяции особей, обладающих полезными признаками, повышающими жизнеспособность вида в целом.
Отсекающий ЕО - выбраковывает из популяции большинство особей, несущих признаки, снижающие жизнеспособность при данных условиях среды.

совокупность особей, обладающих общими признаками, объединенных возможностью скрещивания в природных

условиях, и имеющих собственный ареал, отделенный от других видов изоляцией
Критерии вида: морфологический (внешние черты), физиолого-биохимический (особенности обмена веществ и биохимических процессов, географический (определенный ареал и экологические условия), генетический (специфический кариотип, нуклеотидный состав ДНК), репродуктивная изоляция (защищенность генофонда от притоков генов других видов).
Вид - это реально существующая генетически неделимая единица органического мира. Элементарной единицей эволюции является локальная популяция.

совокупность взаимоотношений между особями и факторами окружающей среды
Естественный отбор -

выживание наиболее приспособленных особей и гибель менее приспособленных. ЕО - главная прична развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов
Дрейф генов (процесс случайного, ненаправленного изменения частот аллелей в популяциях) и принцип основателя выступают причинами формирования нейтральных признаков
Изоляция

вид А меняется и превращается в вид Б. Чило видов

не меняется.
Гибридогенное видообразование - два вида А и Б сливаются с образованием вида С
Дивергенция - разделение одного предкового вида на несколько независимо эволюционирующих видов. Это основной путь эволюции биоразнообразия на Земле. Пусковым механизмом видообразования является изоляция.

питания и др.
Длительная внутривидовая изоляция и дрейф генов приводят к

накоплению генетических различий, а затем и морфологических, физиологических и поведенческих признаков, разделяющих виды и приводящая к видообразованию.

- виды обитают на одной территории, но разошлись путем полиплоидизации

, гибридизации (слива = тёрн + алыча) или экологической специализации (паразитизм, разобщение по сезонам размножения)

прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду их предков
Правило происхождения новых

видов от неспециализированных предков
Правило прогрессирующей специализации. Группа, вступившая на путь специализации будет идти по пути все более глубокого приспособления к узким условиям существования.
Правило чередования главных направлений эволюции: арогенеза (приобретения ароморфозов, крупных изменений строения, повышающих уровень организации) и аллогенеза (приоретение идиоадаптаций (приспособлений к специальным условиям среды, не изменяющим уровня организации)