09.02.21г. 208,305,106,308.
ГРУППА 208 БИОЛОГИЯ
ТЕМА 1: Многообразие органического мира. Классификация организмов.
Многообразие органического мира
Необходимо запомнить
ВАЖНО!
Всю жизнь великий ученый Карл Линней посвятил систематизации живой и неживой природы. Основной его труд — «Система природы», в котором он описал огромное для того времени число видов растений и животных. В первом издании этой книги было лишь 13 страниц, а в последнем, двенадцатом — 2335. Если бы мы сегодня попытались описать все известные нам виды растений, животных, грибов, микроорганизмов, уделив каждому виду по 10 строк, то описания заняли бы 10 тыс. таких книг, как «Система природы».
КАРЛ ЛИННЕЙ (1707–1778)
Шведский натуралист, врач. Основоположник принципов и методов систематики органического мира. Основатель и первый президент Шведской академии наук. Почетный член Санкт-Петербургской академии наук.
Карл Линней впервые ввел в науку систему двойных латинских названий живых организмов, так называемую бинарную номенклатуру, которая позволила установить порядок в описании новых видов. Введение латыни для научных наименований живых организмов существенно облегчило общение ученых разных стран. Каждый организм должен в соответствии с требованиями бинарной номенклатуры именоваться сначала родовым названием (пишется с прописной буквы), а затем видовым (пишется со строчной буквы).
В разных районах нашей страны одного и того же зверька – степного сурка называют по-разному: байбак, бабак, бабачок, тарбаган, свиц, свистун, суур, сугур, эксачок. Научное же латинское название этого вида – Marmota bobak (сурок-байбак) – является единственным, которым пользуются зоологи.
Искусственная и естественная системы. Если нам нужно установить порядок в книгохранилище, то мы можем исходить из самых разных принципов. Можем классифицировать книги, например, по цвету обложки или формату. Подобная классификация книг искусственна, так как она не отражает главного — содержания книг.
Система Линнея была во многом искусственной. В основу классификации он положил сходство организмов по некоторым наиболее легко отличимым признакам. Но эти сходные признаки не всегда означают их общее происхождение. Линнею еще не были известны очень многие научные факты, позволяющие оценить степень родства тех или иных организмов. Объединив растения по числу тычинок, по характеру опыления, Линней в ряде случаев создал совершенно искусственные группы. Так, в класс растений с пятью тычинками он объединил морковь, лен, лебеду, колокольчики, смородину и калину. Из-за различий в числе тычинок ближайшие родственники, например брусника и черника, попали в разные классы. Зато в другом классе (однодомных растений) встретились осока, береза, дуб, ряска, крапива и ель. Однако, несмотря на эти очевидные просчеты, искусственная система Линнея сыграла огромную роль в истории биологии, так как помогала ориентироваться в огромном многообразии живых существ. Когда К. Линней и его последователи группировали близкие виды в роды, роды – в семейства и т. д., они брали за основу внешнее сходство форм. Причины такого сходства оставались нераскрытыми.
Решение этого важнейшего вопроса принадлежит Ч. Дарвину, который показал, что причиной сходства может быть общность происхождения, т. е. родство. Со времен Дарвина систематика стала эволюционной наукой. Если теперь зоолог-систематик объединяет роды собак, лисиц и шакалов в единое семейство псовых, то он исходит не только из внешнего сходства форм, но и из общности их происхождения (родства). Общность происхождения доказывается изучением исторического развития и строения ДНК описываемых видов.
Для того чтобы построить систему той или иной группы, ученые используют совокупность наиболее существенных признаков: изучают ее историческое развитие по ископаемым остаткам, исследуют сложность анатомического строения современных видов, особенности размножения, сложность организации (неклеточные – клеточные, безъядерные – ядерные, одноклеточные – многоклеточные), сравнивают их эмбриональное развитие, особенности химического состава и физиологии, изучают тип запасающих веществ, современное и прошлое распространение на нашей планете. Это позволяет определить положение данного вида среди остальных и построить естественную систему, отражающую степень родства между группами организмов.
Система безъядерных организмов оставалась искусственной вплоть до второй половины XX столетия. Это объясняется тем, что в распоряжении ученых еще не было точных методов определения степени родства микроорганизмов. Применение современных методов молекулярной биологии позволило положить в основу систематики прокариот строение их геномов. Результаты оказались впечатляющими. Стало очевидным, что многие прокариоты, ранее объединявшиеся в те или иные систематические группы, совсем не родственны друг другу. Хорошо известная ранее группа экстре-мофильных (живущих в экстремальных условиях) прокариот оказалась настолько отличной от бактерий, что их пришлось выделить в отдельное царство – археи. Ранее включавшиеся в царство растений синезеленые водоросли оказались совсем не растениями, они составляют подцарство цианобактерий в царстве бактерий. Вот как выглядит упрощенная схема соподчинения систематических единиц, используемых для естественной классификации:
ИМПЕРИЯ (неклеточные и клеточные)
НАДЦАРСТВО (прокариоты и эукариоты)
ЦАРСТВО (растения, животные, грибы, бактерии, археи, вирусы)
ПОДЦАРСТВО (одноклеточные, многоклеточные)
ТИП (например, членистоногие или хордовые)
КЛАСС (например, насекомые)
ОТРЯД (например, бабочки)
СЕМЕЙСТВО (например, белянки)
РОД (например, белянка)
ВИД (например, капустная белянка)
Интерактивная схема «Доказательства эволюции»
Все организмы на молекулярном уровне имеют ДНК и РНК, осуществляющие кодирование и реализацию генетической информации.
Все живые организмы имеют клеточное строение. Клетки сходны по своему химическому составу и строению
Переходные формы – это организмы, сочетающие признаки строения эволюционно более древних и более поздних групп.
Филогенетические ряды – это ряды связанных родством ископаемых форм, например - филогенетический ряд лошадей.
Гомологичными называют органы, развивающиеся из одних зачатков, имеющие общий план строения и выполняющие как сходные, так и различные функции.
Аналогичные органы: чешуя акул и зубы млекопитающих. Аналогичные органы имеют абсолютно разное развитие и строение, хотя иногда могут иметь внешнее сходство, например, конечности крота и медведки.
Рудиментами являются остатки тазовых костей у безногой ящерицы желтопузика и змей (удавов), китообразных.
Примерами атавизмов служат: боковые пальцы на конечностях у лошади; полосатость у поросят домашних свиней; хвост, обильная волосатость всего тела, наличие дополнительных пар молочных желез у человека.
Австралия обособилась от Южной Азии свыше 100 миллионов лет назад ещё до возникновения высших млекопитающих. Животный мир Австралии наиболее отличен от обитателей других континентов.
Интерактивная схема «Критерии вида»
Определение крестоцветных
|
2. Происхождение человека. |
ВАЖНО!
Происхождение человека
Все современные люди принадлежат к одному биологическому виду Homosapiens — человек разумный. Из полутора миллионов видов животных, известных науке, только человеку присущи во всей полноте такие свойства, как сознание, речь, абстрактное мышление. Развитие этих свойств человеческой психики в сочетании с трудовой деятельностью способствовало возрастанию роли социальных отношений в эволюции человека, обеспечивших ему экологическое превосходство над всеми живыми существами, способность заселить практически все регионы Земли и выйти в Космос.
Осознавая свою уникальность, люди издавна пытались объяснить свое происхождение. Эти попытки породили множество легенд, верований и сказаний. Развитие науки, ископаемые останки, обнаруженные за последнее столетие, позволили ответить на многие вопросы, касающиеся происхождения человека. Сегодня известно, как выглядели предки человека, где и когда они впервые появились, в каком направлении эволюционировали. Тем не менее многое в истории возникновения и эволюции человека остается неясным.
Приступая к научному объяснению происхождения человека, следует помнить, что любой биологический вид является по-своему уникальным. Степень уникальности вида определяется тем, насколько сходны с данным видом его ближайшие родственники из числа ныне живущих организмов, тем, какое количество родственных форм вымерло ранее, а также тем, насколько уникальными были процессы, имевшие место в эволюции данного вида.
Молекулярные, цитогенетические и сравнительно-анатомические исследования показывают, что в современной природе наиболее близкими человеку являются два вида шимпанзе. Далее в этой системе родства следуют горилла и орангутан. По критериям зоологической систематики человека и перечисленных человекообразных обезьян относят к отряду приматов.
Данные сравнительной анатомии. Во внешнем облике, в строении и расположении внутренних органов человека и человекообразных обезьян много общего. Имеющиеся анатомические различия между этими организмами менее значительны, чем между человекообразными и остальными обезьянами, и связаны они прежде всего с разницей в способе передвижения.
В связи с прямохождением таз человека превратился в опору для позвоночника, который стал более массивным в своей нижней части и приобрел S-образный изгиб. Большое затылочное отверстие переместилось в нижнюю часть черепа. Изменились пропорции конечностей. Стопа утратила хватательную способность. Кисть, напротив, стала более развитой, чем у обезьян. Вслед за изменениями скелета изменилось положение внутренних органов.
Цитогенетические данные. Диплоидное число хромосом у всех крупных человекообразных обезьян равно 48. У человека диплоидный набор представлен 46 хромосомами. Два плеча второй хромосомы человека соответствуют двум разным хромосомам обезьян (12-й и 13-й у шимпанзе, 13-й и 14-й у гориллы и орангутана). Вторая хромосома человека возникла в ходе эволюции в результате слияния двух негомологичных хромосом, имевшихся у общего предка человека и человекообразных обезьян и сохранившихся у последних вплоть до настоящего времени. Другие различия кариотипов касаются структуры отдельных хромосом и обусловлены главным образом произошедшими инверсиями их участков.
Данные молекулярной биологии. Последовательности аминокислот многих гомологичных белков человека и шимпанзе сходны более чем на 99%. Следствием этого являются близость групп крови, взаимозаменяемость многих белков (например, гормонов), сходные заболевания.
Важным открытием в области молекулярной биологии явилось установление постоянства скорости эволюции некоторых белков. Говоря об эволюции белка, подразумевают замены одних нуклеотидов на другие в гене, кодирующем этот белок. Скорость эволюции белка выражается в числе нуклеотидных замен, происходящих за единицу времени (млн лет). Если функция белка является очень специфичной и давно сложившейся, то такой белок эволюционирует в разных филогенетических линиях организмов приблизительно с постоянной скоростью. Этот факт позволяет оценить степень родства, а также установить последовательность и время дивергенции биологических видов. Примером таких белков служат белки — переносчики электронов в митохондриях.
Данные биологии развития. У детенышей шимпанзе есть признаки, свойственные человеку. С возрастом эти признаки у шимпанзе утрачиваются. Как и у людей, у детенышей шимпанзе тело покрыто редкими волосами. У них относительно крупный мозг (в сравнении с массой тела), защищенный выпуклым черепом. Кости черепа тонкие, не имеют сильно выраженных надглазничных валиков и затылочных гребней. Челюсти в меньшей степени выступают вперед, зубы небольшие. Затылочное отверстие расположено под средней частью черепа. Детеныши шимпанзе в возрасте до 3 лет способны гораздо лучше передвигаться на задних конечностях, чем взрослые особи.
Дивергенция человека и человекообразных обезьян на молекулярном и хромосомном уровнях выражена очень слабо. Если руководствоваться только молекулярно-биологическими и цитогенетическими данными, то человека и шимпанзе можно считать представителями одного рода. Тем не менее, огромные различия в поведении и деятельности, а также существующие морфологические различия заставили систематиков отнести человека и человекообразных обезьян не только к разным родам, но и к разным семействам. По-видимому, за те примерно 6—8 млн лет, которые прошли с момента дивергенции этих видов, человек эволюционировал чрезвычайно быстро в отношении морфологии и поведения, тогда как его молекулярная эволюция шла обычными темпами.
Предки человека
Систематическое положение человека
2. Бесполое
и половое размножение.
Размножение организмов - воспроизведение себе подобных.
Бесполое размножение - размножение, осуществляющееся с участием лишь одной особи. Вегетативное размножение- размножение частями тела или группами клеток; при этом участвует только одна родительская особь.
Половое размножение - воспроизведение себе подобных, происходящее, как правило, с участием двух особей в результате слияния гамет, т. е. копуляции яйцеклетки и сперматозоида.
Партеногенез - способ полового размножения, при котором зародыш развивается из неоплодотворенной яйцеклетки
Оплодотворение - процесс слияния яйцеклетки со сперматозоидом.
Гамета - половая клетка
Яйцеклетка - женская половая клетка
Чередование поколений - смена полового и бесполого поколений в цикле развития некоторых животных и растений, различающихся способом размножения.
Конъюгация - форма полового процесса без участия гамет.
Формы размножения организмов
Размножение или репродукция – способность организмов воспроизводить себе подобных, в результате чего обеспечивается непрерывность и преемственность жизни.
В основе классификации форм размножения лежит тип деления клеток: митотический (бесполое) и мейотический (половое).
Особенности полового и бесполого размножения
Бесполое размножение | Половое размножение |
Принимает участие одна особь | Принимают участие две особи |
В основе размножения лежит митоз. Дочерние организмы являются точными копиями материнского | Дочерний организм получает комбинацию генов, принадлежащих обоим родителям, и не является точной родительской копией |
Гаметы не образуются | Образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом, ядра которых сливаются (оплодотворение) образуется зигота, которая несет хромосомы обоих родителей |
Встречается у микроорганизмов, грибов, растений и некоторых беспозвоночных животных | Характерно для большинства растений и животных |
Приводит к быстрому увеличению числа особей | Происходит медленнее, но особи лучше приспосабливаются к изменению условий среды |
Формы и способы размножения организмов
Способы бесполого Способы полового
размножения: размножения:
Половой процесс (коньюгация) –
Деление; обмен частями генетического
Шизогония; материала, количество особей
Почкование; при этом не увеличивается.
Спорообразование; Копуляция – слияние гамет.
Фрагментация; Нетипичное половое размножение:
Полиэмбриония; - партеногенез;
Вегетативное: - андрогенез;
- побегами; - двойное оплодотворение у
- листьями; покрытосеменных
- корневыми черенками
Бесполое размножение осуществляется при участии лишь одной родительской особи и происходит без образования гамет. Дочернее поколение у одних видов возникает из одной или группы клеток материнского организма, у других видов – в специализированных органах.
Деление – способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток.
Различают:
- простое бинарное деление (прокариоты),
- митотическое деление (простейшие, одноклеточные водоросли),
- множественное деление, или шизогонию (малярийный плазмодий).
Во время шизогонии сперва многократно митозом делится ядро, затем каждое из дочерних ядер окружается цитоплазмой, и формируются несколько самостоятельных организмов.
Почкование – способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи. Дочерние особи могут отделяться от материнской и переходить к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи), могут остаться прикрепленными к ней, образуя в этом случае колонии (коралловые полипы).
Фрагментация – способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается материнская особь (кольчатые черви, морские звезды, спирогира, элодея). В основе фрагментации лежит способность организмов к регенерации.
Полиэмбриония – способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается эмбрион (монозиготные близнецы).
Вегетативное размножение – способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются или из частей вегетативного тела материнской особи, или из особых структур (корневище, клубень и др.), специально предназначенных для этой формы размножения.
Спорообразование – размножение посредством спор. Споры – специализированные клетки, у большинства видов образуются в особых органах – спорангиях. У высших растений образованию спор предшествует мейоз.
Половое размножение
Гаметы – специализированные клетки, которые образуются в половых органах родительских особей (мужской и женской) и затем сливаются с образованием зиготы. Гаметогенез – процесс формирования гамет; основным этапом гаметогенеза является мейоз.
Оплодотворение – процесс слияния мужской и женской гамет. Обязательным следствием полового размножения является перекомбинация генетического материала у дочернего поколения.
В зависимости от особенностей строения гамет, можно выделить следующие формы полового размножения:
- Изогамия – форма полового размножения, при которой гаметы (условно женские и условно мужские) являются подвижными и имеют одинаковые морфологию и размеры.
- Гетерогамия (анизогамия) – форма полового размножения, при которой женские и мужские гаметы являются подвижными, но женские – крупнее мужских и менее подвижны.
- Овогамия (оогамия) – форма полового размножения, при которой женские гаметы неподвижные и более крупные, чем мужские гаметы. В этом случае женские гаметы называются яйцеклетками, мужские гаметы, если имеют жгутики – сперматозоидами, если не имеют – спермиями.
Овогамия характерна для большинства видов животных и растений. Изогамия и гетерогамия встречаются у некоторых примитивных организмов (водоросли).
Конъюгация – слияние содержимого отдельных гаплоидных клеток нитевидных талломов. По специально образующимся каналам содержимое одной клетки перетекает в другую, образуется диплоидная зигота, которая обычно после периода покоя также делится мейозом.
Гермафродитизм – примитивная форма полового размножения, при котором мужские и женские половые клетки образуются в одном организме. Гермафродитизм делает возможным самооплодотворение, что существенно, в первую очередь, для малоподвижных видов или особей, ведущих одиночное существование. С другой стороны, самооплодотворение препятствует обмену генетическим материалом между особями; многие организмы имеют приспособления, препятствующие самооплодотворению (генетическая несовместимость половых клеток от одного организма, образование мужских и женских гамет в разное время, особое строение цветка, благоприятствующее перекрёстному опылению однодомных растений).
- Гермафродиты, у которых с возрастом меняется пол (рыбы-попугаи, живущие в коралловых рифах, в начале жизни они все – самки, во 2 половине жизни – самцы)
Партеногенез (девственное размножение), форма полового размножения, развитие яйцеклетки без оплодотворения. Образование яйцеклетки происходит путем митоза без перекомбинации и репродукции хромосом. Дочерний организм – точная копия материнского. Встречается у дафний, тлей, трутней, шелкопрядов, скальные ящерицы, одуванчик, ястребинка.
Причины партеногенеза – редкие встречи особей между собой, для быстроты смены поколений.
8. примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).
Задание 1.
В чём заключается значение полового размножения для эволюции? |
Тип вариантов ответов: Текстовые, Графические, Комбинированные. Варианты ответов: 1) при оплодотворении в зиготе могут возникнуть новые комбинации генов 2) дочерний организм является точной копией родительских организмов 3) благодаря процессу митоза из зиготы формируется зародыш 4) развитие нового организма начинается с деления одной клетки Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов):1) приоплодотворении в зиготе могут возникнуть новые комбинации генов. |
Задание 2.
Текст задания: Вставьте слова в предложение: Размножение организмов. Размножение- это способность живых существ …. (А) себе подобных. Различают … (Б) типа размножения. При половом размножении участвуют половые клетки …. (В), при слиянии которых образуется … (Г). При…(Д) размножении принимает участие одна родительская особь. Перечень терминов:
|
Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные). Варианты ответа: Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов): А -1Б-3В-6Г-8 Д-5 |
ГРУППА 106 БИОЛОГИЯ
ТЕМА: Многообразие органического мира. Класификация организмов.
СМОТРИ ГРУППУ 208 -та же тема. (выше!)
ГРУППА 308 БИОЛОГИЯ
ТЕМА:1.Биосинтез
белков.
Биосинтез происходит в клетках с огромной скоростью. В организме высших животных в одну минуту образуется до
Как и в любой другой биохимической реакции, в этом синтезе участвует фермент — РНК-полимераза.
Так как в одной молекуле ДНК может находиться множество генов, очень важно, чтобы РНК-полимераза начала синтез иРНК со строго определённого места ДНК. Поэтому в начале каждого гена находится особая специфическая последовательность нуклеотидов, называемая промотором. РНК-полимераза «узнаёт» промотор, взаимодействует с ним и, таким образом, начинает синтез цепочки иРНК с нужного места.
У прокариот синтезированные молекулы иРНК сразу же могут взаимодействовать с рибосомами и участвовать в синтезе белков.
У эукариот иРНК синтезируется в ядре, поэтому сначала она взаимодействует со специальными ядерными белками и переносится через ядерную мембрану в цитоплазму.
Аминокислоты, доставленные на рибосомы, ориентированы по отношению друг к другу так, что карбоксильная группа одной молекулы оказывается рядом с аминогруппой другой молекулы. В результате между ними образуется пептидная связь.
На информационной РНК (иРНК) по принципу комплементарности будет синтезирована цепь ГЦУ ААУ ГУУ, в результате чего выстроится цепочка аминокислот: аланин — аспарагин — валин.
Тема 2. Регуляция
работы генов у прокариот и эукариот.
ЗАКОНСПЕКТИРУЙТЕ СОДЕРЖАНИЕ ПРЕЗЕНТАЦИИ
