44499

Биология. Принципы биологического познания

Шпаргалка

Биология и генетика

Биология изучает строение, функционирование, рост, происхождение, историческое развитие и распространение живых организмов на Земле, описывает и систематизирует их разнообразие, взаимодействие между собой и с окружающей средой.

Русский

2014-03-28

116.21 KB

9 чел.

1.Принципы биологического познания.
  Биология и ее основные принципы. Биология - наука о жизни во всех его проявлениях. Объектом исследований биологии являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой.
  Биология изучает строение, функционирование, рост, происхождение, историческое развитие и распространение живых организмов на Земле, описывает и систематизирует их разнообразие, взаимодействие между собой и с окружающей средой.
  Человек - существо биологическое, он подчиняется тем же законам природы, что и другие живые организмы. Разрушение среды обитания, которая угрожает истощением природных ресурсов, дефицитом пресной воды, экологическими проблемами и катастрофами, появлением новых заболеваний, требующих современных препаратов и методов лечения, делает биологию важнейшей наукой для будущего человечества. Биология - обязательный предмет школьного образования. В мире ежегодно выходят миллионы научных и научно-популярных публикаций, так или иначе касающихся биологических проблем. Современная биология исследует такие фундаментальные вопросы, как: клеточное строение организмов; эволюционное происхождение видов живого на Земле; генную теорию наследования признаков; устойчивость организмов к внешним факторам среды; обеспеченность организмов энергией - жизненной силой, поддерживающей процессы, происходящие в организме.
2.Определения жизни и фундаментальные свойства живого.
  Жизнь — активная форма существования материи, в некотором смысле высшая по сравнению с её физической и химической формами существования; совокупность физических и химических процессов, протекающих в клетке, позволяющих осуществлять обмен веществ и её деление (вне клетки жизнь не существует, вирусы проявляют свойства живой материи только после переноса генетического материала в клетку). Приспосабливаясь к окружающей среде, живая клетка формирует всё многообразие живых организмов. Основной атрибут живой материи — генетическая информация, используемая для репликации.
  Фундаментальные свойства живого.
1) Самообновление.
Связано с потоком вещества и энергии. Основу обмена веществ составляют сбалансированные и четко взаимосвязанные процессы ассимиляции (анаболизм, синтез, образование новых веществ) и диссимиляции (катаболизм, распад). В результате ассимиляции происходят обновление структур организма и образование новых его частей (клеток, тканей, частей органов). Диссимиляция определяет расщепление органических соединений, обеспечивает клетку пластическим веществом и энергией. Для образования нового нужен постоянный приток необходимых веществ, а в процессе жизнедеятельности (и диссимиляции, в частности) образуются продукты, которые нужно вывести во внешнюю среду.
2) Самовоспроизведение. Обеспечивает преемственность между сменяющимися генерациями биологических систем. Это свойство связано с потоками информации, заложенной в структуре нуклеиновых кислот. В связи с этим живые структуры постоянно воспроизводятся и обновляются, не теряя при этом сходства с предыдущими поколениями (несмотря на непрерывное обновление вещества). Нуклеиновые кислоты способны хранить, передавать и воспроизводить наследственную информацию, а также реализовывать ее через синтез бел­ков. Информация, хранимая на ДНК, переносится на молекулу белка с помощью молекул РНК.
3) Раздражимость. Связана с передачей информации извне в любую биологическую систему и отражает реакцию этой системы на внешний раздражитель. Благодаря раздражимости живые организмы способны избирательно реагировать на условия внешней среды и извлекать из нее только необходимое для своего существования. С раздражимостью связана саморегуляция живых систем по принципу обратной связи: продукты жизнедеятельности способны оказывать тормозящее или стимулирующее воздействие на те ферменты, кото­рые стояли в начале длинной цепи химических реакций.
4) Саморегуляция. Базируется на совокупности потоков вещества, энергии и информации через живой организм.
5) Поддержание гомеостаза (от гр. homoios — «подобный, одинаковый» и stasis — «неподвижность, состояние») — относительного динамического постоянства внутренней среды организма, физико-химических параметров существования системы.
6) Структурная организация — определенная упорядоченность, стройность живой системы. Обнаруживается при наследовании не только отдельных живых организмом, но и их совокупностей в связи с окружающей средой биогеоценозов.
7) Адаптация — способность живого организма постоянно приспосабливаться к изменяющимся условиям существовании в окружающей среде. В ее основе лежат раздражимость и характерные для нее адекватные ответные реакции.
8) Репродукция (воспроизведение). Так как жизнь существует в виде отдельных (дискретных) живых системы (например, клеток), а существование каждой такой системы строго ограничено во времени, поддержание жизни на 'Земле связано с ре­продукцией живых систем. На молекулярном уровне воспроизведение осуществляется благодаря матричному синтезу, новые молекулы образуются по программе, заложенной в структуре (матрице) ранее существовавших молекул.
9) Наследственность. Обеспечивает преемственность между поколениями организмов (на основе потоков информации). Тесно связана с ауторепродукцией жизни на молекулярном, субклеточном и клеточном уровнях. Благодаря наследственности из поколения в поколение передаются признаки, которые обеспечивают приспособление к среде обитания.
10) Изменчивость — свойство, противоположное наследственности. За счет изменчивости живая система приобретает признаки, ранее ей несвойственные. В первую очередь изменчивость связана с ошибками при репродукции: изменения в структуре нуклеиновых кислот приводят к появлению новой наследственной информации. Появляются новые признаки и свойства. Если они полезны для организма в данной среде обитания, то они подхватываются и закрепляются естественным отбором. Создаются новые формы и виды. Таким образом, изменчивость создает предпосылки для видообразования и эволюции.
11) Индивидуальное развитие (процесс онтогенеза) — воплощение исходной генетической информации, заложенной в структуре молекул ДНК (т. е. в генотипе), в рабочие структуры организма. В ходе этого процесса проявляется такое свойство, как способность к росту, что выражается в увеличении массы тела и его размеров. Этот процесс базируется на репродукции молекул, размножении, росте и дифференцировке клеток и других структур и др.
12) Филогенетическое развитие (закономерности его установлены Ч.Р.Дарвином). Базируется на прогрессивном размножении, наследственности, борьбе за существование и отборе. В результате эволюции появилось, огромное количество видов. Прогрессивная эволюция прошла ряд ступеней. Это доклеточные, одноклеточные и многоклеточные организмы вплоть до человека. При этом онтогенез человека повторяет филогенез (т. е. индивидуальное развитие проходит те же этапы, что и эволюционный процесс).
13) Дискретность (прерывистость) и в то же время целостность. Жизнь представлена совокупностью отдельных организмов, или особей. Каждый организм, в свою очередь, также дискретен, поскольку состоит из совокупности органов, тканей и клеток. Каждая клетка состоит из органелл, но в то же время автономна. Наследственная информация осуществляется генами, но ни один ген в отдельности не может определять развитие того или иного признака.
3. Уровни организации живой природы.
1) Молекулярный.
На уровне отдельных молекул органических веществ протекают важнейшие жизненные процессы.
2) Клеточный. Клетка - основная единица живого. Жизнь невозможна вне клетки.
3) Тканевый. Ткани - системы клеток, сходных по строению и выполняемым в организме функциям. Ткани имеются у животных и растений.
4) Органный. Орган - часть животного или растения, выполняющая определённую функцию. Органы объединяют в себе несколько типов тканей.
5) Организменный. Организм - система органов, действующая как единое целое.
6) Популяционно-видовой. Особи одного и того же вида, длительно занимающие определённое пространство, создают популяцию.
7) Биогеоцентрический. Популяции нескольких различных видов взаимодействующие между собой, вместе с окружающей их неживой природой объединяются в биогеоценоз (экологическую систему).
8) Биосферный. Биосфера охватывает все живые организмы Земли, все проявления жизни на планете.
4. Типы клеточной организации.
По характеру организации ядерного аппарата все клетки делятся на две группы.
1) Прокариотные клетки, для которых характерно отсутствие ядерной оболочки, укладка ДНК без участия гистонов, унирепликационный тип репликации ДНК, моноцистронный принцип организации транскрипции и ее регуляция по принципу положительной и отрицательной обратной связи.
2) Эукариотные клетки, отличающиеся наличием ядерной оболочки, мультирепликационным типом репликации молекул ДНК, образующих набор хромосом. Упаковка ДНК происходит с помощью комплекса белков. Процессы транскрипции ДНК и ее регуляции у эукариот значительно отличаются от таковых у прокариот.
5. Строение и химический состав клеток. Роль воды.
  Строение клеток.
Все клеточные формы жизни на Земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток:
1) Строение эукариотической клетки.
Клетки, образующие ткани животных и растений, значительно различаются по форме, размерам и внутреннему строению. Однако все они обнаруживают сходство в главных чертах процессов жизнедеятельности, обмена веществ, в раздражимости, росте, развитии, способности к изменчивости. Клетки всех типов содержат два основных компонента, тесно связанных между собой, — цитоплазму и ядро. Ядро отделено от цитоплазмы пористой мембраной и содержит ядерный сок, хроматин и ядрышко. Полужидкая цитоплазма заполняет всю клетку и пронизана многочисленными канальцами. Снаружи она покрыта цитоплазматической мембраной. В ней имеются специализированные структуры-органоиды, присутствующие в клетке постоянно, и временные образования — включения. Мембранные органоиды: наружная цитоплазматическая мембрана (HЦM), эндоплазматическая сеть (ЭПС), аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии и пластиды. В основе строения всех мембранных органоидов лежит биологическая мембрана. Все мембраны имеют принципиально единый план строения и состоят из двойного слоя фосфолипидов, в который с различных сторон и в разную глубину погружены белковые молекулы. Мембраны органоидов отличаются друг от друга лишь наборами входящих в них белков.
2) Строение прокариотической клетки
Клетки прокариотического типа устроены сравнительно просто. В них нет морфологически обособленного ядра, единственная хромосома образована кольцевидной ДНК и находится в цитоплазме; мембранные орган ел л ы отсутствуют (их функцию выполняют различные впячивания плазматической мембраны); в цитоплазме имеются многочисленные мелкие рибосомы; микротрубочки отсутствуют, поэтому цитоплазма неподвижна, а реснички и жгутики имеют особую структуру. Особенности структуры прокариотических клеток определяют специфический характер процессов обмена веществ, жизнедеятельности и размножения. К прокариотам относят бактерий. Одну из групп фотосинтезирующих бактерий (синезеленые водоросли, или  цианобактерии) раньше относили к водорослям. Однако в настоящее время их рассматривают как специфическую группу бактерий.
  Химический состав клеток. Каждая клетка содержит множество химических элементов, участвующих в различных химических реакциях. Химические процессы, протекающие в клетке — одно из основных условий её жизни, развития и функционирования. Одних химических элементов в клетке больше, других — меньше. Живые организмы могут отличаться от окружающей их среды по изотопному составу химических элементов.Условно все элементы клетки можно разделить на три группы.
Макроэлементы. Относят кислород (65—75 %), углерод (15—18 %), водород (8—10 %), азот (2,0—3,0 %), калий (0,15—0,4 %), сера (0,15—0,2 %), фосфор (0,2—1,0 %), хлор (0,05—0,1 %), магний (0,02—0,03 %), натрий (0,02—0,03 %), кальций (0,04—2,00 %). Такие элементы, как C, O, H, N, S, P входят в состав органических соединений.
Микроэлементы, составляющим от 0,001 % до 0,000001 % массы тела живых существ, относят ванадий, германий, йод (входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы), кобальт (витамин В12), марганец, никель, рутений, селен, фтор (зубная эмаль), медь, хром, цинк
Ультрамикроэлементы, составляют менее 0,0000001 % в организмах живых существ, к ним относят золото, серебро, которые оказывают бактерицидное воздействие, ртуть, подавляющую обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты. Также к ультрамикроэлементам относят платину и цезий. Некоторые к этой группе относят и селен, при его недостатке развиваются раковые заболевания. Функции ультрамикроэлементов ещё мало понятны.
  Роль Воды. Вода – это универсальная дисперсионная среда живой материи. Даже наземные организмы, которые на первый взгляд способны нормально существовать лишь в газообразной среде, на самом деле живут в сугубо водной среде, что легко обнаружить, если рассматривать жизнь на клеточном уровне. Активные клетки состоят на 60-95% из воды, однако и в покоящихся клетках и тканях, например, в спорах и семенах, на долю воды обычно приходится не менее 10-20%.
6. Функции органелл клетки.
Эндоплазматическая сеть –
трехмерная система вакуолей и канальцев, имеющая форму плоских мешочков или цистерн. является местом синтеза белка и образования липидов.
Аппарат Гольджи состоит из отдельных Диктиосом и Везикулами (пузырьков Гольджи). Диктиосомы – стопки плоских, не соприкасающихся друг с другом дисковидных цистерн, ограниченных мембранами, осуществляя синтез полисахарид. Пузырьки Гольджи отчленяются от краев диктиосомных пластинок или концов трубок и направляются в сторону плазмалеммы или вакуоли. транспортируют образовавшиеся полисахариды.
Рибосомы В состав входят рибосомальная РНК и белки. Основной функцией рибосом является трансляция, то есть синтез белков.
Пластиды – органеллы, встречающиеся только в растительной клетке. три типа пластид : 1. хлоропласты – самые крупные, зеленые, имеющие форму двояковыпуклой линзы, выполняющие функцию фотосинтеза . 2.Лейкопласты – бесцветные пластиды, округлой или овальной формы, выполняющие функции синтеза и накопления вторичного крахмала, белков и липидов. 3. Хромопласты – разнообразной формы; желтого, оранжевого, красного или бурого цвета, придающие рекламную окраску органам растений
Вакуоли –это производные ЭПС, ограниченные мембраной – Тонопластом и заполненные водянистым содержимым – клеточным соком. В молодых растительных клетках вакуоли представляют сиситему канальцев и пузырьков (провакуоли), по мере роста клеток они увеличиваются и сливаются в одну большую вакуоль. Функции вакуоли: обеспечивающее тургор, водный баланс клетки Накопительная синтетическая. Митохондрии - крошечные тельца нитевидной, зернистой или извилистой формы.
Митохондрии считаются энергетическими станциями, вырабатывающими энергию и преобразующими ее в формы, нужные для синтеза и других процессов. Это дыхательные центры клетки.
Микротела Это тельца округлой формы, ограниченные элементарной мембраной. в них происходят реакции светового дыхания поглощение О2 и выделение СО2 на свету Микротрубочки - они регулярно разрушаются и образуются вновь на определенных стадиях клеточного цикла. Каждая микротрубочка состоит из субъединиц белка Тубулина. У микротрубочек много функций. Одна из наиболее важных - это участие в формировании клеточной оболочки.
Микрофиламенты - представляют собой длинные нити, состоящие из сократительного белка Актина. Пучки микрофиламентов играют ведущую роль в токах цитоплазмы. Микрофиламенты вместе с микротрубочками образуют гибкую сеть, называемую цитоскелетом.
Гиалоплазма является основным веществом цитоплазмы, в него погружены органоиды. функции : транспортную коммуникационную регуляторную
7. Клетка – открытая система. Световая и темновая фазы фотосинтеза.
  Клетка как открытая система.
Обязательным условием существования любого организма является постоянный приток питательных веществ и постоянное выделение конечных продуктов химических реакций, происходящих в клетках. Поступившие в клетки органические вещества (или синтезированные в ходе фотосинтеза) расщепляются на строительные блоки - мономеры и направляются во все клетки организма. Часть молекул этих веществ расходуется на синтез специфических органических веществ, присущих данному организму. В клетках синтезируются белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие вещества, которые выполняют различные функции (строительную, каталитическую, регуляторную, защитную и т.д.).
Другая часть низкомолекулярных органических соединений, поступивших в клетки, идет на образование АТФ, в молекулах которой заключена энергия, предназначенная непосредственно для выполнения работы. Энергия необходима для синтеза всех специфических веществ организма, поддержания его высокоупорядоченной организации, активного транспорта веществ внутри клеток, из одних клеток в другие, из одной части организма в другую, для передачи нервных импульсов, передвижения организмов, поддержания постоянной температуры тела (у птиц и млекопитающих) и для других целей.
В ходе превращения веществ в клетках образуются конечные продукты обмена, которые могут быть токсичными для организма и выводятся из него (например, аммиак). Таким образом, все живые организмы постоянно потребляют из окружающей среды определенные вещества, преобразуют их и выделяют в среду конечные продукты.
  Световая фаза.
В процессе фотосинтеза различают световую и темновую фазы. При освещении растений энергия света преобразуется в энергию химических связей АТФ и НАДФ*Н. Энергия этих соединений легко освобождается и используется внутри клетки растения для разных целей, в первую очередь для синтеза глюкозы и иных органических соединений. Без освещения солнечным или искусственным светом, в спектре которого есть красные и синие лучи, синтез АТФ и НАДФ*Н в клетке растения не происходит. Поэтому такую начальную стадию фотосинтеза называют световой фазой.
  Темновая фаза.
Однако, когда в растительной клетке уже накопились АТФ и НАДФ*Н, синтез глюкозы может происходить и в темноте, без участия света. Для этих биохимических реакций освещение не нужно, поскольку они уже обеспечены энергией света, запасенной в биологических «аккумуляторах» . Эту стадию фотосинтеза называют темновой фазой.
8. Хемосинтез. Гликолиз. Брожение.
  Хемосинтез  —
способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO2 служат реакции окисления неорганических соединений. Подобный вариант получения энергии используется только бактериями или археями. Явление хемосинтеза было открыто в 1887 году русским учёным С. Н. Виноградским. Необходимо отметить, что выделяющаяся в реакциях окисления неорганических соединений энергия не может быть непосредственно использована в процессах ассимиляции. Сначала эта энергия переводится в энергию макроэнергетических связей АТФ и только затем тратится на синтез органических соединений.
  Гликолиз — ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы в клетках, сопровождающийся синтезом АТФ. Гликолиз при аэробных условиях ведёт к образованию пировиноградной кислоты (пирувата), гликолиз в анаэробных условиях ведёт к образованию молочной кислоты (лактата). Гликолиз является основным путём катаболизма глюкозы в организме животных.
  Брожение — метаболический процесс, при котором регенерируется АТФ, а продукты расщепления органического субстрата могут служить одновременно и донорами, и акцепторами водорода. Брожение — это анаэробный (происходящий без участия кислорода) метаболический распад молекул питательных веществ, например глюкозы. По выражению Луи Пастера, «брожение — это жизнь без кислорода». Большинство типов брожения осуществляют микроорганизмы — облигатные или факультативные анаэробы.
9. Аэробный окисление в митохондриях.
Окисление глюкозы до СО2 и Н2О (аэробный распад). Аэробный распад глюкозы можно выразить суммарным уравнением: С6Н12О6 + 6 О2 → 6 СО2 + Н2О + 2820 кДж/моль. Ты ешь сахар (глюкозу) и вдыхаешь кислород, выдыхаешь углекислый газ и пары воды получаешь энергию.
В определённых ситуациях обеспечение кислородом тканей может не соответствовать их потребностям. Например, на начальных стадиях интенсивной мышечной работы при стрессе сердечные сокращения могут не достигать нужной частоты, а потребности мышц в кислороде для аэробного распада глюкозы велики. В подобных случаях включается процесс, который протекает без кислорода и заканчивается образованием лактата из пировиноградной кислоты. C6H12O6+6O2 = 6 СО2+б Н2О+686 ккал Этот путь является основным в образовании энергии. Первые этапы этого пути совпадают с анаэробным окислением глюкозы. Расхождение путей начинается на стадии образования пировиноградной кислоты, которая в животных тканях декарбоксилируется окислительным путем.
11. Строение и свойства углеводов и жиров.
   Углеводы
, имеющие биологическое значение, делятся на три класса.
1) Моносахариды. Представляют собой простые сахара с эмпирической формулой, (CH2O)n . В зависимости от числа углеродных атомов в их молекуле различают триозы, тетрозы, пентозы ( рибоза, дезоксирибоза, рибулеза), гексозы (глюкоза, фруктоза).
2) Дисахариды. Это сахара, образующиеся в результате конденсации двух моносахаридов (гексоз) с потерей молекулы воды. Их эмпирическая формула имеет вид C12H22O11. Наиболее важными из этой группы являются сахароза и мальтоза (у растений) и лактоза (у животных).
3) Полисахариды. Образуется в результате конденсации большого числа молекул моно сахаридов (гексоз) с соответствующей потерей молекул воды. Их эмпирическая формула имеет вид (C6H10O5)n . Наибольшее биологическое значение имеют полисахариды крахмал, гликоген и целлюлоза.
  Свойства углеводов.
1.Структурное – входят в состав оболочек растительных клеток и формирует опорный скелет растений.
2.Энергетическое – являются важных резервом энергии в организме.
   Жиры или Триглицериды — природные органические соединения, полные сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот; входят в класс липидов.
В живых организмах выполняют прежде всего структурную и энергетическую функции: они являются основным компонентом клеточной мембраны, а в жировых клетках сохраняется энергетический запас организма.
Наряду с углеводами и белками, жиры — один из главных компонентов питания. Жидкие жиры растительного происхождения обычно называют маслами — так же, как и сливочное масло.
  Свойства жиров. Энергетическая ценность жира приблизительно равна 9,1 ккал на грамм, что соответствует 38 кДж/г. Таким образом, энергия, выделяемая при расходовании 1 грамма жира, приблизительно соответствует, с учетом ускорения свободного падения, поднятию груза весом 39000 Н (массой ≈ 4000 кг) на высоту 1 метр.
При сильном взбалтывании с водой жидкие (или расплавленные) жиры образуют более или менее устойчивые эмульсии (см. гомогенизация). Природной эмульсией жира в воде является молоко.
12. Генетика. Законы Менделя.
Законы Менделя —
это принципы передачи наследственных признаков от родительских организмов к их потомкам, вытекающие из экспериментов Грегора Менделя. Эти принципы послужили основой для классической генетики и впоследствии были объяснены как следствие молекулярных механизмов наследственности. Хотя в русскоязычных учебниках обычно описывают три закона, «первый закон» не был открыт Менделем. Особое значение из открытых Менделем закономерностей имеет «гипотеза чистоты гамет»
I закон Менделя — закон единообразия перво­го поколения при скрещивании чистых форм.
Для примера можно рассмотреть этот процесс на кошках.
Произведем скрещивание двух гомозиготных по генам окраса кошек — черной и шоколадной.
В — аллель, отвечающий за синтез черного пигмента;
b — аллель, отвечающий за синтез шоколадного пигмента.
Черный кот имеет генотип ВВ, шоколадная кошка — bb. Родителей в генетике обозначают латинской буквой Р (от латинского parenta — «родители»). Сперматозоиды будут нести один аллель В, а яйцеклетки — аллель b.
В результате оплодотворения образуются зиготы, содержащие диплоидный набор хромосом (характерный набор для оплодотворенной яйцеклетки и всех соматических клеток гена) и несущие аллели Bb. Гибриды первого поколения, которые в генетике принято обозначать F1, окажутся гетерозиготными по данному локусу — Bb. Аллель В полностью доминирует над аллелем b, поэтому все полученные котята будут черными. Иногда доминирование одного аллеля над другим обозначают таким образом: В>b.
При скрещивании гомозиготных кошек получается одинаковое по фенотипу потомство. Эти результаты иллюстрируют I закон Менделя.
Анализируя данное скрещивание, мы говорим только об одном признаке — черном и шоколадном окрасе. Все многообразие признаков, определяющих как сходство, так и различие родителей, в данный момент нас не интересует. Такой тип скрещивания называют моногибридным.
II закон Менделя — закон расщепления: при скрещивании гибридов первого поколения между собой в потомстве второго поколения наблюдается закономерное расщепление.
Произведем скрещивание между собой потомков из первого поколения (F,).
Черные гетерозиготные кот и кошка, имеющие генотип Bb, образуют половые клетки двух типов, несущие аллель В и аллель b. При оплодотворении образуются следующие варианты зигот: BB Bb Bb bb в соотношении 1:2:1.
Во втором поколении (F2) получилось 3/4 черных котят и 1/4iшоколадных.
Черные гомозиготные и черные гетерозиготные котята выглядят одинаково — имеют одинаковый фенотип. В таком случае расщепление по фенотипу составит 3:1. Однако такое доминирование наблюдается не всегда. Известны и другие варианты.
III закон Менделя — аллели каждого гена рас­пределяются в потомстве независимо от аллелей другого гена.
Для объяснения третьего закона Менделя используем для сходства скрещивания животных того же окраса, однако предположим, что у черного кота шерсть короткая, а у кошки — длинная. Длина шерсти определяется геном локуса Long, его доминанный аллель L определяет короткую, а рецессивный l — длинную шерсть. Опять-таки примем, что родители гомозиготны по исходным генам: генотип кота можно записать как BBLL, генотип кошки — bbll. Гены, определяющие эти признаки, относятся к разным локусам, а это значит, что у каждого из родителей будут образовываться половые клетки только одного типа.

Все котята первого поколения пойдут в отца — такие же черные и короткошерстные. И гетерозиготные по обоим генам — BbLl. А вот котята второго поколения (от скрещивания этих потомков исходной пары) будут уже четырех типов: больше всего — короткошерстных черных, примерно поровну — короткошерстных шоколадных и длинношерстных черных и совсем мало — длинношерстных шоколадных. Если посчитать значительное количество таких потомков (более 64), то получится примерное соотношение: 9 черных короткошерстных, 3 черных длинношерстных, 3 шоколадных короткошерстных, 1 шоколадный длинношерстный. То есть для каждого признака: окраса и длины шерсти соблюдается то же соотношение — 3:1 (12 черных, 4 шоколадных, 12 короткошерстных, 4 длинношёрстных). Получается, что признаки наследуются как бы независимо друг от друга.Это всего лишь схема принципов «работы» генетики кошек и того, как создаются новые породы. На самом деле все не так уж просто.
13. Хромосомная теория наследственности Т. Моргана.
Опыты Моргана. При анализы отклонений от ожидаемых результатов в опытах по скрещиванию плодовых мушек (дрозофил) Морган с сотрудниками получили следующие данные.
  Ген серого цвета тела (В) доминирует над геном черного цвета (в), ген нормальной длины крыльев (V) – над геном коротких крыльев (v). Если муха, имеющую оба рецессивных гена (ввvv) скрестить с гомозиготной доминантной (BBVV), то в первом поколении все потомства окажется доминантным гетерозиготным (ВвVv). Здесь еще нет никакого отличия от обычного дигибридного скрещивания. Чтобы узнать, какие гаметы образуют особь первого поколения, следует провести анализирующее скрещивание: скрестить гибридную самку с самцом, рецессивным по обоим генам (Черным, короткокрылым). Если два гена, относящихся к различным аллельным парам, локализованы в разных хромосомах, то у дигетерозиготы  следует ожидать образования четырех типов гамет: 25% гамет BV, 25% вV, 25% Bv, 25% вv.
  В таком случае при анализирующем скрещивании должно получиться и четыре типа потомков: серые длиннокрылые, серые короткокрылые, черные длиннокрылые и черные короткокрылые, причем всех поровну. Однако такого расщепления в нашем примере не будет: гены B и V локализованы в одной и той же хромосоме и передаваться последующему поколению будут сцепленно. При абсолютном сцеплении обоих генов следует ожидать только два типа гамет: 50% BV и 50% вv. Это подтвердилось в опытах в тех случаях, если самка была гомозиготной по обоим рецессивам, а самец – дигетерозиготным. Однако, если в опытах самка будет дигетерозиготной, а самец гомозиготным по обоим рецессивам, то у самки образуются четыре типа гамет и, следовательно, четыре типа потомков. Соотношении же потомков в поколении окажется не одинаковым, а именно: 41,5% серые длиннокрылые, 41,5% черные короткокрылые , 8,5% черные длиннокрылые, 8,5% серые короткокрылые.
14. Строение и Функция РНК и ДНК.
В клетках эукариот (например, животных или растений) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органоидах (митохондриях и пластидах). В клетках прокариотических организмов (бактерий и архей) кольцевая или линейная молекула ДНК, так называемый нуклеоид, прикреплена изнутри к клеточной мембране. С химической точки зрения, ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков, нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. ДНК является носителем генетической информации, записанной в виде последовательности нуклеотидов с помощью генетического кода. С молекулами ДНК связаны два основополагающих свойства живых организмов — наследственность и изменчивость.
Рибонуклеи́новые кисло́ты (РНК) — нуклеиновые кислоты, полимеры нуклеотидов, в состав которых входят остаток ортофосфорной кислоты, рибоза (в отличие от ДНК, содержащей дезоксирибозу) и азотистые основания — аденин, цитозин, гуанин и урацил (в отличие от ДНК, содержащей вместо урацила тимин). Функции РНК.
• Генетическая репликативная функция: структурная возможность

копирования (репликации) линейных последовательностей нуклеотидов через комплементарные последовательности. Функция реализуется при вирусных инфекциях и аналогична главной функции ДНК в жизнедеятельности клеточных организмов - редупликации генетического материала.
• Кодирующая функция: программирование белкового синтеза линейными последовательностями нуклеотидов. Это та же функция, что и у ДНК. И в ДНК,и в РНК одни и те же триплеты нуклеотидов кодируют 20 аминокислот белков, и последовательность триплетов в цепи нуклеиновой кислоты есть программа для последовательной расстановки 20 видов аминокислот в полипептидной цепи белка.
• Структурообразующая функция: формирование уникальных трехмерных структур. Компактно свернутые молекулы малых РНК принципиально подобны трехмерным структурам глобулярных белков, а более длинные молекулы РНК могут образовывать и более крупные биологические частицы или их ядра.
• Функция узнавания: высокоспецифические пространственные взаимодействия с другими макромолекулами (в том числе белками и другими РНК) и с малыми лигандами. Эта функция, пожалуй, главная у белков. Она основана на способности полимера сворачиваться уникальным образом и формировать специфические трехмерные структуры. Функция узнавания является базой специфического катализа.
• Каталитическая функция: специфический катализ химических реакций рибозимами. Данная функция аналогична энзиматической функции белков-ферментов.
15. Генетический код. Свойства генетического кода.
Генетическая информация, содержащаяся в ДНК и в иРНК, заключена в последовательности расположения нуклеотидов в молекулах. Каким же образом иРНК кодирует (шифрует) первичную структуру белков, т. е. порядок расположения аминокислот в них? Суть кода заключается в том, что последовательность расположения нуклеотидов в иРНК определяет последовательность расположения аминокислот в белках. Этот код называют генетическим, его расшифровка - одно из великих достижений науки. Носителем генетической информации является ДНК, но так как непосредственное участие в синтезе белка принимает иРНК - копия одной из нитей ДНК, то генетический код записан на «языке» РНК.

 Код триплетен. В состав РНК входят 4 нуклеотида: А, Г, Ц, У. Если бы мы попытались обозначить одну аминокислоту одним нуклеотидом, то можно было бы зашифровать лишь 4 аминокислоты, тогда как их 20 и все они используются в синтезе белков. Двухбуквенный код позволил бы зашифровать 16 аминокислот (из 4 нуклеотидов можно составить 16 различных комбинаций, в каждой из которых имеется 2 нуклеотида).

 В природе же существует трехбуквенный, или триплетный, код. Это означает, что каждая из 20 аминокислот зашифрована последовательностью 3 нуклеотидов, т. е. триплетом, который получил название кодон. Из 4 нуклеотидов можно создать 64 различные комбинации, по 3 нуклеотида в каждой (43=64). Этого с избытком хватает для кодирования 20 аминокислот и, казалось бы, 44 триплета являются лишними. Однако это не так. Почти каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном (от 2 до 6). Это видно из таблицы генетического кода.


Код однозначен. Каждый триплет шифрует только одну аминокислоту. У всех здоровых людей в гене, несущем информацию об одной из цепей гемоглобина, триплет ГАА или ГАГ, стоящий на шестом месте, кодирует глутаминовую кислоту. У больных серповидноклеточной анемией второй нуклеотид в этом триплете заменен на У. Как видно из таблицы генетического кода, триплеты ГУА или ГУГ, которые в этом случае образуются, кодируют аминокислоту валин.

16. Мутация генетического материала. Виды мутации.
Гены, как и все в мире изменяются. Эти изменения получили название мутация. Мутации, будучи новыми молекулярными состояниями генов, столь же стойки, как и гены, из которых они возникают. Путем ауторепродукции мутации передаются потомкам в бесчисленном ряду клеточных поколений. Причины появления мутации могут заключаться в естественных условиях среды, в особенностях обмена веществ. В наше время обнаружено много факторов, с помощью которых мутации могут быть вызваны – это радиация, различные химические вещества.
  Виды мутации. Согласно этому принципу мутации подразделяются на: 1) гипоморфные, 2) аморфные, 3) антиморфные, 4) неоморфные.
  К гипоморфным относят мутации, действующей в том же направлении, что и нормальный аллель, но дающие несколько ослабленный эффект. Например, у дрозофилы окраска глаза при такой мутации значительно бледнее.
  К аморфным мутациям гена относятся такие, которые устраняют эффект нормального аллеля. Примером могут служить гены альбинизма, полностью тормозящие развитие пигмента у животных или хлорофилла у растений.
  К антиморфным мутациям относят такие, действие которых является противоположным нормальной аллели. Например, аллель исходного признака дает пурпурный цвет семян кукурузы, а мутантный аллель вызывает образование бурого пигмента.
  К неомофным мутациям относятся такие, действие которых совершенно отлично от действия исходной нормальной аллеи.
17. Типы наследственной изменчивости. Модификационная изменчивость.
Различают три формы изменчивоти. 1. Модификационная, или фенотипическая, изменчивость. Охватывает изменения признаков, которые происходят под влиянием условий развития или факторов внешней среды. Любое изменение фенотипа под влиянием условий среды не приводит к изменению генотипа, поэтому данная изменчивость является ненаследственной.
  1.Модификационная изменчивость характеризуется следующим особенностями.
1) Развитие в сходных условиях носит групповой характер проявление признака. Например, количество эритроцитов на кубический миллиметр крови у людей, живущих высоко в горах.
2) Изменчивость носит обратимый характер.
3) Влияние среды может изменить проявление признаков на основе наследственного проявления нормы реакции. Норма реакции – это свойства данного генотипа обеспечивать в определенных пределах развитие данного генотипа обеспечивать в определенных пределах развитие данного онтогенеза в зависимости от меняющихся условии внешней среды. Классическим примером является изменение окраски шерсти зайца: зимой заяц белый, а летом серый. Способность противостоять колеблющимся условиям среды имеет приспособительный, или адаптивный, характер, и это составляет важнейшую роль нормы реакции.
2. Мутационная изменчивость. (16 вопрос).
18. Уровни иммунитета. Врожденный и приобретенный иммунитет.
Иммунитет классифицируют на врождённый и приобретенный.
Врождённый (неспецифический, конституционный) иммунитет обусловлен анатомическими, физиологическими, клеточными или молекулярными особенностями, закрепленными наследственно. Как правило, не имеет строгой специфичности к антигенам и не обладает памятью о первичном контакте с чужеродным агентом. Например:
Все люди невосприимчивы к чуме собак.
Некоторые люди невосприимчивы к туберкулёзу.
Доказано, что некоторые люди невосприимчивы к ВИЧ.
Приобретенный иммунитет классифицируют на активный и пассивный.
Приобретенный активный иммунитет возникает после перенесенного заболевания или после введения вакцины.
Приобретенный пассивный иммунитет развивается при введении в организм готовых антител в виде сыворотки или передаче их новорожденному с молозивом матери или внутриутробным способом.
Другая классификация разделяет иммунитет на естественный и искусственный.
Естественный иммунитет включает врожденный иммунитет и приобретенный активный (после перенесенного заболевания). А также пассивный при передаче антител ребёнку от матери.
Искусственный иммунитет включает приобретенный активный после прививки (введение вакцины) и приобретенный пассивный (введение сыворотки).
19. Гуморальный и клеточный иммунитет. Роль макрофагов, Т- и В – лимфоцитов в иммунной системе человека.
Исторически, в процессе изучения иммунной системы, сложилось разделение на клеточный и гуморальный иммунитет. Клеточный иммунитет обеспечивается лимфоцитами и фагоцитами и протекает без участия антител, которые относятся к гуморальным механизмам. Этот тип иммунитета осуществляет защиту от инфекций и опухолей. Основа клеточного иммунитета – это лимфоциты, которые образуются в костном мозге, а затем перемещаются для окончательного созревания в тимус, или вилочковую железу. По этой причине их называют тимус-зависимыми, или Т-лимфоцитами. В течение своей жизни лимфоцитам много раз приходится покидать лимфоидные органы и поступать в кровь, а затем возвращаться обратно. Благодаря такой мобильности эти клетки могут появляться в местах воспаления достаточно быстро. Т-лимфоциты бывают трех видов, каждый из которых выполняет свою важную функцию. Т-киллеры – это клетки, которые могут уничтожать антигены. Т-хэлперы первыми узнают о том, что в организм вторгся враг и реагируют на это выработкой особых ферментов, которые вызывают размножение и созревание Т-киллеров и В-клеток. И, наконец, Т-супрессоры нужны для того, чтобы подавлять активность иммунного ответа, когда в нем исчезает необходимость. Это очень важно для того, чтобы остановить развитие аутоиммунных реакций. Вообще, оказывается, что поставить четкую границу, разделяющую клеточный и гуморальный иммунитет, нельзя. В образовании антигенов участвуют клетки, а некоторые реакции клеточного иммунитета невозможны без антител. Гуморальный иммунитет строится на образовании антител к каждому антигену, попадающему в организм человека. Он представлен различными белками, присутствующими в крови и других биологических жидкостях. К ним относятся интерфероны, способные делать клетки невосприимчивыми к воздействию вирусов; С-реактивный белок крови, который запускает систему комплемента; лизоцим – это фермент, который повреждает стенки чужеродных микроорганизмов, растворяя их. Названные белки относятся к неспецифическому гуморальному иммунитету. Но есть также специфический, который представлен интерлейкинами, а также специфическими антителами и другими образованиями. Как видим, клеточный и гуморальный иммунитет тесно связаны между собой, и сбой в одном звене неизбежно потянет за собой проблемы в работе другого.
20. Бактериофаги и их роль в биосфере.
  Бактериофаги представляют собой наиболее многочисленную, широко распространенную в биосфере и, предположительно, наиболее эволюционно древнюю группу вирусов . Приблизительный размер популяции фагов составляет более 10 фаговых частиц.
  В природных условиях фаги встречаются в тех местах, где есть чувствительные к ним бактерии. Чем богаче тот или иной субстрат микроорганизмами, тем в большем количестве в нём встречаются соответствующие фаги. Так, фаги, лизирующие клетки всех видов почвенных микроорганизмов, находятся в почвах. Особенно богаты фагами черноземы и почвы, в которые вносились органические удобрения.
  Бактериофаги выполняют важную роль в контроле численности микробных популяций, в автолизе стареющих клеток, в переносе бактериальных генов, выступая в качестве векторных «систем».
  Действительно, бактериофаги представляют собой один из основных подвижных генетических элементов. Посредством трансдукции они привносят в бактериальный геном новые гены. Было подсчитано, что за 1 секунду могут быть инфицированы 10 бактерий . Это означает, что постоянный перенос генетического материала распределяется между бактериями, обитающими в сходных условиях.

Высокий уровень специализации, долгосрочное существование, способность быстро репродуцироваться в соответствующем хозяине способствует их сохранению в динамичном балансе среди широкого разнообразия видов бактерий в любой природной экосистеме. Когда подходящий хозяин отсутствует, многие фаги могут сохранять способность к инфицированию на протяжении десятилетий, если не будут уничтожены экстремальными веществами либо условиями внешней среды .
21. Строение вирусов. Особенности ВИЧ.
  Вирус
представляет собой нечто вроде гигантской молекулы, состоящей из нуклеиновой кислоты и белков, которые в частицах более крупных вирусов соединены с липоидами или углеводами. Вирусы обладают ферментами, которые управляют процессами размножения и внедрения в клетку, тогда как нуклеиновая кислота определяет структуру этих ферментов и их активность. У крупных вирусов группы пситтакоза — лимфогранулемы тончайшая структура частиц почти приближается к строению живой клетки; у них существует даже подобие клеточной мембраны.
  По-видимому, главным компонентом вируса является нуклеиновая кислота. Она передает генетическую информацию и управляет силами, заставляющими клетку-хозяина синтезировать новые специфические частицы, идентичные внедрившемуся вирусу. В самом вирусе нуклеиновая кислота расположена таким образом, что на нее не могут воздействовать нуклеазы. Существуют типы вирусов, состоящие только из нуклеиновой кислоты.
  Нуклеиновая кислота построена из большого числа нуклеотидов, которые состоят из фосфорной кислоты, основания и пентозы — рибозы или дезоксирибозы.
  Белки вируса построены из полипептидных цепей. Нуклеиновая кислота — материальный носитель биохимической и морфологической информации — окружена тонкой белковой оболочкой. Последняя играет важную роль в прикреплении частицы к клетке-хозяину и проникновении вирусной нуклеиновой кислоты в клетку. Кроме того, она действует как антиген и служит рецептором для нейтрализующих вирус антител.
  
ВИЧ.  Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) является представителем семейства ретровирусов, подсемейства лентивирусов (медленных вирусов). Зрелый вирион имеет средний размер 100 нм в диаметре и сферическую форму. ВИЧ имеет ядро, окруженное оболочкой. Внутренний компонент представлен электронно-плотным нуклеотидом палочкообразной формы.  Основным ферментом ретровирусов является обратная транскриптаза, благодаря которой при попадании ВИЧ в клетку, РНК превращается в ДНК, которая встраивается в ДНК клетки-хозяина, продуцируя новые вирусные копии. Следует отметить, что генетический материал ВИЧ представлен не одной, а двумя нитями РНК, что обусловливает быструю репликацию вируса в организме зараженного человека. Липопротеиновая оболочка содержит гликопротеины, обусловливающие прикрепление вируса к клетке, на поверхности которой есть рецептор – белок, который соответствует по конфигурации поверхностным белкам ВИЧ как «ключ-замок».
22. Формы и биологическая роль бесполого размножения.
  1. Биологическая
роль бесполого размножения Поддержание приспособленности усиливает значение стабилизирующего естественного отбора; обеспечивает быстрые темпы размножения; используется в практической селекции.
  2. Формы бесполого размножения. У одноклеточных организмов выделяют следующие формы бесполого размножения: деление, эндогонию, шизогонию и почкование, спорообразование.
  Деление характерно для амебы, инфузории, жгутиковые. Сначала происходит митотическое деление ядра, затем цитоплазма делится пополам все более углубляющейся перетяжкой. При этом дочерние клетки получают примерно одинаковое количество цитоплазмы и органоидов.
  Эндогония (внутреннее почкование) характерно для токсоплазмы. При образовании двух дочерних особей материнская дает лишь двух потомков. Но может быть внутреннее множественное почкование, что приведет к шизогонии.
  Встречается у споровиков (малярийного плазмодия) и др. Происходит многократное деление ядра без цитокинеза. Из одной клетки образуется очень много дочерних.
  Почкование (у бактерий, дрожжевых грибов и др.). При этом на материнской клетке первоначально образуется небольшой бугорок, содержащий дочернее ядро (нуклеоид). Почка растет, достигает размеров материнской особи, а затем отделяется от нее.
  Спорообразование (у высших споровых растений: мхов, папоротников, плаунов, хвощей, водорослей). Дочерний организм развивается из специализированных клеток – спор, содержащих гаплоидный набор хромосом.
  
3. Вегетативная форма размножения
  Характерна для многоклеточных организмов. При этом новый организм образуется из группы клеток, отделяющихся от материнского организма. Растения размножаются клубнями, корневищами, луковицами, корнеклубнями, корнеплодами, корневой порослью, отводками, черенками, выводковыми почками, листьями. У животных вегетативное размножение встречается у самых низкоорганизованных форм. Ресничные черви делятся на две части, и в каждой из них восстанавливаются недостающие органы за счет неупорядоченного деления клеток. Кольчатые черви могут восстанавливать целый организм из одного членика. Этот вид деления лежит в основе регенерации – восстановления утраченных тканей и частей тела (у кольчатых червей, ящериц, саламандр).
23. Клонирование живых организмов. Этапы клонирования на примере клонирование овцы Долли.
Первые опыты на амфибиях.

Возможность клонирования эмбрионов позвоночных впервые была показана в начале 50-х годов в опытах на амфибиях. Американские исследователи Бриггс и Кинг разработали микрохирургический метод пересадки ядер эмбриональных клеток с помощью тонкой стеклянной пипетки в лишенные ядра (энуклеированные) яйцеклетки. Они установили, что если брать ядра из клеток зародыша на ранней стадии его развития - бластуле, то примерно в 80% случаев зародыш благополучно развивается дальше и превращается в нормального головастика. Если же развитие зародыша, донора ядра, продвинулось на следующую стадию - гаструлу, то лишь менее чем в 20% случаев оперированные яйцеклетки развивались нормально.
Неудача клонирования мышей.
Успешные опыты с амфибиями заставили ученых задуматься о клонировании эмбрионов млекопитающих, в частности мышей. МакКиннел в одной из своих работ отмечал, что все необходимые для этого методы уже существуют, и непонятно, почему мышь до сих пор не клонирована. По его мнению, первыми объектами должны были стать именно мелкие животные, такие как мышь или кролик. Однако предсказание МакКиннелла не сбылось, хотя в конце 70-х годов опыты на мышах действительно начались и протекали весьма драматично. К тому времени, замечу, весьма основательно были изучены биология и генетика ранних этапов развития млекопитающих, и, в частности, мыши как модельного объекта.
Опыты над коровами и овцами.
Работа с реконструированными яйцеклетками крупных домашних животных, коров или овец, идет несколько по-другому. Их сначала культивируют не in vitro, a in vivo - в перевязанном яйцеводе овцы - промежуточного (первого) реципиента. Затем их оттуда вымывают и трансплантируют в матку окончательного (второго) реципиента - коровы или овцы соответственно, где их развитие происходит до рождения детеныша. Уиладсин предложил заключать реконструированные яйцеклетки в агаровый цилиндр, который он затем трансплантировал в перевязанный яйцевод овцы. По данным одних авторов реконструированные зародыши лучше развиваются в яйцеклетке, чем в культуральной среде, хотя некоторые исследователи получили неплохие результаты и при культивировании.
Клонирование овец.
Уиладсин еще в 1986 году показал, что и у эмбрионов овец на 16-клеточной стадии развития ядра сохраняют тотипотентность. Реконструированные яйцеклетки, содержащие ядра бластомеров 16-клеточных зародышей, развивались нормально до стадии бластоцисты в перевязанном яйцеводе овцы (в агаровом цилиндре), а после освобождения от агара и пересадки в матку овцы - второго реципиента - еще 60 дней. В другом случае донорами служили ядра 8-клеточных зародышей и были получены 3 живых ягненка, фенотип которых соотнетстиовал породе овец - доноров.
24. Проблемы клонирования человека. Стволовые клетки. Терапевтическое клонирование.
  Стволовые клетки — недифференцированные (незрелые) клетки, имеющиеся во всех многоклеточных организмах. Стволовые клетки способны самообновляться, образуя новые стволовые клетки, делиться посредством митоза и дифференцироваться в специализированные клетки, то есть превращаться в клетки различных органов и тканей.
  Развитие многоклеточных организмов начинается с одной стволовой клетки. В результате многочисленных циклов деления и процесса дифференцировки образуются все виды клеток, характерные для данного биологического вида. В человеческом организме таких видов клеток более 220. Стволовые клетки сохраняются и функционируют и во взрослом организме, благодаря им может осуществляться обновление и восстановление тканей и органов. Тем не менее, в процессе старения организма их количество уменьшается.
В терапевтическом клонировании используется процесс, известный как пересадка ядер соматических клеток, (замена ядра клетки, исследовательское клонирование и клонирование эмбриона), состоящий в изъятии яйцеклетки (ооцита) из которой было удалено ядро, и замена этого ядра ДНК другого организма. После многих митотических делений культуры (митозов культуры), данная клетка образует бластоцисту (раннюю стадию эмбриона состоящую из приблизительно 100 клеток) с ДНК почти идентичным первичному организму.
  Цель данной процедуры — получение стволовых клеток, генетически совместимых с донорским организмом. Например, из ДНК больного болезнью Паркинсона можно получить эмбриональные стволовые клетки, которые можно использовать для его лечения, при этом они не будут отторгаться иммунной системой больного.
25. Нейтробиология и генетика поведения.
Нейробиология
— наука, изучающая устройство, функционирование, развитие, генетику, биохимию, физиологию и патологию нервной системы. Изучение поведения является также разделом нейробиологии, которая всё сильнее проникает в сферы психологии и другие науки.
  Изучение человеческого мозга является междисциплинарной наукой и включает в себя много уровней изучения, от молекулярного до клеточного уровня (отдельные нейроны), от уровня относительно небольших объединений нейронов, до больших систем, таких как кора головного мозга или мозжечок, и на самом высоком уровне нервная система в целом.
  Генетика поведения учение, разработанное Ж.Пиаже , в центре которого стоит исследование психологических механизмов, обусловливающих структуру и развитие знания. В нем сделана попытка объединить данные, полученные в экспериментальных исследованиях онтогенетического развития, и общие теории современной логики и математики. Его теория познания представляет собой новый вариант биогенетической концепции . Как исторический, так и онтогенетический процесс развития знаний начинается с состояния эгоцентризма и феноменализма, которое характеризуется невозможностью осмыслить собственную позицию познающего субъекта. В дальнейшем это развитие осуществляется и за счет все большего проникновения в сущность объекта, и за счет рефлексии собственной познавательной активности. Данная стратегия исследования была применена Ж.Пиаже при генетическом анализе формирования физических понятий скорости и длительности, что позволило вывести их из отношений пространственного порядка.
27. Эволюционные учение Ч. Дарвина. Основные факторы и движущие силы эволюции. Синтетическая теория эволюции.
Теория Дарвина о происхождении видов сводится в общих чертах к следующему. Сначала появились просто устроенные организмы. Из них развились более сложные растения и животные, которые, видоизменяясь и совершенствуясь, размножились в воде и на суше. На протяжении многих тысячелетий с изменением поверхности земной коры и климата организмы сменяли друг друга. Населяющие теперь земной шар растения и животные достигли большего совершенства по сравнению с теми, от которых они произошли.
  Изучив и объяснив причины разнообразия различных домашних животных и сортов растений, Дарвин доказал происхождение их от диких предков. Образование множества различных пород лошадей, коров, овец, свиней, собак, голубей, а также сортов пшеницы, ячменя, овса и других сельскохозяйственных растений Дарвин объяснил искусственным отбором, в результате которого человек оставлял на племя те экземпляры, которые имели индивидуальные особенности, полезные и желательные для человека. Путем искусственного отбора человек улучшает сельскохозяйственных животных и растения. На искусственном отборе основана деятельность агрономов-селекционеров, выводящих много хозяйственно ценных сортов культурных растений.         Согласно учению Дарвина, в природе действует естественный отбор, благодаря которому хотя и очень медленно, но постоянно совершенствуется растительный и животный мир. Из множества растений и животных, появляющихся на свет, выживают только те, которые наиболее приспособлены к окружающей среде и поэтому наиболее жизнестойки. В природных условиях организмам приходится выдерживать беспрестанную борьбу с неблагоприятными условиями существования. Оставшиеся в живых, наиболее приспособленные к окружающим условиям организмы, скрещиваясь между собой, передают свои признаки новым поколениям, которые по сравнению с предшествующими поколениями более стойки в борьбе за существование. Таким образом, кроме отбора, в природе действует и наследственность, то есть способность организмов передавать свои признаки потомству, которые развиваются и закрепляются в них при определенных внешних условиях. Изменение внешних условий влечет за собой изменчивость видов, которая в связи с отбором приводит к совершенствованию организмов.
  Учение Дарвина давало естественное объяснение вопросов происхождения культурных растений (и домашних животных) от диких предков, а также возникновения и развития многочисленных видов организмов, распространившихся по всему земному шару.
Синтетическая теория это современная эволюци­онная теория, основы которой были заложены С. С. Четверико­вым (1926), объединившим дарвинизм с классической генети­кой. Эта теория получила развитие в работах английского ученого Дж. Хаксли (1942), который продолжил разработку комплексного подхода к процессам эволюции на базе современ­ных достижений генетики популяций, молекулярной биологии, эволюции биосферы. Основными положениями этой теории яв­ляются следующие:
1. Популяция — наименьшая, элементарная эволюционная еди­ница.
2. Элементарным эволюционным событием является изменение генетического состава популяции.
3. Материалом для эволюции служат, как правило, мелкие, дис­кретные изменения наследственности — мутации.
4. Факторами, поставляющими материал для отбора, являются мутационный процесс, комбинативная изменчивость и волны численности (популяционные волны). Они имеют случайный и ненаправленный характер. Фактором, усиливающим генетиче­ские различия, является изоляция.
5. Единственный направляющий фактор эволюции — естествен­ный отбор, возникающий на основе борьбы за существование. Его действие основывается на сохранении и накоплении случай­ных мелких мутаций.
6. Эволюция — постепенный и длительный процесс. Видообра­зование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену временных популяций.
7. Вид, как правило, состоит из множества соподчиненных, морфологически, физиологически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц — подвидов и популя­ций. (Однако известны также виды с небольшими ареалами, не делящиеся на подвиды, а некоторые реликтовые виды состоят из единственной популяции.)
8. Обмен аллелями, поток генов возможны лишь внутри вида. (Отсюда следует определение вида как генетически целостной и замкнутой системы.)
Эволюция носит дивергентный характер, т. е. один таксон мо­жет стать предком нескольких дочерних таксонов, но каждый вид имеет единственный предковый вид, единственную предковую популяцию. (Вследствие этого любой реальный, а не сбор­ный таксон имеет монофилетическое происхождение.)
10.Макроэволюция на уровне выше вида (род, семейство, отряд и т. д.) идет лишь путем микроэволюции; не существует законо­мерностей макроэволюции, отличных от закономерностей мик­роэволюции.
11.Эволюция непредсказуема и имеет ненаправленный харак­тер, т. е. не идет в направлении какой-то конечной, заранее за­данной цели. Иными словами, она не носит финалистического характера.
«Классическая» синтетическая теория эволюции сформирова­лась в 40-х гг. XX в. Современная эволюционная биология до­полняет ее рядом положений:
—Помимо естественного отбора, в небольших изолированных популяциях формирующую роль играет дрейф генов.
—Эволюция не всегда совершается постепенно. Видообразова­ние может носить и внезапный характер, например путем поли­плоидии или в результате крупных хромосомных мутаций.
—Эволюция может быть прогнозируема: в ряде случаев ее об­щее направление можно предсказать, оценивая прошлую исто­рию вида, его генофонд и возможное влияние среды.
28. Характеристика и состав биосферы.
Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».
Состав биосферы. Структура биосферы:
Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.
Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.
Биокосное вещество — вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений. Вещество космического происхождения.
29. Взаимодействие живых организмов с окружающей средой. В.И. Вернадский о биосфере и «живом веществе».
  Одним из главных выводов учения В.И. Вернадского о биосфере была мысль о взаимосвязи всех живых организмов между собой и со средой обитания. Элементарная единица эволюции — популяция — находится в динамическом равновесии с другими популяциями и со средой обитания. Такие динамические равновесия называются популяционными волнами. Человеку ни в коем случае нельзя вмешиваться в природные популяционные волны (4-й закон Б. Коммонера — природа знает лучше). Размер популяции — результат динамического равновесия между ее биологическим потенциалом и сопротивлением среды обитания. Когда сопротивление среды ослабевает, численность популяции взрывоопасно возрастает.
  Человеческая популяция, как и всякая другая, подчиняется тем же законам. Но, в отличие от других живых организмов, человек резко снизил сопротивление среды, практически нарушив природные балансы, преодолел действие лимитирующих факторов. Как уже было сказано, человек выиграл в конкурентной борьбе с другими видами, научившись в изобилии производить продовольствие, орошать поля и благоустроив свои жилища, а также создав средства борьбы с болезнетворными микробами и, тем самым, отрубив себя от естественного отбора. С помощью техники ради удовлетворения своих потребностей человечество стало эксплуатировать природные ресурсы, доведя их почти до полного истощения, что привело к исчезновению целых экосистем (например, обезлесение планеты), т.е. в значительной степени мы поддерживаем собственное существование за счет исчерпания ресурсов и истребления других популяций.
  Однако, чрезмерно развив производство, человек не только выиграл, но и проиграл, поскольку перечисленные выше факторы его «победы» над природой сильно и болезненно ударили и по человеческой популяции. Над человечеством нависла экологическая опасность, угрожающая прежде всего его здоровью.
30. Учение В.И. Вернадского о Биосфере и Ноосфере.
В структуре биосферы Вернадский выделял семь видов вещества:

  1.  живое;
  2.  биогенное (возникшее из живого или подвергшееся переработке);
  3.  косное (абиотическое, образованное вне жизни);
  4.  биокосное (возникшее на стыке живого и неживого; к биокосному, по Вернадскому, относится почва);
  5.  вещество в стадии радиоактивного распада;
  6.  рассеянные атомы;
  7.  вещество космического происхождения.

Вернадский был сторонником гипотезы панспермии. Методы и подходы кристаллографии Вернадский распространял на вещество живых организмов. Живое вещество развивается в реальном пространстве, которое обладает определённой структурой, симметрией и дисимметрией. Строение вещества соответствует некоему пространству, а их разнообразие свидетельствует о разнообразии пространств. Таким образом, живое и косное не могут иметь общее происхождение, они происходят из разных пространств, извечно находящихся рядом в Космосе. Некоторое время Вернадский связывал особенности пространства живого вещества с его предполагаемым неевклидовым характером, но по неясным причинам отказался от этой трактовки и стал объяснять пространство живого как единство пространства-времени.

Важным этапом необратимой эволюции биосферы Вернадский считал её переход в стадию ноосферы.

Основные предпосылки возникновения ноосферы:

  1.  расселение Homo sapiens по всей поверхности планеты и его победа в соревновании с другими биологическими видами;
  2.  развитие всепланетных систем связи, создание единой для человечества информационной системы;
  3.  открытие таких новых источников энергии, как атомная, после чего деятельность человека становится важной геологической силой;
  4.  победа демократий и доступ к управлению широких народных масс;
  5.  всё более широкое вовлечение людей в занятия наукой, что также делает человечество геологической силой.

Работам Вернадского был свойствен исторический оптимизм: в необратимом развитии научного знания он видел единственное доказательство существования прогресса.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79342. Через терни до зірок 779.5 KB
  Мета: зацікавити учнів космонавтикою, фізикою, астрономією. Розповісти про вчених – земляків, які освоювали космос. Розвивати інтерес учнів, розширити кругозір, формувати уміння аналізувати, робити висновки. Виховувати патріотичні почуття, гордість за співвітчизників.
79344. Площадь прямоугольника 30.1 KB
  Цели урока: формирование совокупности компетенций, необходимых для вычисления площади прямоугольника развивать мыслительные операции; воспитывать прилежание, аккуратность, стремление к выполнению всех заданий; уважение друг к другу...
79345. Гуморальная регуляция физиологических функций. Физиология желез внутренней секреции 192.5 KB
  Изучить закономерности гуморальной регуляции механизмы действия гормонов структурно-функциональную организацию эндокринной системы виды и функции гормонов желез внутренней секреции: щитовидной паращитовидных поджелудочной половых вилочковой надпочечников и эпифиза.
79346. ПЕРВЫЙ ЗВОНОК 60 KB
  В первый день сентября всем радость даря Каждый раз повторяется это Каждый собрался солнышком согрет Только первого класса что-то нет Вед: Нет первый класс здесь и с нетерпением ждет когда его позовут на линейку ведь первоклассники сегодня самые главные действующие лица праздника.
79350. Відкритття Америки. Христофор Колумб 46.5 KB
  Every year the 12th of October Americans celebrate Columbus Day. And today at our lesson we shall speak about this famous sailor. We shall read the texts answer the questions and work with the map, and by the end of our lesson you will have known more about the great discoverer.