О дно мембранные органоиды клетки: плазма - лемма, эндоплазматическая сеть (ЭПС), аппарат Гольджи, вакуоли, лизосомы.



Дву мембранные органоиды клетки: пластиды (в растительной клетке), митохондрии, ядро.

Немембранные органоиды клетки: рибосомы и цитоскелет, образованный филаментами и включающий центриоли и органоиды движения.

Обмен веществ (метаболизм) — закономерный порядок превращения веществ и энергий в организмах, являющийся условием их жизни; совокупность всех протекающих в живом организме химических реакций, или процессов ассимиляции и диссимиляции. Главная функция обмена веществ — обеспечение клетки строительным материалом и энергией.

Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм) — совокупность всех реакций расщепления органических соединений клетки до воды, углекислого газа и аммиака. Часть выделяющейся при этом энергии рассеивается в виде тепла, а оставшаяся расходуется на образование АТФ, аккумулируясь, таким образом, в ее макроэргиче - ских связях.

Все реакции расщепления проходят через множество стадий, условно разделенных на три этапа:

• подготовительный — распад макромолекул на

Фрагменты без синтеза АТФ;

• анаэробное дыхание (гликолиз у животных, брожение у растений), или неполное бескислородное расщепление. Протекает в цитоплазме клеток при расщеплении продуктов предыдущего этапа на промежуточные соединения с образованием АТФ в количестве, несущественном для энергетического обмена (Однако благодаря этому этапу живые существа могут очень недолго обходиться без 02.);

• клеточное дыхание, или полное кислородное расщепление промежуточных соединений до Н20 и С02 в присутствии 02. Выделяемая при этом энергия большей частью расходуется на синтез АТФ в ферменте АТФ-синтетазе, молекулы которой встроены во внутреннюю мембрану митохондрий. Этот этап играет главную роль в запасании клеткой энергии.

Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм) — совокупность всех реакций биосинтеза, протекающих с затратой энергии, образованной в реакциях расщепления органических соединений.

Фотосинтез — один из важнейших процессов в растительной клетке, лежащий в основе всей жизни на Земле; синтез органических веществ (углеводов) из неорганических — углекислого газа и воды, протекающий в клетках растений и цианобактерий под действием энергии солнечного света и сопровождающийся образованием кислорода. В световую фазу фотосинтеза запасается энергия, расходуемая в темповую фазу на синтез глюкозы из Н20 и С02. В световую фазу также происходит фотолиз воды, в результате чего в атмосферу выделяется кислород.

Хемосинтез — синтез бактериями, не содержащими хлорофилл, необходимых им сложных органических молекул из простых веществ за счет энергии, получаемой при окислении различных неорганических соединений (Н2, H2S, NH3, FeO и др.).

Кодон (триплет) — три последовательно расположенные в молекуле ДНК нуклеотида, соответ

Ствующие одной аминокислоте, участвующей в синтезе белка.

Антикодон — участок молекулы тРНК, состо

Ящий из трех нуклеотидов и соответствующий по принципу комплементарности кодону молекулы ДНК.

Генетический код — система зашифровки наследственной информации в молекулах ДНК и РНК, реализованная у живых организмов в виде последовательности нуклеотидов; последовательность кодонов в молекуле ДНК, соответствующая определенной последовательности аминокислот, определяющей в свою очередь первичную структуру определенного белка; зависимость между кодонами и аминокислотами.

Свойства генетического кода: триплетность; универсальность; вырожденность (избыточность); специфичность; неперекрываемость; непрерывность.

Этапы биосинтеза белка:

• транскрипция — биосинтез молекул РНК и их транспортировка из ядра в цитоплазму;

• трансляция — перевод последовательности кодонов wPHK в последовательность аминокислот белка.

Растительные клетки отличаются от животных клеток наличием пластид и толстой целлюлозной клеточной стенки, автотрофным способом питания, функциями и размерами вакуолей, отсутствием центриолей, встречающихся только у водорослей. Резервный питательный углевод в растительных клетках — крахмал, у животных и грибов — гликоген. Клеточная стенка грибов обычно состоит из хитина. Клетки грибов имеют, как и растительные, центральную вакуоль, но не имеют пластид.

Жизненный цикл клетки — период времени или последовательность всех происходящих в клетке процессов, от ее возникновения в результате деления до следующего деления или гибели. Основной способ деления клетки — митоз. Он заключается в точном распределении генетического материала между дочерними клетками и

Включает профазу, метафазу, анафазу и телофа - зу. Интерфаза — промежуток времени между делениями клетки, когда она растет и осуществляет свою специализацию.

Мейоз — особый вид деления диплоидной клетки на 4 гаплоидных с новыми комбинациями генов. Он состоит из двух последовательных делений (включающих те же фазы, что и митоз) после одного удвоения хромосом. Во время деления происходит также конъюгация — тесное сближение хромосом и их кроссинговер — взаимообмен участками хромосом.

. .-'Л *

Органо-тканевый уровень

Ткань — это группа клеток сходного строения и межклеточное вещество, имеющие определенную | структуру и объединенные общей функцией в организме и происхождением.

Органы — части организма, имеющие опреде - ленную форму, занимающие определенное положение в организме, выполняющие в нем определенные функции и состоящие, как правило, из нескольких тканей. Органы, объединенные физиологической функцией, составляют физиологическую систему.

Организменный уровень

Живой организм — сложная, самостоятельная, саморегулируемая система, постоянно обмени-

Вающаяся веществом и энергией с окружающей средой и способная к размножению. Многоклеточные организмы, у каждой клетки которых или у группы клеток имеются свои задачи, получили по сравнению с одноклеточными ряд преимуществ, главное из которых — дополнительная возможность выжить.

Размножение — свойство организмов воспроизводить себе подобных. При бесполой форме размножения новая особь развивается из одной соматической клетки (митоз, множественное деление, почкование, спорообразование) или нескольких (вегетативное, упорядоченное и неупорядоченное деление, полиэмбриония). Генотип дочерней особи идентичен материнскому. Половое размножение происходит при слиянии (оплодотворении) половых гаплоидных клеток (гамет) в одну диплоидную клетку — зиготу. Генотип потомков образуется комбинированием генов обоих родителей.

Двойное оплодотворение — половой процесс у покрытосеменных растений, при котором зародыш развивается из зиготы, образованной при слиянии спермия и яйцеклетки, а эндосперм семени, служащий для питания зародыша, развивается из триплоидной клетки, возникшей при слиянии второго спермия с центральной диплоидной клеткой зародышевого мешка.

Партеногенез — разновидность полового размножения, при котором новый организм развивается из неоплодотворенного материнского яйца.

Онтогенез — период жизни особи, или процесс ее индивидуального развития от образования зиготы до гибели. У животных выделяют эмбриональный и постэмбриональный периоды онтогенеза.

Эмбриональный период включает стадии:

• дробления — образования бластулы (зародыша в виде однослойной оболочки);

• гаструляции — образования гаструлы (двуслойного зародыша);

• органогенеза — формирования органов и тканей зародышей из трех отчетливо выраженных пластов их клеток — зародышевых листков (экто-, эндо - и мезодермы) на стадии нейрулы (трехслойного зародыша).

Постэмбриональный период начинается в момент рождения или выхода из яйцевых оболочек. Развитие может быть прямым, (т. е. рост и половое созревание) и непрямым (т. е. сопровождающееся метаморфозом, связанным с переменой образа жизни или среды обитания).

Генетика — наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости.

Ген — элементарная единица наследственности; участок молекулы ДНК в хромосоме или участок хромосомы, определяющий строение одного из белков живой клетки и тем самым участвующий в формировании одного или нескольких признаков организма.

Генотип — совокупность всех генов организма, которую он получает от родителей; система взаимодействующих генов.

Фенотип — совокупность всех признаков организма, начиная с внешних и кончая особенностями строения и функционирования клеток и органов. Фенотип формируется в процессе взаимодействия генотипа с окружающей средой.

Законы Менделя

Правило единообразия гибридов I поколения: при моногибридном скрещивании двух организмов из разных чистых линий все первое поколение гибридов окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей.

Правило расщепления признаков: при скрещивании гибридов I поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление: четверть особей имеет рецессивный признак, три четверти — доминантный. Расщепление по генотипу — 1:2:1, по фенотипу — 1:3. При неполном доминировании расщепление по фенотипу и генотипу — 1:2:1.

Правило независимого наследования признаков: при дигибридном (полигибридном) скрещивании гены и соответствующие им признаки сочетаются в потомстве и наследуются им независимо друг от друга (если гены лежат в разных парах гомологичных

Закон чистоты гамет: при образовании гамет в каждую из них попадает только один ген из аллельной пары. Аллельные гены — гены, расположенные в одних и тех же местах (локусах) гомологичных хромосом (одинаковых по форме, размерам и несомым генам) и отвечающие за развитие одного признака.

Закон Моргана: гены, расположенные в одной хромосоме, называются сцепленными. При мей - озе они попадают в одну гамету и потому наследуются совместно (если не произошло кроссин - говера).

Цитоплазматическая наследственность — наследование признаков, связанное с работой вне - ядерных генов, расположенных, как правило, в митохондриях и хлоропластах яйцеклетки. Эта наследственность не подчиняется законам Менделя и зависит от случайного распределения органоидов между дочерними клетками. Она не играет решающей роли во всей наследственности и встречается у растений, животных и микроорганизмов.

Типы изменчивости

Модификационная изменчивость — способность организмов изменять фенотип под влиянием окружающей среды. Она проявляется у многих особей вида и не затрагивает их генотипы. Пределы модификационной изменчивости какого-либо признака у данного генотипа — норма реакции. Модификации — изменения организмов, не затрагивающие его генов и потому не передающиеся потомству.

Наследственная или генотипическая изменчивость — основа эволюционного процесса. При ней измененные признаки передаются по наследству. Основной вклад в наследственную изменчивость вносят изменения ядерного генома. Также существует изменчивость клеточных органоидов — митохондрий и хлоропластов. Генотипическая изменчивость слагается из мутационной и ком - бинативной изменчивостей.

Мутационная изменчивость проявляется в редких изменениях генотипа, затрагивающих весь геном, целые хромосомы, их части или отдельные гены. Мутации — изменения, происходящие в хромосомах под влиянием факторов внешней и внутренней среды, способные вызвать у организма появление новых свойств и признаков.

Мутагенные факторы (мутагены) — физические, химические и биологические факторы, вызывающие мутации.

Комбинативная изменчивость проявляется в создании огромного разнообразия неповторяющихся генотипов у организмов, размножающихся половым путем (за исключением однояйцевых близнецов, степень идентичности которых очень велика). Три основных источника комбинативной изменчивости: кроссинговер, независимое расхождение хромосом при первом делении меиоза и случайное сочетание гамет при оплодотворении. Рекомбинация — процесс формирования кроссинговерных хромосом, или перетасовки генов во время мейоза.

Среда обитания — совокупность конкретных условий (факторов неживой и живой природы), в которых обитает данная особь, популяция или вид. Основные среды обитания: водная, наземновоздушная, почвенная или среда, образуемая живыми организмами.

Экологические факторы — любые внешние факторы, оказывающие прямое или опосредованное влияние на численность животных и растений и их графическое распространение. Факторы, действующие на организм, поделены на три группы: абиотические, биотические — всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга, антропогенные, т. е. обязанные своим происхождением человеку. Главный антропогенный фактор — загрязнение, которое приводит к снижению разнообразия видов и нарушению устойчивости сообществ.

Условия среды, или экологические условия, — изменяющиеся во времени и пространстве абиотические факторы среды, на которые организмы реагируют по-разному в зависимости от силы воздействия.

Абиотические факторы среды — это факторы неживой природы, прежде всего климатические (солнечный свет, температура, влажность воздуха) и местные (рельеф, свойства почвы, соленость, течения, ветер, радиация и т. п.). Эти факторы могут влиять на организм прямо или косвенно. К наиболее важным факторам, определяющим условия существования всех организмов, относятся температура, влажность и свет.

Популяционно-видовой уровень

Вид — совокупность особей, сходных по строению, имеющих общее происхождение, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Все особи одного вида имеют одинаковый кариотип, сходное поведение и занимают определенную область распространения — ареал.

Критерии вида (признаки и свойства, отличающие виды и определяющие видовую принадлежность особи):

- морфологический,

- физиологический,

- генетический,

- экологический,

- географический,

- исторический.

Целостность вида поддерживается репродуктивной изоляцией. Виды распространяются по ареалу не равномерно, а отдельными группами — популяциями.

Популяция — совокупность особей данного вида, занимающих определенный участок территории внутри его ареала, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций; элементарная единица эволюции.

Популяцию в целом характеризуют демографические показатели: обилие — общее число особей, рождаемость, смертность, возрастной состав. Генофонд — сумма всех генотипов, представленных в популяции — показатель ее генетического состояния. Различия между популяциями одного вида проявляются в форме адаптаций. Плотность одной популяции может не только влиять через пищевые отношения на плотность другой популяции, но может приводить в действие так называемые регуляторные механизмы, вызывающие циклические колебания численности популяции. Так, при высокой плотности снижается устойчивость организмов к заболеваниям и неблагоприятным факторам среды. Взрослые особи некоторых видов начинают питаться своей молодью. Замечено, что численность популяции медленно меняется при стабильных, пусть и суровых условиях среды, а также в популяциях с длительным циклом развития организмов, или множеством возрастных групп. Динамика популяций влияет на микроэволюционные процессы.

Биогеоценотический уровень

Биоценоз (сообщество) — совокупность растений, животных и микроорганизмов, длительное время населяющих участок суши или водоема и связанных определенными отношениями между собой и с факторами среды. Биоценоз формируется в результате борьбы за существование, естественного отбора и других факторов эволюции.

Биогеоценоз (экосистема) — сообщество живых организмов (биоценоз) вместе с физической средой обитания (экотоп), объединенные обменом веществ и энергий в единый комплекс. Компоненты экотопа — атмосфера и почва. Классификация наземных экосистем обычно проводится по признакам растительных сообществ (основы экосистемы) и климатическим (зональным) признакам, например тундра лишайниковая.

Показатели сообществ: видовое разнообразие, плотность популяции, биомасса, продуктивность, первичная и вторичная продукции.

Биотические связи — взаимоотношения между различными организмами внутри сообщества. Регулятором числа видов в сообществе служат пищевые отношения.

Трофическая цепь — ряд взаимосвязанных видов, из которых каждый предыдущий служит пищей последующему. Так происходит цепной процесс переноса энергии и вещества в экосистеме. Причем на каждый последующий уровень поступает примерно 10% от энергии предыдущего. Поэтому чем выше уровень, тем ниже общая биомасса и количество организмов в нем. Эта зависимость, графически выражаемая через пирамиды чисел, биомассы и энергии, называется правилом экологической пирамиды. Несколько переплетающихся пищевых цепей образуют трофическую сеть, составляющую трофическую структуру сообщества.

Компоненты экосистемы: автотрофы, или продуценты, занимающие первый уровень в трофической структуре (растительность на суше, биопланктон в воде); гетеротрофы, поедающие другие организмы — консументы (потребители) и разлагающие мертвую цитоплазму — редуценты (грибы, бактерии).

К компонентам относят и биогенные элементы — химические элементы, необходимые для жизни организмов и непременно входящие в состав их клеток.

Помимо пищевых отношений в сообществах существуют и другие связи между видами:

И

подпись: иЕсли виды никак не влияют друг на друга, то имеет место нейтрализм (00);

• при аменсализме (0-) один вид угнетающе влияет на другой, не получая ни вреда, ни пользы.

• при комменсализме (0+) один вид получает преимущества от другого, совсем на него не влияя. Формы комменсализма: нахлебниче - ство и квартирантство.

• при симбиозе (+ +) межвидовые связи взаимовыгодны. Его формы: протокооперация (совместное существование выгодно для обоих, но не обязательно) и мутуализм (выживание каждого возможно только в присутствии другого).

• при антибиозе (- +) взаимодействующие популяции обе (конкуренция) или одна из них (хищничество и паразитизм) испытывают отрицательное влияние. Хищники — животные и растения, питающиеся пойманными и убитыми ими животными других видов (поедание особей своего вида, чаще всего молоди — каннибализм). Паразиты используют особей другого вида как место обитания и источник питания. В отличие от хищников они не убивают свою жертву сразу, т. к. она обеспечивает их существование только будучи живой.

Правило конкурентного исключения (Т. Гаузе): при конкуренции один вид рано или поздно вытеснит из сообщества представителей другого, если у его особей более высокие интенсивность и скорость размножения.

Экологическая сукцессия — последовательная смена одних сообществ другими на определенной территории. При избытке ресурса всегда найдутся виды, способные его освоить; при недостатке часть видов вымрет. Первичная сукцессия начинается на лишенном жизни месте. Вторичная сукцессия начинается после каких-либо событий, изменивших условия существования прежнего сообщества (пожар, вырубка леса, устройство водоема и т. д.). Естественное течение сукцессии, сопровождающееся непрерывной сменой видов, увеличением их числа, ростом общей биомассы и снижением продукции, формирует относительно стабильное сообщество с равновесием между фауной, флорой и окружающей средой.

Биосферный уровень

Биосфера — оболочка Земли, образованная всеми биогеоценозами, связанными между собой. Она охватывает часть атмосферы, литосферы и всю гидросферу, которые взаимосвязаны сложными биогеохимическими циклами миграции веществ и энергий. Биосфера — это сфера распространения жизни и результат ее деятельности; оболочка Земли, населенная живыми организмами. Вещество биосферы включает разнообразные, но взаимосвязанные части:

- живое вещество — совокупность всех живых

Организмов;

- биогенное вещество — продукты жизнедеятельности организмов (газы в составе атмосферы, каменный уголь, нефть, торф и др.);

- биокосное вещество — общий результат жизнедеятельности организмов и неживой природы (воды, газов, горных пород) — почва;

- косное (мертвое) вещество, образующееся без участия живых организмов (изверженные горные породы, космическая пыль).

Эволюция биосферы обусловлена тремя взаимосвязанными группами факторов:

- развитием Земли как космического тела и химическими преобразованиями в ее недрах;

- биологической эволюцией;

- развитием человеческого общества.

Влияние научной мысли и человеческого труда обусловило переход биосферы в новое состояние — ноосферу, сферу разума.

Верхняя граница биосферы, выше которой — озоновый слой, защищающий планету от жесткого ультрафиолетового излучения, находится примерно в 20 км от поверхности Земли. В гидросфере организмы проникают на всю глубину Мирового океана (10-11 км), а в литосфере — на глубину 3,5-7,5 км, что связано с глубиной проникновения воды в жидком состоянии и температурой недр. Живые организмы распределены неравномерно, и основная их часть обитает на поверхности Земли, в почве и приповерхностном слое океана.

Главная функция биосферы — обеспечение круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами. Деятельность организмов служит основой этой циркуляции.

Опустынивание — потеря сплошного растительного покрова с невозможностью его самовозобновления. Происходит либо в результате естественных причин, либо в результате антропогенных воздействий.

Загрязнение — появление и нарастание в природной среде исходно ей не присущих химических, информационных и биологических агентов, вызывающее отклонение природных систем от состояния равновесия. Уровень загрязнений контролируется различными нормативами — ПДК (предельно допустимая концентрация), ПДС (предельно допустимое содержание) и др.

Экологические кризисы — потенциально обратимые ситуации, возникающие в природных экосистемах в результате нарушения равновесия под воздействием стихийных природных или антропогенных факторов. Предыдущие кризисы разрешились в результате соответствующих экологических революций. Современный экологический кризис может привести к экологической катастрофе.

Мониторинг — система регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени за состоянием окружающей среды. Цель мониторинга — оценка прошлого, настоящего и прогнозов на будущее в отношении параметров окружающей среды. Функции мониторинга: контроль за качеством атмосферного воздуха, воды, почвы и др. компонентов биосферы; определение основных источников загрязнения. Мониторинг различают по масштабам обобщения информации; по методам ведения; по объектам наблюдения.

Заповедник биосферный — не измененный человеком природный территориальный комплекс, где протекают естественные процессы, характер которых позволяет выявить спонтанно происходящие изменения в биосфере; заповедник международного значения.

Урбанизация — преобразование естественных ландшафтов в антропогенные ландшафты с городской застройкой; рост и развитие городов; увеличение удельного веса и роли городского населения в стране, регионе, мире. Урбанизация — мощный экологический фактор, сопровождающийся преобразованиями природных экосистем и массовым производством различных отходов.




See also: