Курс “Общая биология” — сложный, комплексный, состоящий из нескольких разделов, в которых изучаются закономерности отдельных биологических наук – цитологии, биохимии, генетики, эволюционного учения.
Учение о клетке.
Клеточная теория. Органические и неорганические вещества клетки. Формирование клеточной теории. Зарождение понятия о клетке: Роберт Гук, Антоний Левенгук. Возникновение клеточной теории: Теодор Шванн. Развитие клеточной теории: Рудольф Вирхов и Карл Эрнст Бэр. Современные положения клеточной теории. Химическая организация клетки: содержание химических элементов в клетке; вода и другие неорганические вещества, их роль в жизнедеятельности клетки; строение и биологические функции органических веществ, входящих в состав клетки, липидов, биополимеров-углеводов, белков, нуклеиновых кислот, ферменты и их действие. Редупликация ДНК.
Энергетические обмены: биосинтез, фотосинтез, расщепление глюкозы. Обмен веществ и превращение энергии в клетке - основа всех проявлений ее жизнедеятельности. Пластический и энергетический обмен. АТФ как универсальное энергетическое вещество. Этапы энергетического обмена. Автотрофные и гетеротрофные клетки. Фотосинтез, его световая и темновая фазы. Пути повышения продуктивности фотосинтеза. Биосинтез белков. Роль нуклеиновых кислот в этом процессе. Понятие о гене. Код ДНК. Реакции матричного синтеза. Авторегуляция химической активности клеток.
Клеточные структуры и их функции. Клетка – структурная и функциональная единица живого. Цитоплазма. Мембранные органоиды клетки: эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, митохондрии. Строение, функции в клетке. Немембранные органоиды клетки: рибосомы, цитоскелет, клеточный центр, реснички и жгутики. Строение, функции в клетке. Ядро, строение и функции в период интерфазы. Прокариоты и эукариоты. Ядерный аппарат: ядерная оболочка, ядерный матрикс, ядрышки. Понятия о хроматине. Структурная организация хроматина, уровни компактизации ДНК. Неклеточная форма жизни – вирусы. Строение, жизненный цикл, вирусные инфекции.
Размножение и индивидуальное развитие организмов.
Репродукция клеток. Хромосомы – основа репродукции клеток, постоянство числа, формы, гаплоидный и диплоидный наборы. Кариотип. Жизненный цикл клетки. Митоз. Морфология митотических хромосом. Динамика митоза. Биологическое значение митоза. Мейоз. Особенности мейотического редукционного деления. Конъюгация хромосом. Кроссинговер. Особенности мейотического эквационного деления. Биологическое значение мейоза. Размножение и его формы. Размножение вирусов. Размножение прокариот. Бесполое размножение: деление, почкование, споруляция, вегетативное размножение. Половое размножение. Строение половых желёз, гамет. Гаметогенез: сперматогенез и овогенез. Онтогенез на примере животных. Оплодотворение у животных. Стадии эмбриогенеза: дробление, бластуляция, гаструляция, нейруляция, дифференцировка клеток, органогенез. Стадии постэмбрионального развития. Примеры развития с метаморфозом и без метаморфоза. Партеногенез. Вредное влияние алкоголя и курения на развитие организма человека.
Основы генетики и селекции.
Основы генетики.
Основные понятия. Виды скрещивания. Наследование генов. Генетика пола.
Генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости. Ген. Гибридологический метод изучения наследственности. Законы наследования, установленные г. Менделем. Моногибридное скрещивание. Единообразие гибридов первого поколения. Альтернативные признаки: доминантные и рецессивные. Аллельные гены, их локализация в гомологичных хромосомах. Фенотип, генотип. Гомозиготы и гетерозиготы. Промежуточный характер наследования. Закон расщепления признаков, статистический характер явлений расщепления. Гипотеза чистоты гамет. Цитологические основы «чистоты гамет». Анализирующее скрещивание. Закон независимого наследования. Цитологические основы дигибридного скрещивания. Томас Морган: сцепленное наследование. Нарушение сцепления. Перекрест хромосом. Генотип как целостная исторически сложившаяся система. Хромосомная теория наследственности. Генетика пола. Основные типы определения пола. Сцепленное с полом наследование. Х-сцепленное доминантное наследование, Х-сцепленное рецессивное наследование на примере признаков и болезней человека. Голандрическое наследование.
Взаимодействие генов. Виды изменчивости. Генетика в медицине и эволюции. Модификационная изменчивость. Статистические закономерности модификационной изменчивости. Вариационный ряд и вариационная кривая. Норма реакции. Управление доминированием. Наследственная изменчивость: комбинативная, мутационная и изменчивость, обусловленная влиянием цитоплазмы. Геномные, хромосомные и генные мутации. Частота и причины мутации. Зависимость мутационного процесса от условий среды. Экспериментальное получение мутаций. Мутагенные факторы.
Загрязнение природной среды мутагенами и его последствия. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости (Н.И.Вавилов), Генетика и теория эволюции. Значение генетики для медицины и здравоохранения. Роль условий внешней среды в развитии и проявлении признаков.
Основы селекции.
Генетические основы селекции растений, животных и микроорганизмов. Понятия сорта растений, породы животных, штамма микроорганизмов.
Селекция растений. Основные методы селекции растений: гибридизация, искусственный отбор, инбридинг, аутбридинг, полиплоидия, отдалённая гибридизация. Явление гетерозиса. Гипотезы, объясняющие гетерозис. Онтогенетический метод у растений: метод предварительного вегетативного сближения, метод посредника, метод направленного воспитания сеянцев, метод опыления смесью пыльцы. Н.И.Вавилов о происхождении культурных растений. Достижения селекции растений в стране.
Селекция животных. Метод анализа хозяйственно-ценных признаков у животных – производителей. Особенности селекции животных. Одомашнивание. Типы скрещивания и методы разведения животных. Отдалённая гибридизация у домашних животных. Достижения селекции животных в стране.
Селекция микроорганизмов. Методы получения новых штаммов м/о: мутагенез, искусственный отбор, использование селективных сред, подбор оптимальных условий для выращивания. Получение антибиотиков, ферментных препаратов, кормовых дрожжей, аминокислот в микробиологической промышленности.
Основные направления развития биотехнологии: клеточная инженерия, генная инженерия, клонирование. Применение генно-инженерных методов в растениеводстве. Схема получения трансгенных растений с встроенной биологической защитой против насекомых-вредителей. Биотехнология в животноводстве: получение соматотропинов генно-инженерным способом, получение трансгенных животных, клонирование, ксенотрансплантация.
Эволюционное учение
Общая характеристика биологии в додарвиновский период. Возникновение и развитие эволюционной теории. Эволюционизм в античной философии. Определение жизни Аристотеля. Гален. Формирование эволюционной идеи в средние века. Труды К. Линнея по систематике. Эволюционная концепция Ж. -Б. Ламарка. Первые русские эволюционисты. Концепции, объясняющие возникновение органической целесообразности: креационизм, трансформизм, ламаркизм.
Дарвинизм. Труды Ч. Дарвина и основные положения его учения. Значение теории Ч.Дарвина для развития естествознания. Современные представления о процессе эволюции. Движущие силы эволюционного процесса. Наследственная изменчивость: мутационная, комбинативная, цитоплазматическая. Генные, хромосомные, геномные мутации. Закон гомологических рядов Н. И. Вавилова. Кодификационная изменчивость. Генетическая изменчивость в природных популяциях: самооплодотворяющиеся организмы (получение чистых линий), перекрестнооплодотворяющиеся организмы (закон Харди - Вайнберга). Миграция. Изоляция, Дрейф генов. Естественный отбор как результат борьбы за существование. Формы борьбы за существование. Движущая, стабилизирующая, дизруптивная и частотно-зависимая формы естественного отбора. Творческая роль естественного отбора. Искусственный отбор. Приспособленность организмов и ее относительный характер. Биологическая концепция вида. Критерии и структура вида. Микроэволюция. Географическое и экологическое видообразование. Эволюционная роль видообразования. Макроэволюция. Система органического мира как отображение эволюции.
Развитие органического мира. Доказательства эволюции органического мира. Сравнительная анатомия. Гомология и аналогия. Рудименты и атавизмы. Переходные формы. Сравнительная эмбриология. Биогенетический закон, современные представления о нем. Палеонтология. Главные направления органической эволюции. Биологический прогресс (араморфоз, идиоадаптация, дегенерация) и биологический регресс. Соотношение направлений эволюции. Основные направления эволюции растительного мира. Основные направления эволюции животного мира.
Возникновение жизни на Земле. Определение понятия «жизнь», Теории возникновения жизни. Абиогенный синтез органических соединений и мембранных структур. Свойства первичных организмов. Возникновение прокариот и эукариот. Появление автотрофов и гетеротрофов. Возникновение многоклеточности. Космическая роль растений. Развитие органического мира в архейскую, протерозойскую и палеозойскую эры.
Происхождение человека. Ч. Дарвин о животном происхождений человека. Доказательства сходства человека с животным миром, Движущие силы антропогенеза: биологические, социальные. Ф. Энгельс о роли труда в процессе превращения обезьяны в человека. Родословная человека: парапитеки, дриопитеки, австралопитеки, древнейшие люди, древние люди, новые люди. Человеческие расы, единство их происхождения. Деятельность человека как мощный фактор воздействия на природу.
Экология
Понятие экологии. Объекты изучения, задачи, методы исследования Экологические факторы, характер их воздействия на живые организмы. Классификация, Законы оптимума, лимитирующего фактора, толерантности. Важнейшие адаптации живых организмов к основным абиотическим факторам (свет, температура, влажность).
Среды жизни. Принципы экологической классификации живых организмов. Биотические факторы. Основные связи между живыми организмами. Понятие популяции. Основные свойства: структура, динамика численности. Взаимоотношения внутри популяции. Понятие вида. Понятие биоценоза. Основные свойства — пищевые связи (продуценты, консументы, редуценты), типы взаимоотношений (хищничество, паразитизм, комменсализм, мутуализм, симбиоз). Понятие экологической ниши. Закон конкурентного исключения видов. Цепи и сети питания.
Понятие экосистемы, основные свойства. Круговорот веществ. Процессы саморегуляции, смены сообществ, потоки энергии и вещества. Экологические пирамиды.
Антропогенные факторы. Характер воздействия на природную среду человека. Антропогенно-природные объекты (агроценозы, зоопарки, лесонасаждения и др.), их основное отличие от естественных экосистем. Проблемы охраны природной среды.
Понятие биосферы. Происхождение, границы, структура, основные свойства. Функции живого вещества. Значение для человека. Биосферная концепция В. И. Вернадского.