Молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) - это самые крупные биополимеры, их мономером является нуклеотид (рис. 4). Он состоит из остатков трех веществ: азотистого основания, углевода дезоксирибозы и фосфорной кислоты. Известны четыре нуклеотида, участвующие в образовании молекулы ДНК. Они отличаются друг от друга азотистыми основаниями. Два азотистых основания цитозин и тимин - производные пиримидина. Аденин и гуанин - относят к производным пурина. В названии каждого нуклеотида отражено
название азотистого основания. Различают нуклеотиды: цитидиловый, тимидиловый, адениловый, гуаниловый. Соединение нуклеотидов в нити ДНК происходит через углевод одного нуклеотида и остаток фосфорной кислоты соседнего. Согласно модели ДНК, предложенной Дж. Уотсоном и Ф. Криком (1953 г.), молекула ДНК представляет собой две спирально обвивающие друг друга нити. Обе нити вместе закручены вокруг общей оси. Две нити молекулы удерживаются
рядом водородными связями, которые возникают между их комплементарными азотистыми основаниями. Аденин комплементарен тимину, а гуанин - цитозину. Между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином - три. ДНК находится в ядре, где она вместе с белками образует линейные
структуры - хромосомы. Хромосомы хорошо видны при микроскопировании в период деления ядра; в интерфазе они деспирализованы. ДНК имеется в митохондриях и пластидах (хлоропластах и лейкопластах), где их молекулы образуют кольцевые структуры. В клетках доядерных организмов также присутствует кольцевая ДНК. ДНК способна к самоудвоению (редупликации). Это имеет место в определенном периоде жизненного цикла клетки, называемом синтетическим. Редупликация позволяет сохранить постоянство структуры ДНК. Если под воздействием различных факторов в процессе репликации в молекуле ДНК происходят изменения в числе, порядке следования нуклеотидов, то возникают
мутации. Основная функция ДНК - хранение наследственной информации, заключенной в последовательности нуклеотидов, образующих ее молекулу, и передача этой информации дочерним клеткам. Возможность передачи наследственной информации от клетки к клетке обеспечивается способностью хромосом к
разделению на хроматиды с последующей редупликацией молекулы ДНК. В ДНК заключена вся информация о структуре и деятельности клеток, о признаках каждой клетки и организма в целом. Эта информация называется генетической. В молекуле ДНК закодирована генетическая информация о последовательности аминокислот в молекуле белка. Участок ДНК, несущий информацию об одной полипептидной цепи, называется геном. Передача и реализация информации осуществляется в клетке при участии рибонуклеиновых кислот.
Класс Пресмыкающиеся
Тело животных, как правило, разделено на голову, туловище и хвост и покрыто роговыми чешуйкам или щитками, защищающими их от механического воздействия и высыхания. Такой покров мешает росту тела. Поэтому некоторые пресмыкающиеся периодически линяют. Кожа рептилий не имеет желез и абсолютно сухая, она не участвует в дыхании. На голове расположены глаза с двумя веками и мигательной перепонкой (третье веко). У змей веки срослись и стали прозрачными. Позади глаз находятся органы слуха, состоящие из внутреннего и среднего уха. Позвоночник включает развитый шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой отделы. Грудной отдел позвоночника образован позвонками с развитыми ребрами и грудиной. Грудная клетка защищает внутренние органы от повреждения. У змей, в связи с их способом перемещения, нет грудной клетки и конечностей. У черепах ребра срастаются с панцирем. В плечевом поясе пресмыкающихся сохраняется воронья кость. Во рту у пресмыкающихся есть язык и слюнные железы. Интенсивность обменных процессов рептилий зависит от температуры окружающей среды. Оплодотворение у рептилий внутреннее. В организме самки развиваются яйца, которые откладываются на суше. Зародыш развивается за счет питательных веществ яйца и выходит наружу приспособленным к самостоятельному существованию. Класс Пресмыкающиеся включает три основных отряда: Чешуйчатые (ящерицы, змеи), Черепахи, Крокодилы.
Свойство живого
Для живого характерен ряд свойств, которые в совокупности «делают» живое живым. Основным свойствам живого можно отнести: 1. Химический состав. Живые существа состоят из тех же химических элементов, что и неживые, но в организмах есть молекулы веществ, характерных только для живого (нуклеиновые кислоты, белки, липиды). 2. Дискретность и целостность. Любая биологическая система (клетка, организм, вид и т.д.) состоит из отдельных частей, т.е. дискретна. Взаимодействие этих частей образует целостную систему (например, в состав организма входят
отдельные органы, связанные структурно и функционально в единое целое). 3. Структурная организация. Живые системы способны создавать порядок из хаотичного движения молекул, образуя определенные структуры. Для живого характерна упорядоченность в пространстве и времени. Это комплекс сложных саморегулирующихся процессов обмена веществ, протекающих в строго определенном порядке, направленном на поддержание постоянства внутренней среды — гомеостаза. 4. Обмен веществ и энергии. Живые организмы — открытые системы, совершающие постоянный обмен веществом и энергией с окружающей средой. При изменении условий среды происходит саморегуляция жизненных процессов по принципу обратной связи, направленная на восстановление постоянства внутренней среды — гомеостаза. Например, продукты жизнедеятельности могут оказывать сильное и строго специфическое тормозящее воздействие на те ферменты, которые составили начальное звено в длинной цепи реакций. 5. Самовоспроизведение. Самообновление. Время существования любой биологической системы ограничено. Для поддержания жизни происходит процесс самовоспроизведения, связанный с образованием новых молекул и структур, несущих генетическую информацию, находящуюся в молекулах ДНК. 6. Наследственность. Молекула ДНК способна хранить, передавать наследственную информацию, благодаря матричному принципу репликации, обеспечивая материальную преемственность между поколениями. 7. Изменчивость. При передаче наследственной информации иногда возникают различные отклонения, приводящие к изменению признаков и свойств у потомков. Если эти изменения благоприятствуют жизни, они могут закрепиться отбором. 8. Рост и развитие. Организмы наследуют определенную генетическую информацию о возможности развития тех или иных признаков. Реализация информации происходит во время индивидуального развития — онтогенеза. На определенном этапе онтогенеза осуществляется рост организма, связанный с репродукцией молекул, клеток и других биологических структур. Рост сопровождается развитием. 9. Раздражимость и движение. Все живое избирательно реагирует на внешние воздействия специфическими реакциями благодаря свойству раздражимости. Организмы отвечают на воздействие движением. Проявление формы движения зависит от структуры организма.
9. Митоз - это непрямое деление клетки, в результате которого исходная клетка дает начало двум новым, имеющим совершенно одинаковый набор генов. Митоз длится 1-2 часа и протекает в четыре фазы, из которых самыми продолжительными являются первая и последняя. Фазы митоза: Профаза. Наблюдается конденсация хроматиновых нитей, то есть их упаковка. Образуются хорошо заметные в световой микроскоп (при специальном подкрашивании) утолщенные хромосомы. Синтез РНК и белков заканчивается. Разрушается оболочка ядра. Образуется веретено деления. Метафаза. Все хромосомы перемещаются в центр клетки, располагаясь по ее экватору. Каждая хромосома состоит из двух хорошо различимых дочерних хроматид, образованных дочерними ДНК, появившихся в результате редупликации материнской. Любая пара дочерних хроматид связывается между собой тонким перехватом, называемым центромерой. Это участок материнской ДНК, в котором редупликация еще не прошла. К каждой центромере присоединена своя нить веретена деления. Анафаза. Дочерние хроматиды отделяются друг от друга в результате редупликации центромер и быстро расходятся к противоположным полюсам клетки. Теперь на каждом полюсе находится свой набор хроматид. Оба этих набора содержат одинаковые гены, так как все дочерние хроматиды, образованные в ходе редупликации материнской ДНК являются копиями друг друга. Телофаза. На полюсах клетки хроматиды раскручиваются в хроматиновые нити. Возобновляется синтез РНК и белков. Вокруг каждого набора из дочерних хроматид формируются свои ядерные оболочки. Клетка перешнуровывается по экватору. Образуются две новые клетки. Биологическое значение митоза. В результате митотического деления появляются две клетки генетически абсолютно одинаковые. Это возможно только благодаря двум процессам: 1.редупликации ДНК, в основе которой лежит принцип комплиментарности. 2. расхождении каждой пары дочерних хроматид в новые клетки.
ТИП ЧЛЕНИСТОНОГИЕ
Членистоногие - Тело членистоногих покрыто плотным хитиновым покровом, который является их наружным скелетом. Конечности членистые, подвижно соединены с туловищем. Так как хитиновый покров не растяжим, рост членистоногих сопровождается линькой. Мышцы представлены пучками поперечно-полосатых волокон. Кровеносная система незамкнутая. Класс Ракообразные
В основном обитатели соленых и пресных водоемов. Небольшое число представителей этого класса обитает на суше, в увлажненных местах (мокрицы). Отряд Десятиногие раки. Представитель - речной рак, обитает в пресных водоемах, требователен к чистоте воды. Тело рака состоит из трех отделов: головы, груди и брюшка. Все сегменты тела несут конечности. Количество конечностей речного рака достигает 19 пар. Головной отдел рака несет короткие усики - органы обоняния, длинные антенны - органы осязания и ещё 3 пары конечностей, формирующих ротовой аппарат. Это пара верхних челюстей и 2 пары нижних. В грудном отделе 3 пары ногочелюстей (удерживают и подносят пищу ко рту) и 5 пар ходильных ног. Первая пара ходильных ног развита значительно сильнее и снабжена большими клешнями (захватывают пищу и измельчают ее). Раки всеядны. Раки раздельнополы. Оплодотворение внутреннее. Для введения половых продуктов самцы используют специальные ножки, расположенные на брюшке. Самки откладывают оплодотворенные яйца зимой, а в начале лета из яиц выходят рачки. Класс Паукообразные ( скорпионами и клещами, пауки ) К паукообразным относят наземных членистоногих, дышащих трахеями и легочными мешками. Тело их состоит из головогруди и несегментированного брюшка, однако у скорпионов тело более расчленено, а у клещей тело слитное. На головогруди расположены четыре пары простых глаз, ротовые органы и конечности. Ротовые органы снабжены острыми, загнутыми вниз коготками, у конца которых открываются протоки ядовитых желез. Челюсти служат для умерщвления жертвы и защиты, вторая пара ротовых органов -ногощупальца - служит для ощупывания и поворачивания жертвы во время еды. Четыре пары членистых ходильных ног покрыты чувствительными волосками. Насекомые.
Большинство насекомых обитает на суше, некоторые — в пресных водоемах. Большинство летает, имея одну или две пары крыльев. Всё насекомые дышат трахеями. Тело насекомых состоит из головы, груди и брюшка. На голове расположена пара членистых различных по. форме усиков, простые или сложные глаза и подвижные ротовые придатки. В зависимости от ротового аппарата насекомых делят на две группы: грызущие и сосущие. Грудной отдел включает три сегмента: переднегрудь, среднегрудь заднегрудь. Две пары крыльев насекомых расположены соответственно на средне- и, заднегруди. Число брюшных сегментов варьирует от З до 11. На сегментах расположены, дыхальца - отверстия, через которые воздух попадает в трахеи. Дыхальца могут открываться и закрываться, регулируя поступление воздуха в трахеи. Насекомые раздельнополы. Основные отряды насекомых:
Отряд Чешуекрылые(бабочки). Отряд Двукрылые. К отряду относятся комары, комнатные мухи, слепни, оводы, мошки, москиты. Отряд Перепончатокрылые. К отряду относятся шмели, пчелы, осы, муравьи, наездники.
Мутация
Мутацией (лат. mutatio - перемена) называют внезапные наследственные изменения генетического материала, возникающие без видимых причин (спонтанно), или могут быть индуцированы внешним воздействием на организм. Мутации имеют следующие
свойства:
• они возникают внезапно, скачкообразно;
• наследственны, т.е. передаются из поколения в поколение;
• ненаправлены - может мутировать любой локус хромосом;
• одни и те же мутации могут возникать повторно;
• мутации могут быть полезными и вредными, доминантными и рецессивными.
Различают мутации: 1) геномные, когда в ядре клетки изменяется число хромосом; 2) хромосомные, при которых или изменяется последовательность генов внутри одной хромосомы (инверсия), или часть хромосомы теряется (делеция), или же хромосомы обмениваются частями или присоединяются друг к другу (транслокация). Хромосомные перестройки часто обнаруживаются при помощи оптического микроскопа; 3) точковые, или генные, когда изменяется структура самого гена, т. е. последовательности в нем нуклеотидов, образующих генетический текст. Наиболее часто при этом один нуклеотид заменяется другим, и после этого в белке, который кодируется таким геном, одна аминокислота заменяется другой. В нормальных условиях каждый ген изменяется в каждом поколении у одной из 100 тыс. особей. Радиоактивное и ультрафиолетовое излучения, многие химические соединения (мутагены) повышают темп возникновения мутаций. Многие мелкие мутации практически не снижают жизнеспособности и плодовитости организма (нейтральные), другие приводят к смерти (летальные) или бесплодию. Но некоторые мутации в конкретных условиях оказываются полезными и сохраняются в следующих поколениях естественным отбором или же селекционеро. В эволюции особое значение имеют мутации генотипа половых клеток— гамет. Мутации, возникающие в клетках организма с диплоидным набором хромосом (соматические), не наследуются, кроме случаев бесполого размножения.
12. Естественный отбор - процесс, в рез-те кот-го выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях наследственными изменнениями; протекает медленно, играет творческую роль в природе: из ненаправленных наследственных изменений отбираются те, кот-е могут привести к образованию новых групп особей, более совершенных в данных усл-х сущ-я. Естественный отбор - главная движущая сила процесса эволюции. В рез-те его действия создаётся увеличение числа популяций и повышение разнообр-я их генного состава. При таких усл-ях возм-ти отбора расширяются. При естественном отборе отбирающим фактором служат условия окружающей среды, при этом отбираются любые жизненно важные признаки. Естественный отбор действует только на пользу популяции и вида в целом, приводит к образованию новых популяций и в дальнейшем подвидов и видов. Ест. и Иск. отборы органически связаны. При искусственном человек направляет действие отбора в желательную ему сторону. Человек отбирает особи по замеченным признакам и напр-ет действие отбора в желательную ему сторону. Существуют три формы естественного отбора. 1) Движущий (или направляющий) естественный отбор это такой отбор, который благоприятствует одному направлению изменчивости и не благоприятствует всем остальным направлениям. Движущий естественный отбор обычно наблюдается при изменении условий окружающей среды. 2) Стабилизирующий естественный отбор это такой отбор, который благоприятен сохранению какого-либо выработанного признака в популяции и неблагоприятен любым его изменениям. Рассмотрим пример с зимней окраской белой куропатки. Белый цвет оперения прекрасно маскирует куропаток на фоне снега. Не трудно понять, что стабилизирующий естественный отбор встречается там, где условия внешней среды постоянны, но при изменении условий приспособительный признак может потерять свое приспособительное значение. В изменившихся условиях стабилизирующий отбор заменится движущим отбором. 3. Разделяющий естественный отбор направлен на сохранение в популяции организмов с противоположными признаками. При этом носители промежуточных признаков уничтожаются (элиминируются) отбором. Например, результатом разделяющего естественного отбора может быть такой признак как скорость развития личинок комаров. В высоких широтах при коротком безморозном периоде популяции комаров, зимующей на стадии личинки или яйца, важно иметь либо высокую, либо низкую скорость развития личинок. Высокая скорость развития позволит до морозного периода осуществить вылет новой генерации комаров и отложить в воду яйца. Замедленное развитие приведет к появлению взрослых насекомых только летом следующего года. Средняя скорость развития личинок вредна для популяции, так как не позволяет успеть до наступления холодов комарам, отложить яйца в воду, то есть оставить новое потомство.
13. Антропогенные факторы - человек и все формы его деятельности, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. Одни экологические факторы необходимы организму, без них невозможна жизнь; другие не являются обязательными. Все факторы, необходимые для жизни организма (популяции, сообщества), определяют условия его существования. Большинство экологических факторов (температура, влажность,
интенсивность солнечной радиации, источники пищи, конкуренты, паразиты и др.), подвержены значительным колебаниям в пространстве и времени. Воздействие экологического фактора зависит от его интенсивности. Интенсивность действия факторов называют оптимальной (opt) в том случае, если обеспечивается наиболее благоприятное существование организма. Для
каждой особи, популяции, биоценоза оптимальное значение того или иного фактора различно. Оно меняется с возрастом, зависит от силы воздействия других факторов. Недостаточное или избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизни особи. Минимальное (min) и максимальное (тах) значение действующего
фактора, при которых возможна жизнедеятельность, называют пределами выносливости. Это критические точки, за пределами которых существование живого уже невозможно. Границы, за которыми наступает гибель, называют верхними и нижними
пределами выносливости. Фактор среды в конкретных условиях, наиболее удаленный от оптимума, снижает возможность существования вида в данных условиях, несмотря на оптимальные сочетания остальных факторов. Такой фактор, интенсивность которого приближается к пределу выносливости или выходит за его
пределы, называют ограничивающим, или лимитирующим.
Ограничивающие факторы среды определяют географический ареал вида - расселение его по земной поверхности. Выявление ограничивающих факторов очень важно в практике растениеводства, животноводства, в обеспечении комфортного образа жизни человека и сохранения его здоровья. Факторы среды могут оказаться ограничивающими в одних условиях и
неограничивающими в других. Сочетание всех "ограничивающих" факторов называют сопротивлением среды. Одни виды способны выдерживать значительные отклонения от оптимального
значения фактора, т.е. обладают широким диапазоном выносливости и могут существовать при значительных изменениях климата и пищи. Их называют эврибионтными. Другие (стенобионтные) имеют узкий диапазон выносливости и существуют в относительно постоянных условиях среды. Иногда может происходить компенсация одного фактора другими, например, в местах, где мало кальция и много стронция, моллюски используют последний для
построения раковины. Низкая температура на северном пределе распространения растительности компенсируется продолжительностью в течение суток светового периода (беспрерывный световой день летом). Компенсация одного фактора другим всегда ограничена. Ни один из необходимых для жизни факторов не может быть заменен другим. Для жизни и процветания в тех или иных условиях организм должен располагать всеми веществами, которые ему необходимы. Потребности к факторам
внешней среды неодинаковы у разных видов, у одного и того же вида в разных условиях, а также на разных этапах жизненного цикла.