1) После оплодотворения начинается первая стадия развития зародыша - бластула. В это время происходит интенсивное деление - митоз. Клетки не растут, а с каждым делением становятся меньше. Это называется дроблением. В стадии бластулы зародыш представляет собой группу мелких клеток, которые называются бластомерами. Бластула всегда многоклеточный зародыш, а формы размеры и расположение зависит от вида живого существа, но клетки ещё не специализированны. Поэтому называю однослойный зародыш.
2) Гаструла - вторая стадии развития зародыша. Происходит много важных событий: появление зародышевых листков, появление кишечной полости, у хордовых закладка хорды и появление нервной пластинки. В стадии ранней гаструлы таких листков два: наружный - эктодерма, внутренний - энтодерма. Называют гаструлу двухслойным зародышем. Дальше обособляется постепенно третий зародышевый листок - мезодерма. Это поздняя трехслойная гаструла.
3) Нейрула - стадия зародыша, присущая только хордовым и так же последующая. Нервная пластинка становится нервной трубкой, дальше из неё развивается головной и спинной мозг.
4) Органогенез - последняя стадии, когда происходит формирование тканей и органов
Постэмбриональное развитие. Начинается с момента вылупления из яйца, у млекопитающих при внутриутробном развитии - с момента рождения. Различают два вида: прямое и развитие с превращением.
Прямое - это когда организм рождается похожим на взрослую особь, отличается только малыми размерами. Наблюдается такой тип развития у позвоночных животных, пресмыкающихся, млекопитающих, птиц, беспозвоночных: пиявок, сороконожек, пауков. Яркий пример прямого развития сам человек.
Развитие с превращением - это образование личинок после эмбрионального развития, морфологически и физиологически отличающихся от взрослых особей. Это свойственно беспозвоночным животным, из позвоночных - земноводным.
1) Белок - биополимер
Белки - это сложные выкомолекулярные природные соединения, состоящие ищ остатков альфа-аминокислот. Аминокислоты в белках связаны пептидной связью.
Аминокислоты бывают: нейтральными - когда COOH = NH3, кислые <NH3, щелочи - <COOH.
История открытия белка:
1736г. Беккори - впервые исследовал белковую молекулу.
1887г. Даничевский - исследовал остатки аминокислот
В начале 19 в Фишер доказал, что аминокислоты связаны пептидной связью, кол-во аминокислот свыше 170, а в белковой 20
1820 г. Браконно открывает вещество глицерин
Белки состоят: из углеродов, кислородо, водород, азот, сера.
Белки бывают простые (протеины): альеулин, глобулин, проталин, гистон; сложные (протеиды) - фосфопротеиды, хромопротеины, гелкопротеиды, нуклеопротеиды, гемоглобин.
Аминокислотами являются амфотерными. Бывают полноценные имеют весь набор аминокислот, неполноценные какие то аминокислоты отсутствуют.
Структуры молекулы белка:
1) Первичная структура - это последовательность аминокислот в полипептидной цепи(пептидная связь)
2) Вторичная структура - представлена спиралью удерживающей водородными связями.
3) Третичная структура - имеет вид клубка удерживающая взаимодействия различных аминокислот(связь сульфидная)
4) Четвертичная структура - характерна только для некоторых белков. Связь водородная.
Свойства белков:
- Растворимые - фибриногены, нерастворимые - фибрины.
- устойчивые -кератин и неустойчивые - каталаза.
- разнообразная форма: нити - миозин, шарики - гемоглобин.
Функции белков.
1. Строительная - мембраны клеток
2. Каталитическая (ферменты)
3. Транспортная - гемоглобин
4. Регуляторная - гормоны(рост, развитие)
5. Защитная функция - антитела, фибриноген, тромбин
6. Сократительная - белки мышц
7. Энергетическая. В белке - 17,6 кДж энергии.
Фосфапротеиды - это сложные белки в состав которых входит остаток фосфорной кислоты.
2) Деление половых клеток. Мейоз
Процесс мейоза состоит из двух непрерывных последовательных периодов. Первый период называется первым делением мейоза или редукционное деление, второй период - эквационным делением. В первом деление мейоза количество хромосом уменьшается вдвое, второе деление заканчивается образованием половых клеток.
Профаза 1
а) лептотена - хромосомы спирализются.
б) зиготена - хромосомы укорачиваются и становятся видимыми - хромомеры.
в) конъюгация сближение гомологичных хромосом
г) диплотена - кроссинговер - обмен участков
д) диагенез - образуются веретена деления
Метафаза 1 - хромосомы выстраиваются по экватору
Анафаза 1 - хроматины направляются к полюсам
Телофаза 1 - центромеры направляются к полюсам; цитокинез образование ядерной мембраны.
Интрезфаза 2 - репликация ДНК не происходит
Профаза 2 - хроматиды укарачиваются спирализуются%ядро и ядрышки разрушаются; центромеры образуют нити веретена деления
Метофаза 2 - хроматиды выстраиваются по экватору
Анафаза 2 - центромеры отделяют хроматиды друг от друга и напровляются к полюсам
Телофаза 2 - хромосомы деспирализуются образуется ядро, цитокинез, образуются и гаплоидные клетки.
3) Селекция микроорганизмов
Производство необходимой для человека продукции с момощью биологических методов называется биотехнологией. В биотехнологическом процессе применяются микроорганизмы, клетки растений и животных, органоиды клеток или биологически активные вещества.
Началом биотехнологииявляется произдводсвто продуктов питания с помошью микроорганизмов., антибиотиков, аминокислот, витаминов, ферментов и др. Эти продукты синтезируются такими микроорганизмами как бактерии, плесневые грибы, которые питаются углеводами, синтезируемыми в процессе фотосинтеза у зеленых растений. В процессе развтития генетической и клеточной инженерии методами биотехнологии были получены новые препараты инсулин, интерферон, гормоны роста человека.
Одна из наиболее важных своременны проблем - производство продуктов питания, так как увелечение народонаселения на Земле сздает опасность возникновения голода. Биотехнология имеет прямое отношение к решению этой проблемы.синтез белковых вещест микробами приносит немалую пользу в увеличении продуктов питания.
Биотехнология помогает решать и энергитические проблемы. В настоящее время наблюдается уменьшение запасов нефти и газа. В связи с этим в некторых странах найдены способы проеобразования органических веществ, синтезированных зеленными растениями, в спирт и использовании его в качесвте горючего. Например, в Бразилии 75% потребляемого горючего планируется производить из этанола.
Защита окружающей среды - одна из важнейших задач биотехнологии. С помошью микроорганизмов очищаются загрязненую воду, почву. Промышленные остатки, вредные для организма, обезвреживают одноклеточной водорослью - хлореллой.
Биотехнологические ропцессы происходят в условиях нормальной температуры(20-40), это экологически выгодно. Работает производство в основном без отходов, но даже имея отходы, перерабатывают их в полезные для человека вещи.
1) Органические вещества клетки. Углеводы
В состав клетки живого организма входят множества соединений, встречающихся только в живой природе. К таким соединениям относятся углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты, АТФ и другие вещества. Их называют органическими веществами, потому что в состав их молекул входят углерод и его соединения.
Углеводы - органические вещесвта молекулы которых состоят их атомов углерода, водорода, и кислоты..
Общая формула
Cn(H2O)m
Получчение.
6СO2 + 6H2O происходит фотосинтез С6H12O6 + 6O2
Углеводы бывают:
моносахариды(простые) - рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза.
дисахариды - сахароза, мальтоза, лактоза
полисахариды - крахмал, целлюлоза, гликоген, хитин
Моносахариды
Рибоза - C5H10O5 входит в состав РНК
Дезоксирибоза - в составе ДНК
Глюкоза - имеет две структуры альфа и бета
Дисахариды
Сахароза - содержится в сахаре. Состоит из остатков альфа-глюкозы и остатков бета-фруктозы.
Мальтоза - содержится в пророщенных зернах ячменя.
Лактоза - содержится в молоке.
Полисахариды
Крахмал - запасающее вещество
Целлюлоза - содержится в растениях
Гликоген - в свертываемости крови
Хитин - покров всех челинистоногих
Функции углеводов
Энергетическая - энергия для мозговой деятельности.
Пластическая - принимает участки в синтезе ферментов
Защитная - вязкие секреты (слизи) богаты углеводами и предохраняют стенки полых органов от повреждений.
в зависимости от кол-во углерода, углеводы делятся: триозы, тетрозы, пентозы(5), гесозы(6) - наиболее распрост.
Углеводы выполняют различные функции по составу, отличаются растительные от животных
Дезоксирибоза C6H10C5 отличается от рибозы тем что при втором атоме углевода имеется атом водорода, а не ОН-группа как у рибозы.
Полисахариды - образуются в результате полеконденсации. При расщеплении одного грамма углевода выделяется 17,6 кДж энергии
Моно и дисахариды хорошо растворяются в воде и имеют сладковатый вкус. Полисахариды эти свойства утрачивают.
2) Реакции, происходящие при темновой фазе фотосинтеза
В реакциях происходящих в темновой вазе основную роль играет оксид углерода (CO2).
В темновой фазе происходит фиксация углерода. Локализация клетки в стромах хлоропластов.
Ферментативная цепь нескольких реакций приводит к образованию органических веществ с использованием углекислого газа. В строму хлоропласта направляются АТФ + НАДФ, водород
В хлоропласте находится фермент, связывающий углерод с пятиуглеродным углеводом С5.
С помощью эго фермента идет реакция синтеза шестиуглеродного углевода, который распадается на два трехуглеродных соединений. С помощью энергии АТФ и НАДФ, протонов водорода из 3-ех углеродной молекулы образуется молекула глюкозы, которые превращаются в крахмал.
3) Модификационная изменчивость
Разнообразие фенотипов, возникающее в организмах, под влиянием условий среды, называют модификационной изменчивостью. Модификационная изменчивость ограничивается нормой реакции, т.е. изменение признаков организма имеет определённый предел. Так как существуют признаки поддающиеся изменениям при помощи внешних воздействий, а есть не поддающиеся. Модификационная изменчивость связанна со способом размножения организмов, принадлежностью к биологическому виду и средой обитания. Модификационная изменчивость не передается по наследству, так как не связана с генотипом. Например, при низких температурах снижается активность некоторых ферментов - это приводит к изменению процесса обмена веществ и замедлению развития организма. Значит, под воздействием факторов внешней среды меняются многие физиологические, биохимические и морфологические процессы. Все это только фенотипические изменения, под такими воздействиями в структуре гена нечего не меняется.
1) Митохондрия - мембранный органоид
Митохондрия - в клетке имеет форму зерна, гранулы и встречается в количестве от 1 до 100 тыс. впервые митохондрию обнаружил Кликкер в 1850г. В мышцах насекомых и назвал её «саркосома». Бенда в 1897г. Назвал этот органоид митохондрией. В зависим от активности клетки количество митохондрий меняется. В некоторых клетках, изменив форму, митохондрия находится в беспрерывном движении. Средняя длина органоида - 10 мкм, диаметр - 0,2-1,0 мкм. Двухмембранный органоид: наружная - гладкая, внутренняя - образует складки и выросты кристы. Внутри митохондрии заполнены матриксом, в котором содержатся молекулы ДНК, РНК, рибосомы. Митохондрии - это энергетический и дыхательный центр клеток. Так же освобождает энергию в процессе дыхания. Запасает энергию в виде молекулы АТФ.
2) Биосинтез белка. Транскрипция
ДНК содержит в себе характерные для каждого вида свойства, генетическую наследственную информацию и передает их следующим поколениям через биосинтез белка. Биосинтез белков осуществляется во всех клетках про -и эукариот. Информация о первичной структуре (порядке аминокислот) белковой молекулы закодирована последовательностью нуклеотидов в соответствующем участке молекулы ДНК -- гене. Система записи генетической информации в ДНК (и - РНК) в виде определенной последовательности нуклеотидов называется генетическим кодом. Т.е. единица генетического кода (кодон) -- это триплет нуклеотидов в ДНК или РНК, кодирующий одну аминокислоту. Всего генетический код включает 64 кодона, из них 61 кодирующий и 3 некодирующих (кодоны-терминаторы, свидетельствующие об окончании процесса трансляции). Кодоны-терминаторы в и - РНК: УАА, УАГ, УГА, в ДНК: АТТ, АТЦ, АЦТ. Начало процесса трансляции определяет кодон-инициатор (АУГ, в ДНК -- ТАЦ), кодирующий аминокислоту метионин. Этот кодон первым входит в рибосому. Впоследствии метионин, если он не предусмотрен в качестве первой аминокислоты данного белка, отщепляется.
Генетический код обладает характерными свойствами.
1. Универсальность -- код одинаков для всех организмов. Один и тот же триплет (кодон) в любом организме кодирует одну и ту же аминокислоту.
2. Специфичность -- каждый кодон шифрует только одну аминокислоту.
3. Вырожденность -- большинство аминокислот могут кодироваться несколькими кодонами. Исключение составляют 2 аминокислоты -- метионин и триптофан, имеющие лишь по одному варианту кодона.
4. Между генами имеются «знаки препинания» -- три специальных триплета (УАА, УАГ, УГА), каждый из которых обозначает прекращение синтеза полипептидной цепи.
5. Внутри гена «знаков препинания» нет.
Для того, чтобы синтезировался белок, информация о последовательности нуклеотидов в его первичной структуре должна быть доставлена к рибосомам. Этот процесс включает два этапа - транскрипцию и трансляцию.
Транскрипция (переписывание) информации происходит путем синтеза на одной из цепей молекулы ДНК одноцепочной молекулы РНК, последовательность нуклеотидов которой точно соответствует последовательности нуклеотидов матрицы - полинуклеотидной цепи ДНК.
3) Селекция растений
В зависимости от способа опыления растений отбор делится на два вида: массовый и индивидуальный
При массовом отборе из изходного материала отбирается группа особей с полезными для селекции признаками и свойствами. В большинстве своем такой отбор проводится среди перекретноопыляющихся растений. Таким меотдом выведены многие сорта кукурузы. При массовом отборе не бывает вероятности получения материала с однообразным генотипом, потому что в популяциях перекрестноопыляющихся растений много гетерозиготных особей. Поэтому такой метод отбора исопользуется в несокльких поколениях.
Индивидуальный отбор. Методом отбора отдельных особей получают потомство с необходимыми признаками и свойствами. Такой метод отбора приемлем для самостоятельных культур, таких как ячмень, овес и др. из них можно легко выделить чистые линии. В результате индивидуального отбора получают новые сорта, состоящие из одной или нескольких гомозиготных чистых линий. Однако и в чистых линиях происходят мутационные изменения и появляются гетерозиготные особи.
Скрещиваниие. В селекции применяются различные системы скрещивания. Это родственное скрещение (инбридинг, инцухт), неродственное скрещивание(аутбридинг)
И отдаленное скрещивание. Родственное скрещивание идет между организмами, близкими по генотипу, поэтому из них в основном получают гомозиготное поколение.
Явление гетерозиса. Скрещивание организмов генетически далеких друг от друга, дает гибриды с высокой жизнеспособностью и интенсивным развитием. Впервые такое явление было замечено в 1914 г. Американским генетиком Дж. Шелли у растений кукурузы, он назвал его гетерозисом. Гетерозис - явление, присущее всем живым организмам: животным растениям, микроорганизмам. При гетерозисе у гибридов усиливается обмен веществ и повышается продуктивность. Значимость этого явления - повышается урожайность. Гетерозисные потомства томатов, в сравнении с исходными сортами, созревают раньше на 10-12 дней, урожайность получается намного выше.
Особо следует отметить деятельность русского селекционера Мичурина. Он, используя свой метод привоя и другие методы скрещивания, вывел отличные сорта плодово-ягодных растений: холодоустойчивых, выносливых, с качественными плодами. Наряду с этим русские селекционеры вывели: Пустовойт - масличные сорта подсолнуха, Лукьяненко - высокоурожайный сорт пшеницы Безостая-1, Ремесло - высокопродуктивные сорта МИроновская - 264, Мироновская - 208.
1) Липиды
Липиды - это жироподобные, гидрофобные, низкомолекулярные, организменные вещества растительного или животного происхождения. Благодаря тому, что липиды гидрофобные, они легко растворяются в бензине, эфире, хлороформе, а в воде почти не растворяются.
Липиды делятся
- триглицириды и масла
- воска
- терпены
- стероиды
- фосфолипиды
- гликолипиды
-липопротеиды
Наиболее распространенными липидами считаются - жиры. Жиры - это производные высших жирных кислот и многоатомных спиртов. Жиры входят в состав организма человека, животных, растений, бактерий и вирусов.
Фосфолипиды - входят в состав клеточных мембран
Гликолипиды - находятся на наружной поверхности мембраны, нейронной, также на хлоропластах.
Липоиды - жироподобные вещества к ним относятся: стероиды - холестерин, тестостерон. Терпены - эфирные масла растений. Гиббереллины вещества роста растений. Пигменты - хлорофилл, билирубин. Так же витамины - А, Е, Д, К.
Функции липидов
Строительная функция - обусловлена способностью не растворяться в воде. Мембраны клеток и их органоидов состоят из молекул фосфолипидов. Липиды также входят в состав многих биологических соединений.
Энергетическая функция. основным источником в живом организме являются жиры. 25 - 30% всей энергии, организму дают жиры. При полном расщеплении 1 г жира высвобождается 38,9 кДж энергии, что вдвое превышает кол-во энергии, образующейся при расщеплении такого же кол-во белка и углевода.
Липидам присуща терморегуляторная функция. они плохие проводники тепла, связи с этим сохраняют постоянную температура их тела. Например, толщина подкожного слоя жира у китов составляет 1м что позволяет выживать в холодных водах северных морей.
Метаболическая функция - при расщеплении 1 кг жира образуется 1,1 кг воды. Воду такую называют метаболической. Организмы которые впадают в спячку, или животные обитающие в безводной пустыне используют эту воду