Жизнедеятельность растительных и животных клеток. 2 страница

Центры происхождения	Культурные растения
1. Южноазиатский 2. Восточноазиатский 3. Юго-Западноазиатский 4. Средиземноморский 5. Эфиопский 6. Центральноамериканский 7. Южноамериканский	Рис, сахарный тростник, плодо­вые, овощные Соя, просо, гречиха, корнеплоды, груши, яблони Пшеница, рожь, виноград, бобовые Кормовые, овощные Зерновые, кофе, сорго, арбуз Кукуруза, хлопчатник, какао, фа­соль, подсолнечник Картофель, табак, арахис

2) использование искусственного мутагенеза. Естествен­ные мутации с появлением полезных для человека призна­ков очень редки. Частота мутаций резко возрастает при ис­кусственном мутагенезе — воздействии некоторых химиче­ских веществ, ионизирующего, ультрафиолетового излуче­ний. Наряду с вредными мутациями часто обнаруживают и полезные, которые используют в селекции. При изучении наследственной изменчивости культурных злаков и бобовых Н.И. Вавилов обнаружил закономерность: виды и роды, ге­нетически близкие, обладают сходными рядами в наследст­венной изменчивости. Руководствуясь этой закономерно­стью, можно предсказывать, какие мутантные формы долж­ны возникнуть у близкородственных форм, что облегчает поиски наследственных уклонений.

В селекции растений применяется колхицин для получе­ния полиплоидов. Многие культурные сорта пшеницы, ржи, клевера, картофеля, свеклы, садовой земляники и других растений по сравнению с их давними предшественниками полиплоидны, т.е. имеют набор хромосом Зп, 4п, 5п, 6п. По­липлоидные растения имеют большую вегетативную массу, массу семян и плодов.

Мутагенез широко используют для получения соматиче­ских мутаций у растений, тогда новый сорт создают из той вегетативной части растения, которая обладает ценными му­тациями.

3) Применение разных способов гибридизации — объеди­нение наследственного материала разных организмов.

Различают несколько видов гибридизации.

Близкородственное скрещивание — инбридинг, скрещива­ние организмов, находящихся в близком родстве, у расте­ний — самоопыление.

Неродственное скрещивание помогает объединить в одном организме ценные признаки разных форм. Неродственное скрещивание бывает:

а) внутривидовым (внутрисортовым — породным и меж­сортовым — породным),

б) отдаленным, при котором скрещиваются особи разных видов, родов. Отдаленные гибриды, как правило, бесплод­ны. Например, мул — отдаленный гибрид осла и лошади.

4) Отбор (массовый и индивидуальный). Искусственный отбор — выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном отношении животных и растений данного сорта, породы, с целью получения от них потомства с желательными свойст­вами.

а) Массовый отбор — выделение группы особей с жела­тельными для селекционера фенотипическими признаками. При массовом отборе происходит выбраковка особей, не со­ответствующих сортовым (породным) стандартам. Этот от­бор характерен для перекрестноопыляющихся растений (ржи, кукурузы), мелких и быстроразмножающихся живот­ных, например, кур, уток.

б) Индивидуальный отбор — выделение отдельных осо­бей с интересующими человека признаками и получение от них потомства. У растений такой отбор проводят среди са­моопыляющихся растений (пшеница, овес, ячмень). У жи­вотных индивидуальный отбор проводят среди производите­лей — самцов с ценными наследственными признаками.

5) Управление проявлением признаков с помощью условий содер­жания и выращивания. Развитие ряда признаков в значительной степени зависит от условий внешней среды. К примеру, молоч­ность коров некоторых пород изменяется в зависимости от ус­ловий содержания, кормления от 800 л до 2500 л в год. Повы­
шение урожайности растений происходит, если их правильно удобрять, поливать, рыхлить почву, защищать от вредителей.

Ягель (олений мох)

Ксантория настенная

Новые или улучшенные высокопродуктивные, устойчи­вые к неблагоприятным воздействиям сорта растений и по­роды животных — результат селекционных работ ученых.

2. Лишайники, их строение, место в системе органического мира, роль в природе

Лишайники — организмы, образованные симбиозом гриба и водоросли. Гриб снабжает водоросли водой, минеральными солями, обуславливает их защиту, а водоросль дает грибу орга­нические вещества. Последнее время ученые склоняются к тому, что эти взаимоотношения носят не только симбиотиче- ский, но и паразитический, со стороны грибов, характер.

Строение лишайников. Вегетативное тело (слоевище) ли­шайника образовано переплетением грибных гиф и клетками водорослей. Сверху слоевище лишайника имеет кору, которая состоит из плотно переплетенных гиф. Средняя часть лишай­ника — рыхлая, в ней клетки водорослей могут распределять­ся среди гиф равномерно, либо образуют дифференцирован­ный слой. Нижняя часть лишайника состоит преимуществен­но из переплетенных гиф, внедряющихся в субстрат, благодаря чему лишайник оказывается прикрепленным.

Кладония Пг,гм,пп,,п

/ 5

Различают три основных формы слоевища лишайников:

• накипные имеют вид налетов или корочек, плотно срастаются с субстратом (пример, леканора);

• листовидные имеют вид пластинок, прикрепляются ги­фами (пример, пармелия);

• кустистые имеют вид ветвящихся кустиков или пови­сающей бороды, прикрепляются к субстрату основанием (пример, олений мох — ягель).

Размножение лишайников. Бесполое размножение проис­ходит спорами и вегетативно (кусочками слоевища), также есть половое размножение.

Роль лишайников в природе.

Лишайники — пионеры растительности. Они первыми поселяются на горных породах, поскольку очень неприхот­ливы, поглощают влагу всей поверхностью тела. Выделяю­щиеся лишайниковые кислоты разрушают горные породы, тем самым лишайники способствуют созданию почвенного слоя для укоренения растений.

Лишайники служат кормом для животных и местом оби­тания многих беспозвоночных.

Значение лишайников в жизни человека.

Лишайники используют для получения красок, аромати­ческих веществ, антибиотиков. На севере зимой они — единственный корм для оленей. Лишайники чувствительны к загрязнению атмосферы, поэтому их используют для био­индикации чистоты воздуха. В геологии с помощью лишай­ников определяют возраст горных пород.

3. Выполните задание. Подсчитали,

что на площади леса в 1 га обитает 20 пар насекомоядных птиц и одна пара хищных. Школьники повесили на данной территории 60 скворечников. Объясните, нужно ли такое количество скворечников на данной площади

Если лес старый, то есть представляет устоявшуюся эко­систему, то численность организмов в результате саморегу­ляции поддерживается на относительно постоянном уровне. Насекомоядные птицы размножаются достаточно интенсив­но (самка откладывает по 3—5 яиц), но существенного роста численности этих птиц в лесу не произойдет, т.к. есть регуля­тор численности — хищные птицы. Для 20 пар птиц (в сред­нем) не требуется 60 скворечников

Билет № 24

!____ £__________ а-------------------------------------

1. Загрязнение природной среды мутагенами, его последствия

Мутагены — физические, химические и биологические факторы, вызывающие появление мутаций (наследственных изменений) с частотой, превышающий уровень спонтанных мутаций. Мутагены увеличивают интенсивность мутагенеза в сотни раз.

Физические мутагены — это все виды ионизирующих из­лучений (гамма- и рентгеновские лучи, протоны, нейтроны и др.), ультрафиолетовое излучение, а также высокие темпе­ратуры. Физические мутагены вызывают генные мутации и значительно повышают вероятность хромосомных мутаций. Наиболее сильным физическим мутагеном является иони­зирующее излучение. Проходя сквозь клетки, излучение вы­бивает электроны из атомов и молекул, т.е. ионизирует их. ДНК повреждается как из-за прямого воздействия излуче­ния, так и под действием других ионизированных частиц. Частота мутаций прямо пропорциональна дозе ради-ации. Ультрафиолетовое воздействие имеет меньший мутагенный эффект, чем у ионизирующего излучения, повышенная тем­пература — еще меньший, а для теплокровных животных не имеет почти никакого значения.

К химическим мутагенам относят химические вещества разной природы, это алкалоиды растений, некоторые анти­биотики, сульфаниламиды. Химические мутагены вызывают главным образом генные мутации.

Биологические мутагены — молекулы ДНК и вирусы. Ус­тановлено, что ряд мутаций вызывают вирусы.

Проблема мутагенеза приобрела особое значение в связи с проблемой загрязнения окружающей среды. Многие мутации вызывают у человека и других живых организмов отклонения от нормального развития и появление разнооб­разных уродств, тяжелых наследственных заболеваний. Так, авария Чернобыльской АЭС унесла жизни многих людей, тысячи получили повышенную дозу радиации. Воздействию подверглись животные, растения, почва, вода; территория на долгие годы стала непригодна для жизни. Осознание то­го, что охрана среды от действия мутагенных факторов — первостепенная задача, стало причиной заключения между­народного договора о прекращении испытаний ядерного оружия в воздухе, воде, на земле.

Решение вопроса защиты от мутагенов осложняет рост производства разнообразных химических веществ и их ак­тивное использование в практике, что увеличивает мутаген­ность среды обитания. Проблема заключается как в непо­средственных мутагенах, так и в том, что различные загряз­нители могут вступать между собой во взаимодействие, претерпевать сложные превращения и формировать актив­ные мутагенные комплексы.

Оздоровление среды обитания — условие эффективной защиты генома человека, сохранения жизни в биосфере.

2. Гормоны, их роль в регуляции деятельности организма

Гормоны — биологически активные вещества, вырабаты­вающиеся в организме железами внутренней секреции. Эти железы не имеют выводных протоков и выделяют вещества в кровь или лимфу. К железам внутренней секреции относятся гипофиз, щитовидная железа, надпочечники и ряд других. Наряду с ними существуют железы смешанного действия, они выделяют не только гормоны, но и другие продукты. Так, в поджелудочной железе кроме гормонов образуются пищеварительные ферменты, в половых железах — половые клетки. Гормоны осуществляют гуморальную регуляцию процессов жизнедеятельности, которая происходит наряду с нервной регуляцией.

Гормоны и их роль в регуляции процессов жизнедеятель­ности

Железы внутрен­ней секреции	Выде­ляемые гор­моны	Воздействие на организм
Норма	Гиперфункция	Гипофункция
Гипофиз. Приле­жит к ос­нованию головно­го мозга.	Гормон роста	Регулирует рост в мо­лодом воз­расте	У детей вызы­вает гиган­тизм, у взрос­лых — акроме­галию (увели­чение кистей, стоп, костей лица)	Задерживает рост — яв­ляется при­чиной кар­ликовости

Железы внутрен­ней секреции	Выде­ляемые гор­моны	Воздействие на организм
Норма	Гиперфункция	Гипофункция
-	Регуля- торные гормо­ны	Регулиру­ют деятель­ность же­лез: поло­вых, щито­видной, надпочеч­ников	Усиливает гор­мональную ак­тивность желез	Ослабляет гормональ­ную актив­ность желез
Щито­видная железа. Приле­жит спе­реди к щитовид­ному хрящу	Тирок­син, содер­жит йод	Регулирует общий об­мен ве­ществ, влияет на физиче­ское, умст­венное раз­витие	Базедова бо­лезнь: повыше­ние обмена ве­ществ, возбу­димости, развитие зоба	У детей — кретинизм: отставание в физическом, умственном развитии.У взрослых — микседема: снижение обмена, воз­будимости, отечность
Надпо­чечники Приле­жат к верхуш­кам по­чек.	Адре­налин	Усиливает работу сердца, су­жает сосу­ды, замед­ляет пи­щеварение	Повышает пульс и кровя­ное давление, особенно при стрессе	Отсутствует
Корти- коиды	Регулируют обмен орга­нических и минераль­ных веществ	Ожирение, по­вышение арте­риального давления	Аддисонова болезнь (бронзовый оттенок ко­жи, сла­бость, похудание)
Подже­лудочная железа. Лежит ниже же­лудка.	Инсу­лин	Регулирует содержа­ние глюкозы в крови, син­тез из глю­козы глико­гена	Потеря созна­ния, судороги из-за падения уровня глюко­зы в крови	Сахарный диабет: по­вышенный уровень глюкозы в крови,са­хар в моче

Железы внутрен­ней секреции	Выде­ляемые гор­моны	Воздействие на организм
Норма	Гиперфункция	Гипофункция
	Глюка- го н	Антагонист инсулина	Отсутствует
Половые железы	Эст­рогены в яич­никах, андро- гены в семен­никах	Развитие половых желез, вто­ричных половых признаков, прояв­ляется половое поведение	Раннее поло­вое соз­рева­ние	Нарушение функции • размножения

3. Рассмотрите муляжи шляпочных грибов, найдите среди них съедобные и ядовитые, назовите меры доврачебной помощи при отравлении грибами

Съедобные грибы: шампиньоны, опята, белые грибы, ли­сички, подберезовики, подосиновики, маслята, сыроежки и др. Ядовитые грибы: бледная поганка, ложные опята, желч­ный гриб, мухомор и др.

Меры первой доврачебной помощи при отравлении гри­бами:

1. Промыть желудок. Для этого выпить 3—4 стакана теп­лой воды с питьевой содой или слабым раствором марганцо­вокислого калия.

2. Вызвать рвоту Для этого надавить двумя пальцами на корень языка.

3. Прочистить кишечник. Для этого сделать клизму или принять слабительное.

4. Уложить пострадавшего в постель, напоить чаем.

Билет №25

1. Вид, его характеристика. Многообразие видов

Вид — это исторически сложившаяся совокупность попу­ляций особей, сходных по морфофизиологическим свойст­вам, способных свободно скрещиваться между собой и да­вать плодовитое потомство, имеющих определенный ареал распространения и общее происхождение. Особи внутри ви­да связаны сложными взаимоотношениями (между самцами и самками, родителями и детьми), что поддерживает целост­ность и длительность существования вида, делает его систе­мой. Виды изучаются в рамках популяционно-видового уровня организации живой материи, они являются более сложным уровнем организации жизни, чем организмы, т.е. представляют надорганизменную систему.

Виды отличаются друг от друга по многим признакам — критериям.

Морфологический критерий определяет сходство внешне­го и внутреннего строения особей одного вида. Критерий не может считаться абсолютным, т.к. у особей одного вида су­ществуют различия, например, у самцов и самок (половой диморфизм), кроме того, особи разных видов могут быть очень схожи (виды-двойники).

Физиологический критерий основан на сходстве процессов жизнедеятельности особей одного вида, прежде всего, на сходстве размножения. Представители разных видов, как правило, не скрещиваются с образованием плодовитого по­томства. Критерий также не абсолютен, т.к. некоторые виды (ивы, зайцы, зяблики) могут скрещиваться и производить плодовитое потомство.

Биохимический критерий — сходство в строении белков, нуклеиновых кислот. Критерий не абсолютен, т.к. биохими­ческие показатели внутри вида очень изменчивы (например, в результате мутаций).

Генетический критерий основан на сходстве хромосом у особей одного вида. Различия в хромосомных наборах у раз­ных видов —.одна из причин их биологической изоляции: потомство межвидовых гибридов бесплодно. Критерий так­же не абсолютен, т.к. среди организмов одного вида могут быть мутантные формы, например, полиплоиды. Полипло­иды не имеют биологической изоляции.

Географический критерий — распространение в опреде­ленном географическом ареале. Критерий не абсолютен, т.к. у многих видов перекрывающиеся ареалы или ареалы без четких границ.

Экологический критерий определяет особей одного гида по приспособленности к определенным условиям: типу пи­тания, местам обитания, срокам размножения, т.е. по зани­маемой экологической нише. Критерий не абсолютен, т.к. многие виды не имеют строго определенной экологической ниши.

Таким образом, ни по одному из критериев в отдельности нельзя точно отличить виды между собой. Определить при­надлежность особи к конкретному виду можно только на ос­новании всех или большинства критериев.

Многообразие видов живых организмов на Земле огром­но. По самым скромным подсчетам, только видов животных более 1,5 млн. Представление о видах как о реальных груп­пах особей возникло в конце XVIII в. Основополагающая работа о видах была проделана К. Линнеем, заложившим ос­новы современной систематики. Однако К. Линней считал, что виды созданы творцом и не изменяются с течением вре­мени. Факт изменяемости видов был доказан Ч. Дарвиным. Основным механизмом видообразования, по Ч. Дарвину, выступает дивергенция — расхождение признаков. При изме­нении условий существования, в результате наследственной изменчивости, борьбы за существование и естественного от­бора внутри вида возникают популяции с разными призна­ками. Для расхождения популяций необходима географиче­ская или экологическая изоляция. Изоляция приводит к не­возможности скрещивания особей разных популяций, из-за прекращения обмена генов между популяциями их гено­фонды все больше начинают отличаться, со временем попу­ляции могут стать новыми видами.

2. Ферменты, их роль в организме

Все реакции обмена веществ осуществляются с помощью ферментов — биокатализаторов.

• Ферменты — это белки третичного или четвертичного уровня организации. В состав ряда ферментов входят небел­ковые структуры, ими могут быть, например, молекулы не­которых витаминов.

• Все ферменты специфичны, т.е. они катализируют одну реакцию или группу сходных реакций. Сегодня известно бо­лее 2 тысяч ферментов.

• Ферменты взаимодействуют с субстратом с помощью активного центра. Ферментативный процесс имеет такую последовательность: фермент и субстрат образуют фермент- субстратный комплекс —* субстрат превращается в про­дукт —- продукт отщепляется от фермента.

• Скорость ферментативного катализа огромна: каждый фермент катализирует до нескольких сотен тысяч превраще­ний в минуту.

• Ферменты работают в мягких условиях: при t — 35— 40 °С, атмосферном давлении. Оптимальная среда для боль­шинства ферментов — слабощелочная (рН ~ 7), но фермен­ты желудка активны в очень кислой среде (рН ~ 1,5).

• Ферменты расположены на наружных клеточных и вну­триклеточных мембранах в порядке, совпадающем с после­довательностью протекания химических превращений, так создается высокоэффективный ферментативный конвейер. Пищеварительные ферменты многоклеточных животных катализируют-реакции расщепления питательных веществ- вне клеток — в полости пищеварительного тракта.

Рассмотрим примеры ферментов, участвующих в процес­се пищеварения.

Пепсин в желудке расщепляет белки до пептидов, трипсин в кишечнике расщепляет пептиды до аминокислот.

Липаза в кишечнике расщепляет жиры до высших жир­ных кислот и глицерина.

Амилаза и мальтаза в ротовой полости и кишечнике по­следовательно расщепляют крахмал и гликоген сначала до дисахаридов, затем — до глюкозы.

3. Выполните задание. В возрасте 1—2 лет на 1 га леса может расти около 20 тыс. растений. Через 100 лет на этой площади остается 400—700 деревьев. Объясните, почему

Причиной сокращения численности растений являются сложные взаимоотношения между организмами в лесу: в ре­зультате межвидовой и внутривидовой борьбы за существо­вание происходит вытеснение многих растений. Молодые деревья, в отличие от взрослых, требует немного места, по­этому борьба за существование в молодом лесу проявляется слабо, она обостряется по мере роста леса. Проявления меж­видовой борьбы за существование: вытеснение светолюби­вых трав, подроста сосен, берез тенелюбивыми елями; со­кращение численности растений растительноядными насе­комыми, млекопитающими, паразитическими грибами, бо­лезнетворными бактериями. Внутри популяций происходит наиболее ожесточенная — внутривидовая борьба, в результа­те которой также сокращается численность. Приведение численности организмов к емкости экосистемы происходит в результате саморегуляции.

Билет № 26

1. Движущие силы эволюции, их взаимосвязь

Движущие силы эволюции — это наследственная измен­чивость, борьба за существование и естественный отбор. Их значение для эволюции обосновал Ч. Дарвин в 1859 г.

Наследственная изменчивость — мутации и рекомбинации являются первичным материалом для эволюционных преоб­разований. Мутации (неопределенная изменчивость по Ч.Дарвину) связаны с изменением генотипа. Они проявля­ются редко, у единичных особей, под влиянием внешних и внутренних факторов и в большинстве случаев не имеют приспособительного характера. Мутации вызывают измене­ния разных признаков организма: морфологических, пове­денческих, физиологических. Рекомбинативная изменчи­вость проявляется при свободном скрещивании, в результа­те чего рождаются особи с новыми сочетаниями признаков и свойств, отсутствовавшими у родителей.

Мутации и рекомбинации вызывают различия между особями одной популяции. В благоприятных условиях не­большие различия между особями не очень заметны и не иг­рают существенной роли. В неблагоприятных условиях даже небольшие наследственные изменения могут оказаться ре­шающими и определить, какие особи выживут, а какие по­гибнут в борьбе за существование.

Мутации и рекомбинации не имеют направленного (при­способительного) характера, они лишь поставляют в попу­ляции новые гены или их сочетания, а степень их полезнос­ти для популяции выясняется в процессе борьбы за сущест­вование. Аналогичный — ненаправленный характер — имеют и другие эволюционные факторы. Это дрейф генов — случайные колебания частоты генов в популяциях (возника­ют, к примеру, при сокращении численности популяций в результате стихийного бедствия), и изоляции — появление преград к свободному скрещиванию, что приводит к воз­никновению отличий в генофондах популяций.

Борьба за существование — это сложные взаимоотноше­ния между организмами и условиями неживой природы в экосистемах. Борьба за существование возникает из-за про­тиворечия между размножением организмов в геометриче­ской прогрессии и ограниченными ресурсами (пищи, мест обитания) среды обитания.

Дата добавления: 2015-04-23