Биология

Основные положения клеточной теории, ее значение.  
 
    1. М. Шлейден и Т. Шванн — основоположники клеточной теории (1838), учения о клеточном строении всех организмов. 
     
     2. Дальнейшее развитие клеточной теории рядом ученых, ее основные положения: 
     
     — клетка — единица строения организмов всех царств; 
     
     — клетка — единица жизнедеятельности организмов всех царств; 
     
     — клетка — единица роста и развития организмов всех царств; 
     
     — клетка — единица размножения, генетическая единица живого; 
     
     — клетки организмов всех царств живой природы сходны по строению, химическому составу, жизнедеятельности ; 
     
     — образование новых клеток в результате деления материнской клетки; 
     
     — ткани — группы клеток в многоклеточном организме, выполнение ими сходных функций, из тканей состоят органы. 
     
     3. Значение клеточной теории: сходство строения, химического состава, жизнедеятельности, клеточного строения организмов — доказательства родства организмов всех царств живой природы, общности их происхождения, единства органического мира. 
     

           Доказательства эволюции органического мира

Биологические науки накопили огромный материал, доказывающий единство происхождения  и историческое развитие органического  мира.

Сравнительная анатомия - наука о сравнительном строении живых организмов - показывает общность строения и происхождения живых организмов. Так, позвоночные имеют двустороннюю симметрию, общий план строения скелета черепа, передних и задних конечностей, головного мозга и всех основных систем (нервной, пищеварительной, кровеносной и др.). Единство происхождения подтверждается строением гомологичных органов, наличием рудиментов, атавизмов и переходных форм. Гомологичные органы сходны по строению и происхождению независимо от выполняемой функции (кости конечностей земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих). Рудименты (остаток) - недоразвитые органы, утратившие в ходе эволюции свое значение и находящиеся в стадии исчезновения (колючки кактусов, чешуйки на корневище папоротников - рудиментарные листья; у лошади - грифельные косточки; у горных гусей - перепонки на лапах и др.). Атавизм - возврат к признакам предков (у человека наличие хвоста, волосатость). Переходные формы - занимающие промежуточное положение между крупными систематическими группами (низшие млекопитающие утконос и ехидна, подобно пресмыкающимся, откладывают яйца и имеют клоаку). Доказательством эволюции органического мира служат аналогичные органы у представителей не родственных таксонов. Они различаются по строению и происхождению, но выполняют одинаковую функцию( плющ - видоизмененные воздушные корни ) К аналогичным органам относятся крыло птиц и бабочек, жабры раков и рыб, роющие конечности кротов и медведок. Аналогичные органы возникают у далеких в систематическом отношении организмов в результате конвергенции - схождения признаков вследствие приспособленности этих организмов к сходному образу жизни.

Эмбриология - наука, изучающая зародышевое развитие организмов, - доказывает, что процесс образования половых клеток (гаметогенез) сходен у всех многоклеточных: все они начинают развитие из одной клетки - зиготы. У всех позвоночных зародыши схожи между собой на ран них стадиях развития. Они имеют жаберные щели и одинаковые отделы тела (головной, туловищный, хвостовой). По мере развития у зародышей появляются различия. Вначале они приобретают черты, характеризующие их класс, затем отряд, род и на поздних стадиях - вид. Все это говорит об общности их происхождения и последовательности расхождения у них признаков.

Палеонтология. Палеонтологический материал позволяет констатировать, что смена форм животных и растений осуществляется в порядке изменения предшествующей организации и преобразования ее в новую. Развитие хордовых, например, осуществлялось поэтапно. Вначале возникли низшие хордовые, затем последовательно во времени возникают рыбы, амфибии, рептилии. Рептилии, в свою очередь, дают начало млекопитающим и птицам. На заре своего эволюционного развития млекопитающие были представлены небольшим числом видов, в то время процветали рептилии. Позднее резко увеличивается число видов млекопитающих и птиц и исчезает большинство видов рептилий. Таким образом, палеонтологические данные указывают на смену форм животных и растений во времени.

Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Ферменты, их роль в реакциях обмена веществ.  
 
    1. Метаболизм — совокупность химических реакций в клетке: расщепления (энергетический обмен) и синтеза (пластический обмен). Зависимость жизни клетки от непрерывного поступления веществ из внешней среды в клетку и выделения продуктов обмена из клетки во внешнюю среду. Обмен веществ — основной признак жизни. 
     
     2. Функции клеточного обмена веществ: 1) обеспечение клетки строительным материалом, необходимым для образования клеточных структур; 2) снабжение клетки энергией, которая используется на процессы жизнедеятельности (синтез веществ, их транспорт и др.). 
     
     3. Энергетический обмен — окисление органических веществ (углеводов, жиров, белков) и синтез богатых энергией молекул АТФ за счет освобождаемой энергии. 
     
     4. Пластический обмен — синтез молекул белков из аминокислот, полисахаридов из моносахаридов, жиров из глицерина и жирных кислот, нуклеиновых кислот из нуклеотидов, использование на эти реакции энергии, освобождаемой в процессе энергетического обмена. 
     
     5. Ферментативный характер реакций обмена. Ферменты — биологические катализаторы, ускоряющие реакции обмена в клетке. Ферменты — в основном белки, у некоторых из них есть небелковая часть (например, витамины). Молекулы ферментов значительно превышают размеры молекул вещества, на которые они действуют. Активный центр фермента, его соответствие структуре молекулы вещества, на которое он действует. 
     
     6. Разнообразие ферментов, их локализация в определенном порядке на мембранах клетки и в цитоплазме. Подобная локализация обеспечивает последовательность реакций. 
     
     7. Высокая активность и специфичность действия ферментов: ускорение в сотни и тысячи раз каждым ферментом одной или группы сходных реакций. Условия действия ферментов: определенная температура, реакция среды (рН), концентрация солей. Изменение условий среды, например рН, — причина нарушения структуры фермента, снижения его активности, прекращения действия. 
 
 
 

Движущие силы эволюции, их роль в образовании новых видов.  
 
    1. Учение Ч. Дарвина о движущих силах эволюции (середина XIX в.). Современные данные цитологии, генетики, экологии, обогатившие учение Дарвина об эволюции. 
     
     2. Движущие силы эволюции: наследственная изменчивость организмов, борьба за существование и естественный отбор. Эволюция органического мира — результат совместного действия всего комплекса движущих сил. 
     
     3. Изменчивость особей в популяции — причина ее неоднородности, эффективности действия естественного отбора. Наследственная изменчивость — способность организмов изменять свои признаки и передавать изменения потомству. Роль мутационной и комбинативной изменчивости особей в эволюции. Изменение генов, хромосом, генотипа — материальные основы мутационной изменчивости. Перекрест гомологичных хромосом, их случайное расхождение в мейозе и случайное сочетание гамет при оплодотворении — основа комбинативной изменчивости. 4. Популяция — элементарная единица эволюции, накопление в ней рецессивных мутаций в результате размножения особей. Генотипическое и фенотипическое разнообразие особей в популяции — исходный материал для эволюции. Относительная изоляция популяций — фактор ограничения свободного скрещивания, а значит, и усиления генотипического различия между популяциями вида. 
     
     5. Борьба за существование — взаимоотношения особей в популяциях, между популяциями, с факторами неживой природы. Способность особей к безграничному размножению, увеличению численности популяций и ограниченность ресурсов (пищи, территории и др.) — причина борьбы за существование. Виды борьбы за существование: внутривидовая, межвидовая, с неблагоприятными условиями. 
     
     6. Естественный отбор — процесс выживания особей с полезными в данных условиях среды наследственными изменениями и оставления ими потомства. Отбор — следствие борьбы за существование, главный, направляющий фактор эволюции (из разнообразных изменений отбор сохраняет особей преимущественно с полезными мутациями для определенных условий среды). 
     
     7. Возникновение наследственных изменений, их распространение и накопление в рецессивном состоянии в популяции благодаря размножению особей. Сохранение полезных для определенных условий изменений естественным отбором, оставление этими особями потомства — основа изменения генного состава популяций, появления новых видов. 
     
     8. Взаимосвязь наследственной изменчивости, борьбы за существование, естественного отбора — причина эволюции органического мира, образования новых видов. 
 
 
 
 
 

Популяция — структурная единица вида. Численность популяций. Причины колебания численности популяций. Взаимоотношения особей в популяциях и между различными популяциями одного и разных видов.  
 
    1. Важный признак вида — расселение его группами, популяциями в пределах ареала. Популяция — совокупность свободно скрещивающихся особей вида, которые длительное время существуют относительно обособленно от других популяций на определенной части ареала. 
     
     2. Факторы, способствующие объединению особей в популяции, — свободное скрещивание (взаимоотношения полов), выращивание потомства (генетические связи), совместная защита от врагов, типы взаимоотношений организмов разных видов: хищник—жертва, хозяин—паразит, симбиоз, конкуренция. 
     
     3. Популяция — структурная единица вид*., характеризуется определенной численностью особей, ее изменениями, общностью занимаемой территории, определенным соотношением возрастного и полового состава. Изменение численности популяций в определенных пределах, сокращение ее ниже допустимого предела — причина возможной гибели популяции. 
     
     4. Изменение численности популяций по сезонам и годам (массовое размножение в отдельные годы насекомых, грызунов). Устойчивость численности популяций, особи которых имеют большую продолжительность жизни и низкую плодовитость. 
     
     5. Причины колебания численности популяций: изменение количества пищи, погодных условий, экстремальные условия (наводнения, пожары и пр.). Резкое изменение численности под влиянием случайных факторов, превышение смертности над рождаемостью — возможные причины гибели популяции. 
     
     6. Саморегуляция численности популяции. Вслед за возрастанием численности одних видов появляются факторы, вызывающие ее ограничение. Так, возрастание численности растительноядных животных сопровождается увеличением численности хищников, паразитов. Вследствие этого происходит снижение численности растительноядных животных, а затем и численности хищников. Таков механизм саморегуляции численности всех популяций, сохранения ее на определенном уровне. 
     
Половое размножение организмов. Оплодотворение, его значение. Зигота — начало индивидуального развития организмов.  
 
    1. Размножение — воспроизведение организмами себе подобных, передача наследственной информации от родителей потомству. Значение размножения — обеспечение преемственности между поколениями, продолжение жизни вида, увеличение численности особей в популяции и их расселение на новые территории. 
     
     2. Особенности полового размножения — возникновение нового организма в результате оплодотворения, слияния мужской и женской гамет с гаплоидным набором хромосом. Зигота — первая клетка дочернего организма с диплоидным набором хромосом. Объединение материнского и отцовского наборов хромосом в зиготе — причина обогащения наследственной информации потомства, появления у него новых признаков, которые могут повысить приспособленность к жизни в определенных условиях, возможность выжить и оставить потомство. 
     
     3. Оплодотворение у растений. Значение водной среды для процесса оплодотворения у мхов и папоротников. Процесс оплодотворения у голосеменных в женских шишках, а у покрытосеменных — в цветке. 
     
     4. Оплодотворение у животных. Внешнее оплодотворение — одна из причин гибели значительной части половых клеток и зигот. Внутреннее оплодотворение у членистоногих, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих — причина наибольшей вероятности образования зиготы, защиты зародыша от неблагоприятных условий среды (хищников, колебаний температуры и пр.). 
     
     5. Эволюция полового размножения по пути возникновения специализированных клеток (гаплоидных гамет), половых желез, половых органов. Пример: у голосеменных на чешуйках шишки располагаются пыльники (место образования мужских половых клеток) и семязачатки (место образования яйцеклетки); у покрытосеменных в пыльниках формируются мужские гаметы, а в семязачатке — яйцеклетка; у позвоночных животных и человека в семенниках образуются сперматозоиды, а в яичниках — яйцеклетки.