Шпаргалка по "Биологии"

2. Эволюция (лат. evolutio – развертывание) – необратимое направленное историческое развитие живой природы. Основными вопросами теории эволюции является выявление причин, закономерностей и механизмов развития жизни. В развитии эволюционных взглядов можно выделить несколько этапов. О самом принципе развития упоминали многие философы Древней Индии, Китая, Греции, Египта. Однако до последних столетий воззрения на развитие были идеалистическими или механистическими. Ж.Б.Ламарк видел причину эволюции в «заложенном в живых организмах свойстве к совершенствованию» и в «упражнении организма в ответ на воздействие среды». Ч.Дарвин в труде «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859) предположил, что разнообразие видов образуется благодаря постоянно возникающим в природе разнонаправленным наследственным изменениям и естественному отбору. Способность организмов к неограниченному размножению при одновременном сохранении только немногих из их потомков натолкнуло Дарвина на мысль о том, что между особями идет борьба за существование.

Теория Дарвина и его положения  о наследственности, изменчивости, борьбе за существование и естественном отборе как основных факторах эволюции получили развитие в XX в. в синтетической  теории эволюции. Ее фундаментальным  положением является представление  о популяциях как единице эволюции, а факторами, приводящими к изменению генетического состава популяций, считаются мутационный процесс, популяционные волны и изоляция.

Билет№14

1. Ненаследственная, или модификационная, изменчивость представляет собой разнообразие фенотипов, формирующихся под влиянием окружающей среды, в то время как генотип особи остается неизменным. По наследству модификационые признаки не передаются. Каждый организм развивается и обитает в определенных внешних условиях, испытывая на себе колебания освещенности, температуры, влажности, количества и качества пищи и других факторов. Например, под влиянием ультрафиолетового излучения у людей, если они не альбиносы, появляется загар, т.е. происходит накопление в клетках кожи пигмента меланина. 
Для разных групп признаков характерна большая или меньшая зависимость от внешних условий. Так, группа крови у человека зависит целиком от генотипа, а рост хоть и определен генотипически, находится в большой зависимости от условий среды (питание). Норма реакции – это степень изменяемости признака в зависимости от условий окружающей среды в пределах, заданных генотипом. Норма реакции, как и сам признак, определяется генетически, она позволяет организмам приспосабливаться к меняющимся условиям среды.

2.

Билет№15

1. Мутации – скачкообразные изменения генетического материала, структуры генов или хромосом. Мутации разделяются на соматические, или вегетативные, возникающие в неполовых клетках, и генеративные – возникающие в половых клетках. Соматические мутации могут влиять на развитие организма и формирование его фенотипа, но по наследству не передаются. Генеративные мутации передаются по наследству и проявляются не у самой особи, а у ее потомков. Благодаря постоянному мутационному процессу в половых клетках возникают различные варианты генов, составляющие резерв наследственной изменчивости. 
По локализации в клетке различают цитоплазматические (пестролистность из-за изменения хлоропластовч) и ядерные (затрагивающие ДНК хромосом) мутации. Ядерные мутации передаются потомкам как от отца, так и от матери, в то время как цитоплазматические – только через яйцеклетку. 
По характеру проявления мутации разделяются на доминантные, проявляющиеся как в гомо-, так и в гетерозиготном состоянии, и рецессивные, проявляющиеся только у гомозиготных потомков. Поскольку большая часть мутаций при своем проявлении оказывает вредное или губительное влияние на развитие организма, в ряду поколений сохраняются обычно рецессивные мутации. 
По уровню возникновения мутации подразделяются на следующие группы. 
Генные – связанные с изменением структуры генов. Известно два основных механизма генных мутаций: замена (транзиции и трансверсии) нуклеотидов (пример – серповидно-клеточная анемия) и изменение их числа – выпадение или добавление (инсерции) отдельных нуклеотидов в цепи ДНК.  
Хромосомные – структурные изменения хромосом. Среди них выделяют: делеции – утрату участков хромосом; дупликации – удвоение участков; инверсии – поворот фрагмента хромосомы на 180°; транслокации – обмен участками между негомологичными хромосомами; транспозиции – перемещения небольшого участка внутри хромосомы 
Геномные – изменение числа хромосом. Выделяют: автополиплоидию – кратное увеличение числа хромосом в клетке (3n; 4n; 6n – в результате нарушения цитокинеза или разрушения веретена деления); аллополиплоидию – кратное увеличение числа хромосом у межвидовых гибридов (например, ржи и пшеницы); анауплоидию – некратное изменение числа хромосом, выпадение или добавление одной или нескольких хромосом. Примером анауплоидии у человека является синдром Дауна, выражающийся в умственной отсталости и пониженном физическом развитии и связанный с трисомией по 21-й паре хромосом. 
По причине возникновения мутации подразделяются на самопроизвольные (спонтанные) и индуцированные – вызваные определенным внешним воздействием. Мутагенными факторами могут быть ультрафиолетовое, рентгеновское и радиационное излучения, различные химические вещества. Человек использует возможность индуцировать мутации для повышения генетического разнообразия организмов при выведении новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Так, используя аллополиплоидию, удалось создать межвидовой гибрид ржи и пшеницы, а также редьки и капусты (Г.Д. Карпеченко). Полиплоидные растения характеризуются высокой урожайностью и выносливостью. 
(Мутационная теория создана Гуго де Фризом в 1901–1903 гг. Она утверждает, что из двух категорий изменчивости – непрерывной и дискретной – только последняя передается по наследству. Мутации – качественные изменения, не образующие непрерывного ряда вокруг средней величины. Это ненаправленные изменения, которые могут быть полезными, вредными и нейтральными. Мутации могут повторяться).

 Селекция (от лат. selektio – отбор) – наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Под селекцией понимается также сам процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей.  
Успех селекции во многом зависит от генетического разнообразия исходной группы растений, животных или микроорганизмов, наиболее разнообразен генофонд у диких предков. С целью изучения многообразия и географической распространенности культурных растений Н.И. Вавилов организовал многочисленные экспедиции во многие страны. В результате был собран огромный материал для селекционной работы. Выделено 7 центров происхождения культурных растений: Южно-азиатский тропический, Восточно-азиатский, Юго-западно-азиатский, Средиземноморский, Абиссинский, Центрально-американский, Южно-американский. На основе изучения наследственности Вавилов сформулировал закон гомологических рядов: виды и роды, генетически близкие между собой, характеризуются тождественными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Например: черная окраска семян встречается у ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы, а удлиненная форма зерна – у всех видов. Таким образом обнаружение мутаций у одного вида дает повод для их поиска у других видов. Закон гомологических рядов широко используется в селекционной практике.

2.

Билет№16

1. Первый закон Менделя – закон единообразия первого поколения: при скрещивании двух гомозигот, отличающихся по одному признаку, первое поколение будет иметь одинаковый фенотип, по этому признаку. При этом все гибриды могут иметь фенотип одного из родителей по этому признаку (полное доминирование) или промежуточный (неполное доминирование). Все потомки одинаковы по генотипу. 
Скрещивая потомство 1-го поколения между собой, Мендель установил второй закон – закон расщепления: при скрещивании двух гетерозигот во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу 3:1 и генотипу 1:2:1

Генотип – совокупность взаимодействующих генов организма.

Фенотип – совокупность внешне проявляющихся признаков организма.

 

2.

Билет№17

1. Основоположник генетики чешский ученый Грегор Мендель установил закономерности в наследовании признаков. Для изучения изменчивости и генетического материала им был разработан метод гибридологического анализа, который предусматривает: 
– скрещивание особей с контрастными признаками, например, красные и белые цветки; 
– анализ проявления у гибридов только исследуемых признаков, без учета других (например, изучение только окраски цветков); 
– выращивание и анализ потомков каждой особи отдельно от других, для предотвращения случайного нежелательного оплодотворения; 
– ведение количественного учета гибридов, различающихся по исследуемым признакам. 
Символы, принятые в генетике. Р (родительская особь), х (скрещивание), F₁ (особи первого поколения), F₂ (второе поколение). 
Проводя моногибридное скрещивание (по одному признаку) самоопыляющегося растения гороха, Мендель установил, что в первом поколении преобладают особи только с одним из альтернативных признаков. Признак, подавляющий проявление другого, Мендель назвал доминантным, а подавляемый – рецессивным. Например: 
а – ген зеленой окраски семян (рецессивный)  
А – ген желтой окраски семян (доминантный)

Аллели – различные модификации одного и того же гена, отвечающие за развитие одного признака. 
Гомозигота – особь, производящая гаметы только одного сорта.  
Гетерозиготная особь имеет аллели одного и того же гена и, соответственно, производит разносортные гаметы.

Первый закон Менделя – закон  единообразия первого поколения: при скрещивании двух гомозигот, отличающихся по одному признаку, первое поколение будет иметь одинаковый фенотип, по этому признаку. При этом все гибриды могут иметь фенотип одного из родителей по этому признаку (полное доминирование) или промежуточный (неполное доминирование). Все потомки одинаковы по генотипу. 
Скрещивая потомство 1-го поколения между собой, Мендель установил второй закон – закон расщепления: при скрещивании двух гетерозигот во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу 3:1 и генотипу 1:2:1

Генотип – совокупность взаимодействующих генов организма.

Фенотип – совокупность внешне проявляющихся признаков организма.

Дигибридное скрещивание – рассматривается наследование и производится учет по двум парам альтернативных признаков. Мендель использовал горох, отличающийся по форме семян – гладкие (В) и морщинистые (в), и по окраске семян: желтые (А) и зеленые (а). 
При скрещивании дигомозигот в F₁ проявились доминантные признаки. 
При скрещивании дигетерозигот первого поколения в F₂ получилось расщепление по фенотипу:  
9 желтых гладких: 3 желтых морщинистых: 3 зеленых гладких: 1 зеленая морщинистая. Для каждой пары отношение признаков равно 3:1, что говорит о независимости наследования признаков.

Третий закон – закон независимого комбинирования: при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся по двум и более парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях. 
В отличие от первого закона, который справедлив во всех случаях, кроме явлений неполного доминирования, третий закон относится только к случаям независимого наследования, когда гены расположены в разных хромосомах. Иначе сцепление генов исказит результаты опыта. 
Открытие мейоза и установление того, что при этом процессе гомологичные хромосомы расходятся к различным полюсам и образуются гаплоидные клетки, позволило сформулировать закон чистоты гамет: при образовании половых клеток в каждую попадает только один ген из аллельной пары.

 

2.

Билет№18

1. Частота мутаций. Влияние загрязнений окружающей среды на организм человека

Мутациям подвержены любые гены, но вероятность этого явления  очень низкая. Например, мутация  «белые глаза» у дрозофилы возникает  с частотой 1 : 100 000 гамет. У человека большинство генов мутирует с частотой 1 : 200 000, у бактерий – 1:10 000 000. Но если учесть, что число генов очень велико, то общая частота мутаций оказывается высокой. 
В связи с повышением радиационного фона, загрязнением среды химическими соединениями, истончением озонового экрана и как следствие увеличением потока жесткого ультрафиолетового излучения повышается частота разного рода мутаций и в популяциях человека. Около 3% новорожденных обладают наследственными заболеваниями. Наблюдается предрасположенность людей к раку, туберкулезу. Известны серьезные дефекты нервной системы и психики .

 

2.

Билет№19

1.

2.

Билет№20

1. Для большинства раздельнополых животных характерно хромосомное определение пола, при котором пол будущего потомка определяется в момент оплодотворения и зависит от набора хромосом. Хромосомный комплекс самцов и самок отличается по одной паре т.н. половых хромосом, обозначаемых буквами X (одна или две) и Y (непарная).  
У человека генотип женщины представлен парой Х-хромосом (XX, гомогаметный пол), а мужчины парой XY (гетерогаметный пол). У бабочек и птиц, напротив, гетерогаметным является женский пол, а гомогаметным – мужской. 
Если гены расположены в неполовых хромосомах (аутосомах), то наследование признака происходит независимо от пола. Но если ген локализован в половой хромосоме, его проявление будет зависеть от пола особи. Пример: наследование черепаховой окраски у кошек.  
Гены черной (В) или рыжей (b) окраски локализованы у кошки в Х-хромосоме:

Соответственно, у котов, у которых  Х-хромосома всегда представлена в  единственном числе, черепаховая окраска  проявиться не может.  
Наследование гемофилии – тяжелого заболевания несвертываемости крови – у человека также связано с полом, поскольку вызывается рецессивным геном, локализованым в Х-хромосоме.

Т.е. половина сыновей, рожденных женщиной-носителем, вне зависимости от того, вступает ли она в брак со здоровым или  больным гемофилией мужчиной, могут  родится больными.

 

2.

Билет№21

1. Популяция – единица вида и эволюции. Факторы, вызывающие изменение численности популяции. Способы ее регулирования. Популяция – совокупность свободноскрещивающихся особей одного вида, длительно существующих в определенной обособленной части ареала. 
Вид разделяется на популяции из-за разнородности условий внутри ареала. Главным признаком популяции является свободное скрещивание составляющих ее особей между собой при определенной изолированности от особей других популяций. В результате в одних популяциях накапливаются и получают распространение одни мутации, в других – другие и одновременно происходит естественный отбор признаков, повышающих приспособленость к условиям данного места ареала. Таким образом популяция становится единицей эволюции. Отдельный же организм эволюционировать не может, поскольку генетические изменения, возникшие в его половых клетках, могут быть реализованы только в следующем поколении. 
Численность особей, составляющих популяцию, подвержена постоянным изменениям. Подобные изменения могут носить регулярный или нерегулярный характер и называются популяционными волнами (волнами жизни). 
Факторы, вызывающие изменения численности популяций, делятся на абиотические и биотические. 
К абиотическим факторам относят температуру, влажность, освещенность, содержание кислорода в воде и т.д. Их действие обычно не зависит от каких-либо характеристик популяции. 
К биотическим факторам относят те, которые вызваны взаимоотношениями организмов: конкуренцию, паразитизм, хищничество, болезни, наличие пищи. Обычно действие большинства этих факторов зависит от плотности популяции – числа особей, обитающих на единице площади. 
Совокупность абиотических и биотических факторов определяет емкость среды – количество особей какого-либо вида, которых данная среда может обеспечить всем необходимым в течение неопределенно долгого времени. 
Популяции обладают способностью к саморегуляции своей численности. С повышением плотности, скученности возрастает агрессия животных, повышается внутривидовая конкуренция, резко снижается плодовитость самок из-за частых контактов с сородичами. Вступают в действие другие биотические факторы – хищники, паразиты, нехватка пищи. В результате численность популяции снижается. При низкой плотности, напротив, обилие корма способствует повышению плодовитости и выживания потомства. 
Для сохранения популяций редких видов человек использует различные методы охраны

2.

Билет№22

1. Биологический прогресс. Биологическим прогрессом называют ситуацию, когда та или иная систематическая группа характеризуется высокой численностью входящих в нее видов, их обширными и продолжающими расширяться ареалами, значительным числом и разнообразием входящих в группу видов, родов и т.д. 
Биологический прогресс является результатом приспособления в процессе эволюции. А.Н. Северцов выделял следующие главные направления эволюционного процесса.

Ароморфоз (или арогенез, от греч. airo – поднимаю) – у группы организмов развиваются принципиально новые признаки, позволяющие перейти в принципиально новую адаптивную зону. Ароморфоз характеризуется общим повышением организации, развитием приспособлений широкого назначения, расширением среды обитания. Примеры: появление теплокровности у позвоночных, крылья и связанные с ними перестройки организма у птиц.

Идиоадаптация (или аллогенез, от греч. аllos – другой) – развитие частных приспособительных признаков к определенным условиям среды обитания. Пример: расселение теплокровных животных с освоением различных сред обитания.

Общая дегенерация (или катагенез, катаморфоз) – особый путь эволюции, связанный с проникновением организмов в более простую среду обитания с резким упрощением строения и образа жизни. Пример: паразиты, обитатели пещер.

Биологический регресс – явление, противоположное биологическому прогрессу, характеризуется снижением численности особей, сужением ареала, уменьшением видового разнообразия. В конечном итоге может привести к вымиранию группы. Общая причина регресса – отставание темпов эволюции группы от скорости изменения внешней среды. В настоящее время в состоянии регресса находятся, например, хвощи и плауны. 
(Стабилизация – развитие системной группы, при котором не происходит существенного изменения численности особей, площади занимаемого ареала. Осуществляется благодаря постоянству окружающей среды и действию стабилизирующего отбора). 
В данный момент трансформация природных местообитаний и глобальное загрязнение окружающей среды благодаря широкомасштабной деятельности человека ставит под угрозу существование многих видов живых организмов. Решение проблемы сохранения редких и исчезающих видов идет по нескольким направлениям: 
– создание охраняемых территорий (заказники, заповедники и пр.), где частично или полностью запрещена хозяйственная деятельность; 
– наблюдение за состоянием редких видов, составление Красной книги; 
– законодательный запрет на добычу и торговлю редкими видами животных и растений; 
– ограничение хозяйственной деятельности в местах обитания редких и исчезающих видов; 
– регуляция добычи промысловых животных, заготовок древесины и редких видов растений.