Живое вещество и его функции

Биомасса биосферы составляет примерно 0,1% от массы земной коры, причем около 99% процентов биомассы приходится на долю растений, на долю консументов и редуцентов — около 1%. На континентах преобладают растения (99,2%), в океане — животные (93,7%)

Биомасса суши гораздо больше биомассы мирового океана, она составляет почти 99,9%. Это объясняется большей массой продуцентов на поверхности Земли, где использование солнечной энергии для фотосинтеза достигает 0,1%, а в океане — только 0,04%.

Различают пять основных функций живого вещества:

© Энергетическая функция, связанная с превращением солнечной энергии в энергию химических связей образованного органического вещества. Процесс фотосинтеза обеспечивает энергией все жизненные процессы на Земле.

© Газовая функция. Фотосинтез, дыхание, деятельность азотфиксирующих и денитрифицирующих бактерий создали атмосферу Земли, содержащую 21% кислорода, 0,03% углекислого газа, около 80% азота. Метан, сероводород — эти газы также биогенного происхождения.

© Концентрационная функция живого вещества проявляется в захвате и накоплении биогенных химических элементов (элементов первой, второй группы, микроэлементов) — углерода, кислорода, водорода, азота, калия, натрия и др.

© Деструкционная функция заключается в минерализации отмерших организмов и возвращении химических элементов в неживую природу, результатом является образование биогенного и биокосного веществ биосферы.

Человек и биосфера.

Появление человечества (около 40 тыс. лет назад) привело к появлению еще одного фактора, антропогенного. Каменный век (палеолит), продолжавшийся около 30 тыс. лет проходил в период последнего оледенения третичного периода, основой существования человека была охота. 10 — 12 тыс. лет назад наступило резкое потепление климата, были уничтожены или вымерли крупные животные. Наряду с собирательством и охотой все большее значение приобретает одомашнивание животных, на освободившихся от ледника территориях развивается земледелие. Уже на ранних этапах своего развития человек оказывал серьезное воздействие на окружающую его природу — по его вине исчезли многие виды животных, на больших территориях были вырублены леса, появились пустыни.

В настоящее время в связи с развитием промышленности, автотранспорта, ростом населения антропогенное влияние на биосферу стало направляющей силой в эволюции биосферы. Происходит изменение атмосферы — за последние 100 лет концентрация углекислоты повысилась на 12%, что приводит к усилению парникового эффекта; при сжигании угля и нефтепродуктов в атмосферу попадают двуокись серы и окислы азота, которые выпадают на землю в виде кислотных дождей и губительно действуют на растительность и другие живые организмы. В атмосферу попадают вещества, разрушающие озоновый экран, являющиеся канцерогенами или сильными мутагенами. Особенно опасны радиоактивные загрязнения, которые происходят при авариях АЭС, испытании ядерного оружия.

Население Земли в настоящее время составляет свыше 6 млрд человек, к 2020 году превысит 7 млрд, а количество производимого белка достаточно только удовлетворения потребностей половины мирового населения. Расширение пахотных земель сопровождается вырубкой лесов, интенсивно вырубаются и тропические леса — основные поставщики кислорода в атмосферу.

Растительный и животный мир Земли, плодородие почвы относятся к возобновляемым ресурсам с точки зрения человека. Большая часть природных экосистем используется для хозяйственных нужд, но это использование часто приводит к серьезным нарушениям в биогеоценозах. Применение различных ядохимикатов для борьбы с вредителями сельского хозяйства приводят к загрязнению окружающей среды, многие из них не разлагаются длительное время и обладают способностью накапливаться в живом организме и вызывать различные нарушения в обмене веществ, сказываются на воспроизведении.

Неправильная агротехника при обработке земель приводит к их эрозии, засолению и выведению из хозяйственной деятельности.

Использование огромного количества газа, нефти, угля, которые относятся к невозобновляемым ресурсам, приведет к их исчерпанию в обозримом будущем и человечеству придется искать другие источники энергии. Причем несовершенная технология приводит к образованию большого количества отходов, к серьезному загрязнению атмосферы, почвы, воды.

Развитие промышленности — закономерный процесс, который нельзя остановить, экологические проблемы необходимо решать. В.И.Вер-надский назвал человечество ноосферой, сферой разума. Для сохранения биосферы необходимы согласованные усилия всех стран, развитие человечества не должно сопровождаться разрушением природы. Усиливается экологический контроль за деятельностью предприятий, создаются очистные сооружения и малоотходные предприятия. Разрабатываются законы и правила природопользования, создаются заповедники, заказники, позволяющие сохранить растительный и животный мир Земли. В сельском хозяйстве применяются научно обоснованные методы землепользования, использования ядохимикатов и удобрений.

Проблема рационального и разумного использования природных ресурсов на основе экологических законов является одной из важнейших задач человечества.

Основные вопросы для повторения

Химический состав клетки

1. Перечислите элементы первой и второй группы.

2. Какие органические вещества входят в состав клетки? Их % соотношение.

3. Перечислите функции, которые выполняет вода в клетке.

4. Запишите пример буферной системы.

5. Напишите общую формулу аминокислоты.

6. Напишите структурную формулу дипептида.

7. Как называется связь между двумя аминокислотами?

8. Напишите определение белков.

9. Чем представлена первичная структура белков?

10. Чем представлена вторичная структура белка?

11. Какими связями удерживается третичная структура белков?

12. Какие белки называются полноценными?

13. Сколько энергии выделяется при расщеплении 1 г белков, углеводов, липидов?

14. Перечислите функции белков.

15. На какие группы делятся углеводы?

16. Напишите формулы важнейших пентоз.

17. Какие вещества относятся к полисахаридам?

18. Что является мономером гликогена, клетчатки?

19. Какие функции выполняют углеводы?

20. Что представляют из себя жиры?

21. Какие липиды входят в состав мембран?

22. Перечислите жирорастворимые витамины.

23. Перечислите функции жиров.

24. Из остатков каких веществ состоит нуклеотид ДНК?

25. Какие азотистые основания входят в состав нуклеотидов ДНК? РНК?

26. Как нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь?

27. Как две цепи нуклеотидов соединены в молекулу ДНК?

28. Что такое «принцип комплементарности»?

29. Запишите структурную формулу нуклеотида РНК.

30. Запишите структурную формулу АТФ.

Строение клетки

1. Когда и кем были созданы основные положения клеточной теории?

2. Из каких слоев состоит оболочка животной клетки? Растительной клетки?

3. Перечислите функции клеточной оболочки.

4. Виды транспорта веществ через клеточную оболочку.

5. Что такое фагоцитоз? Пиноцитоз?

6. В каком участке клетки образуются рибосомы? Их функции?

7. Какие виды эндоплазматической сети вам известны? Их функции?

8. Какие функции выполняет комплекс Гольджи?

9. Какие функции выполняют лизосомы? Где они образуются?

10. Какие органоиды клетки называют органоидами дыхания?

11. Как происходят взаимопревращения пластид?

12. Как называется внутренняя среда митохондрий? Пластид?

13. Чем образованы центриоли клеточного центра?

14. Перечислите органоиды движения клетки.

15. В каких клеточных органоидах имеется ДНК?

16. Какие клеточные органоиды способны к самоудвоению?

17. В какой форме находится генетический материал у эукариотической клетки?

18. Напишите названия двумембранных органоидов клетки.

19. Напишите названия одномембранных органоидов клетки.

20. Напишите названия немембранных органоидов клетки.

Обмен веществ

1. Что такое ассимиляция?

2. Что такое диссимиляция?

3. Какие организмы называются автотрофами?

4. На какие группы делятся автотрофы?

5. Какие организмы называются гетеротрофами?

6. Какие три этапа энергетического обмена вам известны?

7. Продукты гидролиза белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот на подготовительном этапе?

8. Что происходит с энергией, выделяющейся на подготовительном этапе энергообмена?

9. Где расположены ферменты бескислородного этапа энергообмена?

10. Какие продукты и сколько энергии образуется при гликолизе?

11. Как называется цикл реакций, связанных с дегидрированием и декарбоксилированием и протекающих в матриксе митохондрий?

12. Сколько моль АТФ образуется при дегидрировании и декарбоксилировании моль ПВК в цикле Кребса?

13. Сколько атомов водорода транспортируется на дыхательную цепь при дегидрировании 2 моль ПВК?

14. Какие ферменты перекачивают протоны в протонный резервуар митохондрий?

15. Напишите общую формулу энергетического обмена.

16. Что может быть закодировано на ДНК?

17. Триплетность генетического кода, что это значит?

18. Однозначность генетического кода, что это значит?

19. Сколько триплетов кодируют 20 видов аминокислот?

20. Вырожденность генетического кода, что это значит?

21. Универсальность генетического кода, что это значит?

22. Неперекрываемость генетического кода, что это значит?

23. Что такое транскрипция?

24. Что необходимо для транскрипции?

25. Участок ДНК 300 000 нуклеотидов. Сколько нуклеотидов нужно для репликации? Транскрипции?

26. В каком направлении движется РНК-полимераза по кодогенной цепи?

27. иРНК вместе с терминальным триплетом состоит из 156 нуклеотидов. Сколько аминокислот закодировано на этой иРНК?

28. Что такое трансляция?

29. Что необходимо для трансляции?

30. Сколько нуклеотидов в ФЦР рибосомы?

31. В какой участок ФЦР поступает тРНК с новой аминокислотой?

32. Напишите общую формулу фотосинтеза.

33. Где происходят световые реакции фотосинтеза?

34. Что происходит в световую фазу фотосинтеза?

35. Где находятся протонные резервуары в хлоропласте?

36. Где происходят темновые реакции фотосинтеза?

37. Что происходит в темновую фазу фотосинтеза?

38. Какая (какие) фотосистема (фотосистемы) у фотосинтезирующих серобактерий?

39. Какая (какие) фотосистема (фотосистемы) у цианобактерий (сине-зеленых)?

40. Кто открыл процесс хемосинтеза?

Размножение и развитие

1. Напишите определение митоза.

2. Какой набор хромосом характерен для соматических и половых клеток цветковых растений и животных?

3. Сколько хромосом и ДНК в различные периоды интерфазы?

4. Как называются парные, одинаковые хромосомы соматической клетки?

5. Как называется первичная перетяжка и концы хромосомы?

6. Сколько хромосом и ДНК в клетке перед митозом и в конце митоза?

7. Сколько ДНК и хромосом в профазу, метафазу и анафазу митоза?

8. Напишите определение мейоза.

9. Как называются первое и второе деления мейоза?

10. Какие процессы происходят в клетке в профазу 1 мейоза?

11. Сколько хромосом и ДНК перед мейозом, после первого и второго деления?

12. Какой набор хромосом и ДНК в метафазу 1 и анафазу 1 мейоза?

13. Что характерно для интерфазы между первым и вторым делениями мейоза?

14. Какой набор хромосом и ДНК в метафазу 2 и анафазу 2 мейоза?

15. Когда в мейозе происходит перекомбинация генетического материала?

16. Перечислите фазы мейоза, во время которых хромосомы – двухроматидные.

17. Что характерно для бесполого размножения?

18. Какой набор хромосом имеют споры?

19. Перечислите типы яйцеклеток животных.

20. Как называются оболочки яйцеклеток млекопитающих?

21. Каков набор хромосом гаметогониев? Гаметоцитов 1-го порядка? Гаметоцитов 2-порядка?

22. Что образуется после сперматогенеза из одного сперматоцита?

23. Что образуется после овогенеза из 1 овоцита?

24. Чем представлены мужской и женский гаметофиты цветковых растений?

25. Что образуется из интегументов и центральной клетки зародышевого мешка?

26. Из чего образуется околоплодник?

27. Из каких периодов складывается онтогенез животных?

28. Из каких периодов складывается эмбриогенез животных?

29. Что образуется в результате дробления зиготы?

30. Как называется двухслойный зародыш ланцетника?

31. Что образуется из эктодермы, энтодермы и мезодермы нейрулы?

32. Из каких зародышевых листков образуется позвоночник, эпидермис и легкие?

33. Напишите примеры животных с прямым и непрямым постэмбриональным развитием.

34. Кто из ученых окончательно доказал невозможность самозарождения жизни?

35. Что происходило на 1 этапе биохимической эволюции (по Опарину)?

36. Чем характеризуется второй этап возникновения жизни на Земле по Опарину?

37. Что произошло на третьем этапе возникновения жизни на Земле по Опарину?

38. Кем были первичные организмы по типу питания?

39. У каких организмов впервые появилась вторая фотосистема?

40. Кто является предком а) митохондрий, б) хлоропластов согласно теории симбиогенеза?

Основы генетики

1. Что изучает генетика?

2. Что влияет на формирование фенотипа?

3. Какой метод использовал Г. Мендель, изучая закономерности наследования признаков у гороха?

4. В каком соотношении происходит расщепление по фенотипу при скрещивании Аа х Аа при полном и при неполном доминировании?

5. Сформулируйте первый закон Г. Менделя.

6. Сформулируйте второй закон Г. Менделя.

7. Сформулируйте третий закон Г. Менделя.

8. Что такое анализирующее скрещивание?

9. Сколько аллелей по окраске глаз известно у дрозофилы?

10. Какое расщепление по фенотипу и генотипу наблюдается при неполном доминировании?

11. Какие гены называются аллельными?

12. Какие типы аллельного взаимодействия генов вам известны?

13. Сколько и в каком соотношении образуется различных фенотипов при скрещивании дигетерозигот?

14. Сколько различных генотипов образуется при скрещивании дигетерозигот?

15. Как называются организмы с генотипами АаBb; AaВВ?

16. Сформулируйте закон Моргана.

17. Когда выполняются законы Г. Менделя?

18. Когда выполняется закон Моргана?

19. Какое расстояние между генами окраски тела и формы крыльев у дрозофилы?

20. Сколько % кроссоверных и некроссоверных гамет образуется у дигетерозиготной самки дрозофилы с серым телом и нормальными крыльями?

21. Сколько групп сцепления у дрозофилы?

22. У каких организмов женский пол гетерогаметен?

23. У каких организмов женский пол гомогаметен?

24. Запишите генотипы мужчины и женщины?

25. Какие заболевания наследуются по Х-сцепленному рецессивному типу?

26. Запишите все гаметы, которые образуются у АаBbCc, если гены А, В, С находятся в разных группах сцепления.

27. Сколько пар гомологичных хромосом у самца дрозофилы? У самки?

28. Какие половые хромосомы у курицы?

29. Приведите два примера наследования признаков по аутосомно-доминантному типу.

30. Когда определяется пол организма у человека, дрозофилы?

31. Методы изучения генетики человека?

32. Как называются близнецы, которые образовались из одной яйцеклетки?

33. С помощью каких методов изучается генетика человека?

34. Приведите 5 примеров доминантных признаков у человека.

35. Чем монозиготные близнецы отличаются от дизиготных?

36. Какой набор хромосом у больного с синдромом Дауна?

37. Какой набор хромосом у больного с синдромом Клайнфельтера?

38. Какой набор хромосом у больной с синдромом Шерешевского – Тернера?

39. Напишите определение нормы реакции.

40. Какая изменчивость называется модификационной, определенной?

41. Каковы статистические закономерности модификационной изменчивости?

42. Запишите формулу определения средней величины признака.

43. Запишите виды генных и хромосомных мутаций.

44. Приведите примеры геномных мутаций.

45. Какие мутации называются соматическими?

46. Сформулируйте закон гомологических рядов наследственной изменчивости.

47. С какими органоидами связана цитоплазматическая наследственность?

48. Сформулируйте закон Харди-Вайнберга.

49. Что характерно для идеальной популяции?

50. Когда организмы находятся под контролем стабилизирующей формы естественного отбора? Движущей формы естественного отбора?

Основы селекции

1. Что такое селекция?

2. Что такое порода, сорт, штамм?

3. Запишите названия основных центров происхождения культурных растений, открытых Н.И.Вавиловым.

4. Для каких растений эффективен массовый, а для каких — индивидуальный отбор?

5. Приведите по три примера самоопыляющихся и перекрестноопыляющихся растений.

6. Что такое "чистая линия"?

7. Как совместить свойства двух самоопыляющихся сортов?

8. Что такое инбридинг?

9. Как получить эффект гетерозиса?

10. Какое явление получило название полиплоидии?

11. Какой аллополиплоид был получен Г.Д.Карпеченко?

12. Какие основные методы селекции использовал И.В.Мичурин?

13. Какие мутагены наиболее эффективны для искусственного мутагенеза?

14. Особенности селекции животных по сравнению с селекцией растений.

15. Что такое, аутбридинг?

16. Для чего проводят отбор по экстерьеру?

17. Для чего проводят межпородное скрещивание?

18. Приведите примеры использования эффекта гетерозиса в животноводстве.

19. Как оценить качества производителя-самца, которые у него не проявляются (яйценоскость у петухов, жирномолочность у быков)?

20. Приведите примеры отдаленной гибридизации у животных.

21. Что такое биотехнология?

22. Перечислите основные методы генной инженерии.

23. Перечислите основные методы хромосомной инженерии.

24. Перечислите основные методы клеточной инженерии.

25. На чем основан метод клонирования животных?

Эволюционное учение

1. Кто из ученых реформировал ботанический язык - ввел около 1000 ботанических терминов, описал 1200 новых родов и 8000 новых видов?

2. Кто из ученых считал, что благоприобретенные признаки передаются по наследству?

3. Кто из ученых предложил теорию градации, разделил животный мир на 14 классов и расположил их на 6 ступенях?

4. Кто из ученых считал, что всем организмам присуще стремление к прогрессу?

5. Кто из ученых, сравнив найденные в Южной Америке ископаемые останки вымерших животных с современными, предположил их родство?

6. Какой фактор Ч. Дарвин считал главным в создании человеком сортов растений и пород домашних животных?

7. Какой фактор Ч. Дарвин считал главным, направляющим фактором, который приводит к приспособленности организмов к среде?

8. Что по Ч. Дарвину лежит в основе естественного отбора?

9. Что является единицей эволюции по Ламарку? По Дарвину?

10. Какой критерий можно считать главным, основным видовым критерием?

11. Между гемоглобином шимпанзе и человека в последовательности аминокислот отличий нет, а гемоглобин человека и лошади имеет 42 отличия. Какой это критерий?

12. Какой вид изменчивости по Ч. Дарвину называется определенной?

13. Какой вид изменчивости без изменения генотипа приспосабливает организмы к среде обитания?

14. Какие виды изменчивости дают материал для эволюции, т.к. связаны с изменением генотипа или перекомбинацией генов?

15. Какой вид изменчивости дает материал для эволюции, т.к. изменения одного гена влияет на проявление многих признаков?

16. Какой вид изменчивости у листьев, сорванных с одного дерева?

17. Какой вид изменчивости у брата и сестры?

18. Какая форма изменчивости не должна использоваться селекционерами для создания нового сорта или породы?

19. Какой вид изменчивости поставляет материал для искусственного отбора, т.к. приводит к изменению генов, хромосом, хромосомного набора?

20. Какой вид изменчивости поставляет материал для искусственного отбора, когда человек для скрещивания подбирает особей с нужными ему признаками?

21. Кто разработал учение о стабилизирующей форме естественного отбора?

22. Кто разработал учение о движущей форме естественного отбора?

23. Какой фактор эволюции привел к образованию на Галапагосских островах различных видов вьюрков; сохранил яйцекладущих и сумчатых млекопитающих в Австралии?

24. После наводнения резко упала численность грызунов, что впоследствии скажется на генофонде популяции. Какой это фактор эволюции?

25. Как называется процесс расхождения признаков при образовании новых видов?

26. Чем заканчивается микроэволюционный процесс?

27. Что является единицей эволюции?

28. Один вид традесканции сформировался на скалистых склонах, другой — в тенистом лесу. Какой способ видообразования привел к образованию этих видов?

29. Какая форма отбора сохраняет виды неизменными при неизменных условиях?

30. Какая форма приводит к образованию новых видов, когда происходит изменение условий существования?

31. Представления какого ученого не могут объяснить появление защитных окрасок у насекомых, раковин у моллюсков?

32. Что по Ж. Б. Ламарку привело к приспособленности организмов?

33. Что по Ч. Дарвину привело к приспособленности организмов?

34. Приведите примеры аллопатрического видообразования.

35. Приведите примеры симпатрического видообразования.