Ответы к государственным экзаменам для эколого-биологического факультета ПетрГУ

36. основные положения теории Дарвина. Важнейшими положениями ТЧД является: 1.Организмам как в прирученном, так и диком состоянии свойственна наследственная изменчивость. Наиболее обычной и важной формой изменчивости является неопределенная. Стимулом для возникновения изменчивости организмов служат изменения внешней среды, но характер изменчивости определяется спецификой самого организма, а не направлением изменений внешних условий. 2.В центре внимания эволюционной теории должны находиться не отдельные организмы, а биологические виды и внутривидовые группировки (популяции). 3.Все виды организмов в природе вынуждены вести жестокую борьбу за свое существование. Борьба за существование для особей данного вида складывается из их взаимодействия с неблагоприятными биотическими и абиотическими факторами внешней среды, а также из их конкуренции между собой. Последняя является следствием тенденции всякого вида к безграничному размножению и огромного «перепроизводства» особей в каждом поколении. По ЧД, важнейшей является именно внутривидовая борьба. 4.Неизбежным результатом наследственной изменчивости организмов и борьбы за существование является ЕО – преимущественное выживание и обеспечение потомством лучше приспособленных особей. Хуже приспособленные организмы (и целые виды) вымирают, не оставляя потомства. 5.Следствием борьбы за существование и ЕО являются: развитие приспособлений видов к условиям их существования (обусловливающее «целесообразность» строения организмов), дивергенция (развитие от общего предка нескольких дочерних видов, все большее расхождение их признаков в эволюции) и прогрессивная эволюция (усложнение и усовершенствование организации). 6.Частным случаем ЕО является половой отбор, который обеспечивает развитие признаков, связанных с функцией размножения. 7.Породы домашних животных и сорта с/х растений созданы посредством ИО, аналогичного ЕО, но ведущегося человеком в своих интересах. Необходимо упомянуть о некоторых нечеткостях и отдельных ошибочных утверждениях ЧД. К ним относятся: 1) признание возможности эволюционных изменений на основе определенной изменчивости и упражнения и неупражнения органов; 2) переоценка роли перенаселения для обоснования борьбы за существование; 3) преувеличенное внимание к внутривидовой борьбе в объяснении дивергенции; 4) недостаточная разработанность концепции биологического вида как формы организации живой материи, принципиально отличающейся от подвидовых и надвидовых таксонов; 5) непонимание специфики макроэволюционных преобразований организации и их соотношений с видообразованием.

39. основы классической генетики. Законы Менделя. Первым М. з. считали закон доминирования, по которому в первом поколении от скрещивания особей, различающихся по аналогичным - аллельным признакам, проявляется лишь один из них - доминантный, второй же, ему альтернативный, - остаётся скрытым, рецессивным. Однако вскоре были обнаружены "нарушения" этого М. з. - промежуточное проявление обоих признаков в 1-м поколении. Вследствие этого первый М. з. стали называть законом единообразия первого поколения гибридов. Второй М. з., обычно называемый законом расщепления, осуществляется при скрещивании между собой гибридов первого поколения или при их самоопылении. В этом случае пары аллельных генов расходятся, в результате чего в потомстве появляются в определённых численных отношениях доминантные и рецессивные признаки, скрытые в предыдущем поколении. Наконец, третьим М. з. считался закон независимого комбинирования признаков. Он осуществляется при скрещивании, в котором сочетаются более одной пары аллельных генов. В результате в потомстве наблюдается свободное комбинирование всех участвующих в скрещивании пар аллелей и возникают все возможные их комбинации в определённых численных отношениях. Этот закон - прямое следствие явлений расщепления. Поэтому правильнее называть его законом независимого расщепления различных пар аллелей.

38. типы делений клетки. Митоз – непрямое деление клетки. Стадии: В профазе происходят реорганизация ядра с конденсацией и спирализацией хромосом, разрушение ядерной оболочки и формирование митотического аппарата путём синтеза белков и "сборки" их в ориентированную систему веретена деления. Метафаза заключается в движении хромосом к экваториальной плоскости, формировании экваториальной пластинки и в разъединении хроматид. Анафаза - стадия расхождения хромосом к полюсам. Телофаза заключается в реконструкции дочерних ядер из хромосом, собравшихся у полюсов, разделении клеточного тела и окончательном разрушении митотического аппарата. Мейоз – способ деления в результате которого происходит уменьшение числа хромосом в два раза и одна диплоидная клетка после двух быстро следующих друг за другом делений даёт начало 4 гаплоидным. Биологическое значение М. заключается в поддержании постоянства кариотипа в ряду поколений организмов данного вида и обеспечении возможности рекомбинации хромосом и генов при половом процессе. Фазы: профаза1 подразделяется на 5 стадий. Лептотена - стадия тонких нитей, когда хромосомы слабо спирализованы и наиболее длинны, видны утолщения - хромомеры. Зиготена - стадия начала попарного, бок о бок соединения (конъюгации) гомологичных хромосом; при этом гомологичные хромомеры взаимно притягиваются и выстраиваются строго друг против друга. Пахитена - стадия толстых нитей; гомологичные хромосомы стабильно соединены в пары - биваленты, число которых равно гаплоидному числу хромосом. В каждой хромосоме бивалента обнаруживаются 2 хроматиды; т. о., бивалент состоит из 4 гомологичных хроматид; на этой стадии происходит кроссинговер, осуществляющийся на молекулярном уровне; цитологические последствия его обнаруживаются на следующей стадии. Диплотена - стадия раздвоившихся нитей; гомологичные хромосомы начинают отталкиваться друг от друга, но оказываются связанными, обычно в 2-3 точках на бивалент, где видны хиазмы (перекресты хроматид) - цитологическое проявление кроссинговера. Диакинез - стадия отталкивания гомологичных хромосом, которые по-прежнему соединены в биваленты хиазмами, перемещающимися на концы хромосом. Метафаза I - биваленты выстраиваются в средней части веретена деления клетки, ориентируясь центромерами гомологичных хромосом к противоположным полюсам веретена. В анафазе I гомологичные хромосомы с помощью нитей веретена расходятся к полюсам. В телофазе I у каждого полюса начинается деспирализация хромосом и формирование дочерних ядер и клеток. Далее следует короткая интерфаза и начинается второе деление М. Профаза II, метафаза II, анафаза II и телофаза II проходят быстро; при этом в конце метафазы II расщепляются центромеры, и в анафазе II расходятся к полюсам хроматиды каждой хромосомы. Амитоз – прямое деление ядра. При А., в отличие от митоза, или непрямогоделения ядра, ядерная оболочка и ядрышки не разрушаются, веретено деления в ядре не образуется, хромосомы остаются в рабочем (деспирализованном) состоянии, ядро или перешнуровывается или в нём, внешне неизменном, появляется перегородка; деления тела клетки - цитотомии, как правило, не происходит; обычно А. не обеспечивает равномерного деления ядра и отдельных его компонентов.

41. генетический код - система зашифровки наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот, реализующаяся у животных, растений, бактерий и вирусов в виде последовательности нуклеотидов. Установлены следующие основные закономерности, касающиеся Г. к.: 1) между последовательностью нуклеотидов и кодируемой последовательностью аминокислот существует линейное соответствие; 2) считывание Г. к. начинается с определённой точки; 3) считывание идёт в одном направлении в пределах одного гена; 4) код является неперекрывающимся; 5) при считывании не бывает промежутков; 6) Г. к., как правило, является вырожденным, т. е. 1 аминокислоту кодируют 2 и более триплетов-синонимов; 7) кодовое число равно трём; 8) код в живой природе универсален. Реализация Г. к. в клетке происходит в два этапа. Первый из них протекает в ядре; он носит название транскрипции и заключается в синтезе молекул и-РНК на соответствующих участках ДНК. При этом последовательность нуклеотидов ДНК "переписывается" в нуклеотидную последовательность РНК. Второй этап - трансляция - протекает в цитоплазме, на рибосомах; при этом последовательность нуклеотидов и-РНК переводится в последовательность аминокислот в белке: этот этап протекает при участии т-РНК и соответствующих ферментов.

45. Основные направления эволюционного процесса. А. Н. Северцев выделил три главных направления эволюционных преобразований: 1) морфофизиологический прогресс (ароморфоз) – повышение общего уровня организации, ее усложнение; 2) морфофизиологический регресс (дегенирация=катаморфоз) – понижение и упрощение общего уровня организации; 3) идиоадаптация (алломорфоз) – развитие частных приспособлений, не изменяющих общий уровень организации. ароморфозы – это такие изменения строения и функций органов, которые имеют общее значение для организма в целом и поднимают энергию его жизнедеятельности на новый качественный уровень. Конкретное содержание ароморфозов не сводится лишь к энергитическому аспекту совершенствования организации, но охватывает любые морфофизиологические преобразования, соответствующие указанным основным критериям арогенеза (дифференциации, интеграции, рационализации и оптимизации, интенсификации функций, повышению уровня гомеостаза, возрастанию усваиваемой информации и усовершенствованию ее обработки в организме). Понятие идиоадаптаций (или алломорфозов) в концепции А. Н. Северцова объединяет очень широкий круг эволюционных изменений организмов – от самых незначительных частных приспособлений к специфическим условиям существования и образу жизни отдельных видов до адаптаций общего значения, создающих предпосылки для значительного расширения среды обитания или освоения качественно новой адаптивной зоны. Примером таких «частных адаптаций общего значения» являются кожное дыхание у амфибий, раковина моллюсков, особенности осевого скелета и мускулатуры тела змей, связанные с особым способом перемещения этих рептилий.

46. ДНК - присутствующая в каждом организме и в каждой живой клетке, главным образом в её ядре, нуклеиновая кислота, содержащая в качестве сахара дезоксирибозу, а в качестве азотистых оснований аденин, гуанин, цитозин и тимин. Играет очень важную биологическую роль, сохраняя и передавая по наследству генетическую информацию о строении, развитии и индивидуальных признаках любого живого организма. ДНК — биополимер, состоящий из многих мономеров — дезоксирибонуклеотидов, соединённых через остатки фосфорной кислоты в определённой последовательности, специфичной для каждой индивидуальной ДНК. Уникальная последовательность дезоксирибонуклеотидов в данной молекуле ДНК представляет собой кодовую запись биологической информации. Две такие полинуклеотидные цепочки образуют в молекуле ДНК двойную спираль, в которой комплементарные основания — аденин с тимином и гуанин с цитозином — связаны друг с другом при помощи водородных связей и так называемых гидрофобных взаимодействий. ДНК служит также матрицей для синтеза рибонуклеиновых кислот (РНК), определяя тем самым их первичную структуру (транскрипция). Через посредство и-РНК осуществляется трансляция — синтез специфических белков, структура которых задана ДНК в виде определённой нуклеотидной последовательности.

47. РНК - тип нуклеиновых кислот, имеющих универсальное распространение в живой природе; содержат в качестве углеводного компонента рибозу, а в качестве азотистых оснований аденин и гуанин и урацил и цитозин. Р. к. играют важнейшую биологическую роль во всех живых организмах, участвуя в реализации генетической информации и биосинтезе белков. Макромолекулярная структура Р. к. представлена в основном однонитчатыми полинуклеотидными цепями, которые образуют двуспиральные участки по принципу комплементарности оснований. В клетках бактерий, животных и растений различные типы Р. к. выполняют неодинаковые биологические функции и различаются по строению и метаболизму. Важнейшие типы РНК следующие. Рибосомные Р. к. (рРНК) входят в состав рибосом и составляют основную массу клеточных Р. к. Размеры и структура рибосомных Р. к. у организмов разных видов неодинаковы. Их биологическая роль не вполне выяснена, целостность их молекул необходима для биосинтеза белков в рибосомах. т-РНК - биологическая роль заключается в присоединении активированных аминокислотных остатков и переносе (транспорте) их на рибосомы, т. е. к месту синтеза полипептидных цепочек. Для каждой аминокислоты имеются свои специфические тРНК (обычно более одной). м-РНК представляют собой наиболее разнородную группу и играют роль матриц при биосинтезе белков в процессе трансляции (считывания нуклеотидного кода и перевода его в определённую последовательность аминокислот в полипептидных цепях белков). Все виды Р. к. синтезируются в клетках на матрице ДНК, образуя последовательность рибонуклеотидов, комплементарную последовательности дезоксирибонуклеотидов в ДНК (процесс транскрипции). В клеточном ядре обнаружены гигантские молекулы — предшественники мРНК, большая часть которых распадается внутри ядра и только сравнительно небольшая часть молекулы переходит в цитоплазму и образует собственно мРНК.

49. белки - высокомолекулярные природные органические вещества, построенные из аминокислот и играющие фундаментальную роль в структуре и жизнедеятельности организмов. Именно Б. осуществляют обмен веществ и энергетические превращения, неразрывно связанные с активными биологическими функциями. Б. входят в состав сложных клеточных структур - органелл. И хотя органеллы содержат также другие вещества, Б. особенно важны; они - основные структурообразователи и играют ведущую роль в выполнении физиологических функций. Молекулы Б. имеют массу от десятков тыс. до 1 млн. и выше. Одни Б. легко растворяются в воде, другие требуют для растворения небольших концентраций солей, третьи переходят в раствор только под воздействием сильных щелочей и т.п. Растворимые Б. - гидрофильные коллоиды, активно связывающие воду; их растворы обладают значительной вязкостью, низким осмотическим давлением. Молекулы Б. не проходят через полупроницаемые мембраны, обладают слабой способностью к диффузии. Структура – белок всех организмов состоит из 20 видов аминокислот. Каждый Б. характеризуется определённым ассортиментом и количественным соотношением аминокислот. В молекулах Б. аминокислоты соединены между собой пептидными связями (-СО-NH-) в линейной последовательности, составляющей так называемую первичную структуру Б. Пространственная конфигурация полипептидной цепи Б. определяется его первичной структурой и условиями среды. При обычных условиях (температура не выше 40 С, нормальное давление и т.д.) Б. характеризуются внутримолекулярной упорядоченностью. "Хребет" полипептидной цепи местами может закручиваться спиралью или образовывать полностью вытянутые отрезки (вторичная структура). В обоих случаях возникает система водородных связей. Полипептидная цепь в целом "упаковывается" и жестко фиксируется с помощью взаимодействий боковых групп аминокислот (третичная структура). В зависимости от укладки полипептидных цепей форма молекул Б. варьирует от фибриллярной (вытянутой, нитеобразной) до глобулярной (округлой).

53. мутагенез - процесс возникновения наследственных изменений - мутаций, появляющихся естественно (спонтанно) или вызываемых различными физическими или химическими факторами - мутагенами. В основе М. лежат изменения в молекулах нуклеиновых кислот, хранящих и передающих наследственную информацию. Эти изменения выражаются в виде генных мутаций или хромосомных перестроек. Кроме того, возможны нарушения митотического аппарата клеточного деления, что ведёт к геномным мутациям типа полиплоидии или анеуплоидии. Повреждения нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) заключаются либо в нарушениях углеводно-фосфатного остова молекулы, либо в химических изменениях азотистых оснований, непосредственно представляющих генные мутации или приводящих к их появлению в ходе последующей репликации поврежденной молекулы. При этом пуриновое основание заменяется другим пуриновым или пиримидиновое основание - др. пиримидиновым (транзиции), либо пуриновое основание заменяется пиримидиновым или пиримидиновое - пуриновым (трансверсии). Геномные мутации заключаются в изменении числа хромосом в клетках организма. К ним относятся: полиплоидия - увеличение числа наборов хромосом, когда вместо обычных для диплоидных организмов 2 наборов хромосом их может быть 3, 4 и т. д.; гаплоидия - вместо 2 наборов хромосом имеется лишь один; анеуплоидия - одна или несколько пар гомологических хромосом отсутствуют или представлены не парой, а лишь одной хромосомой либо, напротив, 3 или более гомологичными партнёрами. К хромосомным М., или хромосомным перестройкам, относятся: инверсии - участок хромосомы перевёрнут на 180 градусов, так что содержащиеся в нём гены расположены в обратном порядке по сравнению с нормальным; транслокации - обмен участками двух или более негомологичных хромосом; делеции - выпадение значительного участка хромосомы; нехватки - выпадение небольшого участка хромосомы; дупликации - удвоение участка хромосомы; фрагментации - разрыв хромосомы на 2 части или более. Генные М. представляют собой стойкие изменения химического строения отдельных генов и, как правило, не отражаются на наблюдаемой в микроскоп морфологии хромосом. Известны также М. генов, локализованных не только в хромосомах, но и в некоторых самовоспроизводящихся органеллах цитоплазмы.

56. вирусы – мельчайшие живые организмы, размеры которых 20-300 нм. Это возбудители инфекционных болезней растений, животных и человека, размножающиеся только в живых клетках. В. вызывают многие заболевания: оспу, корь, грипп, полиомиелит, чуму рогатого скота и птиц, бешенство, ряд заболеваний рыб и земноводных, желтуху шелкопряда, мозаичную болезнь табака, закукливание овса, многие заболевания грибов и сине-зелёных водорослей и др. Обширный отряд В., поражающих бактерии, составляют бактериофаги. Зрелые частицы В. - вирионы, или вироспоры, приспособлены к перенесению неблагоприятных условий вне организма и не обнаруживают на этой стадии никаких признаков жизни. Попав в организм, в чувствительные к В. клетки, вироспоры переходят в стадию развития и размножения, которая завершается образованием дочерних зрелых частиц В. В. имеют белковую оболочку - капсид и внутреннее содержимое - нуклеокапсид, состоящее главным образом из нуклеиновой кислоты (НК) - ДНК или РНК. Многие В. имеют поверхностную оболочку, покрывающую белковую. Отдельные элементы белковой оболочки называются капсомерами. У некоторых В. (например, мозаичной болезни табака) НК в виде спирали включена в белковую оболочку, без разрушения которой не может быть освобождена. У других В. (например, жёлтой мозаики турнепса) спирально закрученная нить НК лежит в капсиде, как в коробочке, и может выйти оттуда без разрушения оболочки. НК - носители наследственной информации о строении и свойствах В.; белки В. защищают НК, а также обусловливают ферментативные и антигенные свойства В. Строение вирусных частиц, приспособленных к перенесению неблагоприятных условий, может быть и более сложным; таковы, например, полиэдры, образуемые некоторыми В. насекомых (они состоят из оболочки, кристаллической белковой массы и включенных в неё частиц В.).

57. углеводы - обширная группа органических соединений, входящих в состав всех живых организмов. Первые известные представители этого класса веществ по составу отвечали общей формуле CmH2nOn, то есть углерод + вода (отсюда название). У. принято делить на три основных группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Простейший из моносахаридов - глицериновый альдегид - содержит один асимметрический атом углерода. Цепь углеродов – 3-9атомов. Олигосахариды содержат в своём составе 2-10 моносахаридов, связанных гликозидными связями. Наиболее распространены в природе дисахариды сахароза, трегалоза, лактоза. Полисахариды - высокомолекулярные, линейные или разветвленные соединения, молекулы которых построены из моносахаридов, связанных гликозидными связями. В состав полисахаридов могут входить также заместители неуглеводной природы (остатки фосфорной, серной и жирных кислот). В свою очередь цепи полисахаридов могут присоединяться к белкам с образованием гликопротеидов. У. составляют большую (часто основную) часть пищевого рациона человека. В связи с этим они широко используются в пищевой и кондитерской промышленности (крахмал, сахароза, пектиновые вещества, агар). Их превращения при спиртовом брожении лежат в основе процессов получения этилового спирта, пивоварения, хлебопечения; др. типы брожения позволяют получить глицерин, молочную, лимонную, глюконовую кислоты и др. вещества. Глюкоза, аскорбиновая кислота, сердечные гликозиды, углеводсодержащие антибиотики, гепарин широко применяются в медицине. Целлюлоза служит основой текстильной промышленности, получения искусственного целлюлозного волокна, бумаги, пластмасс. Липиды - жироподобные вещества, входящие в состав всех живых клеток и играющие важную роль в жизненных процессах. Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, Л. влияют на проницаемость клеток и активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в мышечном сокращении, создании межклеточных контактов, в иммунохимических процессах. Др. функции Л. - образование энергетического резерва и создание защитных водоотталкивающих и термоизоляционных покровов у животных и растений, а также защита различных органов от механических воздействий. Большинство Л. - производные высших жирных кислот, спиртов или альдегидов. В зависимости от химического состава Л. подразделяют на несколько классов. Простые Л. включают вещества, молекулы которых состоят только ив остатков жирных кислот (или альдегидов) и спиртов, к ним относятся жиры (триглицериды и др. нейтральные глицериды), воски (эфиры жирных кислот и жирных спиртов) и диольные Л. (эфиры жирных кислот и этиленгликоля или др. двухатомных спиртов). Сложные Л. включают производные ортофосфорной кислоты (фосфолипиды) и Л., содержащие остатки сахаров (гликолипиды).

59. экология - биологическая наука, изучающая организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, видов, биоценозов (сообществ), экосистем, биогеоценозов и биосферы. Часто Э. определяют также как науку о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой. Современная Э. интенсивно изучает также проблемы взаимодействия человека и биосферы. Основная задача Э. на современном этапе - детальное изучение количественными методами основ структуры и функционирования природных и созданных человеком систем. Изучение популяций - естественных совокупностей особей одного вида, являющихся одновременно элементами системы вида и системы биогеоценоза, показало наличие у них сложной иерархической структуры. В задачи популяционной Э. входит изучение пространственного размещения особей, возрастной, половой и этологической (поведенческой) структуры популяции. Много внимания уделяется изучению структуры и функционирования биоценозов; установлению закономерных соотношений численностей видов в сообществе. Разнообразие явлений, изучаемых современной Э., объясняет её широкие связи со многими естественными и гуманитарными науками. Популяционная Э. связана с генетикой, физиологией, этологией, биогеографией, систематикой и демографией. Биогеоценология - с ландшафтоведением, биогеохимией, почвоведением, гидрологией, гидрохимией, климатологией и другими науками о среде. Под влиянием Э. во многих биологических науках формируются направления, рассматривающие те или иные стороны изучения живого с точки зрения Э. таковы: экологическая физиология, экологическая морфология, экологическая цитология, экологическая генетика и др.

60. кариотип - хромосомный набор, совокупность признаков хромосом в клетках тела организма того или иного вида. К. - одна из важнейших генетических характеристик вида, т.к. каждый вид имеет свой К., отличающийся от К. близких видов (на этом основана новая отрасль систематики - так называемая кариосистематика). Постоянство К. в клетках одного организма обеспечивается митозом, а в пределах вида - мейозом. К. организма может изменяться, если половые клетки (гаметы) претерпевают изменения под влиянием мутаций. Иногда К. отдельных клеток отличается от видового К. в результате хромосомных или геномных так называемых соматических мутаций. К. диплоидных клеток состоит из 2 гаплоидных наборов хромосом (геномов), полученных от одного и др. родителя; каждая хромосома такого набора имеет гомолога из др. набора.

Страницы: 1, 2