Шпаргалка по "Биологии"

В состав живых клеток входят:

• Кислород, водород, азот. В сумме эти элементы составляют почти 98 % всего содержимого клетки.
• Неорганические соединения (вода, соли). Около 2/3 массы человека составляет вода. Соли создают среду, ускоряют реакции, способствуют выведению веществ.
• Органические вещества – сложные углеродсодержащие вещества (углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты и АТФ).

Углеводы и жиры способны в организме  превращаться друг в друга. Белки  также могут преобразовываться  в жиры и углеводы.

Функции углеводов:

• энергетическая (кислородное расщепление глюкозы);
• структурная (входят в состав покровов, хрящей);
• участвуют в синтезе других органических веществ (например, жиров);
• являются источником метаболической воды в организме (при расщеплении глюкозы до конечных продуктов).

Функции жиров:

• входят в состав внутриклеточных структур;
• выделяют энергию в результате процессов диссимиляции;
• защищает клетку и организм от резких колебаний температуры и механических повреждений
• запасают необходимое клетке вещество и энергию
• являются источником метаболической воды

Функции белков в клетке:

• строительная, синтез собственных специфических белков;
• каталитическая, ускоряют химические реакции;
• регуляторная, осуществляется с помощью гормонов;
• двигательная, мышечные белки, с помощью которых осуществляется работа мышц;
• транспортная, перенос кислорода и углекислого газа с помощью белка – глобина;
• защитная, выработка белков – антител.

 

Фотосинтез и хемосинтез.

Фотосинтез – это процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии света. Фотосинтез в растительных клетках идет в хлоропластах. Суммарная формула фотосинтеза: 6СО2 + 6Н2О + СВЕТ = С6Н2О6 + 6О2

Световая фаза фотосинтеза  идет только на свету: квант света выбивает электрон из молекулы хлорофилла, лежащей во внутренней мембране тилакоида; выбитый электрон либо возвращается обратно, либо попадает на цепь окисляющихся друг друга ферментов. Цепь ферментов передает электрон на внешнюю сторону мембраны тилакоида к переносчику электронов. Мембрана заряжается отрицательно с наружной стороны.

Положительно заряженная молекула хлорофилла, лежащая в центре мембраны, окисляет ферменты, содержащие ионы марганца, лежащие на внутренней стороне мембраны. Эти ферменты участвуют в реакциях фотосинтеза воды, в результате которых  образуется Н+; протоны водорода выбрасываются  на внутреннюю поверхность мембраны тилакоида, и на этой поверхности появляется положительный заряд. Когда разность потенциалов на мембране тилакоидов достигает 200 мВ, через АТФ – синтетазы начинают проскакивать протоны, за счет энергии движения которых синтезируется АТФ.

В темновую фазу из СО2 и атомарного водорода, связанного с переносчиками, синтезируется глюкоза. Суммарное уравнение темновой стадии. 6СО2 + 24Н = С6Н2О6 + 6Н2О

Тилакоид – вырост внутренней мембраны хлоропласта. Для темновых реакций в хлоропласт непрерывно поступают исходные вещества и энергия. Оксид углерода поступает в лист из окружающей атмосферы, водород образуется в световую фазу фотосинтеза в результате расщепления воды. Источником энергии служит АТФ, которая синтезируется в световую фазу фотосинтеза. Все эти вещества транспортируются в хлоропласт, где и осуществляется синтез углеводов.

Хемосинтез – синтез органических соединений за счет энергии реакций окисления неорганических соединений. Хемосинтез свойственен для железобактерий и серобактерий. Первые из них используют энергию, освобождающуюся при окислении двухвалентного железа в трехвалентное; вторые окисляют сероводород до серной кислоты.

Клеточная теория.

Клетка – элементарная единица живой системы.

Клетка осуществляет обмен веществ  и энергии, растет, размножается и  передает по наследству свои признаки, реагирует на внешние раздражители и способна двигаться.

Она важнейшая составная часть  всех живых организмов.

Клетка:

• Основная единица строения и функционирования живого организма.
• Саморегулирующая открытая система.
• Клетки всех организмов в принципе сходны по химическому составу, строению и функциям.
• Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.
• Все новые клетки образуются при делении исходных клеток.
• В многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани.

 

 

 

Структура и функции  клетки.

Клеточные структуры:

• Цитоплазма. Обязательная часть клетки, заключенная между плазматической мембраной и ядром. Большинство химических и физиологических процессов клетки проходят в цитоплазме.
• Плазматическая мембрана. Каждая клетка животных, растений, грибов ограничена от окружающей среды или других клеток плазматической мембраной. Липиды в мембране образуют двойной слой, а белки пронизывают всю ее толщину. Функции: Cохранение формы клетки, защита от повреждений, регулятор поступления и удаления веществ.
• Лизосомы – это мембранные органоиды. Осуществляя переваривание различных органических частиц, лизосомы обеспечивают дополнительным «сырьем» химические и энергетические процессы в клетке.
• Комплекс Гольджи. Поступающие в просветы полостей и канальцев эндоплазматической сети продукты биосинтеза концентрируются и транспортируются в аппарате Гольджи. Здесь осуществляется накопление, упаковка, выведение органических веществ, образование лизосом.
• Эндоплазматическая сеть – система синтеза и транспорта органических веществ.
• Рибосомы. Прикреплены к мембранам эндоплазматической сети или свободно находятся в цитоплазме, на них синтезируются белки.
• Митохондрии – энергетические органоиды. Здесь происходит преобразование энергии пищевых веществ в энергию АТФ, необходимую для жизнедеятельности клетки и организма в целом.
• Пластиды (лекопласты, хлоропласты, хромопласт). Функция: накопление запасных органических веществ, привлечение насекомых-опылителей, синтез АТФ и углеводов.
• Клеточный центр (два цилиндра и центриоли, расположенные перпендикулярно друг другу). Является опорой для нитей веретена деления.
• Клеточные включения – непостоянные образования. Плотные, в виде гранул включения содержат запасные питательные вещества (крахмал, белки, сахара, жиры) или продукты жизнедеятельности клетки, которые пока не могут быть удалены.
• Ядро (две мембраны, ядерный сок, ядрышко). Хранение наследственной информации в клетке и ее воспроизводство, синтез РНК – информационной, транспортной, рибосомальной.

Строение и жизнедеятельность  растительной и животной клетки.

Общие черты растительных и животных клеток:

• Принципиальное единство строения.
• Сходство в протекании многих химических процессов в цитоплазме и ядре.
• Единство принципа передачи наследственной информации при делении клетки.
• Сходное строение мембран.
• Единство химического состава.

У растительной клетки: способ питания  автотрофный, присутствуют пластиды –  органы, содержащие пигменты.

В клетках животных отсутствует  плотная клеточная стенка, нет  пластид. Нет в животной клетке и  центральной вакуоли. Центриоль  характерна для клеточного центра животных клеток.

Черты сходства указывают на близость их происхождения. Признаки различия говорят  о том, что клетки вместе с их владельцами  прошли длительный путь исторического  развития.

Гены и хромосомы как  материальные основы наследственности. Их строение и функционирование.

Ген – участок молекулы ДНК, определяющий наследование того или иного признака. Это участок хромосомы.

Хромосомы – носители наследственной информации. Они содержат ДНК в комплексе с основным белком, РНК, кислые белки, липиды, минеральные вещества и фермент ДНК – полимераза, необходимый для репликации.

Функция хромосом – контроль над всеми процессами жизнедеятельности клетки.

Число, форма и размеры хромосом – главный признак, генетический критерий вида. Изменение числа, формы  или размера хромосом – причина  мутации.

Ген – матрица для синтеза и-РНК, а и-РНК матрица для синтеза белка. Матричный характер реакций самоудвоения молекул ДНК, синтеза и-РНК, белка – основа передачи наследственной информации от гена к признаку, которая определятся молекулами белка. Многообразие белков, их специфичность, многофункциональность – основа формирования различных признаков у организма, реализации заложенных в генах наследственной информации.

Наследственная информация передается путем репликации молекулы ДНК.

Биосинтез белков. Транскрипция и трансляция.

Процесс биосинтеза белка включает в себя ряд последовательно протекающих  событий:

В ядре клетки: Репликация ДНК (транскрипция) Информационная РНК

В цитоплазме с помощью  рибосом: Информационная РНК (трансляция) Белок

Синтез информационной РНК (и-РНК) происходит в ядре.

Транскрипция – процесс переписывания информации, содержащейся в генах ДНК на синтезируемую молекулу и-РНК.

Трансляция – процесс сборки молекулы белка, идущий в рибосомах.

Молекулы и-РНК выходят из ядра клетки через поры оболочки ядра и направляются в цитоплазму к рибосомам. Сюда же доставляются аминокислоты. Рибосома по цепочке и-РНК делает шаг, равный трем нуклеотидам. Аминокислота отделяется от т-РНК и становится в цепочку мономеров белка. Освободившаяся т-РНК уходит в сторону и через некоторое время может снова соединиться с определенной кислотой, которую будет транспортировать к месту синтеза белка. Таким образом, последовательность нуклеотидов в триплете ДНК соответствует последовательности нуклеотидов в триплете и-РНК.

 

Прокариоты и вирусы, их строение и функционирование. Вирусы – возбудители опасных заболеваний.

Делятся на две группы: предъядерные (прокариоты) и ядерные (эукариоты).

Прокариоты (к ним относятся  бактерии):

• нет организованного ядра;
• в клетке содержится только одна хромосома, которая не отделена от остальной части клетки мембраной, а лежит непосредственно в цитоплазме. В ней записана вся наследственная информация;
• в цитоплазме находятся многочисленные мелкие рибосомы.
• функциональную роль митохондрий и хлоропластов выполняют специальные, довольно простые мембранные складки
• клетки покрыты плазматической мембраной, поверх которой располагается клеточная оболочка или слизистая капсула.

Прокариоты являются типичными  независимыми клетками.

Вирусы (неклеточные формы  жизни):

• нет цитоплазмы и других клеточных органоидов, собственного обмена веществ;
• свои основные свойства живого (обмен веществ и размножение) они проявляют только внутри других клеток, вне клеток могут находиться в форме кристаллов;
• состоят из многочисленных молекул белка и генетического материала, который может быть представлен ДНК или РНК. Белковая оболочка узнает клетки мишени и защищает генетический аппарат;
• являются на внутриклеточном уровне паразитами, которые используют биохимический аппарат клетки для размножения.

Биологическое значение вирусов определяется их способностью вызывать различные  заболевания. К числу вирусных инфекций человека относятся, например, грипп, корь, оспа, СПИД, вирусные гепатиты.

Индивидуальное развитие организмов. Эмбриональное и послезародышевое развитие.

Онтогенез – индивидуальное развитие организма от момента образования зиготы до конца жизни организма. После оплодотворения наступают стадии:

• дробление (зигота делится митозом на две клетки). Две образующиеся клетки разъединяются, затем каждая клетка опять делится также на две и получается зародыш;
• гаструла – зародыш двухслойный, у него появляется кишечная полость, первичное ротовое отверстие, два слоя клеток – эктодерма и эндодерма;
• поздняя гаструла (у всех животных, кроме губок и кишечно-полостных). На этой стадии появляется третий слой клеток – мезодерма;
• нейтрулы (в зародыше хордовых) – формируется осевой комплекс, состоящий из хорды и нервной пластинки. В дальнейшем идет дифференцирование клеток: из эктодермы образуется покровный эпителий, эмаль зубов, нервная система, органы чувств, из энтодермы – эпителий кишечника, пищеварительные железы, легкие. Из мезодермы – скелет, мышцы, кровеносная система, выделительные органы, половая система.

Постэмбриональное развитие:

• Прямое. Организм сразу после рождения сходен с взрослым, но меньшего размера.
• Непрямое. Организм после рождения проходит промежуточные стадии (личинки, куколки и т.д.).

Различают непрямое развитие: с неполным метаморфозом; с полным метаморфозом.

Основы генетики. Гибридологический  метод.

Основными задачами этой науки  являются:

• изучение материальных структур, отвечающих за хранение наследственной информации;
• изучение механизма передачи наследственной информации из поколения в поколение;
• изучение того, как генетическая информация трансформируется в конкретные признаки и свойства организма;
• изучение причин и закономерностей изменения наследственной информации на различных этапах развития организма.

Для решения генетических задач  на организменном и популяционном  уровне используют гибридологический метод.

Разработал его Г. Мендель. Суть заключается в скрещивании (гибридизации) организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам. Поскольку потомков от таких скрещиваний называют гибридами, то и метод получил название гибридологического.

 

Законы Менделя.

Первый закон Менделя (закон единообразия гибридов первого поколения или закон доминирования):

При скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (двух гомозиготных организмов), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все первое поколение  гибридов (F1) окажется единообразным  и будет нести признак одного из родителей.

Второй закон Менделя

При скрещивании двух потомков первого  поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении наблюдается  расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу – 1:2:1.

Третий закон Менделя:

Расщепление по каждой паре генов  идет независимо от других пар генов.

 

 

Генотип и фенотип.

Генотип – совокупность наследственных признаков и свойств, полученных особью от родителей, а также новых свойств, появившихся в результате мутаций генов, которых не было у родителей. Генотип складывается при взаимодействии двух геномов (яйцеклетки и сперматозоида) и представляет собой наследственную программу развития.

Возможность и форма проявления гена зависят от условий среды. Среда  здесь – это: условия, окружающие клетку, и присутствие других генов. Гены взаимодействуют друг с другом и, оказавшись в одном генотипе, могут  сильно влиять на проявление действия соседних генов.