Механизмы наследственности и изменчивости

Материальные основы наследственности. Генетика и методы генетических исследований. Наследование при моногибридном скрещивании. Первый закон Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения. Доминантный и рецессивный признаки. Гомозиготность и гетерозиготность. Генотип, фенотип. Расщепление при возвратном и анализирующем скрещиваниях. Значение анализирующего скрещивания. Второй закон Менделя – закон расщепления, или чистоты гамет. Цитологический механизм расщепления. Условия, обеспечивающие и ограничивающие проявление закона расщепления. Статистический характер расщепления. Наследование при полигибридном скрещивании. Расщепление по генотипу и фенотипу при дигибридном скрещивании. Третий закон Менделя – закон независимого комбинирования признаков. Закономерности полигибридного скрещивания. Общие формулы расщепления при полигибридных скрещиваниях. Комбинативная изменчивость, ее значение в селекции и эволюции.

Наследование при взаимодействии генов. Взаимодействие аллельных генов: доминирование, неполное доминирование, кодоминирование. Типы взаимодействия неаллельных генов: комплементарность, эпистаз, полимерия. Наследование признаков, сцепленных с полом. Явление сцепления генов. Группа сцепления. Соответствие числа групп сцепления гаплоидному числу хромосом. Перекрест хромосом (кроссинговер). Генетическое доказательство кроссинговера. Линейное расположение генов в хромосоме. Величина перекреста. Одинарный и множественный кроссинговер.

Нехромосомная наследственность. Критерии нехромосомной наследственности и методы ее изучения.

Классификация изменчивости. Понятие о наследственной (комбинативная и мутационная) и ненаследственной (модификационная и онтогенетическая) изменчивости. Модификационная изменчивость. Понятие о варьирующей пенетрантности и экспрессивности признака. Норма реакции. Роль генотипа в определении нормы реакции. Типы модификационных изменений (адаптивные модификации, морфозы, фенотипическая супрессия, длительные модификации). Методы изучения модификационной изменчивости. Математический метод как основной метод изучения модификационной изменчивости. Нормальное распределение как главная закономерность. Значение модификаций.

Мутационная изменчивость. Мутационная теория Г. Де Фриза. Принципы классификации мутаций. Закон гомологических рядов Н.И. Вавилова. Спонтанные и индуцированные мутации. Специфичность действия мутагенов и проблема направленного мутагенеза. Генные мутации, прямые и обратные. Молекулярные механизмы мутагенеза. Мутации как ошибки процессов репликации, репарации и рекомбинации. Хромосомные перестройки. Внутрихромосомные перестройки: дефишенси, делеции, дупликации, инверсии. Межхромосомные перестройки – транслокации. Геномные мутации. Умножение гаплоидного набора хромосом – полиплоидия. Автополиплоидия и аллополиплоидия. Амфидиплоидия как механизм получения плодовитых аллополиплоидов. Полиплоидные ряды. Значение полиплоидии в эволюции и селекции растений, естественная и экспериментальная полиплоидия у животных.

Индуцированный мутационный процесс. Влияние УФ лучей, ионизирующих излучений, температуры, химических и биологических агентов на мутационный процесс. Генетические последствия загрязнения окружающей среды мутагенами. Мутагенез и канцерогенез. Меры по обеспечению генетической безопасности человека.

Природа гена. Генетическая организация ДНК: последовательность нуклеотидных пар как основа кодирования наследственной информации. Ген как участок молекулы ДНК и РНК у некоторых вирусов. Молекулярные механизмы реализации наследственной информации. Транскрипция, ее дискретность. Типы РНК в клетке (информационная, транспортная, рибосомальная). Фермент РНК-полимераза и его участие в транскрипции. Трансляция. Основные свойства генетического кода: триплетность, однонаправленное чтение кода без запятых, избыточность (вырожденность) кода, универсальность кода. Структура и свойства транспортной РНК. Взаимодействие кодон-антикодон. Этапы белкового синтеза. Функциональные границы гена. Колинеарность гена и его белкового продукта.

Генетика человека. Методы генетики человека.

Генетические процессы в популяциях. Популяция и ее генетическая структура.

Генная инженерия.

 

Целостность многоклеточного организма. Механизмы обеспечения его целостности. Основные принципы функциональной организации многоклеточного организма: иммунологическая реактивность, гомеостаз, надежность, регуляция и координация функций, саморегуляция, адаптация

Гомеостаз, его значение и механизмы. Гуморальная регуляция функций. Факторы гуморальной регуляции.

Нервная регуляция и координация функций. Обратная связь – необходимая предпосылка процессов саморегуляции. Рефлекс – основа формирования целостного поведения животных и человека. Значение условной связи в приспособительной эволюции животного мира. Взаимосвязь нервной и гуморальной регуляции.

 

Основы экологии

Понятие об экологических факторах. Принципы воздействия фактора на живой организм. Ограничивающий фактор. Основные законы влияния факторов среды на организмы: закон оптимума, Либиха, толерантности, взаимодействия факторов и др. Понятия акклиматизации, преферендума, экологической валентности.

Понятие об адаптациях. Основные адаптации организмов к водной и наземно-воздушной среде обитания. Формы взаимоотношений организмов в природе. Экологическая ниша, ее основные виды. Экологическая и эволюционная роль конкурентных взаимоотношений. Закон Гаузе. Роль отношений типа хищник-жертва и паразит-хозяин в регуляции численности популяций.

Понятие о популяции. Статические и динамические характеристики популяций. Понятия ёмкости среды, биотического потенциала видов. Кривые роста популяций. Типы динамики численности популяций. Структура популяции: половая, возрастная, пространственная. Типы возрастной структуры у растений и животных. Колебания численности в популяциях. Факторы, зависящие и не зависящие отплотности.Механизмы поддержания гомеостаза в популяциях. Количественные изменения в популяциях в зависимости от плотности. Механизмы адаптации и стресса, роль нервных и гуморальных факторов в их осуществлении.

Понятия биогеоценоза и биотопа. Видовая и пространственная структура сообществ. Виды-доминанты и эдификаторы. Роль малочисленных видов в биогеоценозах. Правило Тинеманна.

Понятие биогеоценоза и экосистемы. Структура экосистемы. Трофические цепи. Законы передачи энергии по цепям питания. Пирамиды продукции, биомассы и численности. Масштабы биологической продукции в разных экосистемах Земли. Пространственная структура. Принципы устойчивости экосистем. Понятие об экологической нише и стратегии выживания организмов. Развитие экосистем. Естественные и искусственные экосистемы.

Основы учения В.И. Вернадского о биосфере. Границы биосферы. Основные компоненты биосферы. Функции и свойства живого вещества биосферы. Круговорот веществ и поток энергии в экосистемах. Влияние деятельности человека на основные экосистемы. Основные экологические проблемы современности. Пути выхода из экологического кризиса.

 

Закономерности эволюции

Изменчивость в популяциях. Резерв наследственной изменчивости. Генетический полиморфизм популяций. Закон Харди-Вайнберга о равновесном состоянии популяций. Фактор, нарушающие его проявление (отбор, мутации, дрейф генов), их значение в эволюции. Популяции как основная единица эволюционного преобразования.

Теория эволюции Ч. Дарвина. Искусственный отбор, его роль в происхождении пород домашних животных и сортов культурных растений. Основные положения теории естественного отбора и ее оценка. Открытие Ч. Дарвином главного механизма эволюции. Борьба за существование, ее формы. Формы элиминации и направления отбора.

Естественный отбор – движущая и направляющая сила эволюции. Основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий, дизруптивный, дестабилизирующий. Механизмы отбора.

Вид как основной этап эволюционного процесса. История развития концепции вида. Введение бинарной номенклатуры К. Линнеем, рассмотрение им вида как стабильного элемента природы. Идея об изменяемости видов Ж.Б. Ламарка. Представления Ч. Дарвина о неустойчивости и динамичности видов. Современное понятие вида. Критерии вида.

Микроэволюция как процесс возникновения и развития генетической изоляции. Начальный этап видообразования, модели микроэволюции. Основные пути видообразования (аллопатрическое видообразование как возникновение нового вида из одной или группы смежных популяций, расположенных на периферии ареала, симпатрическое видообразование как возникновение нового вида внутри ареала исходного). Гибридогенное видообразование. Формы изоляции в природе.

Необратимость эволюции. Адаптивная радиация и увеличение видового разнообразия в ходе эволюции. Понятие филетической эволюции.

Основные пути филогенеза: дивергенция, конвергенция и параллелизм. Аналогичные и гомологичные органы, принцип филогенетического изменения органов. Представление о моно- и полифилетической эволюции.

Соотношение индивидуального и исторического развития организмов. Биогенетический закон, его развитие, учение о филэмбриогенезах. Пути эволюции онтогенезов (основные направления эволюции: аллогенез и арогенез). Аллогенез как развитие группы внутри одной адаптивной зоны. Арогенез как развитие группы с существенным расширением адаптивной зоны.

Эволюционный прогресс. Понятие прогресса. Относительность – главная характеристика прогрессивных изменений. Биологический прогресс и его признаки: увеличение численности особей в популяциях, числа популяций, расширение ареала вида. Пути достижения биологического прогресса посредством морфофизиологических изменений: ароморфоза, идиоадаптаций, общей дегенерации. Биологический регресс как проявление морфофизиологической дегенерации.

Основные этапы эволюции

Прокариоты и эукариоты как этапы раннего филогенеза. Симбиотическая гипотеза происхождения эукариот.

Возникновение многоклеточности как этап эволюции. Теории колониального происхождения многоклеточных.

Уровни организации и эволюции растений. Филогенетические связи основных групп высших растений (гаметофитная и спорофитная линия, макро- и микрофильная линия, разноспоровость как этап эволюции наземных растений).

Основные этапы филогенетического развития животного мира. Возникновение зародышевых листков, полостей тела, основных систем органов. Эволюционные связи разных типов беспозвоночных. Филогенетическое древо хордовых.

Филогенетические связи гоминид. Место человека в системе живой природы. Соотношение филогенеза и онтогенеза в развитии человека. Рудименты и атавизмы как свидетельства общности человека с современными млекопитающими. Систематика отряда приматов. Отличительные признаки приматов. Состав отряда приматов. Распространение. Подотряд полуобезьян. Подотряд анторопоидов. Человек как примат. Человек как анторопоид.

Археологическая периодизация антропогенеза. Ранние гоминиды. Австралопитековые и близкие им формы. Систематика австралопитеков. Морфологическая характеристика классических австралопитековых. Представления об их эволюционном положении. Критерии рода Homo. Homo habilis.

Древнейшие люди – Homo erectus – архантропы. Питекантропы и их локальные формы. Сравнительно-морфологическая характеристика архантропов и их филогенетическое древо. Homo erectus и Homo sapiens. Зачатки первичной расовой дифференциации.

Древние люди палеоантропы. Европейские палеоантропы. Сравнительно-морфологическая характеристика. Концепция неадертальской стадии. Внеевропейские формы палеоантропов. Палестинские находки и их значение в решении проблемы перехода к морфологии современного человека.

Ископаемый палеоантроп. Морфологическая характеристика человека верхнего палеолита.

Проблема формирования человека современного вида. Теории полицентризма и моноцентризма.

Видовое единство современного человечества. Механизмы сложения современной политипии. Понятие расы. Соотношение расы как биологической совокупности современного человека с социальными общностями. Общая оценка современного расового состава. Евразийская большая раса. Общая характеристика и территориальные варианты европеоидов. Экваториальная раса и азиатско-американская раса. Факторы расообразования. Метисация, изоляция. Расообразование в современную эпоху.