Сходство и различие фотосинтеза и хемосинтеза

Автотрофы

Автотрофы никого не едят, органические вещества делают сами из неорганических.

• Авто фото трофы – энергию получают из света (фотосинтез). К фототрофам относятся растения и фотосинтезирующие бактерии.
• Авто хемо трофы – энергию получают при окислении неорганических веществ (хемосинтез). Например,
• серобактерии окисляют сероводород до серы,
• железобактерии окисляют двухвалентное железо до трехвалентного,
• нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотной кислоты.

Сходство и различие фотосинтеза и хемосинтеза

• Сходства: все это пластический обмен, из неорганических веществ делаются органические (из углекислого газа и воды – глюкоза).
• Различие: энергия для синтеза при фотосинтезе берется из света, а при хемосинтезе - из окислительно-восстановительных реакций.

Гетеротрофы

Гетеротрофы получают органические вещества в готовом виде, с пищей. К гетеротрофам относятся животные, грибы и большинство бактерий.

Способы питания гетеротрофов
1. Хищники – убиваю жертву, а затем съедают (лев, щука, оса).
2. Паразиты – поедают живую жертву (вирус гриппа, туберкулёзная палочка, дизентерийная амеба, аскарида и т.п.)
3. Cапрофиты (сапротрофы) – питаются мертвыми организмами (личинки мясных мух, плесневые грибы, бактерии гниения).
4. Cимбионты – получают питание от другого организма на взаимовыгодной основе. Например:

• Микориза (грибокорень) – симбиоз гриба и растения. Растение дает грибу глюкозу (которую делает при фотосинтезе), а гриб дает растению воду и минеральные соли.
• Лишайник – симбиоз грибов и водорослей. Водоросли дают грибу глюкозу, а гриб водорослям – соли и воду.
• Клубеньковые бактерии живут в специальных утолщениях (клубеньках) на корнях растений семейства бобовых. Растения дают бактериям глюкозу, а бактерии дают растениям соли азота, которые они получают при фиксации азота воздуха.

 

Агроэкосистема (агроценоз)

Это искусственная экосистема, созданная человеком (поле пшеницы, яблоневый сад).

1. В агроэкосистеме живет меньше видов, чем в естественной экосистеме. Поэтому пищевые цепи в агроэкосистеме короткие, неразветвленные, из-за этого круговорот веществ неустойчивый, следовательно, сама агроэкосистема неустойчива. Если человек не будет за ней ухаживать (поливать, удобрять, пропалывать), то она разрушится, например, поле пшеницы зарастет, превратится в луг. Таким образом, естественная экосистема получает энергию только от солнечного света, а агроэкосистема – от Солнца и от человека (основной источник энергии для агроэкосистемы – всё-таки Солнце).

2. В агроэкосистеме живет очень много растений одного вида (монокультура), следовательно, создаются хорошие условия для консументов, питающихся этим видом (вирусов, бактерий, нематод, клещей, насекомых и т.п.). Поэтому в сельском хозяйстве обязательно надо бороться с вредителями. Основные способы:

· ядохимикаты (плюс – дёшево, минус – уничтожаются естественные враги вредителей, так что их численность может, наоборот, возрасти);

· биологические методы (использование естественных врагов – наездников против бабочек, божьих коровок против тли и т.п.);

· севооборот (каждый год на поле выращивается другая культура, чтобы вредители не накапливались в почве)

3. В естественной экосистеме растения своими корнями забирают из почвы минеральные соли, затем растения поедаются консументами, разрушаются редуцентами, и соли возвращаются назад в почву – это замкнутый круговорот веществ. На поле пшеницы урожай собирается и вывозится, и минеральные соли в почву не возвращаются (незамкнутый круговорот веществ). Поэтому в сельском хозяйстве применяют удобрения – минеральные (соли) и органические (навоз).

 

 

Белки, жиры, углеводы, витамины

Витамины

Входят в состав ферментов, поэтому должны обязательно присутствовать в пище. Недостаток витаминов приводит к авитаминозу (нарушению обмена веществ).

Витамин А входит в состав палочек сетчатки глаза. Авитаминоз – куриная слепота (человек ничего не видит при слабом освещении [в сумерках]). Содержится в яичном желтке, печени, рыбьем жире.

Витамин В1. Авитаминоз – «бери-бери» – отеки, прогрессирующие параличи конечностей. Содержится в дрожжах, хлебе грубого помола, гречневой каше.

Витамин С (аскорбиновая кислота). Является антиоксидантом (замедляет окисление органических молекул). Авитаминоз – цинга: кровоточивость десен, выпадение зубов. Содержится в свежих растениях.

Витамин D участвует в регуляции обмена кальция и фосфора, недостаток у детей приводит к развитию рахита, когда в костях откладывается недостаточно кальция и они из-за этого принимают неправильную форму. Содержится в печени, яичном желтке, рыбьем жире, а так же образуется в коже человека под воздействием ультрафиолетовых лучей.

                                                            Белки, жиры, углеводы                     

Служат для организма строительным материалом и источником энергии.

Белки – главный строительный материал. (Недостаток в пище животных белков опасен, особенно для детей и подростков.)
Углеводы – главный источник энергии.
Жиры – запас энергии. (При окислении 1 г жира выделяется в два раза больше энергии, чем при окислении грамма белка или углевода.)

Избыток углеводов превращается в жиры.
Избыток белков превращается в жиры или углеводы.
Углеводы и жиры могут превращаться друг в друга, в белки – не могут.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Анатомия изучает внутреннее строение организмов.

Биохимия изучает химический состав живых организмов и химические реакции обмена веществ.

Генетика изучает закономерности наследственности и изменчивости.

· Близнецовый метод: изучение однояйцевых близнецов.

· Генеалогический метод изучает родословные.

· Гибридологический метод: скрещивание организмов и анализ потомства.

· Цитогенетический метод: изучение количества и строения хромосом.

Гистология изучает ткани.

Морфология изучает внешнее строение организмов.

Палеонтология изучает ископаемые остатки организмов.

Селекция занимается выведением новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

· Генная инженерия: пересадка гена в организм другого вида, например, пересадка человеческого гена в бактерию.

· Клеточная инженерия:

o выращивание нового организма из яйцеклетки с замененным ядром (клонирование животных);

o выращивание целого организма из одной или нескольких соматических клеток;

o выращивание тканей и органов «в пробирке» (культура клеток);

o объединение клеток организмов разных видов (получение гибридных клеток).

Систематика (классификация, таксономия) изучает многообразие живых организмов и распределяет их по группам на основании эволюционного родства.

Физиология изучает работу организма.

Цитология (молекулярная биология) изучает строение и работу органоидов клетки.

· Микроскопирование: разглядывание клетки в микроскоп.

· Центрифугирование: разделение клетки на фракции по плотности.

Эволюционная теория изучает закономерности возникновения приспособлений организмов к среде обитания

Экология изучает взаимодействия живых организмов между собой и с окружающей их средой (в том числе загрязнённой).

Эмбриология изучает развитие организма животного от момента образования зиготы до рождения.

 

 

Свойства генкода

1) Триплетность: одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. Эти 3 нуклеотида в ДНК называются триплет, в иРНК – кодон, в тРНК – антикодон (но в ЕГЭ может быть и «кодовый триплет» и т.п.)

2) Избыточность (вырожденность): аминокислот всего 20, а триплетов, кодирующих аминокислоты – 61, поэтому каждая аминокислота кодируется несколькими триплетами.

3) Однозначность: каждый триплет (кодон) кодирует только одну аминокислоту.

4) Универсальность: генетический код одинаков для всех живых организмов на Земле.

Задачи

Задачи на количество нуклеотидов/аминокислот
1 аминокислота – 3 нуклеотида
10 аминокислот – 30 нуклеотидов
44 аминокислоты – 132 нуклеотида и т.д.

Задачи на АТГЦ
ДНК иРНК тРНК
А У А
Т А У
Г Ц Г
Ц Г Ц

 

Биосфера и живое вещество

Биосфера – это оболочка Земли, заселенная живыми организмами. Организмы живут везде, где им позволяют условия: во всей гидросфере, в верхней части литосферы (до горячих недр) и в нижней части атмосферы (до озонового слоя).

Биосфера является открытой системой, т.к. ей постоянно требуется поступление энергии извне (от Солнца). За счет энергии Солнца в биосфере происходит поток энергии и круговорот веществ.

Живое вещество – это совокупность всех живых организмов на Земле. В живом веществе химические реакции идут очень быстро, поэтому живое вещество очень активно участвует в биогеохимическом круговороте (круговороте веществ и превращении энергии в биосфере).

Биогенное вещество – вещество, создаваемое живыми организмами (уголь, нефть и т.п.). Биокосное вещество – вещество, в создании которого принимают участие живие организмы (почва, ил и т.п.).

Функции живого вещества (материал довольно мутный, многие тесты приходится решать методом исключения):

· Концентрационная – накопление (аккумулирование) в живых организмах каких-либо элементов. Например, концентрация железа в позвоночных животных гораздо выше, чем в неживой природе; хвощи накапливают кремний.

· Газовая – связана с поглощением и выделением газов. Например, при дыхании поглощается кислород и выделяется углекислый газ, клубеньковые бактерии поглощают азот.

· Окислительно-восстановительная – это работа хемосинтезаторов, часто приводит к отложению в земной коре залежей полезных ископаемых, например, серы, бокситов, железной руды.

· Биохимическая – реакции обмена веществ, происходящие внутри организма.

 

Введение в генетику

Ген – это участок ДНК, отвечающий за определенный признак. Например, ген цвета волос.

Каждый ген представлен несколькими вариантами – аллелями. Например, ген цвета волос имеет два аллеля – темный и светлый.

У организмов с двойным (диплоидным) набором хромосом каждый ген имеется в двух экземплярах – один от отца, другой от матери. Такие пары называются аллельными генами (они находятся в гомологичных хромосомах).

Гомозигота – это состояние, когда аллельные гены одинаковы (например, и от матери, и от отца получен ген светлых волос).

Гетерозигота – состояние, когда аллельные гены разные. В этом случае обычно проявляется только один ген из аллельной пары (доминантный ген, А), а другой ген скрывается (рецессивный ген, а).

Пример полного доминирования (обычный случай), А - темные волосы, а - светлые:

· АА – темные,

· Аа – темные (а скрылся),

· аа – светлые.

При неполном доминировании (промежуточном характере наследования) гетрозигота имеет признак, промежуточный между доминантным и рецессивным. Например, у ночной красавицы:

· АА – красные лепестки,

· Аа – розовые,

· аа – белые.

Как писать гаметы

Примеры родителей (двойной набор хромосом):

· АА - доминантная гомозигота

· аа - рецессивная гомозигота

· Аа - гетерозигота

· АаBb – дигетерозигота, АаBbСс – тригетерозигота, и т.п.

Гаметы (половые клетки – яйцеклетки и сперматозоиды) имеют одинарный (гаплоидный) набор хромосом, поэтому в них за каждый признак отвечает только один ген (на этом основано «правило чистоты гамет»).

1) В гамете в 2 раза меньше букв, чем в родителе.
2) Каждая буква имеется только в одном экземпляре (в гамете не бывает Аа).
3) Количество гамет зависит от количества гетерозиготных аллелей у родителя (0-1; 1-2; 2-4; 3-8).

Например, родитель AaBBCc:
1) У родителя 6 букв, значит в гамете будет 3.
2) В гамете будет одна буква А, одна В, одна С.
3) Из трех аллелей только две гетерозиготы, значит, гамет будет 4 вида: (ABC), (AВс), (аBС), (аbc).

 

Популяция

Это совокупность особей одного вида (элементарная структурная единица вида), длительно проживающих в определенной части ареала. Внутри популяции скрещивание свободное, между популяциями скрещивание ограничено (изоляция).

Популяции одного вида немного отличаются друг от друга, потому чтоестественный отбор приспосабливает каждую популяцию к конкретным условиям своего ареала (популяция – единица эволюции).

 

 

Виды изменчивости

 Изменчивость – это способность организмов приобретать отличия от других особей своего вида. Бывает трех видов – мутации, комбинации и модификации.

Мутационная изменчивость

Это изменения ДНК клетки (изменение строения и количества хромосом). Возникают под действием ультрафиолета, радиации (рентгеновских лучей) и т.п. Передаются по наследству, служат материалом для естественного отбора(мутационный процесс – одна из движущих сил эволюции).

Комбинативная изменчивость

Возникает при перекомбинации (перемешивании) генов отца и матери.

Источники:
1. Кроссинговер при мейозе (гомологичные хромосомы тесно сближаются и меняются участками).
2. Независимое расхождение хромосом при мейозе.
3. Случайное слияние гамет при оплодотворении.

Пример: у цветка ночная красавица есть ген красного цвета лепестков А, и ген белого цвета а. Организм Аа имеет розовый цвет лепестков, этот признак возникает при сочетании (комбинации) красного и белого гена.

Вирусы

Вирусы открыты Д. И. Ивановским (1892 г., вирус табачной мозаики).

Вирусы – это внутриклеточные паразиты, они могут жить и размножаться только в живых клетках. Вирусы паразитируют на клетках организмов всех царств живой природы. Вирусы бактерий называются бактериофаги.

Если вирусы выделить в чистом виде, то они существуют в форме кристаллов (у них нет собственного обмена веществ, размножения и других свойств живого). Из-за этого многие ученые считают вирусы промежуточной стадией между живыми и неживыми объектами.

Вирусы – это неклеточная форма жизни. Вирусные частицы (вирионы) – это не клетки:

· вирусы гораздо меньше клеток;

· вирусы гораздо проще клеток по строению – состоят только из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, состоящей из множества одинаковых молекул белка.

· вирусы содержат либо ДНК, либо РНК.

Синтез компонентов вируса:

· В нуклеиновой кислоте вируса содержится информация о вирусных белках. Клетка делает эти белки сама, на своих рибосомах.

· Нуклеиновую кислоту вируса клетка размножает сама, с помощью своих ферментов.

· Затем происходит самосборка вирусных частиц.

Значение вирусов:

· вызывают инфекционные заболевания (грипп, герпес, СПИД и т.д.)

· некоторые вирусы могут встраивать свою ДНК в хромосомы клетки-хозяина, вызывая мутации.

СПИД

С индром п риобретенного и ммунного д ефицита вызывается в ирусом и ммунодефицита ч еловека (ВИЧ). ВИЧ паразитирует на белых клетках крови (лейкоцитах лимфоцитах), это приводит к разрушению иммунной системы.

Вирус СПИДа очень нестоек, на воздухе легко разрушается. Заразиться им можно только при половых контактах без презерватива и при переливании зараженной крови.

 

Витамины

Входят в состав ферментов, поэтому мужно сказать, что витамины оказывают влияние на процессы обмена веществ (если среди вариантов ответа есть ферменты, то выбираем ферменты).

Витамины не вырабатываются у нас в организме, поэтому должны обязательно присутствовать в пище. Недостаток витаминов приводит к авитаминозу (нарушению обмена веществ).

Витамин А входит в состав палочек сетчатки глаза. Авитаминоз – куриная слепота (человек ничего не видит при слабом освещении [в сумерках]). Содержится в яичном желтке, печени, рыбьем жире.

Витамин В1. Авитаминоз – «бери-бери» – отеки, прогрессирующие параличи конечностей. Содержится в дрожжах, хлебе грубого помола, гречневой каше.

Витамин С (аскорбиновая кислота). Является антиоксидантом (замедляет окисление органических молекул). Авитаминоз – цинга: кровоточивость десен, выпадение зубов. Содержится в свежих растениях.

Витамин D участвует в регуляции обмена кальция и фосфора, недостаток у детей приводит к развитию рахита, когда в костях откладывается недостаточно кальция и они из-за этого принимают неправильную форму. Содержится в печени, яичном желтке, рыбьем жире, а так же образуется в коже человека под воздействием ультрафиолетовых лучей.

Витамины A и D растворимы только в жирах, в нежирной пище не содержатся.

 

 

Генетика

Моногибридные расщепления

1) Расщепления нет (все дети одинаковые) – скрещивали двух гомозигот АА х аа (первый закон Менделя).

2) Расщепление 3:1 (75% / 25%) – скрещивали двух гетерозигот Аа х Аа (второй закон Менделя).

3) Расщепление 1:2:1 (25% / 50% / 25%) – скрещивали двух гетерозигот Аа х Аа при неполном доминировании (промежуточном характере наследования).

4) Расщепление 1:1 (50% / 50%) – скрещивали гетерозиготу и рецессивную гомозиготу Аа х аа (анализирующее скрещивание).

Первый закон Менделя
(закон единообразия, закон доминирования)

При скрещивании чистых линий (гомозигот) все потомство получается одинаковое (единообразие первого поколения, расщепления нет).

P AA x aa
G (A) (a)
F₁ Aa

У всех потомков первого поколения (F₁) проявляется доминантный признак (желтый горох), а рецессивный признак (зеленый горох) находится в скрытом состоянии.

Неполное доминирование

Если две гетерозиготы скрещиваются при неполном доминировании (промежуточном характере наследования), то гетерозигота Аа имеет признак, промежуточный между доминантным и рецессивным (например, у ночной красавицы АА красные лепестки, Аа розовые, аа белые). Получается расщепление по фенотипу 1:2:1 (25% / 50% / 25%).

Анализирующее скрещивание

При скрещивании гетерозиготы Aa с рецессивной гомозиготой aa получается расщепление 1:1 (50% / 50%).

P Aa x aa
G (A) (a)
(a)
F₁ Aa; aa

Дигибридные расщепления

1) Расщепления нет (все дети одинаковые) – скрещивали двух гомозигот ААBB х ааbb (или AAbb x aaBB).

2) Расщепление 9:3:3:1 – скрещивали двух гетерозигот АаBb х АаBb (третий закон Менделя).

3) Расщепление 1:1:1:1 – скрещивали дигетерозиготу и рецессивную гомозиготу АаBb х ааbb (анализирующее скрещивание).

Глаз

Самая передняя часть глаза называется роговица. Она прозрачная (пропускает свет) и выпуклая (преломляет свет).

За роговицей находится радужная оболочка, в центре которой расположено отверстие – зрачок. Радужная оболочка состоит из мышц, которые могут изменять размер зрачка, и таким образом регулировать количество света, поступающего в глаз. В состав радужной оболочки входит пигмент меланин, который поглощает вредные ультрафиолетовые лучи. Если меланина много, то глаза получаются карие, если среднее количество – зеленые, если мало – голубые.

За зрачком располагается хрусталик. Это прозрачная капсула, заполненная жидкостью. К краям хрусталика присоединена ресничная мышца, при сокращении которой хрусталик растягивается, становится плоским, и глаз фокусируется на дальних предметах. Когда ресничная мышца расслабляется, хрусталик за счет собственной упругости становится выпуклым, и глаз фокусируется на близких предметах.

За хрусталиком располагается стекловидное тело, заполняющее глазное яблоко изнутри. Это третий, последний компонент преломляющей системы глаза (роговица – хрусталик – стекловидное тело).

За стекловидным телом, на внутренней поверхности глазного яблока располагается сетчатка. Она состоит из зрительных рецепторов – палочек и колбочек. Под действием света рецепотры возбуждаются и передают информацию в мозг. Палочки находятся в основном на периферии сетчатки, они дают только черно-белое изображение, но зато им достаточно слабого освещения (могут работать в сумерках). Колбочки сосредоточены в центре сетчатки, они дают цветное изображение, требуют яркого света. В сетчатке имеются два пятна: желтое (в нем самая высокая концентрация колбочек) и слепое (в нем рецепторов нет совсем, из этого места выходит зрительный нерв).

За сетчаткой (сетчатой оболочкой глаза, самой внутренней) расположенасосудистая оболочка (средняя). Она содержит кровеносные сосуды, питающие глаз; в передней части она видоизменяется в радужную оболочку и ресничную мышцу.

За сосудистой оболочкой располагается белочная оболочка, покрывающая глаз снаружи. Она выполняет функцию защиты, в передней части глаза она видоизменена в роговицу.

 

Головной мозг

Продолговатый мозг

· отвечает за дыхание, кровообращение, пищеварение;

· содержит рефлексы кашля, чихания, глотания, сосания, рвоты и т.д.

Мозжечок отвечает за координацию движений.

Средний мозг отвечает за ориентировочные реакции на свет и звук.

Промежуточный мозг регулирует обмен веществ в организме, согласовывает физиологические процессы, поддерживает гомеостаз (постоянство внутренней среды) двумя способами:

· через гипофиз управляет всеми остальными железами внутренней секреции организма;

· участвует в формировании чувств голода, холода, жажды и т.п., таким образом, влияет на поведение.

Большие полушария

· в передней части лобной доли находится зона логического мышления (она развита у человека лучше, чем у других животных);

· в задней части лобной доли находится двигательная зона тела (отвечает за произвольные движения);

· в нижней части лобной доли, на границе с теменной и височной, находится зона речи (она имеется только в мозге человека, у животных ее нет);

· в передней части теменной доли находится чувствительная зона тела (зона кожно-мышечной чувствительности);

· в затылочной доле находится зона зрения; это центральная часть зрительного анализатора;

· в височной доле находится зона слуха, это центральная часть слухового анализатора.

Анализатор

Это система нейронов, воспринимающих раздражения, проводящих нервные импульсы и обеспечивающих переработку информации. Каждый анализатор состоит из трех частей:
1) периферической – это рецепторы, например, колбочки и палочки в сетчатке глаза
2) проводниковой – это нервы и проводящие пути мозга
3) центральной, расположенной в коре больших полушарий – здесь происходит окончательный анализ информации.

 

Дигибридное скрещивание