Вид – як якісний етап еволюційного процесу. Критерії виду. Загальні ознаки виду.

Вид – як якісний етап еволюційного процесу. Критерії виду. Загальні ознаки виду.

Вид — сукупність особин, схожих за основними морфологічними і функціональними ознаками, каріотипом, поведінковими реакціями, що мають загальне походження, заселяють певну те­риторію (ареал), що схрещується в природних умовах виключно між собою і що при цьому породжує плодовите потомство. Традиційне визначення виду: вид — сукупність особин з такими властивостями:

· Здатних до схрещування з утворенням плідного потомства

· Таких, що населяють чітко визначений ареал

· Таких, яким притаманний ряд спільних морфологічних та фізіологічних ознак та типів взаємовідношень з біотичним та абіотичним середовищем

· Відділена від інших аналогічних груп практично повною відсутністю гібридних форм.

 

Критерії виду

· морфологічний — сукупність подібностей особин виду за будовою. До нього відносять усі матеріальні структури: від хромосом до особливостей будови органів та їхніх систем.

· фізіологічний — подібність або відмінність у процесах життєдіяльності особин одного чи різних видів.

· біохімічний — особливості хімічного складу та перебігу певних біохімічних реакцій, характерні для особин певного виду.

· географічний — полягає в тому, що популяції кожного виду заселяють певну частину біосфери (ареал), яка відрізняється від ареалів близьких видів, і площа та контури ареалів є видовою ознакою.

· екологічний — охоплює всі критерії, оскільки популяції кожного виду мають свою екологічну нішу в біогеоценозі.

· генетичний — Полягає у схожості ДНК окремих представників або груп особин.

· Історичні

 

2. Чергування ядерних фаз і поколінь у водоростей.

Для кожного виду рослин, якому властиве статеве розмноження, в ядрах клітин відповідних поколінь є обов’язковий певний диплоїдний чи вдвоє менший гаплоїдний набір хромосом. Перехід від гаплоїдного до диплоїдного стану здійснюється шляхом запліднення, і, навпаки, перехід від диплоїдного до гаплоїдного забезпечується редукційним поділом ядра (мейозом). Мейоз відбувається у різних груп рослин і в різний період життя, тобто редукція може бути зиготичною, споритичною або гаметичною. Цим відрізняються більшість тварин і людина, у яких редукція хромосом відбувається обов’язково тільки перед утворенням гамет (гаметична редукція).
Для рослин відомо кілька варіантів зміни ядерних фаз, а також тривалість їх. Рослину з гаплоїдною кількістю хромосом називають гаплобіонтом, оскільки всі клітини такої рослини у вегетативному стані мають гаплоїдний набір хромосом, а рослину з диплоїдним набором – диплобіонтом. У багатьох водоростей в життєвому циклі домінуючою є гаплоїдна фаза. Такими, наприклад, є більшість зелених водоростей. Диплоїдною в них є лише зигота. Перший поділ її під час проростання, після періоду спокою, – редукційний. Отже, нова рослина, що розвивається після цього, буде гаплоїдною. Детальніше подібний цикл розвитку можна простежити на прикладі одноклітинної зеленої водорості хламідомонади (Chlamydomonas). Це одноклітинна дводжгутикова водорість кулястої, овальної або яйцеподібної, іноді несиметричної форми, з м’якою пектиновогеміцелюлозною оболонкою. Хроматофор чашоподібний з піреноїдом. Клітина має дві скоротливі вакуолі, стигму і одне гаплоїдне ядро. Розмножується вона дводжгутиковими зооспорами. При цьому клітина втрачає джгутики, а її вміст ділиться мітозом і дає 2-4 або 8 зооспор. Зооспори звільняються з оболонки материнської клітини через отвір під час її ослизнення, даючи нові дочірні, також гаплоїдні, особини.
Статеве розмноження частіше зустрічається у вигляді ізогамії, рідше – гетерогамії і оогамії.
Статеве розмноження настає за несприятливих умов. За таких умов у клітинах водорості відбувається мітотичний багатократний поділ ядра, внаслідок чого виникає багато ізогамет (32-64). Після виходу в воду ізогамети попарно копулюють. Утворена зигота, яка набула диплоїдного стану, вкривається твердою оболонкою. У зиготі накопичується достатньо запасних продуктів і червоний пігмент – гематохром. Після деякого періоду спокою (під час зими) зигота проростає, ділячись мейотично, утворюючи чотири гаплоїдні клітини, які є типовими мейоспорами. З утворенням джгутиків вони, розірвавши оболонку, випливають у воду і там розвиваються в гаплоїдні особини. Отже, в процесі відтворення, після копуляції двох гамет, сформована зигота дає чотири гаплоїдні особини, що й забезпечує більш ефективне розмноження виду.
Звертає на себе увагу і той факт, що як при нестатевому, так і статевому розмноженні дочірні особини гаплоїдні, а диплоїдною стає лише зигота.
Зовсім протилежним у ряду рослин є повне домінування в життєвому циклі диплоїдної фази (диплобіонта). Прикладом можуть бути деякі зелені, діатомові, червоні та бурі водорості. Так, у прісноводної зеленої водорості кладофори грудкуватої (Cladophora glomerata) кожна особина є диплобіонтом. Розгалужені нитки її тіла складаються з диплоїдних клітин. З настанням статевого розмноження деякі клітини ниток починають функціонувати як гаметангії. У кожному майбутньому гаметангії відбувається мейотичний поділ ядер з утворенням дводжгутикових ізогамет. Копуляція гамет відбувається у воді з наступним утворенням зиготи. Зигота проростає без. періоду спокою в нову диплоїдну особину. Для кладофори характерне також і нестатеве розмноження з участю частіше 4-джгутикових зооспор, що формуються після мітотичного поділу ядер. Після проростання вони дають диплоїдні молоді водорості. Отже, в кладофори спостерігається домінування диплоїдної фази, гаплоїдними є лише гамети (мал. 21).

 

Зміна ядерних фаз у бурої водорості фукуса (Fucus) дещо подібна до таких процесів, які є типовими для вищих тварин. Ця водорість – диплобіонт, досить складної зовнішньої і внутрішньої будови. У рослини, яка досягла статевої зрілості, у окремих спеціальних заглибинах утворюються, жіночі статеві органи – оогонії, в інших чоловічі – антеридії, в яких формуванню гамет передує мейотичний поділ. Утворені яйцеклітини і сперматозоїди гаплоїдні. Після виходу їх із статевих органів у воду відбувається запліднення яйцеклітин сперматозоїдами. Кожна утворена зигота вкривається оболонкою і відразу розвивається в нову диплоїдну особину фукуса (мал.22). Отже, фукус все своє життя, як і організми вищих тварин, перебуває в диплофазі, гаплофаза обмежена лише часом існування гамет. Немає також і спороношення.

Отже, у процесі життя рослин спостерігається явище переходу від гаплоїдного стану до диплоїдного і навпаки, воно зумовлене зміною ядерних фаз. Слід зазначити, що зміна ядерних фаз не залежить від рівня морфологічної організації особин чи особливостей їхньої життєдіяльності, вона властива всім нижчим еукаріотам і всім вищим рослинам.

3. Способи вегетативного і нестатевого розмноження водоростей.

Нестатеве розмноження водоростей умовно можна поділити на два типи:

1. споруляція розмноження за допомогою спеціалізованих клітин (спор)
2. вегетативне (частиною талому)

Споруляція

Розмноження за допомогою спеціалізованих клітин — спор — проходить шляхом поділу протопласта клітини (спорангію) на частини з наступним виходом продуктів поділу з оболонки батьківської клітини. Спорангії найчастіше не відрізняються від звичайних вегетативних клітин, але іноді виникають як їх вирости, виконуючи лише функцію утворення спор. Спори бувають кулеподібними, еліпсоїдними, яйцеподібними, тетраедричними, покритими клітинною оболонкою або ж і без неї. Кількість спор може коливатись від однієї (наприклад, у роду Oedogonium) до кількох сотен (у зелених Chlorophyta та бурих Phaeophyta водоростей). Відповідно до здатності до активного руху спори поділяють на рухливі із джгутиками (зооспори), нерухомі з клітинними покривами (гемізооспори), апланоспори та автоспори, та малорухливі амебоїдні, що позбавлені джгутиків (моноспори, диспори та тетраспори). Синьозелені (Cyanophyta) мають два типи спор: ендоспори, що утворились всередині спорангію внаслідок дроблення його вмісту, та екзоспори, що виникають як виріст протопласту на верхівці клітин.

Вегетативне розмноження

Вегетативне розмноження у одноклітинних водоростей відбувається переважно шляхом поділу клітини навпіл. У багатоклітинних та колоніальних представників вегетативне розмноження частіше пов'язане з фрагментацією таломів та колоній відповідно. Причиною розпаду талому можуть бути різні фактори, як от: механічні (дія хвиль, течій, виїдання тваринами), відмирання частини клітин або порушення зв'язку між ними (наприклад, у Cyanophyta). Утворені таким шляхом фрагменти багатоклітинних водоростей цієї групи називаються гормогоніями.

 

3. Чергування статевого та безстатевого поколінь у циклі розвитку Мохоподібних (на прикладі зозулиного льону).

Ст..13

1. Загальна характеристика типу хордових (Chordata)

Різноманітність хордових.

Тип хордових об’єднує тварин, різноманітних за зовнішнім виглядом, розміром, способом життя та характером середовища. Географічно вони поширені по всій земній кулі. До типу відноситься 40 тисяч видів, які живуть на суходолі, в океанах, морях і прісних водоймах.

Незважаючи на значну різноманітність усі хордові мають ряд спільних рис, які дозволяють об’єднати їх в один тип.

Характерними особливостями хордових є наявність у дорослому стані або під час зародкового розвитку таких утворень:

1.Опорою всього тіла хордових є внутрішній осьовий скелет, або хорда. Розвивається вона з ентодерми. Це пружний еластичний стрижень вздовж вісі тіла на спинному боці. Він є на ранніх стадіях розвитку (у вищих) або протягом усього життя (у нижчих). У вищих хордових у дорослому стані хорда замінюється на хребет.

2. Центральна нервова система трубчастого типу розташована над хордою. Розвивається з ектодерми і у вищих поділяється на головний і спинний мозок.

Периферійна нервова система – це сукупність нервових закінчень, які відходять від ЦНС.

3. Під хордою розташовується травна трубка. Вона починається ротом і закінчується задньопрохідним отвором. Передній відділ кишки (глотка) у зародків пронизана зябровими щілинами, які зберігаються протягом життя у нижчих та риб і замінюються у процесі розвитку у вищих на легенях.

4. Центральний орган кровообігу (серце або кровоносна судина, що його замінює) міститься в черевній частині тіла.

Крім того хордовим властиві такі особливості будови і розвитку, які спостерігаються і в інших типів тварин

1. Тришаровість.

2. Білатеральна (двобічна) симетрія тіла.

3. Вторинна порожнина тіла (целом).

4. Вторинний рот (рот), а первинний рот (бластопор) перетворюється в анус. Отже, вторинний рот утворюється проривом стінки гаструли на кінці протилежному бластопору.

5. Метамерне розміщення багатьох органів, виражена в більшій мірі у нижчих хордових і в зародків. Зовнішня сегментація відсутня.

6. Замкнена кровоносна система.

2. Сучасна система хордових (Chordata) та поняття таксону.

 

Хребетні (Vertebrata) — найбільш високоорганізований підтип Хордових тварин. Як основа скелету замість хорди існує більш досконалий і міцний хребетний стовп, який виконує роль не тільки опорного стрижня тіла, але і футляра, що містить в собі спинний мозок. Нервова система хребетних значно більш диференційована, ніж у нижчих хордових. У всіх тварин цієї групи розвинений головний мозок, функціонування якого обумовлює вищу нервову діяльність — основу пристосувальної поведінки. З розвитком головного мозку і органів чуття пов'язано виникнення черепа, який служить надійним захистом для цих важливих органів. Активні переміщення забезпечують їм можливість зміни середовища залежно від змін умов існування і потреб на різних етапах їх життєвого циклу.

· Головохордові (Cephalochordata) Головохордові (Cephalochordata) — найпримітивніші нижчі хордові тварини. Це нечисленна група морських тварин, що провадять малорухомий спосіб життя. Розміри тіла невеликі, за формою нагадують риб. Головний відділ не відособлений. Череп відсутній. Все тіло сегментоване, включаючи і деякі внутрішні органи (видільну систему і статеві залози), а також мускулатуру. Органи чуття примітивні (є чутливі клітини в шкірі і уздовж нервової трубки). Хорда і нервова трубка зберігаються протягом усього життя. Серця немає. Представником головохордових є ланцетник.

· Покривники (Urochordata) Покривники (Urochordata, syn. Tunicata) у дорослому стані ведуть прикріплений спосіб життя та не мають ознак, характерних для хордових: хорди та нервової трубки. Тіло мішкоподібної форми, оточено оболонкою. Більшість фільтрують мікроскопічну їжу з води за допомогою двох отворів (сифонів), один для всмоктування води і планктону, інший — для її виділення. Нервова система редукована до нервового ганглія з відростками. Вони не мають метанефридієвих органів, подібних до нирок, а целомічна порожнина тіла розвивається у перикардіальну порожнину і гонади. Примітною особливістюкровоносної системи є регулярна зміна напряму, в якому серце качає кров. Покривники починають життя з рухомих личинкових стадій, що нагадують пуголовка. Саме на цій стадії у них наявна хорда та нервова трубка. Личинки дуже швидко розвиваються в бочкоподібну нерухому дорослу форму.

· Че́репні (Craniata) — підтип хордових тварин, що містить хребетних тварин (Vertebrata) і міксин (Myxini), яких раніше відносили до Безщелепних. Група включає всіх тварин з черепами, ця ознака і дала назву групі

 

під таксоном розуміють групу організмів, об'єднаних на основі загальноприйнятих методів класифікації, пов'язаних між собою тим чи іншим ступенем спорідненості, та достатньо відокремлену від інших груп, щоб їй можна було призначити визначену таксономічну категорію (таксономічний ранг) — вид, рід,родина і т. д.

6. Загальна характеристика підтипу Безчерепні (Acrania)

Безчерепні — невеликі за розмірами напівпрозорі рибоподібні тварини, що живуть у мілководних ділянках морів, вони або вільно плавають, або зариваються у пісок.

Покриви: одношаровий епідерміс, кутис-дерма. Має бокалоподібні залозисті клітини.

Хорда

Ланцетники відрізняються від хребетних рядом особливостей. Хорда тягнеться від переднього до заднього кінця тіла тварини та зберігається протягом всього життя.

М'язова система

Мускулатура у вигляді подовжніх м'язових стрічок, розділених поперечними перегородками на 50-80 м'язових сегментів (міомерів, або міотомів) і розташованих по одній стороні справа і зліва з боків тіла.

Кровоносна система

М'язового серця немає, і його роль виконує пульсуюча черевна судина. Кровоносна система замкнена. Під глоткою проходить велика судина — черевна аорта (aorta ventralis), по якій венозна кров тече до передньої частини тіла. Від неї відходять більше сотні (стільки, скільки зябрових перегородок) зябрових артерій. Плин крові відбувається завдяки пульсації черевної аорти й основи зябрових артерій.

Безчерепні мають лише одне коло кровообігу. Кров не містить дихальних пігментів. Розвинутий зябровий апарат досконало фільтрує поживні частки, однак його значення в газообміні не є визначальним. Тонкі шкірні покриви не перешкоджають дифузії газів, тому кров насичується киснем не лише в зябрових артеріях, а й у всіх інших судинах тіла. Через це концентрація кисню в артеріях і венах майже однакова.

Дихання

Дихання відбувається водночас з живленням. Коли вода з розчиненим киснем виходить через зяброві щілини вона омиває їхні стінки, відбувається газообмін. Газообмін у ланцетника може здійснюватися певною мірою і через покриви тіла.

Виділення

Рідина з крові просочується в порожнину тіла, а звідси збирається у нефридії, далі по них у навколозяброву пору продукти виділення виводяться назовні. Посегментно розташовані численні статеві залози (гонади) і залози виділень.

Нервова система

 

Передній трубкоподібний кінець центральної нервової системи не доходить до кінця хорди. Головний мозок не диференційований, і навколо нього немає ніякого зародка черепної коробки. Центральна нервова система — це нервова трубка, розташована над хордою, її передній кінець повністю не доходить до кінця хорди (звідси походить і назва класу головохордові). За зовнішніми ознаками нервова трубка не розділена на головний і спинний мозок, однак за внутрішньою будовою і функціями такий поділ є. Передня частина нервової трубки впливає на всю рефлекторну діяльність твариниВід нервової трубки в кожному сегменті тіла відходять по дві пари нервів: (правий і лівий спинні й черевні). Також у кожному сегменті є нервові клітини, які утворюють рефлекторні дуги, і нейрони, які зв'язують правий і лівий боки тіла тварини

Органи чуттів

Дуже слабо розвинені органи чуття: є тільки нюхова ямка на передньому кінці тіла (орган нюху), непарна світлочутлива пігментна пляма на передній стінці нервової трубки і ряд невеликих пігментних плям уздовж нервової трубки, в її нижній частині (замість очей), що відчувають дотикові клітини в шкірі і ротових щупальцях.

Розмноження

Запліднення і розвиток зародка у воді (зовнішнє). Розвиток непрямий: яйце — рухлива личинка, яка вільно плаває 3 місяці, а згодом сідає на дно і перетворюється на дорослу тварину. Ланцетники розмножуються один раз протягом життя. Розмножуються ланцетники навесні, влітку або восени, на Чорному морі — з кінця травня до початку серпня. Одразу після заходу сонця самиці викидають зрілі дрібні ікринки діаметром 0,1 мм. Розвиток заплідненої ікри і личинок відбувається в товщі води. Личинки завдовжки 3,6-5,2 мм піднімаються вночі до поверхні, а вдень опускаються в придонні шари води. Період личинкового життя триває зазвичай близько трьох місяців. До кінця першого року життя ланцетник (східно-азіатський вид) досягає в довжину 30 мм, на другому році — 40 мм, на третьому — 60 мм і на четвертому — 70 мм. Статевозрілості він досягає на другому або третьому році. Живуть ланцетники від одного до чотирьох років.

 

3. Ультраструктура цитоплазми та цитоплазматичних органел клітини

Цитопла́зма — це основна за об'ємом частина клітини, її внутрішній вміст. За фізичними властивостями це напіврідка маса колоїдної структури — цитозоль, в якій знаходяться всі клітинні органели, крім ядра. Цитозоль у свою чергу складається з води, солей, органічних молекул і багатьох ферментів, що каталізують хімічні реакції у клітині. Цитоплазма відіграє важливу роль у клітині, служачи середовищем, у якому розташовані органели і яке забезпечує протікання багатьох хімічних реакцій та постачання необхідних речовин до різних частин клітини. Цитоплазма оточена клітинною мембраною (або цитоплазматичною мембраною для більшості прокаріотів) і оточує ядро та мембрани органел

 

Органели еукаріотів
Органела	Основна функція	Структура
Хлоропласт(Пластиди)	фотосинтез	двомембранна
Ендоплазматичний ретикулум	транспортація та згортання нових білків (шорсткий ендоплазматичний ретикулум), синтезліпідів (гладкий эндоплазматический ретикулум)	одномембранна
Апарат Гольджі	сортування і перетворення білків	одномембранна
Мітохондрія	виробництво енергії	двомембранна
Вакуоля	запас, підтримання гомеостазу, в клітинах рослин — підтримання форми клітини (тургор)	одномембранна
Ядро	Збереження ДНК, транскрипція РНК	двомембранна
Рибосоми	синтез білка на основі матричних РНК за допомогою транспортних РНК	РНК/білок
Везикули	запасають або транспортують поживні речовини	одномембранна
Лізосоми	дрібні лабільні утворення, що містять ферменти, зокрема гідролази, що беруть участь в процесах травлення фагоцитної їжі й автоліза (саморозчинення органел)	одномембранна
Центріолі (клітинний центр)	Центр орнанізації цитоскелету. Необхідний для процесу клітинного поділу (рівномірно розподіляє хромосоми)	немембранна
Меланосома	збереження пігменту	одномембранна
Міофібрили	скорочення м'язових волокон	складно організований пучок білкових ниток

 

4. Мейоз. Типи мейозу. Біологічне та генетичне значення мейозу.

Мейоз (або редукційний поділ) — особливий вид поділу еукаріотичних клітин, характерний тільки статевим клітинам (не соматичним), унаслідок якого хромосомний набір зменшується вдвічі, клітини переходять з диплоїдного стану в гаплоїдний.

Мейоз складається з двох послідовних поділів, аналогічних мітотичним (з деякими відмінностями), інтерфаза між якими вкорочена, а у рослинних клітинах може бути взагалі відсутня.

Інтерфаза-І

Клітина збільшується в розмірах, активно синтезує білки та акумулює енергію в молекулах АТФ, відбувається реплікація (самоподвоєння) ДНК («копії» називаються хроматидами і тримаються разом на кшталт літери Х в зоні центромери — первинної перетяжки).

Профаза-

(Найтриваліша за часом у мейозі) Під час цієї фази хромосоми починають ущільнюватися і набувають вигляду паличкоподібних структур (спіралізуються). Після цього гомологічні хромосоми (хромосоми однієї пари) зближуються і кон'югують (тісно прилягають одна до одної по всій довжині, обвиваються, перехрещуються). Так утворюються комплекси з 4 хроматид, сполучених між собою в певних місцях, так звані тетради або біваленти. Водночас триває скорочення і ущільнення хромосом. У цей час складається враження, що в ядрізнаходиться не диплоїдний, а гаплоїдний набір хромосом. Під час кон'югації може здійснюватися і кросинговер, коли гомологічні хромосоми обмінюються певними ділянками. У результаті кросинговеру утворюються нові комбінації спадкового матеріалу. Таким чином, кросинговер є одним із джерел спадкової мінливості.

Через певний час гомологічні хромосоми починають відходити одна від одної. При цьому стає помітним, що кожна з них складається з двох хроматид. Наприкінці цієї фази гомологічні хромосоми розходяться, зникає ядерце, руйнується ядерна оболонка і починає формуватися веретено поділу.

Метафаза-

Число бівалентів удвічі менше від диплоїдного набору хромосом. Біваленти значно коротші, ніж хромосоми в метафазі соматичного мітозу, і розміщаються в екваторіальній площині. Центромери хромосом з'єднуються з нитками фігури веретена. У цю фазу мейозу можна підрахувати кількість хромосом.

Анафаза-

Нитки веретена поділу скорочуються, гомологічні хромосоми розходяться до протилежних полюсів клітини (при цьому кожна з них складається з двох хроматид).

Наприкінці анафази біля кожного з полюсів клітини опиняється половинний набір хромосом.

Розходження хромосом кожної пари є подією випадковою, що є ще одним джерелом спадкової мінливості.

Телофаза-І [ред.]

У кожній з дочірніх клітин формується ядерна оболонка.

В клітинах тварин і деяких рослин хромосоми деспіралізуються і поділяється цитоплазма материнської клітини. В клітинах багатьох видів рослин цитоплазма може

Унаслідок першого мейотичного циклу утворюються клітини або лише ядра з половинним порівняно з материнською клітиною набором хромосом.

Інтерфаза-ІІ [ред.]

Інтерфаза між першим і другими мейотичними поділами вкорочена (в клітинах багатьох рослин відсутня взагалі): молекули ДНК у цей період не подвоюються, тому клітина майже одразу переходить до другого поділу.

 

Профаза-ІІ [ред.]

Хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, ущільнюються, зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка (якщо вона була утворена), хромосоми починають пересуватися до центральної частини клітини, знову формується веретено поділу.

Метафаза-ІІ [ред.]

Завершується ущільнення хромосом і формування веретена поділу. Як і під час мітотичного поділу, центромери хромосом розташовані в одній площині в екваторіальній частині клітини і до них прикріплюються нитки веретена поділу.

Анафаза-ІІ [ред.]

(Найкоротша з циклу) Поділяються центромери хромосом, хроматиди кожної з хромосом розходяться до різних полюсів клітини і вже можуть називатися хромосомами.

Телофаза-ІІ [ред.]

Хромосоми знову деспіралізуються, зникає веретено поділу, формуються ядерця і ядерна оболонка.

Завершується телофаза другим поділом клітини (відбуваються процеси, обернені до профази-І).

Наслідки мейозу-ІІ

У результаті другого мейотичного поділу кількість хромосом залишається такою ж, як і після першого, але кількість хроматид кожної з хромосом зменшується вдвічі.

Біологічне значення мейозу

Мейоз є досконалим механізмом, який забезпечує сталість каріотипу видів, які розмножуються статевим способом. Завдяки двом мейотичним поділам статеві клітини мають половинний, порівняно з нестатевими, набір хромосом. А набір хромосом, характерний для організмів певного виду, відновлюється під час запліднення.

Мейоз також забезпечує спадкову мінливість організмів.

ЗОШИТ

Пе́рший зако́н термодина́міки — одне з основних положень термодинаміки, є, по суті, законом збереження енергії у застосуванні до термодинамічних процесів Зміна внутрішньої енергії закритої системи, яка відбувається в рівноважному процесі переходу системи із стану 1 в стан 2, дорівнює сумі роботи, зробленої над системою зовнішніми силами, і кількості теплоти, наданої системі: ΔU = A' + Q. Робота здійснена системою над зовнішніми тілами в процесі 1->2 (Назвемо її просто А) A=-A', тоді закон приймає вигляд:

.

Кількість теплоти, що надається системі, витрачається на зміну внутрішньої енергії системи і на здійснення системою роботи проти зовнішніх сил.

 

4. Молекулярна біофізика. Загальна характеристика структури і функцій біомолекул. Фізичні властивості макромолекул. Типи структур, умови стабільності конфігурацій біополімерів. Зв’язки і взаємодії у біомолекулах.

Біомолекули

Біомолекули - це органічні речовини, які синтезуються живими організмами. До складу біомолекул включають білки, полісахариди, нуклеїнові кислоти, а також більш дрібні компоненти обміну речовин. Біомолекули складаються з атоміввуглецю, водню, азоту, кисню, а також фосфору і сірки. Інші атоми входять до складу біологічно значущих речовин значно рідше.

Класифікація

Серед біомолекул виділяють:

• Малі молекули:
• Ліпіди (жири), фосфоліпіди, гліколіпіди, стероли, гліцероліпіди
• Вітаміни
• Гормони, нейромедіатори
• Метаболіти

• Мономери, олігомери і полімери

Мономери	Олігомери	Біополімери
Амінокислоти	Олігопептиди	Поліпептиди, білки
Моносахариди	Олігосахариди	Полісахариди (крохмаль, целюлоза)
Нуклеотиди	Олігонуклеотиди	Полінуклеотіди, (ДНК, РНК)

Нуклеозиди та нуклеотиди

Нуклеозиди утворюються при приєднанні азотистої основи до цукру рибозу, прикладами нуклеозидів є цітідін, уридин, аденозин, гуанозин, тимідину та інозин.

Нуклеозиди в клітинах можуть бути фосфорильованого кіназами, при цьому утворюються нуклеотиди. ДНК і РНК є лінійними полімерами, що складаються з відносно низькомолекулярних мономерів - нуклеотидів, з'єднаних між собою фосфодіефірнимі зв'язками. ^[1]

Нуклеотиди можуть бути джерелами енергії, запасеної в хімічних зв'язках (АТР), брати участь в передачі сигналу всередині клітини (cGMP, cAMP), бути компонентами кофакторів ферментів (кофермент А, FAD, NAD). ^[2]

Цукру

Моносахариди - найпростіші вуглеводи, зазвичай містять альдегідну або кето-групу. ^[3] Наявність в структурі альдегідної групи позначається приставкою "Альдо-", а кето-групи - "кето-". ^[1] Прикладами моносахаридів є гексози - глюкоза,фруктоза, галактоза і пентози - рибоза і дезоксирибоза. ^[3]

Дисахариди утворюються при з'єднанні двох молекул простих цукрів, при цьому відщеплюється одна молекула води. Дисахариди можуть бути гідролізувати до відповідних моносахаридів розведеними розчинами кислот або відповідними ферментами. ^[1] Представниками дисахаридів є сахароза, мальтоза і лактоза.

Полісахариди є складними цукрами, полімерами моносахаридів. Представниками полісахаридів є крохмаль, целюлоза і глікоген. Молекули полісахаридів зазвичай мають розгалужену структуру. Як правило, полісахариди нерозчинні або малорозчинні у воді, однак може відбуватися гідратація їх гідроксильних груп, в такому випадку при нагріванні у водному середовищі полісахарид утворює колоїд. ^[1] Більш короткі полісахариди, що складаються з 2-10 мономерів, називаютьолігосахарідамі. ^[4]

Лігнін

Лігнін - це нерегулярний біополімер, що складається з ароматичних кілець, з'єднаних короткими (від одного до трьох атомів вуглецю) вуглецевими ланцюгами. Лігнін є другим за значенням біополімерів після целюлози, і є одним із структурних компонентів рослин. ^[5] Лігнін є рацематом, тобто не володіє оптичною активністю, не поляризує світло. Ця особливість лігніну викликана тим, що його полімеризація відбувається по вільно-радикальному механізму.

Ліпіди

Ліпіди в основному представлені складними ефірами жирних кислот і є важливими компонентами клітинних мембран. Також ліпіди виконують функцію запасу енергії, наприклад, тригліцериди. Більшість молекул ліпідів складається згідрофільній головки і від одного до трьох гідрофобних хвостів жирних кислот, тому ліпіди є амфіфільних речовинами.

У клітинних мембранах представлені наступні класи ліпідів:

• Гліколіпіди - містять олігосахариди
• Фосфоліпіди - головка яких містить позитивно заряджені групи, пов'язану з гідрофобним хвостом через негативно заряджений фосфат
• Стероли - головка містить плоске стероидное кільце, наприклад, холестерин

Також до ліпідів відносять простагландини та лейкотрієни, 20-вуглецеві молекули, синтезовані з арахідонової кислоти.

Амінокислоти

Амінокислоти містять аміно - і карбоксильну групу і є цвиттер-іонами. Біологічно значимі амінокислоти представлені тільки α-амінокислотами, у яких функціональні групи з'єднані з одним атомом вуглецю, а також проліном, який є імінокіслотой.

Амінокислоти є мономерами пептидів (2-10 залишків амінокислот), поліпептидів і білків. Білки виконують різні функції в клітині.

Біологічно значущі тільки 20 амінокислот, вони закодовані в генетичному коді, всього відомо понад п'ятсот природних амінокислот. Відомі як мінімум дві амінокислоти, які також вбудовуються в поліпептиди в ході трансляції у деяких організмів:

• селеноцистеїн - закодований стоп- кодоном UGA
• пірролізін - включається по кодону UAG, наприклад, у деяких метаногенів

Інші біологічно значущі амінокислоти представлені в тому числі карнитином, орнітин, гамма-аміномасляної кислотою і таурином.

Вітаміни - речовини, які організм не здатний синтезувати самостійно, але необхідні для життєдіяльності. Вітамінами є, наприклад, багато коферменти. Вітаміни повинні надходити в організм постійно, зазвичай в дуже малих кількостях.

Вид – як якісний етап еволюційного процесу. Критерії виду. Загальні ознаки виду.

Вид — сукупність особин, схожих за основними морфологічними і функціональними ознаками, каріотипом, поведінковими реакціями, що мають загальне походження, заселяють певну те­риторію (ареал), що схрещується в природних умовах виключно між собою і що при цьому породжує плодовите потомство. Традиційне визначення виду: вид — сукупність особин з такими властивостями:

· Здатних до схрещування з утворенням плідного потомства

· Таких, що населяють чітко визначений ареал

· Таких, яким притаманний ряд спільних морфологічних та фізіологічних ознак та типів взаємовідношень з біотичним та абіотичним середовищем

· Відділена від інших аналогічних груп практично повною відсутністю гібридних форм.

 

Критерії виду

· морфологічний — сукупність подібностей особин виду за будовою. До нього відносять усі матеріальні структури: від хромосом до особливостей будови органів та їхніх систем.

· фізіологічний — подібність або відмінність у процесах життєдіяльності особин одного чи різних видів.

· біохімічний — особливості хімічного складу та перебігу певних біохімічних реакцій, характерні для особин певного виду.

· географічний — полягає в тому, що популяції кожного виду заселяють певну частину біосфери (ареал), яка відрізняється від ареалів близьких видів, і площа та контури ареалів є видовою ознакою.

· екологічний — охоплює всі критерії, оскільки популяції кожного виду мають свою екологічну нішу в біогеоценозі.

· генетичний — Полягає у схожості ДНК окремих представників або груп особин.

· Історичні

 

2. Чергування ядерних фаз і поколінь у водоростей.

Для кожного виду рослин, якому властиве статеве розмноження, в ядрах клітин відповідних поколінь є обов’язковий певний диплоїдний чи вдвоє менший гаплоїдний набір хромосом. Перехід від гаплоїдного до диплоїдного стану здійснюється шляхом запліднення, і, навпаки, перехід від диплоїдного до гаплоїдного забезпечується редукційним поділом ядра (мейозом). Мейоз відбувається у різних груп рослин і в різний період життя, тобто редукція може бути зиготичною, споритичною або гаметичною. Цим відрізняються більшість тварин і людина, у яких редукція хромосом відбувається обов’язково тільки перед утворенням гамет (гаметична редукція).
Для рослин відомо кілька варіантів зміни ядерних фаз, а також тривалість їх. Рослину з гаплоїдною кількістю хромосом називають гаплобіонтом, оскільки всі клітини такої рослини у вегетативному стані мають гаплоїдний набір хромосом, а рослину з диплоїдним набором – диплобіонтом. У багатьох водоростей в життєвому циклі домінуючою є гаплоїдна фаза. Такими, наприклад, є більшість зелених водоростей. Диплоїдною в них є лише зигота. Перший поділ її під час проростання, після періоду спокою, – редукційний. Отже, нова рослина, що розвивається після цього, буде гаплоїдною. Детальніше подібний цикл розвитку можна простежити на прикладі одноклітинної зеленої водорості хламідомонади (Chlamydomonas). Це одноклітинна дводжгутикова водорість кулястої, овальної або яйцеподібної, іноді несиметричної форми, з м’якою пектиновогеміцелюлозною оболонкою. Хроматофор чашоподібний з піреноїдом. Клітина має дві скоротливі вакуолі, стигму і одне гаплоїдне ядро. Розмножується вона дводжгутиковими зооспорами. При цьому клітина втрачає джгутики, а її вміст ділиться мітозом і дає 2-4 або 8 зооспор. Зооспори звільняються з оболонки материнської клітини через отвір під час її ослизнення, даючи нові дочірні, також гаплоїдні, особини.
Статеве розмноження частіше зустрічається у вигляді ізогамії, рідше – гетерогамії і оогамії.
Статеве розмноження настає за несприятливих умов. За таких умов у клітинах водорості відбувається мітотичний багатократний поділ ядра, внаслідок чого виникає багато ізогамет (32-