Цикало А.Л., Чухрій Ю.П. Біологія. Частина 1 - файл n1.doc

приобрести
Цикало А.Л., Чухрій Ю.П. Біологія. Частина 1
скачать (2080 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2080kb.08.07.2012 17:24скачать

n1.doc

  1   2   3
Міністерство освіти та науки
Одеська державна академія холоду

.


Цикало А.Л., Чухрій Ю.П.


Б і о л о г і я
Навчальний посібник

Частина 1




Одеса - 2010


Чухрій Ю. П., Цикало А. Л. Б і о л о г і я. Навчальний посібник. В 2-х частинах: Частина 1. Одеса: ОДАХ, 2010. – 72 с.
Біологічні знання складають основу розуміння наукової картини світу. Значення таких знань набуває особливої ваги на сучасному етапі розвитку, коли зростає увага до людини, загострюються екологічні проблеми в Україні. Студентам необхідно набути умілість розумно аналізувати матеріал, що вивчається, в поясненні явищ і законів природи, робити обґрунтовані висновки стосовно результатів екологічних досліджень.

В навчальному посібнику з дисципліни «Біологія» викладений матеріал теоретичних розділів у відповідності до навчальної робочої програми. Посібник призначений для студентів спеціальності 070801 Екологія та охорона навколишнього середовища.


© ОДАХ

ЗМІСТ
1. ВСТУП.....................................................................................................................5

1.1. Предмет біології

1.2. Основні ознаки живого. Визначення поняття «життя»

1.3. Рівні організації живого

2. ВИНИКНЕННЯ ЖИТТЯ І ПРОЦЕСИ ЕВОЛЮЦІЇ............................................8

2.1. Теорії виникнення життя

2.2. Еволюція як історія життя

2.3. Теорія абіогенного походження життя Холдейна – Опаріна

2.4. Біологічна еволюція

2.4.1. Теорія природного добору Дарвіна-Уоллеса

2.4.2. Форми природного добору

3. СИНТЕТИЧНА ТЕОРІЯ ЕВОЛЮЦІЇ. МІКРОЕВОЛЮЦІЯ,

МАКРОЕВОЛЮЦІЯ.............................................................................................14

3.1. Видоутворення

3.2. Популяція як елементарна одиниця еволюції

3.3. Мутації як елемент еволюційного процесу

3.4. Елементарні еволюційні фактори

3.5. Популяційні хвилі

3.6. Ізоляція

3.7. Генетична рівновага і диференціальне відтворення

3.8. Результати еволюції

4. БІОЛОГІЧНА СИСТЕМАТИКА І КЛАСИФІКАЦІЯ......................................19

4.1. Система органічного світу

4.2. Віруси

5. КЛІТИНА.......................................................................................................23

5.1. Загальна характеристика

5.2. Клітинна теорія

5.3. Будова і функції клітини

5.4. Біологічний транспорт

6. БІОСФЕРА, НООСФЕРА............................................................................28

6.1. Вчення В.І. Вернадського

6.2. Жива речовина і геохімічна робота

6.3. Біогеохімічний круговорот речовин енергії в біосфері

7. ГОМЕОСТАЗ...............................................................................................35

7.1. Визначення і рівні регуляції гомеостазу

7.2. Основні компоненти гомеостазу

7.3. Загальні закономірності гомеостазу

7.4. Гомеостаз популяцій

8. БІОХІМІЯ І МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ..................................................41

8.1. Загальна характеристика біологічних макромолекул

8.2. Білки

8.3. Ферменти


9. НУКЛЕЇНОВІ КИСЛОТИ....................................................................................46

9.1. Структура і функції нуклеїнових кислот

9.2. Структура і функції ДНК

9.3. Структура і функції РНК

9.4. Аденозинтрифосфат (АТФ)

10. ВУГЛЕВОДИ...............................................................................................51

10.1. Моносахариди і дисахариди

10.2. Полісахариди

11. ЛІПІДИ.........................................................................................................54

11.1. Загальна характеристика

11.2. Прості ліпіди

11.3. Віски

11.4. Складні ліпіди (фосфоліпіди)

11.5. Біологічні властивості води

12. МЕТАБОЛІЗМ............................................................................................60

12.1. Клітина як відкрита термодинамічна система

12.2. Цикл трикарбонових кислот (цикл Кребса)

12.3. Окиснення ліпідів

13. ОРГАНІЗАЦІЯ ПОТОКУ ЕНЕРГІЇ...........................................................63

13.1. Перетворення енергії

13.2. Клітинне дихання

14. ОРГАНІЗАЦІЯ ПОТОКУ ІНФОРМАЦІЇ..................................................68

14.1. Біологічна роль нуклеїнових кислот

14.2. Біосинтез білка

14.3. Транскрипція

14.4. Генетичний код

14.5. Трансляція

14.6. Основний постулат молекулярної біології

ЛІТЕРАТУРА.........................................................................................................71

1. ВСТУП
1.1. Предмет біології
Біологія – сукупність наук про живу природу, про різноманітність вимерлих і теперішніх живих організмів, які заселяють Землю, та їх природні угруповання. Вона вивчає будову і функцію, походження, розвиток і поширення живих істот, загальні та часткові закономірності, які притаманні життю у всіх його проявах та властивостях: обмін речовин, розмноження, дратівливість і здатність певним чином реагувати на різноманітні впливи, рухливість тощо. В спрощеному вигляді біологію можна подати як систему таких дисциплін: вірусології, бактеріології, мікології, ботаніки, зоології, анатомії, гістології, фізіології, біохімії, молекулярної біології.

Функцію інтеграції біологічних знань виконують три принципи:

При вивченні біології основним є засвоєння системи знань про головні царства і рівні організації живої матерії, будови і функціонування різноманітних біологічних та екологічних систем, законів онтогенезу і філогенезу органічного світу, успадковування, теорії гена, еволюції, антропогенезу, клітинної теорії, відомостей про вплив діяльності людини на екосистеми. Тільки на основі біологічних досліджень можливе розв’язання глобальних і доконечних завдань, які стоять перед людством – збереження навколишнього середовища, планомірної реконструкції біосфери з метою створення оптимальних умов для існування населення планети, яке стрімко збільшується.
1.2. Основні ознаки живого. Визначення поняття «життя»
Центральні проблеми біології:

«життя», настільки воно різноманітне;

Сутність життя може бути визначена тільки з ознак відсутніх в неживій природі:



У системі живого світу має місце єдність принципів організації організмів і подібність біохімічних процесів, що не залежить від рівня складності істот. Дуже важливою є подібність між собою послідовності біохімічних перетворень: редуплікація і транскрипція нуклеїнових кислот, біосинтез білків, розщеплення глюкози та інше. Якщо буде знайдена відповідь на запитання, як виникла така біохімічна універсальність і в яких умовах це привело до виникнення і сталого функціонування живої матерії на початкових етапах, то фактично буде розв’язана проблема виникнення життя.

Усі зазначені вище ознаки є основними атрибутами життя, що виникають з фундаментальних властивостей живого:


1.3. Рівні організації живого
З одного боку органічний світ є цілісним тому, що існування одних організмів залежить від існування інших організмів. З іншого боку органічний світ є дискретним тому. що складається з окремих одиниць – організмів, які мають певну автономність. У свою чергу організм складається з окремих органів, тканин, клітин. Кожна клітина складається з органоїдів. Окремі частини та системи живого організму також автономні, але працюють як єдине ціле. Різні рівні організації органічного світу пов’язані з дискретністю життя.
Таблиця 1.3.1. Рівні організації органічного світу та їх характеристика


Рівень організації

Характеристика

Молекулярний

Клітинний
Тканинний

Цілісний організм

(одно - або багатоклітинний)

Популяційно-видовий


Біоценоз (екосистема)


Біосфера (екосфера)

Межа між живим і неживим

Основні структурні і функціональні одиниці організму

Сукупність клітин одного типу

Елементарна одиниця життя


Угруповання особин одного виду на певній території. Популяція - елементарна одиниця еволюції
Спільнота взаємопов’язаних популяцій різних видів, арена боротьби за існування
Система біоценозів


Суттєвий відбиток на систему організації накладає спосіб живлення, який формував поведінку і характер життя гетеротрофних організмів.
Таблиця 1.3.2. Рівні організації структури тіла рослин і тварин

на сучасному етапі еволюції


Рівень організації

Рослини

Тварини

Неклітинний

(передклітинний)

Віруси, бактерії

Клітинний

прокаріотичний

Синьо-зелені водорості, бактерії

Клітинний

еукаріотичний:
одноклітинний
передтканинний

двошаровий
передтканинний

сланевий
тканинний

тришаровий
тканинний

багатошаровий
органний


Системний


Водорості

Водорості, лишайники, гриби

Мохоподібні


Псилофітові


Пагонові: папоротеподібні, голонасінні,

покритонасінні


Найпростіші
Кишковопорожнинні,

губки

Плоскі і круглі черви


Голкошкірі, молюски


Безчерепні, членистоногі, кільчасті черви
Хордові: риби, земноводні, плазуни, птахи, ссавці.


Рівні організації живої природи – це відносно однорідні біологічні системи з певним просторовим та часовим масштабом різних типів взаємодії.

Розрізняють молекулярний, клітинний, тканинний, органний, організмів, біологічних угруповань (від елементарних біоценозів до біосфери) рівні. Принцип ієрархії живої матерії здійснюється таким чином, що нижчий рівень входить до складу наступного вищого рівня, останній - до складу ще більш високого рівня. Ідея рівнів організації живого дає можливість пояснити цілісність та якісну своєрідність біологічних систем. Поділ за рівнями в той же час є умовним, бо майже усі конкретні проблеми біології одночасно стосуються кількох рівнів. Наприклад, проблеми еволюції та онтогенезу стосуються всіх рівнів біологічної організації.
2. ВИНИКНЕННЯ ЖИТТЯ І ПРОЦЕСИ ЕВОЛЮЦІЇ
2.1. Теорії виникнення життя
Виникнення життя може розглядатися як окрема проблема або як частина більш загальної еволюційної концепції, особливо біохімічного спрямування.

Наш час не може спростувати ідею про божественне походження первісного всесвіту. а теологічні погляди не обов’язково спростовують факт, що життя в процесі розвитку набуло риси, які знаходять пояснення на основі законів природи.

Існує понад 400 теорій, які пояснюють виникнення життя, але всі вони входять до 5 основних груп:


2.2. Еволюція як історія життя
У щонайзагальнішому вигляді теорія біохімічної еволюції складається з двох розділів:

Послідовність етапів еволюційного процесу можна проілюструвати такою схемою:


2.3. Теорія абіогенного походження життя ХолдейнаОпаріна
Космогонічна частина теорії пояснює утворення планети, виходячи з процесів, які відбуваються у розвитку наднової зірки до стадії її перетворення на планету. Під час термоядерного синтезу в надрах зірки утворюються атоми хімічних елементів із цього часу починаються процеси хімічної і біохімічної еволюції. В наслідок взаємодії хімічних елементів утворюються складні неорганічні та органічні молекули. Особливе значення має утворення амінокислот:


HCCH + NH3 + H2O ? NH2 – CH2 – C = O ? NH2 – CH2 – C = O

│ │

Н ОН

амінокислота

Дослідження дають підстави припустити, що атмосфера Землі в той час була «відновлювальною», тобто оксиген був відсутній. Це дуже важлива умова синтезу і тривалості біоорганічних речовин. Таким чином у водах первісного океану накопичувалися органічні речовини до концентрації в 5%. Такий розчин наз. «поживним бульйоном». В такому середовищі взаємодіють амінокислоти і утворюють поліпептиди - пробілки.

В процесах біохімічної еволюції білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди, вуглеводи утворюють надмолекулярні асоціати – коацервати або пробіонти. Вони розглядаються як можливий субстрат для виникнення життя тому, що виявляють такі властивості:

Теорія Опаріна відноситься до групи коацерватних теорій виникнення життя, коли білки розглядаються як первісний субстрат життя, а нуклеїновим кислотам надається другорядне значення. Коацерватні теорії натрапляють на низку заперечень, головне з них – це процес гідролізу білкових молекул у водному середовищі.

В зв’язку з цим виникла група генетичних теорій походження життя, які затверджують вирішальну роль нуклеїнових кислот як матриці для подальшого синтезу білків з амінокислот. Однак будь-які теорії залишають нез’ясованим питання про те, як пробіонти стали еубіонтами.
2.4. Біологічна еволюція
Біологічний етап еволюції починається з часу появи еубіонтів, які виявили здатність до самовідтворення.

Еволюція розуміється як загальний, поступовий, упорядкований, послідовний розвиток, під час якого складні організми утворюються з попередніх, більш простих організмів протягом певного часу. Філогенез – це історичний розвиток органічних форм.

Основні закони еволюції:

Ароморфоз – пристосувальні зміни загального значення, що підвищують рівень організації і життєздатність особин та популяцій. Це основний напрям еволюції органічного світу, який спричинив появу класів, типів, рядів (порядків), освоєння нового середовища існування.

Ідіоадаптації – часткові пристосувальні зміни корисні в певному середовищі, які не викликають змін загального рівня організації організмів. Відбувається еволюція невеликих змін, які покращують пристосованість до умов навколишнього середовища. Виникають нижчі таксони – види, роди, родини.

Катаморфоз (дегенерація) – пристосувальні зміни організму, які набуваються шляхом спрощення загального рівня організації. Явище зворотне ароморфозу, але і воно може сприяти кращій пристосованості.

Правила еволюції груп:


2.4.1. Теорія природного добору Дарвіна-Уоллеса
Теорія пояснює основний механізм еволюційного процесу.

1. Будь-якій групі живих організмів притаманна мінливість, як внутрішня властивість. Для еволюції мають значення тільки ознаки, які успадковуються і виникають в наслідок мутацій. Тільки природний добір генетичних змін може вплинути на характер наступних поколінь організмів в популяції.

2. Кількість народжених особин кожного виду, значно більша кількості, яка зможе прогодуватися, вижити в природних умовах і породити потомство, тому чисельність виду залишається відносно сталою, що означає загибель більшої частини потомства.

3. З причини народження більшої кількості особин, ніж та, що може вижити, існує конкуренція за живлення і місце життя. Це необов’язково безпосередня активна боротьба на життя чи смерть. а саме конкуренція під час переживання несприятливих умов.

4. Успадковані зміни надають переваги організму при виживанні перед менш пристосованими організмами. Концепція виживання найбільше пристосованихце ядро теорії природного добору.

5. Особини, що вижили, породжують нове покоління і таким чином корисні зміни передаються потомкам. Кожне наступне покоління потомків виявляється ще більше пристосованим до свого середовища, а в процесі змін умов середовища виникають нові пристосування. В результаті довготривалої дії природного добору віддалені потомки можуть стати настільки відмінними від предкової форми, що їх можна виділити в новий вид.

Може статися так, що частини популяції будуть пристосовуватися різними шляхами, що спричинить появу декількох видів. Еволюція в наслідок природного добору означає, що особини з певними ознаками залишають більше число потомків, які виживуть і внесуть відповідно більший вклад у генофонд популяції порівняно з особинами, що мають інші ознаки.
2.4.2. Форми природного добору
Природний добір – головна рушійна сила еволюції і здійснюється в процесі боротьби за існування, коли виживають найбільше пристосовані організми.
2.4.2.1. Рушійний природний добір
В умовах, що змінюються завжди чисельно домінують найбільш пристосовані організми. При чому норма реакції підсилюється або розширює свій діапазон. З такою формою добору пов’язане посилення стійкості мікробів до дії антибіотиків (малюнок 2.4.2.1)
2.4.2.2. Стабілізуючий природний добір
Якщо рушійний природний добір змінює норму реакції, то стабілізуючий добір, навпаки, фіксує і підсилює існуючу норму реакції як таку, що відповідає теперішнім умовам середовища. Так виникають високоспеціалізовані види з середньою нормою реакції, організми з крайніми нормами реакції вибраковуються (малюнок 2.4.2.2).






2.4.2.3. Дивергентний (дизруптивний) природний добір
Дивергентний природний добір вибраковує організми із середньою нормою реакції, підтримується крайня норма реакції. З такою формою добору пов’язують походження людських рас.
3. СИНТЕТИЧНА ТЕОРІЯ ЕВОЛЮЦІЇ. МІКРОЕВОЛЮЦІЯ,

МАКРОЕВОЛЮЦІЯ
Синтетичною теорією еволюції називають поєднання дарвінізму з екологією та генетикою популяцій.

В основі теорії лежать наступні принципи.

1. Елементарна одиниця еволюції – це популяція.

2. Елементарний еволюційний матеріал – це мутація.

3. Елементарні еволюційні процеси – мутаційний, популяційні хвилі, природний добір.

4. Біоценоз, як система суперечливих біотичних відносин, разом із абіотичними умовами – це поле дії рушійних сил еволюції: боротьби за існування і природного добору.

Процеси утворення видів, пов’язані з відокремленням популяцій, які завершуються виникненням нового біологічного виду наз. мікроеволюцією.

Чинники, що приводять до утворення надвидових таксонів наз. макроеволюцією. Суттєві відмінності між такими процесами відсутні, діють ті ж фактори, які

спричиняють дивергенцію популяцій.
3.1. Видоутворення
Вичерпного визначення виду не існує. Кожний вид виник із іншого виду і існує до часу, коли зміняться умови. Але разом з тим необхідно визнати, що види існують у певному часовому проміжку як основна структурна одиниця в системі органічного світу.

Вид – це сукупність організмів, які мають успадковану подібність морфологічних, фізіологічних та біологічних особливостей, здатних до самовідтворення, пристосованих до певних умов життя в певному ареалі. Особини, які відносяться до одного виду мають однаковий каріотип. Вони живуть в однакових або подібних екологічних умовах. Кожний вид має свій ареал, що відрізняється від ареалів інших видів. Особини одного виду при схрещуванні між собою дають плодюче потомство. Для визначення виду необхідно одночасно використовувати морфологічний, генетичний, фізіологічний, біохімічний і географічний критерії.

Розрізняють дві форми видоутворення:

Будь-який вид – це особлива форма адаптації живого до умов внутрішнього і зовнішнього середовища.
3.2. Популяція як елементарна одиниця еволюції
Сукупність особин одного виду, які мешкають на одній території і вільно схрещуються між собою, але так чи інакше ізольовані від особин інших спільнот (популяцій) того ж виду, наз. популяцією. Поширення будь-якого виду в ареалі нерівномірне, тому і виникають ізольовані популяції. Особини однієї популяції більш подібні між собою порівняно з представниками інших популяцій тому, що всередині популяції схрещування і обмін генами виникає значно частіше, ніж з представниками інших популяцій. В результаті панміксії у популяції виникає генофонд відмінний від генофонду інших популяцій. Під дією різноманітних чинників відбуваються зміни генофонду, зумовлені мутаціями, що залежать від факторів довкілля.

3.3. Мутації як елемент еволюційного процесу
Генотип організму містить в собі значну кількість генів і всі вони можуть зазнавати мутацій. Еволюційний процес спрямований на вибраковування і заміну генотипів під одночасною дією мутаційного процесу та природного добору. Саме мутації спричиняють появу нових генів і дають матеріал для генетичних рекомбінацій та дії на них природного добору.

У відповідності до умов середовища мутації поділяють на три групи:

Після зміни умов існування може змінюватися і значення мутацій. Домінантні мутації летального типу усуваються добором вже у першому поколінні. Домінантні мутації. які знижують життєздатність і плодючість також поступово усуваються в процесі добору. Домінантні мутації, які мають пристосувальне значення, навпаки, під час добору нагромаджуються, їх частота в популяції швидко зростає.

Рецесивні мутації у гетерозиготному організмі знаходяться в прихованому стані і починають контролюватися добором тільки після досягнення певної частоти, коли почнуть переходити в гомозиготний стан. Елімінація таких мутацій відбувається значно повільніше і необов’язково буде повною. Часто гетерозиготні організми більш життєздатні порівняно з гомозиготними. В таких випадках добором підтримується певний рівень частоти кожного генотипу. Будь-які мутації порушують збалансованість організму і тому не можуть підтримуватись добором, але при довготривалій перебудові організмів у поколіннях досягається таке включення рецесивної мутації до генотипу, яке не позначається на формоутворенні та розвитку пристосувальних ознак навіть у гомозиготному стані. Природний добір відбувається не за окремою рецесивною ознакою, а за комбінацією генів, коли найкращі з них зберігаються. В кінцевому результаті новий ген

набуває еволюційного значення.
3.4. Елементарні еволюційні фактори
До таких факторів відносять: мутаційний процес, природний добір, популяційні хвилі, ізоляцію.

Умови: спонтанний мутаційний процес відбувається безперервно і торкається усіх органів. Природні популяції насичуються рецесивними мутаціями, які знаходяться в гетерозиготному стані.

Нагромадження мутантних алелей створює умови для комбінативної мінливості і спричиняє генетичний поліморфізм популяцій. Такий поліморфізм в свою чергу спричиняє зменшення життєздатності (пристосованості) особин, виникає генетичний вантаж, який виявляється корисним як мобілізаційний резерв при зміні умов існування тому, що робить можливим нове пристосування в процесах природного добору. Генотипи, які вижили будуть передаватися потомкам, їх частота поступово збільшиться і вони почнуть домінувати в популяції.
3.5. Популяційні хвилі
Хвилі життя або популяційні хвилі – це коливання чисельності особин в популяції під впливом різноманітних чинників. В раптово змінених умовах виживає невелике число особин, але вони не можуть зберігати увесь генофонд популяції. Популяція відновиться тепер з іншим генофондом, в таких умовах може зростати частота певних мутацій і всі вони стають матеріалом для природного добору.
3.6. Ізоляція
Географічна ізоляція викликає розпад ареалу виду на окремі групи, контакти для схрещування суттєва обмежуються фізичними бар’єрами.

При екологічній ізоляції дві групі особин живуть в одному географічному районі, але займають різні екологічні ніші. В такому разі має місце незбіг строків розмноження.

Генетична ізоляція пов’язана з особливостями хромосомного набору кожного виду. В випадках, коли особини різних видів можуть схрещуватися, у їх потомства блокується мейоз, тому гібриди нездатні породжувати потомство. Інша причина неможливості схрещування споріднених видів – різна морфологічна будова копуляційних органів.

Ізоляція сприяє внутрішній дивергенції популяції, за умови, що остання перебуває під дією природного добору. В таких умовах будь-яка популяція в процесі еволюції може перетворитися на новий вид і стати генетично закритою системою по відношенню до материнського виду.
3.7. Генетична рівновага і диференціальне відтворення
За відсутності тиску будь-якого чинника частоти генів у нескінченно великій панміктичній популяції стабілізуються протягом однієї зміни поколінь. Тобто в гіпотетичній популяції, що не зазнає тиску якогось чинника частоти генів залишаються постійними:
(pA + qa)2 = p2AA + 2pq Aa + q2aa – закон Харді-Вайнберга
Закон справедливий за умов відсутності мутаційного процесу, ізоляції, природного добору.

Розподіл частот генів зазнає впливу добру. В результаті мутацій в усіх популяціях є спадкова неоднорідність, яка створює передумови мінливості як основи для дії добору. Спостерігається зміна генів, відбувається процес диференційованого відтворення генів із збереженням найбільше пристосованих генотипів, тому закон Харді-Вайнберга не виконується.

Випадкові зміни генетичної структури популяції (частоти генів або алелів) не пов’язані з дією добору чи мутаційного процесу наз. дрейфом генів. Дрейф генів особливо виразно виявляється в невеликих популяціях, коли вирішальним чинником впливу є чисельність особин.

Уявлення про генетико-екологічний механізм еволюції можна подати у цілісному вигляді як мікроеволюційний процес:

Адаптаціоґенез

Видоутворення

Ізоляція

Природний добір

Боротьба за існування

Генетико-екологічні фактори

Інтрогресія і потік генів

Мінливість

(мутації, модифікації,

рекомбінації)

Динаміка чисельності

популяцій

Дрейф генів

Малюнок 3.7.1. Структура мікроеволюційного процесу
Мінливість із супутніми процесами створює неоднорідність генофонду популяції як первісної умови для початку еволюційних змін. Генетично відмінні організми мають різні шанси на виживання і збереження потомства під час боротьби за існування. Закономірний результат природного добору – створення і удосконалення набутих адаптацій. Саме на основі еволюції адаптацій з’являються нові види як кінцевий результат мікроеволюції. Природний добір головна рушійна сила мікроеволюції.

В невеликих за чисельністю ізольованих популяціях мікроеволюційні зміни можуть відбуватися в наслідок випадкових причин, які не пов’язані з добором, що спричиняє випадкові коливання частот генів (дрейф генів), але ще також фактор мікроеволюції.


3.8. Результати еволюції
Результати еволюції виявляються у взаємопов’язаних між собою наслідках: органічної доцільності, поступового удосконалення організмів, різноманітності видів.

1. Органічний світ характеризується дивовижною доцільністю в будові і функції органів. Така доцільність – наслідок виживання найбільш пристосованих – має відносний характер. При зміні умов існування пристосованість перестає бути такою, а будова і функції органів втрачають доцільність. Доцільність у природі носить відносний характер і є наслідком добору за певних конкретних умов.

2. У процесі еволюції поступово з’являлися все більше удосконалені за своєю будовою організми, що характеризувалися більш високою організацією. Поява ознак, які підвищували організацію, сприяла виживанню і підтримувалася добором. Але в низці випадків пристосування до вузьких умов існування не вимагало ускладнення організації. Тому сформувались багаточисельні види на різних рівнях організації.

3. Дивергенція, боротьба за існування і природний добір привели до великої різноманітності видів, пристосованих до різноманітних умов існування.
4. БІОЛОГІЧНА СИСТЕМАТИКА І КЛАСИФІКАЦІЯ
4.1. Система органічного світу
Наука про класифікацію наз. систематикою. В її межах організмам надають назви та об’єднують у групи або таксони на основі певних співвідношень між ними. Біологічна номенклатура є подвійною (бінарною), засновник – К. Лінней.

За такою системою кожний організм має дві латинські назви: рід (іменник) + вид (прикметник). Наприклад: горобець домашній – Passer domesticus, людина розумна – Homo sapiens, чорна смородина – Ribes nigrum L.

Організми об’єднують в групи, розташовані на різних ієрархічних рівнях, на основі видимих морфологічних ознак. Сучасна систематика має такі основні ієрархічні рівні: царства, типи (у тварин) – відділи (у рослин), родини, роди і види.

Найбільш природною групою являється вид. Кожному виду притаманні свої індивідуальні морфологічні, поведінкові, екологічні особливості. Особини видів, які розмножуються статевим шляхом унікальні у тому сенсі, що відрізняються за генотипом як від батьків, так і від потомків.

В якості природної класифікації найчастіше застосовують філогенетичну тому, що вона відбиває еволюційні зв’язки, які в основі містять походження організмів та успадкування нами певних конкретних ознак. Сучасна класифікація має такий вигляд:


Надцарство Передядерні організми або Прокаріоти

Царство Бактерії

Царство Синьо-зелені водорості
Надцарство Ядерні організми або Еукаріоти

Царство Гриби

Царство Рослини

Підцарство Справжні водорості

Підцарство Вищі рослини
Царство Тварини

Підцарство Одноклітинні

Підцарство Багатоклітинні
В такому варіанті класифікації залишається неясним лише систематичне положення симбіотичних організмів – лишайників, оскільки вони складаються з організмів, які відносяться до різних царств. Існують також інші варіанти класифікації. Порівняльна характеристика прокаріотів та еукаріотів наведена в таблиці 4.1.1, а рослинних і тваринних організмів – в таблиці 4.1.2.
4.2. Віруси
Організми клітинної будови – це основна форма життя, за винятком вірусів, що розглядаються як неклітинні форми життя. Віруси настільки малі, що їх можна побачити лише під електронним мікроскопом. Зрілі частинки вірусів-віріони (віроспори) складаються з білкової оболонки і нуклеокапсиду, в якому зосереджено генетичний матеріал – ДНК або РНК. Віруси нездатні самостійно синтезувати нуклеїнові кислоти і білки, з яких вони складаються. Розмноження вірусів можливе лише при використанні ферментних систем клітини. В життєвому циклі вірусів розрізняють такі основні стадії:

Особлива форма – фаги або віруси бактерій (бактеріофаги). Вони паразитують в клітинах бактерій і в кінцевому результаті викликають розчинення (лізис) бактерії-хазяїна.

Таблиця 4.1.1. Порівняння будови прокаріотичних та еукаріотичних клітин


Ознака

Прокаріоти

Еукаріоти

Розмір клітин

Середній діаметр

0,5–5 мкм

Діаметр до 40 мкм, об’єм клітини у1000 разів більше порівняно з прокаріотами.

Форма

Одноклітинні або нитчасті

Одноклітинні, нитчасті або справжні багатоклітинні

Генетичний

матеріал

Кільцева ДНК, що знаходиться у цитоплазмі, нічим не захищена. Немає істинного ядра, хромосом, ядерця.

Лінійні молекули ДНК зв’язані з білками і РНК, утворюють хромосоми у середині ядра, там присутнє і ядерце.

Синтез білків

70S-рибосоми і менші. ЕПР відсутній

80S-рибосоми і більші, часто прикріплені до ЕПР

Органоїди

Органоїдів мало, не мають оболонок (подвійних мембран).

Внутрішні мембрани зустрічаються рідко, на них відбуваються процеси дихання і фотосинтезу.

Органоїдів багато, деякі оточені подвійною мембраною: ядро, хлоропласти, мітохондрії.

Велика кількість органоїдів оточена непарною мембраною.

Клітинні стінки

Тверді, містять полісахариди та амінокислоти. Основний ущільнюючий компонент – муреїн.

У зелених рослин і грибів клітинні стінки тверді, містять полісахариди. Основний ущільнюючий компонент: у рослин – целюлоза, у грибів – хітин.

Джгутики

Прості, мікротрубочки відсутні, знаходяться поза клітиною, мембраною не оточені.

Складні, з розташуванням мікротрубочок 9+2.

Знаходяться всередині клітини, оточені мембраною.

Дихання

У бактерій – в мезосомах, у синьо-зелених водоростей – у цитоплазматичних мембранах.

Аеробне дихання відбувається в мітохондріях.

Фотосинтез

Хлоропласти відсутні, відбувається на мембранах, які специфічно не упаковані.

У хлоропластах, які мають спеціальні мембрани, упаковані у ламели або грани.

Фіксація нітрогену

Деякі мають таку здатність

Відсутня

ЕПР = ендоплазматичний ретикулум (сітчастий апарат)

Таблиця 4.1.2. Відмінність між тваринами і рослинами


Ознака

Типова тварина

Типова рослина

Живлення

Гетеротрофне

Аутотрофне

Подразливість

Регулюється гормонами та нервовою системою, яка дає можливість швидко реагувати на подразник і цілковито необхідна для пересування.

Регулюється тільки гормонами, нервова система відсутня. Повільно відповідає на подразник ростовими реакціями.

Рухливість

Рухлива, що цілком необхідно для добування їжі.

Нерухлива

Виділення

У більшості багатоклітинних є спеціальні видільні органи, зокрема для виведення сполук нітрогену.

Невелика кількість продуктів виділення, спеціальні видільні органи відсутні.

Осморегуляція

Особливі структури, що здійснюють осморегуляцію.

Наявні тверді клітинні стінки, в активній осморегуляції немає необхідності.

Ріст

Всього тіла

Обмежений певними ділянками, в яких знаходяться меристеми (багатоклітинні рослини).

Відношення

об’єм/поверхня

Тіло компактне, що

сприяє рухливості

Велике співвідношення поверхня об’єм, яке сприяє ефективному уловлюванню світла та обміну речовин. Часто спостерігається галуження.

Будова клітин

Тверда клітинна стінка відсутня.
Невеликі вакуолі з короткім часом життя.
Хлоропласти та інші пластиди відсутні.
Запасають вуглеводи у формі глікогену.
Наявні центріолі.

Тверда клітинна стінка, яка містить целюлозу.
Велика вакуоль з клітинним соком, існує постійно.
Наявні хлоропласти та інші пластиди.
Запасають вуглеводи у формі крохмалю.
Центріолі відсутні.

  1   2   3


Міністерство освіти та науки
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации