Билет №1
1.Обмен веществ и превращение энергии в клетке.Автотрофные и гетеротрофные организмы.Этапы дыхания.
Обязательным условием существования всех живых организмов, в том числе и человека, является постоянный обмен веществами и энергией с внешней средой. Из окружающей среды в организм человека поступают питательные вещества, кислород, вода, минеральные соли, витамины, необходимые для построения и обновления структурных элементов клеток и образования энергии, обеспечивающей протекание жизненных процессов. В клетках организма непрерывно происходят процессы химических превращений веществ: синтез свойственных организму белков, жиров и углеводов, одновременное расщепление сложных органических соединений с высвобождением энергии, выделение во внешнюю среду образующихся продуктов распада — воды, углекислого газа, аммиака, мочевины. Таким образом, обмен веществ— это совокупность процессов химического превращения веществ с момента их поступления в организм до выделения конечных продуктов.
Обмен веществ представляет собой единство двух процессов: ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция— совокупность реакций синтеза сложных органических молекул из более простых с накоплением энергии.Диссимиляция — совокупность реакций расщепления сложных органических веществ (в том числе и пищевых) до более простых, сопровождающихся выделением энергии. Процессы ассимиляции и диссимиляции неразрывно связаны между собой, так как синтез веществ невозможен без затрат энергии, которая высвобождается при расщеплении сложных органических молекул до простых. Органические вещества пищи — основной строительный материал и единственный источник энергии для организма. Нарушение баланса между этими двумя процессами жизнедеятельности неизбежно приводит крас-стройству обмена веществ в организме.
Автотрофы - это организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений, используя солнечную энергию.
К ним относятся растения ( только растения). Они синтезируют из СО2, Н2О (неорганические молекулы) под воздействием солнечной энергии - глюкозу (органические молекулы) и О2. Они составляют первое звено в пищевой цепи и находятся на 1 трофическом уровне.
Гетеротрофы - это организмы, которые не могут строить собственное тело из неорганических соединений, а вынуждены использовать созданное автотрофами, употребляя их в пищу.
К ним относятся консументы и детритофаги. И находятся на II и выше трофическом уровне. Человек тоже гетеротроф.
Вернадскому принадлежит идея, что возможно превращение человеческого общества из гетеротрофного и автотрофное.
В силу своих биологических особенностей человек не может перейти к автотрофности, но общество в целом способно осуществить автотрофный способ производства пищи, т.е. замена природных соединений (белки, жиры, углеводы) на органические соединения, синтезированные из неорганических молекул или атомов.
ЭТАПЫ ДЫХАНИЯ
___________________________________________________________________________________________________________
Билет №2
2.Элементарный состав живого вещества биосферы.Макро- и микроэлементы ,вода,соли,их роль и значение.Единство живой и неживой природы.
Биосфера — это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества. С современных позиций биосферу рассматривают как наиболее крупную, глобальную экосистему, поддерживающую планетарный круговорот веществ.
Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности.
В состав живого вещества входят как органические (в химическом смысле), так и неорганические, или минеральные, вещества.В организмах обнаружены почти все элементы таблицы Д.И.Менделеева, т.е. они характеризуются теми же химическим особенностями, что и неживая природа.
Постоянные компоненты.
Главные -99 %
Н — 11,0% С— 18% 0—70%
Сопутствующие ~1%
Na, Mg, Р, S, CI, К, Са, N,
Следовые < 0,05
В, F, Si, Mo, Y, Мл, Fe, Со, Си, Zn
Переменные компоненты
Сопутствующие (побочные)
Al, Ti, V, Cr, Ni, As, Br, Rb, Sr
Следовые
He, Li, Be, Ar, Se, Ga, Gc, Sc, Y, Nb, Ag, Cd, Sn, Sb, Ba, La, W, Au, Нg, Tl, Pb, Bi, Ra, V
Из 92 имеющихся в природе химических элементов 81 присутствует в организме человека .
Элементы, содержащиеся в организмах, группируются не только по количественному принципу, но и по функциональному (физиологическому) критерию. В зависимости от количественного содержания и функциональной значимости элементарный набор организмов делят на три группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.
Макроэлементы составляют основную массу органических и неорганических соединений живых организмов. Они требуются организмам постоянно и в большом количестве для осуществления жизненного цикла. Концентрация их изменяется от 60 до 0,001% массы тела. Это кислород, водород, углерод, азот, фосфор, кальций, калий, сера и др.
Микроэлементы — преимущественно ионы тяжелых металлов являются компонентами ферментов, гормонов и других жизненно важных соединений. Они столь же необходимы для жизнедеятельности, как макроэлементы, но требуются в значительно меньших концентрациях. Содержание их изменяется от 0,001 до 0,00001% массы тела. В данную группу входят марганец, бор, кобальт, медь, молибден, цинк, йод, бром, алюминий и др.
В зависимости от валентного состояния и структуры электронных уровней роль каждого микроэлемента строго специфична, и поэтому его нельзя заменить в биохимических процессах никаким другим химическим элементом. В силу этого каждый микроэлемент выполняет свою роль без дублеров.
Содержание ультрамикроэлементов (к ним относятся уран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий, селен и другие рассеянные и редкие элементы), не превышает обычно 0,00001% массы тела. Физиологическая роль их в организмах растений и животных полностью еще не выяснена.
Исследования ученых подтверждают исключительно важную роль микроэлементов в здоровом питании человека. Минеральные вещества - вода, неорганические элементы и их соли, входящие в состав тканей растительного и животного происхождения. Они играют значительную роль в формировании и построении тканей организма, особенно костей скелета, поддерживают кислотно-щелочное равновесие в организме, осмотическое давление клеточных и внеклеточных жидкостей, определяют состояние водно-солевого обмена, свертывающей системы крови, участвуют в мышечном сокращении, создают необходимые условия для нормального течения процессов обмена веществ и энергии. Большое значение имеют минеральные вещества для образования и формирования белка, для ферментативных процессов.
Нарушение минерального обмена приводит к развитию тяжелых патологических состояний -остеопорозу, остеомаляции, фосфат- диабету, рахиту, повышению нервно-мышечной возбудимости и др. Повышение или понижение содержания определенных минеральных веществ в организме характерно для многих заболеваний. Например, повышение содержания магния в крови отмечают при гипотиреозе, гипертонической болезни, артритах рахите; снижение концентрации магния в крови наблюдается при закупорке желчевыводящих путей, тиреотоксикозе, при хроническом алкоголизме, а также при нарушении процессов всасывания магния в кишечнике, при панкреатите.
ЕДИНСТВО ЖИВОЙ И НЕЖИВОЙ ПРИРОДЫ
___________________________________________________________________________________________________________
Билет №3 3.Уровни организации живого.Критерии живого.
Живая природа, будучи неоднородной, является в то же время целостной системой и характеризуется упорядоченностью составляющих её компонентов. С учётом этого в середине XX века сложилось представление об уровнях организации живого, где каждый низший уровень является базисом для более высокого уровня.
Молекулярный уровень организации - это уровень функционирования биологических макромолекул - биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов, стероидов. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности: обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации. Этот уровень изучают: биохимия, молекулярная генетика, молекулярная биология, генетика, биофизика.
Клеточный уровень- это уровень клеток (клеток бактерий, цианобактерий, одноклеточных животных и водорослей, одноклеточных грибов, клеток многоклеточных организмов). Клетка - это структурная единица живого, функциональная единица, единица развития. Этот уровень изучают цитология, цитохимия, цитогенетика, микробиология.
Тканевый уровень организации - это уровень, на котором изучается строение и функционирование тканей. Исследуется этот уровень гистологией и гистохимией.
Органный уровень организации - это уровень органов многоклеточных организмов. Изучают этот уровень анатомия, физиология, эмбриология.
Организменный уровень организации - это уровень одноклеточных, колониальных и многоклеточных организмов. Специфика организменного уровня в том, что на этом уровне происходит декодирование и реализация генетической информации, формирование признаков, присущих особям данного вида. Этот уровень изучается морфологией (анатомией и эмбриологией), физиологией, генетикой, палеонтологией.
Популяционно-видовой уровень - это уровень совокупностей особей - популяций и видов. Этот уровень изучается систематикой, таксономией, экологией, биогеографией, генетикой популяций. На этом уровне изучаются генетические и экологические особенности популяций, элементарные эволюционные факторы и их влияние на генофонд (микроэволюция), проблема сохранения видов.
Экосистемный уровень организации - это уровень микроэкосистем, мезоэкосистем, макроэкосистем. На этом уровне изучаются типы питания, типы взаимоотношений организмов и популяций в экосистеме, численность популяций, динамика численности популяций, плотность популяций, продуктивность экосистем, сукцессии. Этот уровень изучает экология.
Биосферный уровень - организации живой материи. Биосфера - это гигантская экосистема, занимающая часть географической оболочки Земли. Это мега-экосистема. В биосфере происходит круговорот веществ и химических элементов, а также превращение солнечной энергии.Это самый высокий уровень, без чего невозможна жизнедеятельность организмов, обитающих на Земле.
Все живые организмы обладают рядом общих признаков и свойств, которые делают их отличными от тел неживой природы.
1. Высокоупорядоченное строение. Живые организмы имеют определенный план строения -- клеточный или неклеточный (вирусы), состоят из химических веществ более высокого уровня организации, чем вещества неживой природы.
2. Обмен веществ и энергии. Для живых организмов характерна совокупность процессов дыхания, питания, выделения, посредством которых они получают из внешней среды необходимые вещества и энергию, преобразуют и накапливают их в организме, выделяют в окружающую среду продукты своей жизнедеятельности.
3. Раздражимость. Организмы способны специфически реагировать на изменения окружающей среды, адаптироваться и выживать в изменяющихся условиях.
4. Размножение. Все живое способно к самовоспроизведению. Размножение связано с процессом передачи наследственной информации и является самым характерным признаком живого. Жизнь любого организма ограничена, но за счет размножения живая материя «бессмертна».
5. Рост и развитие. Живые организмы растут, увеличиваются в размерах, развиваются, изменяются за счет поступления питательных веществ.
6. Движение. Организмы способны к более или менее активному движению. Это один из ярких признаков живого. Движение характерно как для организма, так и для клетки.
7. Саморегуляция. Одним из самых характерных свойств живого является постоянство внутренней среды организма при изменении внешних условий. Регулируется температура тела, давление, насыщенность газами, концентрация веществ и т. д. Явление саморегуляции осуществляется не только на уровне всего организма и на уровне клетки. За счет деятельности всех живых организмов саморегуляция присуща и биосфере в целом. Саморегуляция связана с такими свойствами живого, как наследственность и изменчивость.
8. Наследственность -- это способность передавать признаки и свойства организма из поколения в поколение в процессе размножения.
9. Изменчивость -- это способность организма изменять свои признаки при взаимодействии со средой.
10. Эволюция. Все живое развивается от простого к сложному. В результате исторического развития возникло все многообразие живых организмов
___________________________________________________________________________________________________________
Билет №4
4.Строение и уровни организации белков.
Белки - полимеры,мономерами которых являются аминокислоты.В состав аминокислоты обязательно входит одна карбоксильная группа - СООН (обладает кислотными свойствами) и аминогруппа - NH2 (основные свойства) ,=> белки амфотерны,т.е. взаимодействуют и с кислотами,и с основаниями.Аминогруппа одной аминокислоты взаимодействует с карбоксильной группой другой.При этом образуется ковалентная связь,которая называется пептидной,и выделяется молекула воды.Так выстраивается длинная неразветвлённая цепь из аминокислот.
Если объединяются две аминокислоты,соединение называется дипептидом,если много аминокислот - полипептидом.Все белки представляют собой полипептиды,т.к. их молекулы включают сотни,а иногда и тысячи аминокислотных остатков=> белки относят к макромолекулам с очень большой молекулярной массой.
Каждая аминокислота состоит из двух частей.Одна у всех одинакова и идёт на построение полипептидной цепи.Другая - радикал - имеет разное строение у различных аминокислот.Радикалы аминокислот могут нести заряд и быть электронейтральными,обладать гидрофобными или гидрофильными ,кислотными или основными свойствами.Включаясь в структуру белковой молекулы,аминокислоты придают эти свойства участку полипептидной цепи.
Уровни организации белков :
Первичная структура - порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи - линейная страктура
Вторичная структура - закручивание полипептидной линейной цепи в спираль - спиралевидная структура
Третичная структура - упаковка вторичной спирали в клубок - клубочковидная структура
Четвертичная структура - взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса.
Однако следует отметить,что в организации более высоких структур белка исключительная роль принадлежит первичной структуре.
___________________________________________________________________________________________________________
Билет №5
5.Основные положения клеточной теоргии,её значение.Методы изучения клетки.
Основная заслуга в создании клеточной теории принадлежит немецкому зоологу Теодору Шванну.Обобщив результаты собственных исследований и данные Матиаса Шлейдена,Яна Пуркинье и других учёных,он сформулировал основное положение : все растительные и животные организмы состоят из клеток,сходных по строению.
Позже были сформированы прочие положения :
1.Клетка - элементарная единица живого, вне клетки жизни нет.
2.Клетка - единая система, она включает множество закономерно связанных между собой элементов, представляющих целостное образование, состоящее из сопряжённых функциональных единиц - органоидов.
3.Клетки всех организмов гомологичны.
4.Клетка происходит только путём деления материнской клетки, после удвоения её генетического материала.
5.Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом.
6.Клетки многоклеточных организмов тотипотентны.
С рождение клеточной теории наука о жизни получила свою структурную единицу,укрепилось представление о единстве органического мира.
С 1840-х века учение о клетке оказывается в центре внимания всей биологии и бурно развивается, превратившись в самостоятельную отрасль науки — цитологию.
Для изучения клеток используют микроскопическую технику
в виде световой, фазово-контрастной, ультрафиолетовой, люминесцентной и
электронной микроскопии. Последняя используется в сочетании с техникой
ультратонких срезов. С целью получения трехмерных изображений клеток используют
сканирующие электронные микроскопы. Для документации поведения живых клеток
используют замедленную киносъемку.Для выделения клеточных компонентов используют
дифференциальное центрифугирование, а для разделения биологических молекул — хроматографию и электрофорез.
Рентгеноструктурный анализ позволяет определять пространственное расположение
молекул различных веществ, расстояние между отдельными молекулами, объем, форму
и другие свойства молекул. Метод ядерного магнитного резонанса позволяет
исследования химической природы вещества.
___________________________________________________________________________________________________________
Билет №6
6.ДНК,строение и функции.Репликация ДНК.Принципы.
С химической точки зрения ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. ( Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) представляет собой биополимер (полианион), мономером которого является нуклеотид)
Нуклеотид - структурная единица нуклеиновой кислоты.
В состав ДНК входит 4 нуклеотида - аденин,гуанин,цитазин и тимин.Содержит дезоксирибонуклеиновую кислоту.Представляет собой две цепочки,закрученные спиралью вправо вокруг общей продольной оси.Цеи антипараллельны,то есть направлены в противоположные стороны.Остатки фосфорной кислоты находятся на внешней стороне двойной спирали,азотистые-на внутренней.Цепи ДНК соединены в одну молекулу через азотистые основания посредством водородных связей.При этом аденин соединяется с тимином,а гуанин - с цитозином.Между А и Т - две водородные связи,между Г И Ц - три связи.Пространственное соответствие взаимодействующих молекул или их частей называется комплиментарностью.Функции ДНК - содержит наследственную информацию,передаёт её от клетки к клеткеот организма к организму,участвует в процессе синтеза белка.
Деление клеток необходимо для размножения одноклеточного и роста многоклеточного организма, но до деления клетка должна удвоить геном, чтобы дочерние клетки содержали ту же генетическую информацию, что и исходная клетка. Из нескольких теоретически возможных механизмов удвоения (репликации) ДНК реализуется полуконсервативный. Две цепочки разделяются, а затем каждая недостающая комплементарная последовательность ДНК воспроизводится ферментом ДНК-полимеразой. Этот фермент строит полинуклеотидную цепь, находя правильное основание через комплементарное спаривание оснований и присоединяя его к растущей цепочке. ДНК-полимераза не может начинать новую цепь, а только лишь наращивать уже существующую, поэтому она нуждается в короткой цепочке нуклеотидов (праймере), синтезируемой праймазой. Так как ДНК-полимеразы могут строить цепочку только в направлении 5' 3', для копирования антипараллельных цепей используются разные механизмы[54].