Содержание курса I. Предмет общей биологии II. Клетка III. Основы генетики IV. Основы селекции V. Эволюционное учение VI. Развитие жизни на земле VII. Основы экологии VIII. Бионика 1
Содержание курса I. Предмет общей биологии 1) Методы, связи 2
• • • Жизненный цикл Обмен веществ Самовоспроизведение Наследственность Изменчивость Рост и развитие 3
• • • Уровни организации Молекулярный Клеточный Организменный Популяционно-видовой Биогеоценотический Биосферный 4
• • Методы изучения Описательный Сравнительный Исторический Экспериментальный 5
Содержание курса II. Клетка 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) Цитология Углеводы, липиды Белки, аминокислоты Строение клетки и вируса Обеспечение клетки энергией Митоз Мейоз Онтогенез. 6
Клетка - мельчайшая структура способная к самовоспроизведению. 7
Эукариоты • 25 микрон 8
Прокариоты • 4 микрон 9
Вирус • 150 нм 10
Клеточная теория • Матиас Шлейден • Теодор Шванн 1) Все живое состоит из клеток 2) Развитие- клеткообразование 3) Клетка- самостоятельное целое 4) Процессы описываются образованием, увеличением клеток и преобразованием их содержимого. «Всякая клетка возникает из другой клетки» 11
• • • Макроэлементы Содержание в пределах 98 -0, 01% O C H N Mg Ca Na Fe … 12
• • Микроэлементы Содержание в пределах 0, 001% - 1*10 -6% Cu Zn I B Br … 13
• • Ультрамикроэлементы Содержание меньше 1*10 -6 % Au Be Hg Ra Se … 14
Углеводы • Общая формула Cn(H 2 O)n • Моносахариды • Полисахариды декстрин 15
Липиды • Липиды — это жироподобные органические соединения, нерастворимые в воде 16
Белки • Белкѝ - вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью альфа-аминокислот. 17
Функции белков 1. Ферменты 2. Регуляторные белки 3. Рецепторные белки 4. Транспортные белки 5. Структурные белки 6. Защитные белки 7. Сократительные белки 18
Белковые основания 19
ДНК 20
Строение ДНК • ДНК — это полимер. • В основе мономера ДНК — молекула углевода — пентоза. 21
Сшивки • Сшивки — остатки фосфорной кислоты Н 3 РО 4. Такие связи называют фосфодиэфирными. Связь в природных ДНК возникает между третьим и пятым атомами углерода в пентозе. 22
Азотистые основания • К каждому остатку дезоксирибозы в ДНК присоединено одно гетероциклическое (азотистое) основание. 23
Структура цепи 24
Цепь ДНК 25
Редупликация ДНК • После расплетения двойной спирали ДНК -полимераза последовательно наращивает на цепях исходной молекулы ДНК комплементарные им цепи. 26
Кодировка • Известно, что в ДНК имеется четыре вида оснований — A, G, С и Т • Белки же построены из 20 видов аминокислот • Трехбуквенным кодом (43= 64) сочетания из А, Т, G и С можно закодировать все 20 аминокислот с избытком. 27
Кодон 28
РНК 29
Строение РНК • ДНК непосредственно не может быть матрицей для биосинтеза белка. Эту роль выполняет рибонуклеиновая (РНК) кислота. • РНК практически всегда состоит из одной полинуклеотидной цепи • Внутри цепи РНК часто встречаются участки с комплементарными последовательностями нуклеотидов 30
Строение РНК 31
Синтез и. РНК • РНК синтезируется на ДНК, главную роль здесь играет фермент РНК-полимераза. РНК -копии служащие матрицами для синтеза белковых молекул называют информационными (и. РНК) 32
Синтез и. РНК 33
т. РНК • Транспортные РНК (т. РНК) - «узнающие» одновременно и тройку нуклеотидов, и кодируемую ими аминокислоту • На одном из концов т. РНК имеется последовательность из трех нуклеотидов, комплементарная кодону (ее называют антикодоном). А на другой присоединяется соответствующая этому кодону аминокислота. 34
т. РНК 35
Синтез белка 36
Синтез белка 37
Синтез белка 38
АТФ • Аденозинтрифосфорная кислота 39
Строение клетки 40
Цитоплазма • Содержимое клетки отделено от внешней среды с помощью плазматической мембраны. • Все содержимое клетки за исключением ядра носит название цитоплазмы 41
• Мембранные 1. Ядро 2. Эндоплазматическ ая сеть 3. Аппарат Гольджи 4. Лизосомы 5. Митохондрии 6. Пластиды Компоненты клетки • Немембранные 1. Хромосомы 2. Рибосомы 3. Клеточный центр 4. Центриоли 5. Реснички 6. Микрофиламенты 42
Строение мембран • Пронизывающие белки позволяют входить и выходить веществам • Погруженные белки – ферменты • Периферические белки задают порядок расположения погруженных белков 43
Мембранный транспорт • Диффузия – движение в направлении меньшей концентрации. • Белковый транспорт: белок, встраиваясь в мембрану, работает по принципу двери с замком. • Na+ - K+ насос: на каждые 3 иона натрия входящего в клетку выходят два иона калия наружу. Принцип работы основан на периодическом сжатии и расширении белка. 44
Мембранный транспорт 45
Фагоцитоз • поглощение и переваривание клеткой крупных объектов 46
Пиноцитоз • процесс захвата пузырьков жидкости с растворенными в ней веществами 47
Регуляторная функция мембраны • Гликопротеиды – белки с присоединёнными к ним полисахаридами. Они открывают и закрывают проход для веществ в зависимости от присутствия или отсутствия гормона около мембраны. 48
Регуляторная функция мембраны 49
Действие гормонов 50
Межклеточный контакт • Соприкасающиеся клетки обмениваются информацией между собой, используя низкомолекулярные вещества. • Раковые клетки теряют контактное торможение. 51
Простой межклеточный контакт • Плазматические мембраны, разделенные узкой щелью до 20 нм шириной. 52
Контакт типа «замок» • Впячивание одной цитоплазматической мембраны в другую. 53
Ядро 54
Ядро • В ядре хранятся молекулы ДНК • Содержимое цитоплазмы отделено ядерной оболочкой • Там же происходит сборка рибосом, место их сборки называется ядрышком 55
Хромосомы • свернутые ДНК-комплексы с гистонами. 56
Рибосомы - немембранные органеллы, осуществляющие синтез белков 57
Эндоплазматическая сеть - система осуществляющая обмен и перемещение веществ внутри клетки 58
Шероховатая эндоплазматическая сеть • Покрыта рибосомами 59
Гладкая эндоплазматическая сеть • Без рибосом. Содержит ферменты синтеза и расщепления углеводов и липидов. Разделяет цитоплазму. 60
Аппарат Гольджи 61
Аппарат Гольджи - осуществляет сортировку и упаковку поступивших в него макромолекул • Вещества для внутреннего потребления разносятся в пузырьках, а предназначенные для «экспорта» получают полисахарид и выносятся из клетки. • Образует лизосомы 62
Лизосомы • Пузырьки ферментов, покрытые мембраной. Участвуют в расщеплении старых органелл, клеток и «пищи» . 63
Пероксисомы • Пероксисомы напоминают лизосомы, однако имеют два важных отличия. Вопервых, считают, что они образуются не из аппарата Гольджи, а из эндоплазматической сети путем отпочковывания. Во-вторых, они содержат в основном окислители, а не гидролазы. 64
Везикулы • Вези кулы — это маленькие мембранные сумки, в которых запасаются или транспортируются питательные вещества. 65
Вакуоли - резервуары для воды и растворенных в ней соединений. В растительных клетках занимают до 90% объема, в животных до 5% 66
Митохондрии 67
Митохондрии • Складки мембран в митохондрии называются кристами. Увеличивают площадь мембраны. • Мембрана покрыта белками, синтезирующими АТФ • Преобразуют химическую энергию различных поступающих извне молекул в энергию АТФ. • Внутри могут синтезироваться митохондриальные белки и ферменты. 68
Пластиды • Только в растительных клетках • Существует три вида пластид: 1) Лейкопласты 2) Хромопласты 3) Хлоропласты 69
Лейкопласты • Накапливают зерна крахмала или других веществ. 70
Хромопласты • Накапливают красители, придавая цвет различным частям растения. 71
Хлоропласты • Производят фотосинтез, обеспечивая растение органическими веществами • Существует теория, что митохондрии и хлоропласты произошли от симбиозных прокариот. 72
Двигательный аппарат 73
Цитоскелет Филаменты Жгутики Реснички Микротрубки Базальные тельца • Центриоли • • • 74
Микрофиламенты • Миозин перебирает хвостиками по актинину в присутствии ионов Са-2 75
Микротрубочки 76
Реснички и жгутики • Центральные микротрубки сдвигаются относительно друга и изгибают ресничку 77
Базальные тельца • Удерживают микротрубочки ресничек • Образованы триплетами микротрубочек 78
Клеточный центр • Центр схождения микротрубок, определяющий митотический центр. 79
Центриоли • Объединяют микротрубки 80
Обеспечение клетки энергией 81
Фотосинтез • Кроме АТФ в растительной клетке используется НАДФ • При попадании света на НАДФ происходит присоединение водорода 82
Световая фаза 1) Электроны возбуждаясь аккумулируют световую энергию 2) Энергия возбужденных электронов используется для преобразования АДФ в АТФ 3) Происходит фотолиз воды (расщепление ее на водород и кислород под действием света) 4) Полученный водород используется для преобразования НАДФ+ в НАДФ*Н 83
АТФ • Аденозинтрифосфат 84
НАДФ • Никотинамидадениндинуклеотидфосфат 85
Фотосинтез 86
Световая фаза 87
Темновая фаза • В процессе темновой фазы фотосинтеза используется энергия, запасенная днем. Углерод углекислого газа используется для получения углевода. 88
Темновая фаза • В результате получается глюкоза. Полимеризуясь, глюкоза образует полисахариды, такие как крахмал и целюлоза. 89
Фотосинтез • Световая фаза нужна только для получение АТФ и НАДФ*Н • Темновая фаза, на самом деле, идет постоянно, но для нее нет нужды в свете, однако требуется АТФ и НАНДФ*Н • В результате фотосинтеза в год образуется 150 млрд. т. органики и 200 млрд. т. кислорода 90
Хемосинтез • В мире существуют места, где нет доступа к свету, но и в таких местах существуют растения и животные • Для жизнедеятельности они используют хемосинтез • Хемосинтез – процесс использования химической энергии для получения органических веществ 91
Серные бактерии • В воде, богатой сероводородом живут бактерии, которые могут использовать химическую энергию окисления серы • Они запасают получившуюся серу и могут использовать и ее, при недостатке сероводорода 92
Нитрифицирующие бактерии • При гниении в почве образуется аммиак, существуют бактерии, использующие его для получения энергии. Они играют важнейшую роль в круговороте азота. Окисление же азотистой кислоты производят уже другие бактерии 93
Прочие бактерии • Кроме того, в почве существуют бактерии, окисляющие водород. • и некоторые металлы 94
Автотрофы • Организмы чьи клетки используют солнечный свет или энергию неорганических соединений для построения органики. 95
Гетеротрофы • Организмы чьи клетки используют готовые органические соединения для построения организма и получения энергии. 96
Деление клетки (Митоз) 97
Гаплоидный набор • Гаплоидными клетками называются клетки, содержащие только один набор хромосом (нет копии и разделения на отцовские и материнские гены) 98
Диплоидный набор • Диплоидными клетками называются клетки, содержащие два набора хромосом, называемых гомологичными 99
Гомологичность • Гомологичные хромосомы - хромосомы , содержащие одну и ту же линейную последовательность генов. • Таким образом в каждой диплоидной клетки один и тот же ген записан 2 раза 100
Интерфаза • Период между делениями • Она может длиться от 10 часов до нескольких суток 101
Пресинтетический период • Нормальная деятельность клетки • Производство белков для удвоения хромосом • Подготовка к удвоению хромосом • Увеличение числа рибосом 102
Синтетический период • Происходит процесс репликации ДНК и каждая хромосома оказывается удвоенной • В месте сцепления двух ДНК в хромосоме образуется «центромерный район» • Центромерный район образует плечи хромосом • Длится 6 -10 часов 103
Постсинтетический период • Запасается как можно больше энергии и белков • Образуется материал для большого числа микротрубочек • Длительность 3 -6 часов 104
Различия • Если клетка гаплоидная, то перед делением она образует по одной копии каждой ДНК и соответственно из одного получается двойной набор генов • Если клетка диплоидная, то перед делением она образует копии каждой ДНК, даже гомологичных, таким образом из двойного получается четверичный набор генов 105
Профаза • Расформировывается ядерная оболочка • Нити ДНК сворачиваются еще туже и образуют хромосомы • Хромосомы становятся видны только к концу профазы 106
Прометафаза • К центромерным районам прикрепляются микротрубочки (нити веретна) • Они прикрепляются с двух противоположных сторон и хромосомы начинают двигаться в сторону центриолей 107
Метафаза • Так как хромосомы растягивает в противоположные стороны, они выстраиваются в середине клетки в ряд • В этот момент можно хорошо увидеть число хромосом 108
Число хромосом • У разных видов разное число хромосом 109
Анафаза • Как только хромосомы выстраиваются в ряд, удерживающие их центромерные районы разъединяются, и каждая половина плывет в свою сторону 110
Телофаза • После расхождения хромосом вокруг каждого набора образуется ядерная оболочка и хромосомы начинают разворачиваться, к концу телофазы они уже не различимы 111
Цитокинез • После разделения хромосом происходит разделения всех остальных органелл и жидкостей. • Все органеллы также были предварительно увеличены в числе, однако момент удвоения органелл и момент удвоения хромосом может происходить в разное время 112
113
Профаза Интерфаза Прометафаза Телофаза Метафаза Анафаза 114
Амитоз • У многих клеток замечено явление, называемое «амитозом» • В процессе амитоза не происходит уплотнения сверки ДНК, а прямо посреди интерфазы клетки происходит перетяжка ядра и его удвоение • После этого может не произойти деления • Чаще всего таким образом образуются многоядерные клетки 115
Нарушение митоза • Радиационное излучение или химические вещества (спирты и эфиры) влияют на процесс деления • Могут образоваться хромосомы без центромерного района • Как следствие такие хромосомы не разделяются между клетками и могут попасть целиком в одну или в другую клетку 116
Цитостатики • В природе существуют также вещества не влияющие на сами центромерные районы, но препятствующие образованию нитей веретена, как следствие деление клетки прекращается • Через какое-то время вокруг удвоенных хромосом образуется ядерная оболочка и получается клетка с полиплоидным набором хомосом 117
Бесполое размножение • Процесс размножения основанный на митозе носит название «бесполого» • В процессе бесполого размножения из клеток материнского организма вырастает организм с абсолютно идентичными генами 118
Половое размножение • У многоклеточных организмов в размножении участвуют лишь некоторые клетки • Органы, участвующие в производстве таких клеток называют «репродуктивными» 119
Принцип • В процессе полового размножение участвуют два организма • Каждый из организмов предоставляет клетку и гаплоидным набором хромосом • Слияние этих клеток образует «зиготу» • Зигота содержит два набора хромосом, то есть диплоидна 120
Мейоз • Мейоз – процесс деления клеток, в результате которого из клетки с диплоидным набором образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом 121
Отличия • Митоз – одно деление. Мейоз – два деления, и только одно реплицирование ДНК • Хромосомы перед мейозом недореплицированы • Производство белка с хромосом идет даже во время деления! 122
Первая профаза мейоза • Делится на несколько этапов: 123
Лептотена • Хромосомы начинают конденсироваться • «Стадия тонких нитей» 124
Зиготена • Заканчивается реплицироваться ДНК • Гомологичные хромосомы соединяются, образуя «биваленты» • Образуется гаплоидное число хромосомных пар 125
Пахитена • Гомологичные хромосомы находятся в соединении несколько дней • За это время в случае разрыва ДНК может произойти перекрестная присоединение ДНК - кроссинговер 126
Диплотена • Центральная связь между гомологами ослабевает, но они все еще удерживаются кроссинговерующим ися участками 127
Диакинез • Центральная связь исчезает вовсе, но удерживание все еще происходит 128
Метафаза I • В нее вступают не отдельные хромосомы, а биваленты • Каждая из хромосом тащится только в одну сторону 129
Анафаза I • Все связи разделяются и хромосомы расходятся к разным полюсам, каждая половинка хромосомы отличается от всех остальных из-за кроссинговера. 130
Телофаза I • Хромосомы разворачиваются и образуется полноценное ядро в каждой клетке. Какоето время клетка ждет в интерфазе. Однако этого может и не быть. 131
Профаза II • Происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления 132
Метафаза II • Половины хромосом присоединяются к противоположным центриолям. Хромосомы распределяются в центре, между полюсами деления. 133
Анафаза II • Хромосомы разделяются и половинки растягивается в противоположные клетки 134
Телофаза II • Цитоплазма разделяется и в итоге из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидных с разными наборами генов 135
Партеногенез • процесс образования нового организма из материнской клетки без оплодотворения 136
Онтогенез • процесс развития особи от начала ее появления и до конца жизни • Можно выделить следующие этапы: • Эмбриональный • Постэмбриональный • Взрослый организм • Период каждой стадии очень сильно отличается у разных организмов 137
Оплодотворенная яйцеклетка • В результате слияния двух половых клеток с гаплоидным набором образуется зигота с диплоидным 138
Бластула • После образования, зигота делится много раз, образуя бластулу 139
Гаструла • После появления большого числа клеток, бластула вгибается и начинает образовывать слои клеток 140
Нейрула • Образуется слой клеток, в будущем разовьющихся в нервную ткань и мозг 141
• • • Эктодерма Нервная система Эпителий Волосы Чешуя Ногти Перья 142
Эндодерма • Органы пищеварения • Легкие 143
• • Мезодерма Мышцы Хрящи Кости Кровеносная система 144
Содержание курса III. Основы генетики 1) 2) 3) 4) 5) Генетика II закон Менделя Сцепленное наследование Изменчивость Мутации 145
Наследственность - свойство организма обеспечивать морфологическую и функциональную преемственность между поколениями. 146
Генетика - наука о наследственности и изменчивости организмов. 147
Гибридологический метод - метод при котором скрещиваются организмы отличающиеся друг от друга по одному или двум признакам 148
Аллельные гены -гены, определяющие альтернативное развитие одного и того же признака и расположенные в идентичных участках гомологичных хромосом • Гомозиго тный – организм с одинаковыми аллелями • Гетерозиго тный – организм с отличающимися аллелями 149
Гомозиготность • Гомозиго тный — диплоидный организм или клетка, несущий идентичные гены в гомологичных хромосомах. 150
Гетерозиготность • Гетерозиго тный — диплоидный организм или клетка, несущий отличающиеся гены в гомологичных хромосомах. 151
Единообразие первого поколения • При скрещивании желтого и зеленого гороха в первом поколении был получен только желтый горох • Доминантный и рецессивный признаки 152
Первый закон Менделя 153
Первый закон Менделя • В потомстве, полученном от скрещивания гибридов первого поколения, наблюдается расщепление: четверть особей имеет рецессивный признак и три четверти - доминантный 154
Третье поколение • В третьем поколении четверть гороха производила только желтые семена, четверть только зеленые и две четверти расщеплялись как 3: 1 155
Фенотип • Фенотип — совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретённых в результате онтогенеза (индивидуального развития). • (3: 1) 156
Генотип • Геноти п — совокупность генов данного организма, которая характеризует конкретную особь. • (1: 2: 1) • (1 АА : 2 Аа : 1 аа) 157
Анализирующее скрещивание - скрещивание гибридной особи с гомозиготной по рецессивному признаку. 158
Неполное доминирование - явление, при котором доминирующий ген не полностью подавляет рецессивный. • Получается особь с промежуточным фенотипом • Расщепление по генотипу и фенотипу совпадает 159
Неполное доминирование 160
Дигибридное скрещивание - Скрещивание в котором участвуют особи, отличающиеся по двум признакам • Результат зависит от того, лежат ли гены, отвечающие за эти признаки в одной хромосоме или в разных 161
Дигетерозиготы - организмы гетерозиготные по двум генам. 162
Второй закон Менделя • Расщепление по каждой паре генов идет независимо от других пар генов 163
Дигибридное скрещивание • Если гены находятся в разных хромосомах, то и наследование происходит независимо друг от друг 164
165
Группы сцепления • Сцепленные гены, располагающиеся в одной хромосоме, наследуются совместно. 166
Опыт Моргана • Опыт сцепленного наследования на мушках дрозофилах 167
168
Опыт Моргана • Предполагалось получение только первых двух комбинаций, однако появились и новые • Была предложена теория, согласно которой хромосомы перекрещиваются (кроссинговер) • Вероятность кроссинговера генов пропорциональна расстоянию, между ними 169
Изменчивость - способность организмов существовать в разных формах. • Наследственная – изменение генотипа. • Модификационная – изменение фенотипа. 170
Комбинативная изменчивость 171
Первая основа • Независимое расхождение хромосом 172
Вторая основа • Кроссинговер 173
Третья основа • Случайная встреча гамет 174
Мутационная изменчивость • Мутации – случайно возникшие стойкие изменения в генотипе. • Полезны • Вредны • Нейтральны 175
Геномные мутации • Приводят к изменению числа хромосом • Полиплоидия 176
Хромосомные мутации • Происходят в результате перестройки хромосом 177
• Инвертированный участок хромосом не кроссинговеруется и всегда наследуется целиком. • Хромосомные мутации получаются, как результат отклонения деления. 178
Генные мутации - изменения в последовательности нуклеотидов. • Измененный ген либо не считывается, либо, считываясь, образует новые формы белков • Новые аллели 179
Мутации • Генеративные • Соматические 180
Содержание курса IV. Основы селекции 1) Гомологические ряды 2) Селекция 181
182
Содержание курса V. Эволюционное учение 1) 2) 3) 4) 5) 6) Метафизический период Учение Дарвина об эволюции Естественный отбор Приспособленность Вид. Синтетическая теория эволюции Микро и Макроэволюция 183
184
Содержание курса VI. Развитие жизни на земле 1) Возникновение жизни 2) Антропогенез 3) Эволюция человека 185
186
Содержание курса VII. Экология 1) 2) 3) 4) 5) Биосфера Взаимоотношения между организмами Пищевые связи Взаимоотношения между видами Человек и окружающая среда 187
188
Содержание курса VIII. Бионика 1) Биология и кибернетика 189
190
Скачать презентацию Содержание курса I Предмет общей биологии II
111.04.2015 Общая биология.pptx