Биология с основами экологии

изучения биологии – живые организмы:
- их строение и функции
- их происхождение,
- связь друг с другом,
- связь с окружающей средой.

Термин «биология» предложили независимо друг от друга в 1802 году французский ученый Ж.Б. Ламарк и немецкий ученый Г.Р. Тревиранус.

Естественная история – наука, предшествующая биологии

наука о вирусах.
Гидробиология – наука об организмах, населяющих
водную среду.
Палеонтология – наука об ископаемых организмах.

изучает птиц.
Герпетология – изучает пресмыкающихся и земноводных.
Ихтиология – изучает рыб и рыбообразных.
Энтомология – изучает насекомых.
Акарология – изучает клещей.
Малакология – изучает моллюсков.
- Протозоология – изучает простейших.

– изучает грибы.
Лихенология – изучает лишайники.
Бриология – изучает мхи.
Дендрология – изучает деревья и кустарники.

организмов.
Анатомия – изучает внутреннее строение организмов.
Экология – изучает образ жизни животных и растений в их взаимосвязи с
условиями внешней среды.
Физиология растений и животных – изучает функции (жизнедеятельность)
живых организмов.
Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости
организмов.
Биология развития, или эмбриология – изучает закономерности
индивидуального развития организмов.
Этология – наука о закономерностях поведения животных.
Эволюционное учение, или дарвинизм – изучает закономерности
исторического развития.

на молекулярном уровне и учитывает значение трёхмерной структуры молекул.
Цитология – изучает клетки живых организмов;
Гистология – изучает ткани живых организмов;
Популяционно-видовая биология – изучает популяции и слагаемые части какого-либо вида организмов;
Биогеоценология – изучает высшие структурные уровни организации жизни на Земле до биосферы в целом.

явлений с помощью живых организмов.
Бионика – разработка технических устройств по подобию живых систем.
Растениеводство – разработка технологий выращивания сельскохозяйственных растений.
Животноводство – разработка технологий выращивания сельскохозяйственных животных.
Селекция – наука о методах создания сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов, гибридов растений и животных с нужными человеку признаками.
Ветеринария - разработка технологий лечения домашних и сельскохозяйственных животных.

строение тканей −> гистология;
- макроскопическое строение организма −> анатомия.

Изучают состав и ультраструктуру тканей и клеток:
- биохимия;
- биофизика;
- молекулярная биология.

Изучают образ жизни, взаимодействие
с условиями среды и друг с другом:
!!! экология!!!
- гидробиология;
- биогеография;
- биогеоценология.

Изучают функции живых существ:
- физиология растений;
- физиология животных.

Изучают закономерности:
- поведения животных −> этология;
- наследственности и изменчивости −> генетика;
- индивидуального развития −> эмбриология;
- исторического развития −> эволюционное учение.

– аналог ядра:
- состоит из:
* ДНК,
* белков,
* РНК;
- закреплен на клеточной мембране;
- соответствует примитивной хромосоме.
Отсутствуют:
- мембранные органеллы: митохондрии, аппарат Гольджи, ЭПС,
лизосомы, хлоропласты;
- центриоли;
- митоз.

Рибосомы отличаются по числу белков.

В структурный состав клеточной стенки входит гликопротеид – муреин.

мембраной – ядерной оболочкой

животные

растения

грибы

Обладают органоидами, ограниченными мембранами

процессе жизнедеятельности клетки

мембранные

немембранные

одномембранные

двумембранные

ЭПС
Аппарат Гольджи
Лизосома
Вакуоли

Ядро
Митохондрии
Пластиды

Рибосомы
Клеточный центр
Жгутики
Реснички

состоит из двух хроматид (4с)

(около 5 часов)

Хромосом
2n (2с)

Хромосом
2n (4с)

Постсинтетический период:
- подготовка к митозу
- синтез белка;
- накопление энергии (АТФ);
- удвоение центриолей

(12-24 часа)

(около 4 часов)

!

Митоз

Хромосом
2n (4с)

подготовки клетки к делению и само деление

- синтез белковых молекул, с которыми связывается ДНК;
- превращение каждой хромосомы в две хроматиды

Хромосомы деспирализованы, не видны.
Вещество хромосом распределено по всему ядро в виде рыхлой массы – хроматина.

Ядро

Ядрышко

2n(4c)

где n– число хромосом,
с – число молекул ДНК

набором хромосом

не происходит удвоение хромосом;
ядро делится путём перетяжки;
цитоплазма может не делиться;
образуются дву- и многоядерные клетки

Встречается в различных тканях в специализированных, обречённых на гибель клетках (к клетках зародышевых оболочек млекопитающих)

Лежит в основе:
- развития организмов,
- роста организмов,
- размножения организмов.

Обеспечивает: 1) самообновление тканей на протяжении свей жизни;
2) регенерацию и восстановление целостности после
повреждений.

генетический материал,
идентичный материнскому

Значение митоза:
1) обеспечивает генетическую стабильность, сохраняет
преемственность в ряду клеточных поколений;
2) является основой роста организма, т.к. увеличивает число
клеток;
3) является основой бесполого размножения;
4) обеспечивает регенерацию утраченных частей и замещение
клеток, отживших свой срок.

- снижает или прекращает свои функции;
- центриоли попарно расходятся к полюсам;
- начинает образовываться веретено деления;
- хромосомы спирализуются, утолщаются,
становятся видимыми;
- ядерная оболочка распадается к концу фазы,
и хромосомы оказываются в цитоплазме.

2n(4c)

где n– число хромосом,
с – число молекул ДНК

на равном расстоянии от полюсов;
- образуется экваториальная (метафазная) пластинка;
- к каждой хромосоме в области первичной перетяжки
(центромеры) прикрепляются по нити ахроматинового
веретена от каждого полюса.

II фаза митоза - метафаза

2n(4c)

Отчетлива видна структура хромосом,
Их легко подсчитать и изучить структуру.

хроматид разъединяются;
хроматиды становятся самостоятельными
дочерними хромосомами;
- сокращаются нити веретена деления и тянут
дочерние хромосомы (бывшие сестринские хроматиды )
к разным полюсам;
- хромосомы пассивно следуют за нитями.

4n(4c)

III фаза митоза - анафаза

из мембранных структур
цитоплазмы;
- появляется ядрышко;
- разрушаются нити веретена деления;
- происходит деление цитоплазмы - цитокинез

2n(2c)

IV фаза митоза - телофаза

в животной клетке

в растительной клетке

Клеточная мембрана образует перетяжку , увеличивающуюся от периферии к центру клетки

Цитоплазматическая мембрана возникает в середине клетки и распространяется
к периферии.
Затем каждая молодая клеточка строит свою целлюлозную оболочку.

–
точную копию информации материнской клетки

Митоз тормозят:
- высокие температур;
- большие дозы ионизирующей радиации;
- растительные яды.

Колхицин – препятствует образованию веретена деления, что вызывает удвоение набора хромосом

2n4c

2n4c

4n4c

2n2c

(уменьшение) числа хромосом
и возникновение клеток с гаплоидным набором хромосом

Из 1 диплоидной клетки образуется 4 гаплоидные клетки, генетически отличающиеся от материнской.
Приводит к образованию гамет – половых клеток.
В каждую гамету попадает по 1 из гомологичных хромосом от каждой пары.
Включает:
1) редукционное деление - приводит к уменьшению в 2 раза
числа хромосом;
2) эквационное деление - происходит по типу митоза.
Каждое деление состоит из 4-х стадий:
1) профазы,
2) метафазы,
3) анафазы,
4) телофазы.
Удвоение ДНК происходит в интерфазе перед первым делением.

I – сложная и продолжительная, состоит из 5 стадий:
1) стадия тонких нитей (лептонема ) – хромосомы слабо спирализованы,
длинные и тонки;
2) стадия сливающихся нитей (зигонема) – гомологичные
хромосомы притягиваются друг к другу –конъюгируют,
«слипаются» и образуют бивалент (тетраду);
3) стадия толстых нитей (пахинема) – хромосомы
утолщаются и укорачиваются; хорошо видны сестринские хроматиды
4) стадия двойных нитей (диплонема) – гомологичные хромосомы
отталкиваются друг от друга, оставаясь соединенными в области
первичной перетяжки и в местах образования рекомбинантных узелков –
хиазмах – Х-образных соединениях (перекрестах). В этих местах обычно
происходит

кроссинговер - перекрест хромосом и обмен гомологичными участками между несестринскими хроматидами

5) стадия движения в даль (диакинез)– биваленты, которые заполняли весь объем
ядра, перемещаются под оболочку ядра, образуя сферу; каждая пара сестринских
хроматид связана центромерой .

митоза:
- расхождение центриолей к полюсам клетки;
- образование веретена деления;
- растворение ядерной оболочки;
- движение тетрад к центру клетки.

друг от друга в области центромеры, оставаясь соединенными в области плеч.
Нити веретена прикрепляются к центромерам гомологичных хромосом.

бивалента.
Происходит уменьшение вдвое числа хромосом.
Происходит случайное перераспределение хромосом – каждая хромосома оказывается случайно у одного из полюсов.

по одной из двух гомологичных хромосом – n.
Каждая хромосома состоит из двух хроматид.

ДНК (фаза S отсутствует).
Обе клетки вступают одновременно в деление II, которое протекает в них синхронно.

II эквационное деление протекает по типу митоза.

- сестринские хроматиды
полюсам расходятся

- исчезает ядерная мембрана;
- образуется веретено
деления;
- спирализуются и утолщаются
хромосомы

- хромосомы выстраиваются в
экваториальной плоскости;
- нити веретена деления
прикрепляются к центромерам

- деспирализуются
хромосомы;
- образуется ядерная
оболочка ;
- появляется ядрышко;
- разрушаются нити веретена деления;
- происходит цитокинез

n.
Каждая клетка несет уникальный набор генов.

хромосом n.
Каждая клетка несет уникальный набор генов.

2n2c

2n4c

1n2c

1n2c

1n1c

1n1c

2n4c

хромосом n.
Каждая клетка несет уникальный набор генов.

2n2c

2n4c

1n2c

1n2c

1n1c

1n1c

2n4c

(слияния гамет) возникает зигота с числом хромосом, присущим данному виду.
Основа комбинативной изменчивости:
а) обновление набор генов в хромосомах, благодаря кроссинговеру;
б) возникновение разнообразия гамет за счет независимого
расхождения хромосом в анафазу: отцовские и материнские
хромосомы могут попасть в гаметы в разных комбинациях

Мейоз – источник генотипической изменчивости.

формирование
мужских половых клеток

Овогенез – формирование
женских половых клеток

происходит в семенниках;
образуются сперматозоиды

происходит в яичниках;
образуются яйцеклетки

Фазы гаметогенеза:
1) размножения – многократное деление путём митоза первичных
половые клеток, что увеличивает их число;
2) роста – рост клеток, накопление питательных веществ, редупликация ДНК;
3) созревания – происходят два деления мейоза, в результате которых
образуются гаметы;
4) формирования – для сперматогенеза – превращение гамет в зрелые
сперматозоиды с головкой, шейкой и хвостиком.

тельца)

Биологическое значение полярных телец:
1) выведение лишнего гаплоидного
набора хромосом;
2) сохранение в яйцеклетке
максимального количества
желтка для будущего зародыша.

тип питания.
Основное запасающее вещество – крахмал.
Неограниченный рост в течение жизни.
Неподвижный, в основном прикрепленный образ жизни.
Чередование фаз развития: гаплоидной (гаметофит) и диплоидной (спорофит)
Расселение происходит спорами и семенами, находящимися в состоянии покоя.

Земле, отвечают за регенерацию атмосферы и возобновление озонового экрана.
Являются продуцентами - начальным звеном в цепях питания, поставляют первичную биопродукцию, служат кормовой базой.
Играют ведущую роль в круговоротах минеральных и органических веществ.
Обеспечивают стабильность ландшафта, предотвращая эрозию почв, поддерживая гидрорежим.
Предоставляют среду для обитания животным,
являясь основой биоценозов.

вертикальные миграции.
Рост ограничен определенным периодом жизни.
Раздражимость, проявляющаяся в таксисах у одноклеточных
и рефлексах у многоклеточных.
Запасное вещество – гликоген.
В клетках отсутствуют прочные клеточные стенки, пластиды,
крупные вакуоли.

средой обитания для внешних и внутренних
паразитов.
Участвуют в распространи растений, грибов, бактерий.
Обеспечивают плодородие почвы и почвообразовательные
процессы.
Участвуют в процессах разложения органических остатков.
Обеспечивают регуляцию численности растений и животных .
Осуществляют перекрестное опыление цветковых растений.

и энергии: питание, дыхание, выделение .
Рост и развитие.
Способы размножения: половое и бесполое.
Наследственность и изменчивость.
Раздражимость.

Грибы

3. Царство Животные

подцарство Низшие растения;
подцарство Высшие растения

подцарство Низшие грибы;
подцарство Высшие грибы

подцарство Простейшие;
подцарство Многоклеточные

1. Царство Бактерии

2. Царство Архебактерии

3. Царство Цианобактерии

водоросли

нет тканей;
тело не расчленено на органы;
тело - слоевище

Споровые

Отдел Моховидные

Отдел Плауновидные

Отдел Хвощевидные

Семенные

Отдел Папоротниковидные

Отдел Голосеменные

Отдел Покрытосеменные
(Цветковые)

тело расчленено на корень, стебель, лист;
есть ткани;
развита проводящая система – сосуды и трахеиды

Тип Инфузории
Класс Ресничные инфузории
Тип Апикомплексы
Класс Споровики

Подцарство Многоклеточные

Тип Кишечнополостные
Класс Гидроидные
Класс Сцифоидные
Касс Коралловые полипы
Тип Плоские черви
Класс Ресничные черви
Класс Сосальщики
Класс Ленточные черви
Тип Круглые черви
Класс Нематоды
Тип Кольчатые черви
Класс Многощетинковые
Класс Малощетинковые
Класс Пиявки

Членистоногие
Класс Ракообразные
Класс Паукообразные
Класс Насекомые

Тип Хордовые
Подтип Бесчерепные (класс Головохордовые)
Подтип Оболочники (классы Асцидии, Сальпы, Аппендикулярии)
Подтип Позвоночные или Черепные
Надкласс Рыбы
Класс Круглоротые
Класс Хрящевые рыбы
Класс Костные рыбы
Надкласс Четвероногие
Класс Земноводные
Класс Рептилии
Класс Птицы
Класс Млекопитающие

- кишечнополостных,
- червей,
- моллюсков,
- членистоногих
- и т.д.

зоология позвоночных, которая изучает
- хордовых

организмов

Наследственность – свойство одного поколения
передавать свои признаки (анатомические, морфологические, физиологические, специфический характер индивидуального развития) другому поколению

Изменчивость – способность организмов
приобретать новые признаки или утрачивать старые в процессе своей жизнедеятельности

Свойства наследственности реализуются в процессе индивидуального развития – онтогенеза.

молекулы ДНК, определяющий возможность развития отдельного признака.
Генотип – совокупность всех генов одного организма.
Фенотип – совокупность всех признаков (морфологических, физиологических, биохимических) организма, которая формируется под контролем генотипа в определенных условиях среды.
Генофонд – совокупность всех генов, которые имеются у особей данной популяции, группы или вида.

Мутация – внезапные изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.
Мутагены – факторы (физические или химические ), воздействие которых приводит к появлению мутаций и к действию которых организмы не успели приспособиться в процессе предшествующей эволюции.
Мутант – наследственно изменённая особь в результате действия мутагенов.

и женский пол не различаются

пара гомологичных хромосом ,
по которой мужской и женский
пол различаются

Х хромосома

У хромосома

палочковидная,
равноплечая,
у обоих полов

- имеет вид крючка,
неравноплечая,
у одного пола

т.е. образуются одинаковые гаметы, содержащие по Х хромосоме.

Гетерогаментный пол – пол, у которого ХУ хромосомы, т.е. образуются разные гаметы: ½ содержит Х хромосому, а ½ – У хромосому.

♀ пол – ХХ, ♂ пол – ХУ
- человек
- млекопитающие
- дрозофила
- черви
- ракообразные
- многие насекомые
- многие земноводные
- некоторые рыбы
Пол потомка определяется
в момент оплодотворения: зависит от того, какой сперматозоид оплодотворит яйцеклетку

♀ пол – ХУ, ♂ пол – ХХ
- птицы
- бабочки
- пресмыкающиеся
- некоторые рыбы
- земноводные
Пол потомка определяется
в момент образования яйцеклетки: не зависит от того, какой сперматозоид оплодотворит яйцеклетку

♀ пол – ХХ, ♂ пол – ХО
-прямокрылые

♀ пол – ХО, ♂ пол – ХХ
-моль

аутосомы + 2 половые

В гаметах (половых клетках) – 1n:
23 хромосомы = 22 аутосомы + 1 половая

ы

У

Х

получают одну Х от отца, а другую – от матери.

отец

мать

сын

дочь

признак (d)
Нормальное зрение – доминантный признак (D)

Несвертываемость крови – рецессивный признак (h)
Нормальная свёртываемость – доминантный признак(H)

рецессивный признак
Жёлтая окраска (В) – доминантный признак
Черепаховая окраска (Вb)

У

??

и совместно населяющих общую территорию.
Экосистема – любая совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ.
Биоценоз – группировки совместно обитающих и взаимно связанных организмов.
Биогеоценоз – совокупность всех живых организмов и различных абиотических факторов среды их обитания.

свет, температура,
давление, влажность, геомагнитное поле Земли,
гравитация, состав водной, воздушной, почвенной
среды;
2) биотические – факторы, связанные в влиянием со стороны других
живых организмов;
3) антропогенные – факторы, связанные с разнообразным проявлением
деятельности человека.

друг на друга.
Конкуренция - возникает между видами со сходными экологическими требованиями.
Паразитизм – один организм использует другой в качестве среды обитания и источника питания.
Хищничество – один организм одного вида использует представителей другого вида в качестве источника питания однократно (убивая их).
Комменсализм – деятельность одного вида доставляет пищу или убежище другому (комменсалу).
Мутуализм - взаимовыгодные отношения. Неразделимые полезные связи двух видов – симбиоз.

Биотические факторы среды

Том 1. – 454 с.
Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология. М.: изд. БИНОМ., 2013. Том 2. – 435 с.
Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология. М.: изд. БИНОМ., 2013. Том 3. – 451 с.
Общая биология. /ред. Шумный В.К. М.: изд. Просвещение, 1995. – 544 с.
Чернов Ю.И. Экология и биогеография. М.: изд. КМК, 2008. – 580 с.
Шилов И.А. Экология. М.: Просвещение, 1995. – 380 с.