Стислий конспект лекцій з предмету Біологія викладач фізколоїдної хімії, голова облметодоб’єднання викладачів хімії

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ КОЛЕДЖ

ОДЕСЬКОЇ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

 

 

Стислий конспект лекцій

з предмету «Біологія»

для студентів І курсу всіх спеціальностей

 

Одеса – 2011

 

1. РОЗРОБЛЕНО:

Циклова комісія хімічних дисциплін Одеського технічного коледжу Одеської національної академії харчових технологій.

2. ВИКОНАВЕЦЬ:

викладач фізколоїдної хімії, голова облметодоб’єднання викладачів хімії

Девятьярова Л.І.

 

 

 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ КОЛЕДЖ

ОДЕСЬКОЇ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

 

ЗАТВЕРДЖУЮ

Заст. директора з НР

___________В.І.Уманська

“____“___________2011 р.

 

Стислий конспект лекцій

з предмету «Біологія»

для студентів І курсу всіх спеціальностей

 

Автор: Девятьярова Л.І.

 

РОЗГЛЯНУТО ТА СХВАЛЕНО

Предметною комісією хімічних дисциплін

Протокол №_________________________

Від “___“_____________________2011 р.

Голова комісії _____________ Швець Л.І.

Одеса – 2011

ЗМІСТ

1. Лекція №1: «Вступ. Основні методи біології.»………………………………………..5

2. Лекція №2:«Біохімія. Елементарний склад організмів. Неорганічні сполуки клітини»……………………………………………………………………………………….7

3. Лекція №3:«Органічні сполуки живих систем.»………………………………………9

4. Лекція №4: «Вітаміни, гормони, алкалоїди та нуклеїнові кислоти. Їх роль в організмі.»……………………………………………………………………………………14

5. Лекція №5:«Основи цитології.»………………………………………………………..18

6. Лекція №6:«Надмембранні та підмембранні комплекси клітини. Одномембранні та двомембранні органели.»……………………………………………………………………22

7. Лекція №7:«Клітинний цикл еукаріотичних клітин.»………………………………..30

8. Лекція №8: «Обмін речовин і енергії в клітині.»……………………………………..34

9. Лекція №9:«Тканини тварин і рослин»………………………………………………..39

10. Лекція №10:«Неклітинні форми життя – віруси, пріони, еукаріоти. Роль одноклітинних організмів.»…………………………………………………………………42

11. Лекція №11:«Багатоклітинні організми. Обмін речовин, енергії, інформації та регуляція функцій у багатоклітинних організмів.»………………………………………48

12. Лекція №12:«Статеве та нестатеве розмноження.»…………………………………54

13. Лекція №13:«Основи генетики»………………………………………………………57

14. Лекція №14: «Хромосомна теорія спадковості»…………..………………………..64

15. Лекція №15:«Основні закономірності існування генів.»……………………………69

16. Лекція №16:«Генетика людини. Основи селекції та біотехнології.»………………74

17. Лекція №17:«Запліднення. Онтогенез, його періоди.»…………………………….79

18. Лекція №18:«Життєвий цикл у тварин і рослин. Етологія. Поведінка тварин і рослин, методи її вивчення.»……………………………………………………………….82

19. Лекція №19:«Екологічні чинники. Пристосування організмів до чинників середовища.»…………………………………………………………………………………91

20. Лекція №20:«Популяція. Популяційні хвилі. Екосистеми.»………………………94

21.Лекція №21:«Загальна характеристика біосфери. Екологічна криза сучасності»…98

22. Лекція №22:«Гіпотези виникнення життя на Землі. Штучний і природний добір. Рівні еволюції.»……………………………………………………………………………102

23. Лекція №23:«Різноманіття органічного світу. Походження тварин та рослин.»..110

24. Лекція №24:«Походження людини.»……………………………………………….112

Перелік літератури……………………………………………………………………….115

 

Лекція № 1

Тема:Вступ. Основні методи біології.

Мета:Сформувати у студентів поняття про біологію як науку, її об’єкт вивчення, завданння, історія становлення розвитку, основні методи біологічних досліджень.

 

План

 

1.Рівні організації живої матерії.

Основні методи біологічних досліджень.

  Біологія(від грец. біос – життя та логос – учення)– це сукупність наук про… Біологічні науки – це науки, що вивчають певні групи організмів. Біологічні науки поділяються на: вірусологія – наука…

Рівні організації живої матерії

Серед живих організмів є: одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні. Існують і неклітинні форми життя – віруси. Клітини багатоклітинних організмів… Жива матерія має кілька рівнів організації: молекулярний, клітинний,… На молекулярному рівні в живих організмах відбуваються біохімічні процеси і перетворення енергії, а також…

Основні методи біологічних досліджень

Порівняльно-описовий метод – один і найдавніших методів. Його застосовував ще видатний давньогрецький вчений Арістотель, який описав приблизно 500… Експериментальний метод ґрунтується на тому, що дослідники змінюють будову… Моніторинг – це постійне спостереження за станом окремих біологічних об’єктів, перебігом певних процесів у конкретних…

Наукові поняття

Будь – яка наука оперує певними поняттями, такими як науковий факт, гіпотеза, теорія, закон.

Науковий акт – це те, що насправді встановлене (структура, подія, явище), але потребує наукового пояснення.

Гіпотеза – науково – обґрунтоване припущення, яке висувають для пояснення того чи іншого наукового факту, процесу або явища.

Наукова теорія – це узагальнення певної системи фактів і закономірностей. Будь – яку теорію можна вважати науковою лише після того, як її підтверджено на практиці.

Правилом або науковим законом – це закономірності, що, здебільшого, не мають винятків і можуть тлумачитись лише певним чином.

 

Лекція № 2

Тема:Біохімія. Елементарнийхімічний склад організмів. Неорганічні сполуки клітини. Мета: Сформувати у студентів поняття про елементний склад біологічних систем…  

Хімічний склад клітини

Основним елементом клітини є вода. Вміст води в більшості живих організмів становить 60 – 70 %, а в деяких до 98 %. Вода має унікальні хімічні та… Залежно від того, розчиняються певні сполуки у воді чи ні, їх умовно поділяють… Коли вода перебуває у рідкому стані, її молекули безперервно рухаються і водневі зв’язки постійно то розриваються, то…

Лекція № 3

Мета:Сформувати у студентів загальні поняття про вуглеводи та ліпіди, їх класифікацію та функції. Сформувати у студентів понятття про білки, як…   План

Вуглеводи

Залежно від кількості мономерів, що входять до складу молекул, вуглеводи поділяють на три основні класи: моносахариди, олігосахариди та… Моносахариди - тверді кристалічні речовини, без кольору, легко розчиняються в… Олігосахариди - сполуки, в яких кілька залишків молекул моносахаридів з’єднанні між собою ковалентними зв’язками.…

Ліпіди

Ліпіди - органічні сполуки, нерозчинні у воді (тобто гідрофобні), їх можна виділити з клітин за допомогою неполярних розчинників (ефіру, ацетону). Ліпіди здатні утворювати складні сполуки з білками, вуглеводами, залишками фосфорної кислоти.

Найпоширеніші серед ліпідів жири. Вміст жирів у клітинах становить від 5 до 15 % сухої речовини, а у клітинах жирової тканини до 90 %. Підвищений вміст жирів характерний для нервової тканини, підшкірної клітковини.

До ліпідів також належать воски, що здійснюють переважно захисну функцію. У ссавців воски, які виділяють сальні залози, змащують поверхню шкіри, надаючи їй еластичності та зменшуючи зношення волосяного покриву.

Інша група ліпідів - стероїди. Вони є важливими компонентами вітаміну D, деяких статевих гормонів, гормонів кори надниркових залоз. Стероїдну природу мають і жовчні кислоти - важливі компоненти жовчі.

Одна з основних функцій ліпідів – енергетична. При повному розщепленні 1 г жирів до СО₂ і Н₂О виділяється 38,9 кДж енергії, тобто в двічі більше, ніж при повному розщепленні такої ж кількості вуглеводів або білків, а також утворюється майже 1,1 г води. Саме завдяки запасам жиру деякі тварини протягом досить тривалого часу обходяться без води.

Ще однією важливою функцією ліпідів є будівельна: вони складають основу біологічних мембран, входять до складу нервових волокон.

Захисна функція ліпідів полягає в захисті органів від механічних пошкоджень. Накопичуюсь у підшкірній жировій клітковині деяких тварин, жири виконують теплоізоляційну функцію. Так, у синього кита шар жиру у підшкірній клітковині може перевищувати 50 см.

Білки

Серед різних органічних сполук у живих організмах білкам належить провідна роль. У клітинах тварин вони становлять до 40 - 50 % сухої речовини, а рослин - до 20 - 35 %. До складу молекул білків можуть входяти атоми карбону, нітрогену, гідрогену, сульфуру, а також фосфору, феруму та ін.

Білки - високомолекулярні біополімери, мономерами яких є залишки амінокислот.

Нескінченна різноманітність білкових молекул забезпечується різними комбінаціями залишків лише 20 амінокислот. Кожний білок характеризується постійним складом амінокислотних залишків та їхньою певною послідовністю.

Двадцять амінокислот, залишки яких входять до складу білків, називаються основними.

Існують різні класифікації амінокислот. Зокрема їх поділяють на замінні та незамінні. Замінні амінокислоти можуть синтезуватися в організмі людини і тварин з продуктів обміну речовин. Натомість незамінні амінокислоти в організмі людини і тварин не синтезуються. Вони надходять разом з їжею. Їх синтезують рослини, гриби, бактерії.

Білки, які містять всі незамінні амінокислоти, називають повноцінними, на відміну від неповноцінних, до складу яких не входять ті чи інші незамінні амінокислоти.

Білки поділяють на прості (протеїни) та складні (протеїди). Прості білки складаються виключно з залишків амінокислот, а складні містять сполуки іншої природи(залишки фосфорної та нуклеїнових кислот). Під дією різних факторів білки здатні змінювати свою структуру та властивості.

Будова білків. Складовими частинами амінокислот є одночасно карбоксильні та аміногрупи, яким притаманні відповідно кислотні й лужні властивості, тому вони є амфотерними сполуками. Саме цим зумовлена їхня здатність до взаємодії. Амінокислоти сполучаються між собою ковалентним (пептидним) зв’язком, який виникає між карбоксильною групою однієї амінокислоти та аміногрупою іншої. Завдяки таким міцним зв’язкам утворюється дипептид, який складається із залишків двох амінокислот. Амінокислотні залишки у скла ладі пептиду не мають одного атома водню в аміногрупі та атомів кисню і водню в карбоксильні групі, оскільки при утворенні пептидного зв’язку відщеплюється молекула води.

Амінокислоти об’єднуються за допомогою пептидних зв’язків у пептиди. Ті з них, які містять до 20 амінокислотних залишків, належать до олігопептидів. У молекулах поліпептидів міститься від 20 до 50 амінокислотних залишків, а у білках їх – понад 50 (іноді – сотні і навіть тисячі).

Функціональні властивості білків також зумовлені послідовністю амінокислотних залишків і просторовою структурою поліпептидного ланцюга. Існують чотири рівні структурної організації білків: первинний, вторинний, третинний і четвертинний.

Первинна структура білка визначається якісним та кількісним складом амінокислот, а також їхньою послідовністю. В основі утворення первинної структури лежать пептидні зв’язки.

Вторинна структура характеризує просторову форму білкової молекули, яка найчастіше повністю або частково закручується у спіраль. Амінокислотні радикали залишаються при цьому ззовні спіралі. У стабілізації вторинної структури важливу роль відіграють водневі зв’язки, які виникають між атомами водню NН – групи одного завитка спіралі та кисню СО – групи іншого й спрямовані вздовж спіралі. Хоча ці зв’язки значно слабші за пептиді, однак разом вони формують міцну структуру.

Третинна структура відбиває здатність поліпептидної спіралі укладатись, закручуватись певним чином. Формування третинної структури приводить до виникнення конфігурації під назвою глобули і спричинюється різними типами не ковалентних взаємодій (гідрофобних, іонних, водневих зв’язків). Важливу роль у стабілізації третинної структури належить дисульфідні зв’язки, які виникають між залишками амінокислоти цистеїну.

Четвертинна структура виникає внаслідок об’єднання окремих поліпептидних ланцюгів, які у сукупності становлять функціональну одиницю. Стабілізація четвертинної структури визначається гідрофобними взаємодіями, а також електростатичними та іншими взаємодіями і водневими зв’язками. Для четвертинної структури одних білків властиве глобулярне розміщення субодиниць, інші білки об’єднуються в спіральні структури.

Властивості білків.Під впливом різних фізико-хімічних чинників структура та властивості білків можуть змінюватися. Процес порушення природної структури білка або розгортання поліпептидного ланцюга без руйнування пептидних зв’язків називається денатурацією. Денатурація має необоротний характер. Однак на перших стадіях, за умов припинення дії негативних чинників, білок може відновлювати свій нормальний стан (ренатурація). Процес руйнування первинної структури білків завжди необоротний, він називається деструкцією.

Функції білків. Біологічні функції білків надзвичайно різноманітні. Білки насамперед виконують будівельну функцію. Вони є складовою частиною біологічних мембран. З білків складаються мікро трубочки та мікронитки, які виконують роль скелета клітини. Білок еластин, що міститься у зв’язках, має здатність розтягуватись. Білок осеїн надає кіткам пружності.

Захисна функція білків, крім запобігання ушкодження клітин, органів й організму в цілому, також виявляється в захисті його від паразитів і сторонніх білків. Білки крові – фібрин, тромбопластин і тромбін – беруть участь у процесах її зсідання, запобігаючи значним крововтрата.

Деякі білки регулюють активність обміну речовин (регуляторна функція). Це гормони білкової природи та ферменти. Складні білки клітинних мембран здатні розпізнавати специфічні хімічні сполуки і певним чином на них реагувати. Така сигнальна функція білків важлива для вибіркового поглинання клітиною певних речовин та для її захисту.

Є білки, здатні скорочуватись (скорочувальна або рухова функція) забезпечуючи здатність клітини, тканини чи організму змінювати форму, рухатись. Білок тубулін входить до складу мікротрубочок, які є компонентом війок і джгутиків еукаріотичних клітин.

Деякі білки можуть відкладатися по запас – запасаюча функція. У білковій оболонці пташиних яєць накопичується альбумін. В ендоспермі насіння багатьох видів рослин є білки, які зародок споживає на перших етапах розвитку (поживна функція).

Одна з основних функцій білків – це транспорт неорганічних іонів і специфічних органічних речовин. Гемоглобін, який міститься в еритроцитах крові людини та хребетних тварин, клітинах крові дощових черв’яків, розчиненний у плазмі крові чи порожнинній рідині багатьох інших безхребетних, виконує функцію транспорту газів.

Енергетична функція білків полягає в тому, що при їх розщепленні в клітинні вивільняється енергія. Частина амінокислот, які утворюються при розщепленні білків, використовується для біосинтезу білків, потрібних організму, а решта – розкладається з вивільненням енергії.

Найважливішою функцією білків є каталітична. Її виконує певний клас білків – ферменти, що прискорюють біохімічні реакції.

 

Ферменти

Специфічність ферменту стосовно речовин, реакцію за участю яких він каталізує, визначає білковий компонент. Але активність складних ферментів… Каталітичну активність ферменту зумовлює не вся його молекула, а лише її… Особливістю дії ферментів є те, що їхня активність проявляється лише за певних умов: температури, тиску, рН…

Лекція № 4

Тема: Вітаміни. Гормони. Алкалоїди. Їх роль в організмі. Нуклеїнові кислоти. ДНК. РНК.

Мета:Сформувати у студентів поняття про біологічно активні речовини, вітаміни та їх біологічне значення. Сформувати у студентів поняття про будову, нуклеотидний склад ДНК та РНК, їх функції.

 

План

 

1.Вітаміни, їх характеристика.

2. Гормони, їх характеристика.

3.Алкалоїди, їх характеристика.

4.Структура ДНК.

5. Самоподвоєння ДНК.

6. Функції ДНК.

7.Рибонуклеїнові кислоти (РНК).

 

Вітаміни

Відкрив вітаміни у 1880 році російський лікар М.І. Лунін. Нині відомо близько різних вітамінів. Їхнім основним джерелом для людини і тварин є… Якщо в організмі не вистачає вітамінів, розвивається захворювання… Вітаміни мають різні фізико-хімічні властивості та зумовлюють різну фізіологічну дію на організми. Вітаміни поділяють…

Гормони

Характерними властивостями гормонів є: 1. Висока біологічна активність. Гормони діють на клітини, тканини та органи у… 2. Висока специфічність. Гормони спричинюють тільки певні реакції клітин, тканин і органів. Розпізнають гормональні…

Алкалоїди

У клітинах рослин і деяких інших організмів виявлено ще одну групу біологічно активних речовин – алканоїди. Це здебільшого органічні сполуки, з’єднані з радикалами, що містять азот. Алканоїдам притаманні лужні властивості, вони знаходяться у клітинному соку вакуолей разом із пігментами, продуктами обміну. Алкалоїди отруйні для тварин і людини. Багато з них здійснюють наркотичний вплив на організм людини і тварин (нікотин, морфін).

Алкалоїди знайдено приблизно у 2500 видів покритонасінних рослин. Значення алкалоїдів у житті рослин – це захист від поїдання тваринами. Чимало алкалоїдів використовують у медицині, а також для експериментального одержання поліплоїдних клітин (алкалоїд колхіцин).

 

Нуклеїнові кислоти

Залежно від виду пентози, що входить до складу нуклеотиду, розрізняють два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнову (ДНК) та рибонуклеїнову… У молекулах ДНК і РНК містяться залишки таких нітратних основ: аденіну… Нуклеїновим кислотам, подібно до білків, притаманна первинна структура – певна послідовність розташування нуклеотидів,…

Структура ДНК

Модель просторової структури ДНК: молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, сполучених між собою водневими зв’язками. Ці зв’язки…

Самоподвоєння ДНК

За певних умов (дія кислот, нагрівання) відбувається процес денатурації ДНК – розрив водневих зв’язків між комплементарними азотистими основами. При… Лінійна ДНК має форму видовженої, компактно скрученої молекули. Дволанцюгова…  

Функції ДНК

Рибонуклеїнові кислоти (РНК) Рибонуклеїнові кислоти (РНК) - полімери. Переважно більшість молекул РНК… Існують три основні типи РНК, які відрізняються за місцем локалізації в клітині, нуклеотидним складом, розмірами та…

Лекція № 5

Мета:Сформувати у студентів поняття про клітинну теорію, методи вивчення життя на клітинному рівні, будову клітин живих організмів. Порівняльна…   План

Методи цитологічного дослідження

Клітинні структури дрібніших розмірів (наприклад, клітинні мембрани) відкрито й досліджено за допомогою електронного мікроскопа, винайденого у… Живі клітини досліджують за допомогою методу прижиттєвого вивчення, так і в… Щоб з'ясувати місце або перебіг тих чи інших біохімічних процесів у клітині, застосовують метод мічених атомів: у…

Будова клітини

Цитоплазма - це внутрішнє середовище клітини, розташоване між плазматичною мембраною і ядром. Вона становить собою колоїдний розчин органічних і… Цитоплазма виконує багато важливих функцій: об’єднує всі структури, які в ній… Клітини обмежані плазматичною мембраною. Вона забезпечує обмін речовин із навколишнім середовищем і взаємодію між…

Будова еукаріотів

Еукаріоти - організми, клітини яких мають ядро, принаймні на певних етапах їхнього клітинного циклу. Цитоплазма еукаріотичних клітин поділена мембранами на окремі функціональні ділянки; вона містить різноманітні органели (пластиди, мітохондрії). Процес поділу еукаріотичних клітин досить складний. Він супроводжується, зазвичай, утворенням особливого веретена поділу, що забезпечує розподіл спадкового матеріалу між дочірніми клітинами. До царства Еукаріоти належать царства Рослини, Тварини, Гриби. Серед еукаріотів трапляються як одноклітинні чи колоніальні, так і багатоклітинні форми.

 

Будова прокаріотів

Клітини прокаріотів характеризуються простою будовою: вони не мають ядра і багатьох органел (мітохондрій, пластид та ін). Ще однією характерною… Замість ядра, в клітинах прокаріотів є одна чи кілька ядерних зон зі спадковим… Клітини деяких бактерій мають органели руху - один, декілька або багато джгутиків. Крім джгутиків, поверхня клітин…

Лекція № 6

Тема: Надмембранні та підмембранні комплекси клітини. Одномембранні органоїди. Двомембранні та немембранні органели.

Мета:Сформувати у студентів поняття про надмембранні та підмембранні комплекси клітини, цитоплазму та її компоненти. Сформувати у студентів поняття про будову та функції мітохондрій, пластидів, ядра, рибосом, клітинного центру.

 

План

 

1.Надмембранні та підмембранні комплекси клітини.

2. Цитоплазма та її компоненти.

3. Одномембранні органели.

4.Мітохондрії, їх характеристика.

5. Пластиди, їх характеристика.

6. Ядро та його компоненти.

7. Рибосоми, їх характеристика.

8. Клітинний центр його характеристика.

 

Надмембранні та підмембранні комплекси клітини

У тваринних клітин тонкий поверхневий шар – завтовшки кілька десятків нанометрів – називають глікокаліксом. Глікокалікс складається з глюкопротеїдів… У клітин прокаріот, грибів і рослин плазматична мембрана ззовні вкрита… Клітинна стінка рослин складається переважно з нерозчинних у воді волоконець целюлози, зібраних у пучечки. Вони…

Цитоплазма та її компоненти

Гіаплазма – це прозорий розчин органічних і неорганічних сполук у воді, частка останього становить від 50 до 90%. З органічних сполук у гіаплазмі… Гіалоплазма перебуває в рідкому (золь) або драглистому (гель) станах, причому… Клітинні включення - це непостійні структури, які то виника­ють, то зникають у процесі життєдіяльності клітини. Вони…

Одномембранні органели

Ендоплазматична сітка – це система порожнин у вигляді мікроскопічних канальців та їхніх потовщень, що сполучаються між собою і оточені мембраною.… Розрізняють два види ендоплазматичної сітки - шорстку (гранулярну) та… На мембранах шорсткої ендоплазматичної сітки відбувається біосинтез білків. Ці мембрани також розподіляють синтезовані…

Мітохондріїї

Мітохондрії мають форму округлих тілець, паличок, ниток (зав­довжки від 0,5 мкм до 10 мкм і більше). Кількість мітохондрій у клітині різна: від 1 до… Поверхневий апарат мітохондрій складається з двох мемб­ран - зовнішньої та… Внутрішній простір мітохондрій заповнений напіврідкою речо­виною - матриксом. У ньому містяться молекули ДНК, іРНК,…

Пластиди

Хлоропласти - пластиди, забарв­лені в зелений колір завдяки пігменту хлорофілу. Як правило, хло­ропласти мають видовжену форму (завдовжки 5-10 мкм).… Основна функція хлоропластів - здійснення фото­синтезу. В хлоропластах, як і в… Хлоропластам, подібно до мітохондрій, властивий певний сту­пінь автономії в клітині. Вони мають власну спадкову…

Ядро

Ядро – обов’язковий компонент будь-якої системи. За формою ядра бувають різними. Найчастіше ядро має кулясту або еліпсоподібну, рідше неправильну форму.У деяких одноклітиних тварин є ядра двох типів: генеративні та вегетативні. Перші забезпечують зберігання і передачу спадкової інформації, другі – регулюють біосинтез білка.

Ядро складається з оболонки і внутрішнього середовища (ядерного матриксу).Оболонка утворена зовнішньою та внутрішньою ядерними мембранами, між якими є простір завширшки від 20 до 60 нм. Ядерний матрикс складається із ядерного соку, ядерець, рибонуклеопротеїдних комплексів і ниток хроматиду. Ядерний сік за будовою та властивостями нагадує цитоплазму. У нього є також є мікроскопічні білкові нитки, які сполучають між собою ядерця, нитки хроматину, ядерні пори.

Ядерце – щільне тільце, що становить собою комплекс РНК з білками, внутрішньоядерцевого хроматиду і гранул - попередників рибосом. Ядерця утворюються на певних ділянках хромосом. Під час поділу клітини ядерця зникають, а в період між двома поділами – формуються знову.

Хроматин – ниткоподібні структури ядра, утворені з білків та нуклеїнових кислот. Під час поділу клітини з хроматину формують хромосоми.

Ядро зберігає спадкову інформацію і забезпечує її передачу від материнської клітини дочірнім. Саме з молекул ДНК за участю молекул іРНК інформація про структуру білків переносить до місця їхнього синтезу на мембранах зернистої ендоплазматичної сітки. Спадкова інформація, що зберігається в ядрі, може змінюватись унаслідок мутацій. Це забезпечує спадкову мінливість.

Рибосоми

Рибосоми – немембранні органели, які беруть участь у синтезі білка в клітинах.Це сферичні тільця діаметром близько 20 нм. Вони містять рРНК і білки, що взаємодіють між собою, утворюючи рибонуклеопротеїдні комплекси. Рибосоми складаються з двох субодиниць, різних за розмірами: великої та малої. Кожна субодиниця являє собою єдиний рибонуклеопротеїдний комплекс.

Спочатку на мембранах шорсткої ендоплазматичної сітки мала субодиниця зв’язується з молекулою іРНК, а потім до них приєднується велика субодиниця. Після припинення синтезу білкової молекули субодиниці роз’єднуються. Число рибосом у клітинні залежить від інтенсивності процесів біосинтезу білків. Наприклад, у хребетних тварин найбільшу кількість рибосом виявлено в клітинах печінки, червоного кісткового мозгу.

Клітинний центр

Клітинний центр - ділянка світлої цитоплазми, що бере участь в утворенні мікротрубочок цитоплазми, веретена поділу, джгутиків та війок.

До складу клітинного центру входять дві центріолі, розміщені в ділянці світлої цитоплазми, від якої радіально розходяться мікрониточки. Центріолі за структурою подібні до базальних тілець: вони складаються з дев’яти триплетів мікро трубочок та мають вигляд порожнистого циліндра діаметром 0,3 – 0,5 мкм. Вони беруть участь у формуванні веретена поділу, при цьому розходяться до полюсів клітини і між ними натягуються нитки із мікро трубочок. Після поділу клітини кожна центріоля потрапляє до однієї з дочірніх клітин. За допомогою центріолей утворюються мікро трубочки цитоплазми, формуються веретено поділу, джгутики та війки. Але в клітинах, у яких центріолі відсутні, ці процеси відбуваються без їхньої участі.

Лекція № 7

Тема: Клітинний цикл еукаріотичних клітин.

Мета:Сформувати у студентів поняття про будову та функції хромосом. Гомологічні та негомологічні хромосоми, диплоїдний та гаплоїдний набір хромосом. Основні стадії метозу та мейозу.

План

 

1.Каріотип, його характеристика.

2. Хромосоми, їх харатеристика.

3. Клітинний цикл еукаріотичних клітин.

4.Мітоз та його стадії.

5. Мейоз та його стадії.

Каріотип

Кожна еукаріотична клітина має певний набір хромосом – каріотип. Особливості каріотипу особин залежать від кількості, розмірів та форми хромосом. Стабільність каріотипу забезпечує існування виду. Якщо внаслідок мутацій каріотип організму змінюється, то такі мутантні форми вже не здатні схрещуватись із особин з нормальним каріотипом.

Хромосоми

Кожна хромосома складається з двох поздовжніх частин – хроматид. Коли клітина ділиться, хроматини розташовані до дочірніх клітин, завдяки чому… Хромосомний набір ядра буває гаплоїдним, диплоїдним або поліплоїдним. У…

Клітинний цикл

Клітинний цикл – це період існування клітини від одного поділу до іншого. Він складається з періодів поділу та перерви між ними (інтерфази). Тривалість клітинного циклу у різних організмів неоднакова: у бактерій за оптимальних умов вона становить 20-30 хвилин, у клітин еукаріот – 10-80 годин і більше.

Інтерфаза – період між поділами клітини або від поділу клітини до її загибелі. Останнє явище спостерігається у багатоклітинних організмів, окремі клітини яких втрачають здатність ділитися (нейрони, дозрілі клітини).

В інтерфазі відбуваються процеси росту, подвоєння молекул ДНК, синтезу білків та інших органічних сполук, розмноження мітохондрій і пластид, розростання ендоплазматичної сітки. У цей час інтенсивно акумулюється енергія, необхідна для забезпечення наступного поділу клітини. Тривалість інтерфази становить до 90% часу всього клітинного циклу.

Мітоз

Мітоз є основним способом поділу еукаріотичних клітин. Процес мітозу супроводжується спіралізацією хромосом та утворенням особливого апарату, який забезпечує рівномірний розподіл спадкового матеріалу материнської клітини між двома дочірніми. Мітоз складається з чотирьох послідовних фаз: профази, метафази, анафази та телофази, й триває від кількох хвилин до двох – трьох годин.

Профаза починається з ущільнення хроматину, в результаті чого під світловим мікроскопом можна побачити форму хромосом та полічити їхню кількість. При цьому хроматини вкорочуються та потовщуються (спаралізуються), стає помітною первинна перетяжка, де розташована центром ера – ділянка, до якої прикріплюються нитки веретена поділу. В профазі ядерця поступово зменшуються в розмірах і зникають. Ядерна оболонка розпадається на фрагменти, і хромосоми опиняються в цитоплазмі. У цей час починається утворення веретена поділу.

Під час наступної фази мітозу – метафази – завершується процес спіралізації хромосом і формування веретена поділу. Хромосоми «вишикуються» в центральній частині клітини в одній площині таким чином, що їхні центром ери розміщуються на рівних відстанях від полюсів клітини. Наприкінці метафази хроматини відокремлюються одна від одної.

Анафаза – найкоротша фаза мітозу. В цей час відбуваються поділ центром ер і розходження хроматид, кожна з яких відповідає половині профазної хромосоми, до різних полюсів клітини.

Телофаза – триває з моменту припинення руху хромосом до утворення двох дочірніх клітин. На її початку відбувається де спіралізація хромосом, навколо кожного з двох скупчень хроматид утворюється ядерна оболонка, з’являються ядерця і дочірні ядра набувають вигляду інтерфазних. Протягом телофази, починаючи від полюсів клітини і до екваторіальної пластинки, поступово руйнуються веретено поділу. Наприкінці телофази ділиться цитоплазма материнської клітини й утворюються дочірні.

Мітотичний поділ забезпечує точну передачу спадкової інформації протягом послідовних клітинних циклів. Кожна з дочірніх клітин одержує по одній хроматині від кожної материнської хромосоми, тобто зберігається стала кількість хромосом в усіх дочірніх клітинах.

Мейоз

Мейоз – особливий спосіб поділу клітин, у результаті якого кількість хромосом зменшується вдвічі й клітини переходять з диплоїдного стану в гаплоїдний. Мейоз відбувається шляхом двох послідовних поділів, інтерфаза між якими вкорочена, а в рослинних клітинах взагалі може бути відсутня.

Під час профази першого поділу (профази І) починається спіралізація хромосом, однак хроматини кожної з них не розділяються. В подальшому гомологічні хромосоми зближуються, утворюють пари (кон’югація гомологічних хромосом.). Цей процес починається в одній чи кількох точках, а потім поширюється на всю довжину хромосом.

Під час кон’югації може спостерігатися процес кросинговеру, під час якого гомологічні хромосоми обмінюються певними ділянками. Внаслідок кросинговеру утворюються нові комбінації різних станів певних ( алельних) генів, що є одним із джерел спадкової мінливості.

Через певний час гомологічні хромосоми починають відходити одна від одної. При цьому вже стає помітним, що кожна з хромосом складається з двох хроматид, зчеплених у певних ділянках. Спостерігається подальше вкорочення та потовщення хромосом, у кінці фази гомологічні хромосоми розходяться, тобто тетради розпадаються. Зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка і починається формування веретена поділу.

У метафазі першого мейотичного поділу (метафазі І) нитки веретена поділу прикріплюються до центром ер гомологічних хромосом, які лежать не в площині екваторіальної пластинки, як при мітозі, а по обидва боки від неї.

Під час анафази першого мейотичного поділу (анафази І) гомологічні хромосоми відділяються одна від одної і рухаються до протилежних полюсів клітини. Центром ери окремих хромосом не розділяються і тому кожна хромосома складається з двох хроматид. У кінці фази біля кожного з полюсів клітини збирається половинний (гаплоїдний) набір хромосом. Розходження окремих гомологічних хромосом кожної пари є подією випадковою, тобто невідомо, яка з них відійде до того чи іншого полюса клітини. Це також є одним з джерел спадковості мінливості.

У телофазі першого мейотичного поділу (телофазі І) формується ядерна оболонка. У тварин і деяких рослин хромосоми деспіралізуються і здійснюється поділ цитоплазми, у багатьох рослин він може і не відбуватися. Внаслідок першого мейотичного поділу виникають клітини або лише ядра з гаплоїдним набором хромосом. Інтерфаза між першим і другим мейотичними поділами вкорочена, молекули ДНК в цей час не подвоюються, а в клітинах багатьох рослин інтерфаза взагалі відсутня, тож вони відразу переходять до другого мейотичного поділу.

Під час профази ІІ спаралізуються хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка, центріолі переміщують до плюсів клітин, починає формуватися веретено поділу. Хромосоми наближуються до екваторіальної пластинки.

У метафазі ІІ завершується спіралізація хромосом і формування веретена поділу. Центром ери хромосом розташовуються в один ряд уздовж екваторіальної пластинки, і до них приєднуються нитки веретена поділу.

В анафазі ІІ діляться центром ери хромосом і хроматини розходяться до полюсів клітини завдяки вкороченню ниток веретена поділу.

Під час телофази ІІ хромосоми деспіралізуються, зникає веретено поділу, формуються ядерця та ядерна оболонка. Завершується телофаза ІІ поділом цитоплазми. У результаті другого мейотичного поділу число хромосом залишається таким, як і після першого, але кількість ДНК, унаслідок розходження хроматид до дочірніх клітин, зменшується в двічі.

Отже, після двох послідовних мейотичних поділів материнської диплоїдної клітини утворюються чотири гаплоїдні дочірні, кожна з яких має однаковий набір генів, але окремі гени різних дочірніх клітин можуть перебувати у різних станах. Тобто дочірні клітини, що утворилися, можуть відрізнятися за спадковою інформацією.

Якби під час мейотичних поділів не зменшувалася кількість хромосом, то в кожному наступному поколінні при злитті ядер статевих вона зростала б удвічі. Завдяки мейозу дозрілі статеві клітини одержують гаплоїдний набір хромосом. При заплідненні відновлюється диплоїдний набір, притаманний даному виду організмів. Так зберігаються постійні для кожного виду набір хромосом (каріотип) та кількість ядерної ДНК.

Обмін ділянками між гомологічними хромосомами, а також незалежне розходження гомологічних хромосом до різних дочірніх клітин, сприяє спадкової мінливості, оскільки з’являються нові комбінації різних станів (алелей) певних генів. З кожної пари гомологічних хромосом (материнської та батьківської), які входять до хромосомного набору диплоїдних організмів, у галоїдному наборі статевих клітин міститься лише одна. Вона може бути батьківською, материнською, батьківською з ділянкою материнської або материнською з ділянкою батьківської.

Лекція № 8

Тема:Обмін речовин і енергії в клітині.

Мета:Сформувати у студентів поняття про метаболізм, як основу життєдіяльності клітини.

 

План

 

1.Характеристика обміну речовин та перетворення енергії в клітинах.

2.Аденозинтрифосфорна кислота.

3.Енергетичний обмін та його етапи.

4.Пластичний обмін та його етапи.

5.Біосинтез білків.

Характеристика обміну речовин та перетворення енергії в клітинах

В організмах одночасно відбуваються процеси двох типів. Процеси поглинання з довкілля, засвоєння і накопичення речовин, які використовують для… Основні процеси пластичного обміну – це біосинтез білків, вуглеводів, ліпідів,… Одночасно з утворенням сполук в організмі відбувається і розщеплення певних речовин - процеси дисиміляції. Процеси…

Аденозинтрифосфорна кислота

Якщо під дією ферменту відщеплюється один залишок фосфор­ної кислоти, АТФ перетворюється на аденозиндифосфат (АДФ), вивільнюючи близько 42 кДж… Отже, під час розщеплення АТФ виділяється велика кількість енергії, яка… Хімічна природа макроергічних зв'язків остаточно ще не з'ясована, однак за енергоємністю вони перевершують звичайні у…

Енергетичний обмін

Унаслідок послідовної дії певних ферментів складні білки спо­чатку розщеплюються до простих, а прості - на окремі частини (поліпептидні ланцюги).… Полісахариди також під дією ферментів розщеплюються до ди­сахаридів та… Різноманітні ліпіди розщеплюються під дією ферментів-ліпаз. Перетравленню жирів сприяє їхнє подрібнення (емульгація).…

Пластичний обмін

Сукупність реакцій біохімічного синтезу, в результаті яких із речовин, що потрапили до клітини, синтезуються необхідні для неї сполуки, називають пластичним обміном. До основних процесів пластичного обміну належать біосинтез білків, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот, а також фотосинтез і хемосинтез.

 

Біосинтез білків

На наступномі етапі процесу біосинтезу білків, який названо трансляція, послідовність нуклеотидів у молекулі іРНК переводиться в послідовність… У цитоплазмі кожна з 20 амінокислот за допомогою ковалентного зв’язку… Далі поліпептидний ланцюг продовжується завдяки тому, що амінокислотні залишки послідовно з’єднуються між собою за…

Лекція № 9

Тема:Тканини тварин та рослин.

Мета:Сформувати у студентів поняття про класифікацію тканин тварин та рослин, їх функції.

 

План

 

1.Тканини рослин.

2.Тканини тварин.

 

Тканиною називають групу подібних за будовою клітин, структурно і функціонально пов’язаних між собою.

У тварин і рослин є певні відмінності у формуванні й структурі тканин. У тварин різні типи тканин диференціюються під час розвитку зародка з різних зародкових листків (екзот-, мезо- та ентодерми). У вищих рослин усі постійні тканини беруть початок від твірної тканини – меристеми. Головна відмінність між тканинами тварин і рослин полягає в тому, що тканини у тварин складаються не лише з клітин, але й містять міжклітинну речовину та інші структури, які є продуктами їхньої життєдіяльності.

 

Тканини рослин

Твірна тканина (меристема) складається з клітин, які мають тоненькі клітинні стінки з незначним вмістом целюлози та велике ядро. Вони здатні до… Верхівкою меристема розташована на верхівці пагона або кореня і забезпечує… Покривні тканини рослин розташовані на поверхні органів і відмежовують їх від зовнішнього середовища. Розрізняють…

Тканини тварин

Епітеліальні тканини покривають тіло, встелюють його порожнини та порожнини внутрішніх органів. Вони утворюють суцільні пласти, які складаються з… М’язові тканини здатні до скорочення у відповідь на збудження. Їх поділяють на… Непосмугована м’язова тканина побудована з клітин невеликих розмірів, які найчастіше мають веретеноподібну форму і…

Лекція № 10

Мета:Сформувати у студентів поняття про віруси, шляхи проникнення вірусів у клітину, вірусні захворювання та профілактику, роль вірусів бактерій та…   План

Прокаріоти

Прокаріоти – одноклітинні організми, у клітинах яких немає оформленого ядра та багатьох інших органел, які є в еукаріотів. Для всіх прокаріотичних клітин характерними є малі розміри (не більш ніж 10 мкм), збереження генетичного матеріалу у формі кільцевої молекули ДНК (нуклеоїду). До прокаріотичних організмів належить бактерії та ціанобактерії, які раніше називали синьо-зеленими водоростями.

Якщо в прокаріотів відбувається процес аеробного дихання, то для цього використовуються спеціальні випинання плазматичної мембрани – мезосоми. Якщо батерії фотосинтезують, то процес відбувається на фотосинтетичних мембранах – тилакоїдах.

Синтез білка в прокаріотів відбувається на рибосомах, але вони менші за розмірами, ніж рибосоми еукаріотів.

У прокаріотичній клітині мало органел, жодна з них не має двомембраної будови, внутрішні мембрани трапляються рідко. Якщо вони є, то на них відбуваються процеси дихання або фотосинтезу.

 

Єдність будови клітин

Вміст будь-якої клітини відокремлений від зовнішнього середовища особливою структурою – плазматичною мембраною. Ця відокремленість дозволяє… Внутрішнє середовище живої клітини, обмежене плазматичною мембраною,… До органел, які є в будь-якій клітині, належать також рибосоми, на яких відбувається синтез білка.

Будова клітин еукаріотів

У ядрі міститься ядерце – місце, де утворюються інші важливі органели, що беруть участь у синтезі білка – рибосоми. Але рибосоми лише формуються в… Ендоплазматична сітка – це сітка канальців, обмежених мембранами. Існує два… Для синтезу білків, вуглеводів та жирів необхідна енергія, яку в еукаріотичній клітині виробляють клітини –…

Роль одноклітинних організмів у природі й житті людини

Серед найпростіших є паразити рослин, тварин і людини. Так, малярійний плазмодій, оселяючись в еритроцитах людини, руйнує їх, спричиняючи виникнення… Профілактика захворювань людини, які спричиняють паразитні одноклітинні… Важливу роль у природі відіграють і одноклітинні водорості, які є одним з основних постачальників органічної речовини…

Лекція № 11

Мета:Сформувати у студентів поняття про будову та регуляцію функцій у багатоклітинних організмів.   План

Регуляція життєвих функцій організмів тварин

Нервова система регулює житгєві функції за допомогою ре­флексів. Вона дає змогу швидко сприймати зміни умов довкілля чи внутрішнього середовища… Ендокринна система. Ендокринні залози розвинені у більшості типів тварин. Вони… Особливе місце в регуляції функцій організму належить нейрогормонам — біологічно активним речовинам, що виробляються…

Лекція № 12

Тема:Статеве та нестатеве розмноження.

Мета:Сформувати у студентів поняття про форми розмноження організмів, класифікацію організмів за формами розмноження, будову та розвиток статевих клітин.

 

План

 

1.Форми розмноження організмів.

2.Нестатеве розмноження.

3.Статеве розмноження.

4. Будова статевих клітин.

5. Роздільностатеві та гермафродитні організми.

 

Форми розмноження організмів

Розмноження - здатність організмів відтворювати собі подібних, одна з основних властивостей всіх живих істот, завдяки чому забезпечуються безперервність і спадковість життя.

У результаті розмноження особин батьковського покоління передають дочірнім певну спадкову інформацію. В одних випадках спадкова інформація передається майже точно, й особини дочірнього покоління є генетичеою копією батьків (нестатеве та вегетативне розжноження, партеногенез). В інших випадках нащадки певною мірою відрізняються від батьківських особин частиною спадкової інформації, що зумовлює мінливість виду (статеве розмноження).

 

Нестатеве розмноження

Діленнявластиве перш за все одноклітинним організмам. Як правило, воно здійснюється шляхом простого ділення клітини на двоє. У деяких простих… Спороутворення. Нерідко нестатевому розмноженню бактерій передує утворення… Нестатеве розмноження за допомогою одноклітинних спор властиве і різним грибам. Суперечки в цьому випадку утворюються…

Статеве розмноження

Кон’югація – це загальна назва кількох форм статевого процесу, відомих у бактерій, водоростей, грибів, деяких найпростіших (інфузорій). Під час… Копуляція- це злиття двох статевих клітин (гамет). Коли зливаються дві…  

Лекція № 13

Мета:Сформувати у студентів поняття про основні методи генетичних досліджень, закони Менделя, їх статистичний характер і цитологічні основи. План  

Основні генетичні поняття

Алельні гени – це гени, що перебувають у різних станах, але займають одне й те саме місмце (локус) в хромосомах однієї пари (гомологічних… Сукупність генетичної інформації, закодованої в генах клітини або організму,… Отже, предметом генетичних досліджень є явища спадковості й мінливості організмів. Спадковість – це властивість живих…

Методи генетичних досліджень

У вирішенні теоретичних і практичних генетичних поблем залежно від рівня організації живої матерї (молекулярний, клітинний, організмовий,… Гібридологічний метод, застосований Г.Менделем, полягає в схрещенні… Генеалогічний метод полягає у вивченні родоводів організмів. Це дає змогу поостежити характер успадкування різних…

Закономірності спадковості встановлені Г. Менделем

Гомозиготною називають диплоїдну або поліплоїдну клітину (особину), гомологічні хромосоми якої несуть однакові алелі певного гена. Водночас горох можна штучно перехресно запилити, що роблять можливим… Гетерозиготною називають диплоїдну або поліплоїдну клітину, гомологічні хромосоми якої містять різні алелі певного…

Закон розщеплення ознак

Ця закономірність дістала назву закону розщеплення: при схрещуванні гібридів першого поколінння між собою серед інших нащадків спостерігається явище… Розщепленння – явище прояву обох станів ознак (рецесивного та домінантного) у…  

Закон незалежного комбінування станів ознак

Серед насінняя гібридів другого покоління (F2) вичвилися чотири фенотипні групи у співвідношеннях: девять частин насіння мало жовтий колір і… Г.Мендель простежив успадкуванння різних станів кожної ознаки окремо і дійшов… На підставі одержаних результатів Г. Мендель сформував закон незалежного комбінування станів ознак: при ди- чи…

Закон чистоти гамет

Коли Г. Мендель проводив свої дослідження із горохом, ще нічого не було відомо про гени, будову хромосом та процес мейозу, але він запропонував закон чистоти гамет, який експериментально підтверджено у подальших дослідженнях.

Закон чистоти гамет стверджує, що у гібридного (гетерозиготного) організму гамети “чисті”. Тобто, кожна з гамет не може одночасно нести два алельні гени, а несе лише один із певної їх сукупності.

 

Цитологічні основи та статистичний характер законів спадковості

Простежимо за гомологічними хромосомами, гомозиготними відповідно за домінантною та рецесивною олелями, під час моно гібридного схрещування гороху… Під час утворення статевих клітин гібриди першого покоління формуватимуть… Отже, за умов значної кількості та рівної життєздатності гамет різних сортів стає зрозумілим статистичний характер…

Лекція № 14

Тема:Хромосомна теорія спадковості.

Мета:Сформувати у студентів поняття про хромосомну теорію спадковості, позаядерну спадковість, мутаційну та комбінативну мінливість.

План

1.Явище зчепленого успадкування.

2.Хромосомна теорія спадковості Т.Х. Моргана.

3.Хромосомне визначення статі.

4.Успадкування, зчеплення зі статтю.

5.Комбінована мінливість.

6.Мутаційна мінливість.

Явище зчепленого успадкування

- розвиток різних станів ознак зумовлюють алельні гени, які займають однакове положення (локуси) в гомологічних хромосомах; - гамети та інші гаплоїдні клітини, які мають по одній гомологічній хромосомі… - гени, що контролюють розвиток ознак, які успадковуються незалежно, розташовані в негомологічних хромосомах.

Хромосомна теорія спадковості Т.Х. Моргана

Основні положення хромосомної теорії спадковості: - гени розташовані в хромосомах; різні хромосоми містять неоднакову кількість… - гени розташовані вздовж хромосом у лінійному порядку;

Хромосомне визначення статі

Оскільки під час мейозу гоморлогічні хромосоми розходяться до різних гамет, то в однієї статі виникає лише один тип гамет (гомогаметна стать), в… У деяких видів особин різної статі відрізняються кількістю хромосом. Так, у… Крім хромосомного, є й інші механізми визначення статі організмів. Наприклад, у деяких безхребетних тварин стать…

Успадкування, зчеплення зі статтю

У кішок певні види забарвлення шерсті також зчеплені зі статтю. Відомо, що коти ніколи не мають черепахового забарвлення; вони бувають темними або… У людини подібним чином успадковуються деякі захворювання (дальтонізм,…

Комбінована мінливість

Водночас із модифікаційною (фенотипною) мінливістю відома і спадкова (генотипна), яка змінює генотип. Спадкова мінливість може бути комбінованою та мутаційною.

Комбінована мінливість повязана із виникненням різних поєднань алельних генів (рекомбінацій). Джерелами комбінативної мінливості є конюгація гомологічних хромосом у профазі, незалежне розходження гомологічних хромосом в анафазі першого мейотичного поділу і випадкове сполучення алельних генів при злитті гамет під час запліднення. Різноманітність комбінацій алельних генів під час спричинює появу істот з різними поєднаннями станів певних ознак. Комбінативна мінливість спостерігається і в організмів, які розжножуються нестатево або вегетативно.

Мутаційна мінливість

Мутація в соматичній клітині складного багатоклітинного організму може привести до злоякісних або доброякісних новоутворень. Мутація в статевій… В більшості випадків мутації, які виявляються на рівні фенотипа, мають згубні… Мутації можуть виникати в будь-яких клітинах організму, призводити до будь-яких змін у генетичному апараті й…

Лекція № 15

Тема:Основні закономірності існування генів.

Мета:Сформувати у студентів поняття про взаємодію генів та роль генотипу і середовища у формуванні фенотипу.

 

План

1.Поняття про ген.

2.Цитоплазматична спадковість.

3.Співвідношення ген – ознака.

4.Множинна дія генів.

5. Модифікаційна мінливість та її властивості.

6. Статистичні закономірності модифікаційної мінливості.

 

 

Поняття про ген

Гени поділяють на структурні, які кодують структуру білків і рибонуклеїнових кислот, та регуляторні, що слугують місцем приєднання ферментів та… Геном прокаріот складніший за будовою і містить як структурні, так і… Геном еукаріот має ще складнішу структуру: кількість ДНК в їхньому ядрі більша, а отже, більше й структурних та…

Цитоплазматична спадковість

Цитоплазматична спадковість пов’язна з двома видами генетичних явищ: - успадкуванням ознак, які зумовлюють позаядерні гени, розташовані у певних… - появою у нащадків ознак, зумовлених ядерними баькіцвськими генами, але на прояв яких впливає цитоплазма…

Співвідношення ген - ознака

Наприклад, фенотип формується внаслідок складної взаємодії між алельними генами. Але на формування певних станів ознак часто впливає взаємодія двох… Пригнічення, або епістаз - один із типів взаємодії між неалельними генами, за… Іншим типом взаємодії неалельних генів є доповнення (комплементарність). Для неї необхідна присутність двох або більше…

Множинна дія генів

У гороху посівного алель, яка визначає бурий колір шкірки на­сіння, водночас зумовлює й фіалкове забарвлення віночка. У кар­топлі домінантна алель… Отже, генотип особин кожного виду є цілісною системою, хоча складається з… Модифікаційна мінливість та її властивості

Статистичні закономірності модифікаційної мінливості

Норма реакції–можливістьгенотипу формувати в онтогенезі, залежно від умов середовища, різні фенотипи. Вона характеризує частку участі середовища в… Ф = Г + С Якщо вплив середовища виразити у вигляді частки ( ч ) від фенотипного значення, тобто:

Лекція № 16

Тема:Генетика людини. Основи селекції та біотехнології.

Мета:Сформувати у студентів поняття про генетику людини, її значення для медицини та охорону здоров’я, основні напрями сучасної біотехнології.

 

План

1.Генетика людини.

2.Основи селекції.

3.Основи біотехнології.

 

Генетика людини

Генетика людини — одна з найважливіших проблем теоретичних основ сучасної медицини. Академік Павлов визнаючи важливе значення генетики для… Дослідження генетики людини пов'язане з великими труднощами, причини — у… При вивченні генетики людини використовуються такі методи: генеалогічний, близнюковий, популяційно-статистичний,…

Основи селекції

Завдання сучасної селекції – це підвищення продуктивності існуючих, а також виведення нових, продуктивніших, сортів культурних рослин і т.д.… Визначаючи завдання селекції, видатний російський селекціонер М.І.Вавилов… Основні методи селекції - штучний добір або гібридизація.

Основи біотехнології

Біотехнологічні процеси використовують для очищення навколишнього середовища від побутових і промислових забруднень, зокрема стічних вод. Методи… Біотехнологічні процеси застосовують і під час розроблення біологічних методів… Генетична інженерія – це прикладна галузь молекулярної генетики, яка розробляє методи перебудови геномів організмів за…

Лекція № 17

Тема:Запліднення. Онтогенез, його періоди.

Мета:Сформувати у студентів поняття про форми запліднення, основні періоди онтогенезу.

План

1.Процес заплідненя.

2.Онтогенез та його етапи.

Ембріональний період розвитку.

4. Постембріональний період розвитку.

 

Запліднення

У тварин запліднення може бути зовнішнім та внутрішнім. Зовнішнє запліднення, яке відбувається поза статевою системою самки, характерне переважно… У процесі запліднення відбувається активація яйцеклітини, проникнення… Для процесу запліднення водоростей та вищих споровизх рослин потрібна волога, в якійпересуваються рухомі…

Онтогенез та його етапи

Онтогенез - індивідуальний розвиток особини від її зародження до смерті. Термін «онтогенез» вперше був введений Э. Геккелем. В ході онтогенезу відбувається процес реалізації генетичної інформації, одержаної від батьків.

Онтогенез ділиться на два періоди:

1. ембріональний (зародковий період) – це час, коли новий організм (ембріон) розвивається всередині материнського організму або всередині яйця, насінини. Він завершується народженням.

2. постембріональний (післязародковий період) триває від моменту народження (виходу із зародкових оболонок, покрив насінини) і триває до моменту набутття організмом здатності до розмноження.

 

Ембріональний період розвитку

Дробіння - ряд послідовних мітотичних поділів зиготи або партеногенетичної яйцеклітини. Дробіння є першим періодом ембріонального розвитку, який…

Гаструляція – процес формування двошарового зародка – гаструли. Один з механізмів гаструляції - інвагінація (процес вгинання частини бластодерми всередину бластули) та імміграція.

Під час інвагінації утворюється двошаровий зародок - гаструла, шари клітини якої (зовнішній – ектодерма та внутрішній – ентодерма) дістали назву зародкових листків. У подальшому онтогенезі з зародкових листків виникають усі тканини й органи дорослої особини. На місці вгинання утворюється первинний рот, який веде в замкнену порожнину первинної кишки. Між ектодермою та ентодермою зостають залишки прожнини бластули.

Імміграція – це переміщення частини бластомерів у порожнину бластули, де вони згодом утворюють внутрішній зародковий листок ентодерму.

У більшості багатоклітинних тварин після гаструляції настає етап формування третього зародкового листка- мезодерми, - розташованого між зовнішнім та внутрішнім, і закладки органів та їхніх систем.

Мезодерма закладається різними шляхами. У більшості безхребетних дві чи кілька клітин зародка переміщуються у простір між екто- та ендотермою та розміщуються з боків первинного рота. Внаслідок колькох поділів ці клітини утворюють мезодерму.

Гістогенез – це сукупність процесів, які забезпечують в онтогенезі багатоклітинних організмів формування, існування та відтворення різних тканин. У рослин всі типи тканин мають єдине походження – з твірної тканини (меристеми). У тварин процеси гістогенезу складніші: тканини різних типів розриваються з похідних різних зародків лисків. Клітини, що беруть участь у гістогенезі, бувають стовбуровими, напівстовбуровими та дозрілими.

Стовбурові клітини здатні до диференціації і дають початок новим клітинам при формуванні тканин або в процесі їх оновлення (регенерації). Стовбурові клітини здатні до само підтримання: після поділу материнської лише одна з двох дочірніх клітин диференціюється, а друга – залишається стовбуровою. Напівстовбурові клітини диференційовані, як і дозрілі, але, на відміну від останніх, зберігають здатність до поділу.

Органогенез – це процеси формування зачатків органів та їхньої подальшої диференціації у ході індивідуального розвитку організмів.

Первинний органогенез - процес утворення комплексу осьових органів. У різних групах тварин цей процес характеризується своїми особливостями. Наприклад, у хордових на цьому етапі відбувається закладка нервової трубки і кишкової трубки.

В ході подальшого розвитку формування зародка здійснюється за рахунок процесів зростання, диференціювання і морфогенезу. Зростання забезпечує накопичення клітинної маси зародка. В ході процесу диференціювання виникають різно спеціалізовані клітки, що формують різні тканини і органи. Процес морфогенезу забезпечує придбання зародком специфічної форми.

Постембріональний період розвитку

Прямий розвиток - розвиток, при якому організм, що з'явився, ідентичний по будові дорослому організму, але має менші розміри і не володіє статевою… Непрямий розвиток , або метаморфозом - організм, що з'явився, відрізняється за… Процеси метаморфозу відбуваються в кілька послідовних етапів (фаз), на кожному з яких тварина характеризується певними…

Лекція № 18

Мета:Сформувати у студентів поняття про механізми регенерації, ріст організмів та його регуляцію, основи ембріотехнологій. Сформувати у студентів…   План

Життєві цикли

Життєвий цикл –це період між однаковими фазами розвитку двох чи більшості кількості послідовних поколінь.

У багатоклітинних організмів онтогенез завершується смертю, але за твердженням видатного німецького біолога А.Вейсмана гинуть лише клітини, які не беруть участі в утворенні статевих клітин – соматичні клітини. Клітини, які утворюють гамети, подібно одноклітинним організмам не гинуть, а передають свої властивості дочірнім. Їх називають генеративними. Ці клітини забезпечують безперервність життєвого циклу, тоді як соматичні, диференціюючись, дають початок тканинам і органам, забезпечуючи побудову організму.

Тривалість життєвого циклу у різних організмів різна: у бактерій – 30 хв., у деяких вищих рослин і хребетних тварин він триває протягом багатьох років.

 

Прості та складні життєві цикли.

У тварин може бути простий і складний життєвий цикл. Простий життєвий цикл у них не супроводжується зміною поколінь або складними перетвореннями… Складний життєвий цикл можна простежити протягом життя однієї особини або… У складних життєвих циклах можуть чергуватися статеве і нестатеве, статеве і партеногенетичне, роздільностатеве і…

Ембріотехнології

Химерні організми

Трансгенні організми. Розвиток генної інженерії створив принципово нову основу для котнструювання послідовностей ДНК, потрібну дослідникам. Успіхи…

Етологія. Інстинкти.

Умовні та безумовні рефлекси. Безумовні рефлекси виділені вспеціальну категорію для позначення видових реакцій організму на внутрішні та зовнішні… У працях І.П. Павлова є вказівки на такі безумовні рефлекси: харчові… Умовний рефлекс – це пристосувальна діяльність, яка здійснюється вищими відділами ЦНС шляхом тимчасових зв’язків між…

Поведінка тварин та рослин, методи її вивчення

Основу поведінки комах становлять безумовні рефлекси – таксиси (рухові реакції) та інстинкти (ланцюг послідовних безумовних рефлексів). Прикладом… Найскладніша поведінка у суспільних комах, які живуть великими сім’ями зі… У багатьох комах (бджіл, мурашок) існує здатність до вироблення умовних рефлексів. Проте якщо вони не підкріплюються,…

Генетично детерміновані форми поведінки

Фізіологічною основою характеру є сукупність виявлень типу ВНД і складних незміннних систем часових зв’язків, напрацьованих протягом життєвого… Фізіологічні механізми пам’яті. Ефективність пристосованої поведінки тварин і… Пам'ять – це здатність живих організмів до надбання та використання досвіду. Фізіологічний механізм онтогенетичної…

Лекція № 19

Тема:Екологічні чинники. Пристосування організмів до чинників середовища.

Мета:Сформувати у студентів поняття про екологічні чинники, середовище існування та пристосування організмів до середовища.

 

План

1.Екологічні чинники та їх класифікація.

2.Закономірності впливу екологічних факторів на живі організми.

3.Фотоперіодизм.

4.Пристосування організмів до умов існування.

Екологічні чинники та їх класифікація

Залежно від природи та особливостей дії екологічні фактори по­діляють на абіотичні, біотичні та антропогенні (антропічні). Абіотичні фактори - це компоненти та властивості неживої при­роди, які прямо… Біотичні фактори - це різні форми взаємодій між особинами в популяціях і між популяціями в угрупованнях. Такі…

Закономірності впливу екологічних факторів на живі організми

Добра пристосованість організмів до певного чинника не означає такої самої адаптованості до інших (правило відносної незалежності адаптацій). Існує… Оптимум та межі витривалості організму стосовно певного чинника залежать від… Але взаємокомпенсація життєво важливих екологічних факторів має певні межі й жоден з них не може бути замінений…

Фотоперіодизм

Тривалість світлового періоду доби є найстабільнішим з екологічних факторів, бо вона завжди постійна в певному місці в даний день року, тоді як інші… Фотоперіодизм тісно пов'язаний з явищем «біологічного годинника», утворююючи… У рослин на зміну тривалості світлового періоду реагують насамперед листки. Внаслідок цих змін у їхніх клітинах…

Пристосування організмів до умов існування

Організми можуть пристосовуватись до середовища існування активно, тобто регулюючи процеси життєдіяльності залежно від змін умов довкілля. Це дає… Інший шлях формування адаптації до умов існування – пасивний, коли процеси… Ще одним типом пристосувань є уникнення несприятливих змін умов існування (міграції та кочівлі деяких комах, риб,…

Лекція № 20

Тема:Популяція. Популяційні хвилі. Екосистеми.

Мета:Сформувати у студентів поняття про характеристику та структуру популяції, екосистеми.

План

1.Популяція, її характеристика.

2.Структура популяції.

3.Популяційні хвилі.

4.Регуляція чисельності популяцій.

5.Екосистема.

Популяція, її характеристика

Наявність популяції в природі пов’язана з нерівномірністю розміщення по території, яку займає вид, оптимальних умов існування. Чим різноманітніші… Якщо представники виду здатні до активного пересування або пасивного… Популяція як структурна одиниця виду має певні особливості, зокрема певну чисельність, тобото кількість особин, які…

Структура популяції

Статева структура залежить від співвідношення особин різних статей, а вікова – від розподілу особин за віковими групами. Це дуже важливий показник,… Розподіл особин популяції по території, яку вона займає, визначає її… За характером використання території популяції тварин можна поділити на осілі, кочові та мігруючі. Популяції осілих…

Популяційні хвилі

Чисельність і густота популяцій, навіть зі сталими умовами існування, непостійні в часі, вони можуть періодично чи неперіодично змінюватись під впливом різноманітних чинників. Варіювання чисельностіі популяцій дістали назву популяційних хвиль, або, хвиль життя.

Популяційні хвилі можуть бути сезонними або несезонними. Сезонні популяційні хвилі зумовлені особливостями життєвих циклів або сезонною зміною кліматичних факторів. Несезоннні популяційні хвилі можуть бути спричинені змінами різних екологічних факторів: абіотичних, біотичних, антропогенних (спрямовані впродовж значного історичного періоду зміни кліматичних факторів, інтенсивний вплив хижаків або паразитів, господарська діяльність людини).

 

Регуляція чисельності популяцій.

Народжуванність і смертність особин популяції залежить від багатьох чинників, насамперед від ресурсів, необхідних для нормального функціонування.… Ємність середовища існування – це його спроможність забезпечити нормальну… Густота популяцій залежить і від змін інтенсивності кліматичних умов. Популяції рослин і тварин, що мають тривалий…

Екосистема

Поняття «екосстема» запропонував англійський еколог А.Тенслі у 1935 році, який підкреслював, що живі організми неможливо вивчати окремо від умов… Екосистема – це сцкупність організмів різних видів, які взаємодіють між собою… Отже, потік енергії та колообіг речовин усередині екосистеми забезпечують її функціонування. Колообіг речовин – це…

Лекція № 21

Тема:Загальна характеристика біосфери. Екологічна криза сучасності.

Мета:Сформувати у студентів поняття про склад біосфери, саморегуляцію у біосфері та екологічну кризу сучасності.

План

1.Загальна характристика біосфери.

2.Вплив живих істот на склад біосфери.

3.Саморегуляція в біосфері.

4.Екологічна криза сучасності.

Загальна характристика біосфери

Літосфера – зовнішня тверда оболочка завглибшки 50-200 км. Вона складається з поверхневого шару осадових порід, які формуються за участю живих істот… Сукупність усіх водойм (океанів, морів, річок, озер) утворює водяну оболонку –… Газова оболонка, розміщена над поверхнею літосфери та гідросфери, називається атмосферою. Її нижня частина до 15-18 км…

Вплив живих істот на склад біосфери

Енергія живої речовини біосфери насамперед проявляється у здатності організмів до розмноженя і поширення. Життя на нашій планеті має значну… Однією з властивостей живої речовини є її постійний обмін із довкіллям.… Живим організмам для здійснення біохімічних процесів необхідні речовина та енергія, які вони дістають з навколишнього…

Саморегуляція в біосфері

Колообіг кисню. Кисень відіграє в біосфері унікальну роль. Завдяки процесам дихання, під час яких кисень поглинається, забезпечуються енергетичні… Колообіг вуглецю. Вуглець входить до складу всіх органічних сполук. Його… Колообіг азоту. Вміст вільного газоподібного азоту в атмосфері становить близько 79%. З атмосфери його частина…

Екологічна криза сучасності

Діяльність людини, що нині визначає обличчя Землі, поставила її перед важким вибором: або і далі жити за принципом «після нас – хоч потоп», нехтуючи… Зростання населення Землі. В основі багатьох проблем, які стоять перед… Ерозія та забруднення грунтів. Забезпечення населення Землі продуктами харчування потребує щорічного збільшення площі…

Лекція № 22

Тема:Гіпотези виникнення життя на Землі. Штучний та природний добір. Рівні еволюції: мікро-, макроеволюція.

Мета:Сформувати у студентів поняття про основні гіпотези виникнення життя на Землі, мікро- та макроеволюцію.

 

План

1.Виникнення життя на Землі.

2.Поняття про еволюцію.

3.Гіпотези виникнення життя на Землі.

4.Мікроеволюція.

5.Макроеволюція.

6.Природний добір.

Виникнення життя на Землі

Вважають, що гравітаційне поле ще недостатньо щільної планети не могло втримувати легкі гази: водень, кисень, азот, гелій і аргон, і вони йшли з…  

Поняття про еволюцію

Еволюція відбувається завдяки змінам у генах, «програмі», за якою формується організм. При розмноженні, невеликі випадкові зміни в генах роблять… Наукова теорія еволюції пояснює, як це відбувається та досліджує спорідненість… Еволюційна теорія — наукова теорія, що пояснює поступальний розвиток життя на Землі від простих форм (клітини,…

Основні положення еволюційного вчення Ч.Дарвіна

Спадкова ( за Ч.Дарвіном – невизначена) мінливість – це зміни, які виникають у кожного організму індивідуально, незалежно від змін довкілля, і… Оскільки невизначена (спадкова) мінливість сама по собі не має… Борьба за існування, за Дарвіном, це вся сукупність взаємозв’язків між особинами і різними факторами довкілля. Він в…

Гіпотеза Опаріна

У 1953 р. Стенлі Міллер у ряді експериментів моделював умови, що приблизно існували на первісній Землі. У створеній ним установці йому вдалося… Виникнення подібних з'єднань в природі є досить очікуваним. Амінокислота… Також слід відзначити, що умови в яких Стенлі Міллер проводив свої досліди були все ж досить далекі до природніх.…

Гіпотеза світу РНК

Підтримка ідеї Фраза «Світ РНК» була вперше використовувана Вальтером Гілбертом в 1986. Проте, ідея незалежного життя на основі РНК набагато старша…   Ідея світу РНК

Мікроеволюція

На характер еволюційнихзмін у популяціях впливають хвилі життя, дрейф генів та ізоляція. Якщо всі популяції обмінюються генетичною інформацією у… Підвиди – сукупність подібних між собою популяцій, які відрізняються від інших…  

Макроеволюція

Отже, окремих механізмів макроеволюції не існує. Певні її «закономірності» є наслідком узагальнень дослідниками накопичених упродовж історичного… В основу сучасної класифікації покладено принцип монофілії, згідно з яким види…

Природний добір

Залежно від спрямування адапційних змін природний добір буває стабілізуючим, рушійним і розриваючим, або дизруптивним.

Стабілізуючий добір прявляється у відносно постійних умовах довкілля. Він підтримує сталість певного фенотипу, найвідповіднішого навколишньому середовищу, й унеможливлює будь-які зміни, як менш адаптивні, звужуючи норму реакції (тобто, межі модифікаційної мінливості).

Рушійний, або спрямований добір відбувається унаслідок повільних змін довкілля у певному напрямку або під час пристосувань до нових умов існування при розширенні ареалу. Він сприяє змінам мінливості в певному напрямі, зсуваючи норму реакції в певний бік.

Розвиваючий, або дизруптивний добір спрямовує мінливість у двох, рідше кількох різних напрямках, однак не сприяє прояву середніх (проміжних) станів ознак. Цей добір сприяє виникненню кількох фенотипних форм у популяції (поліморфізму), що забезпечує її пристосування до нестабільнихї умов довкілля.

Лекція № 23

Тема:Різноманіття органічного світу. Походження тварин та рослин.

Мета:Сформувати у студентів поняття про різноманіття органічного світу, теорії походження тварин та рослин.

 

 

План

1.Різноманітність органічнного світу.

2.Принципи класифікації організмів.

3.Походження тварин і рослин.

 

Різноманітність органічнного світу

 

Принципи класифікації організмів

Крім основних, у систематиці деяких груп організмів застосовують і допоміжні категорії. Найуживаніші з них – це вид, підродина, надродина, підряд і… Філогенетична або природна система базується на кількох принципах: усі сучасні… Отже, природна класифікація грунтується на розуміннні того, що ступінь подібності видів є результатом їхнього…

Походження тварин і рослин.

Формування ядра в еукаріот підвищило надійність зберігання і передачі генетичної інформації. Наступним важливим етапом еволюції органічного світу стала поява… До кінця протерозойської ери з’являються всі типи безхребетних: одноклітиннні, губки, кишкопорожнинні, плоскі, круглі…

Лекція № 24

Тема:Походження людини.

Мета:Сформувати у студентів поняття про походження людини.

 

План

1.Розвиток життя в неогеновий період.

2.Розвиток життя в антропогеновий період.

 

Розвиток життя в неогеновий період

Наприклад, близько 12 млн. років тому під кригою перебувала частина Південної Америки (Патагонія), Антарктида (досьогодні), Нова Зеландія та майже… У кінці періоду фауна і флора загалом нагадували сучасні, відрізняючись… Початок міоцену в Східній Африці належали знайдені залишки перших людиноподібних мавп, які протягом епохи дали широку…

Антропогеновий період

Близько 1,7 млн. років тому вимерли африканські австралопітеки. У цей час у Східній Африці з’являється від невідомих предків людина прямоходяча, яка… У кінці плейстоценової епохи великі простори Північної Півкулі були зайняті… У голоценову епоху розпочалася активна господарська діяльність людини: полювання, рільництво, скотарство…

Перелік літератури

1. Л.І. Прокопенко «Біологія», К.: Літера 2010 р.

2. Є.С. Трускавецький, Р.К. Мельниченко «Біологія», К.: Освіта України 2009 р.

3. О.В. Тагліна «Біологія», Видавництво Ранок 2010 р.

4. Іван Барна «Загальна Біологія», Т.: Підручники і посібники 2009 р.

5. М.Є. Кучеренко, Ю.Г. Вервес, П.Г. Балан «Загальна біологія», К.: Генеза 2000 р.