10 класс - Биология в вопросах и ответах

Органические молекулы

2017-04-09T22:00:48+03:00

Что такое органические молекулы и какова их роль в обеспечении процессов метаболизма в живых организмах?

Органические молекулы — молекулы, основой строения которых служат атомы углерода. Органические молекулы входят в состав биологических макромолекул. Так, аминокислоты являются мономерами белков; моносахариды — строительным материалом для образования полисахаридов; нуклеотиды служат мономерами нуклеиновых кислот; жирные кислоты и глицерин — основные составляющие жиров. В свою очередь, белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, жиры — основные вещества, составляющие структуры живых организмов как в клетках, так и в межклеточном веществе. Таким образом, основной функцией органических соединений в клетке является пластическая, т. е. строительная, функция. Помимо этого некоторые органические вещества выполняют также энергетическую функцию. Например, при окислении 1 г моносахарида глюкозы или 1 г белка образуется 17,6 кДж (4,2 ккал) энергии, а при окислении 1 г жира — 38,9 кДж (9,3 ккал). Многие белки осуществляют ферментативную функцию. Нуклеиновые кислоты хранят и передают наследственную информацию.

Различия клеток живых организмов

2017-04-09T22:00:47+03:00

В чем заключаются принципиальные различия клеток живых организмов, относящихся к различным царствам природы?

Клетка представляет собой структурную единицу всех живых организмов вне зависимости от уровня их организации. Это элементарная единица живой системы. В природе нет более мелких систем, которым были бы присущи все свойства живого. По особенностям клеточной организации живые организмы делятся на прокариот — безъядерных и эукариот — ядерных. К прокариотам относят царство Дробянки, а к эукариотам — царства Животные, Растения и Грибы.

Основные отличия эукариотических и прокариотических клеток представлены в таблице.

Эукариоты	Прокариоты
1. Имеется ядро, ограниченное оболочкой, состоящей из двух мембран, генетический материал хранится внутри ядра — в хромосомах. Единовременно, как правило, функционирует небольшое количество генов, в особенности в клетках многоклеточных организмов.	1. Ядро отсутствует; кольцевая молекула ДНК свободно расположена в цитоплазме, не связана с белками и не образует спиралей высокого уровня. Непрерывно работает большинство генов.
2. Дыхание аэробное, происходит в митохондриях.	2. Дыхание происходит на внутренней поверхности цитоплазматической мембраны и в мезосомах — впячиваниях плазматической мембраны.
3. Клетке присущ мембранный принцип строения. Органелл много, некоторые из них имеют две мембраны (митохондрии, хлоропласты).	3. Органелл мало; представлены только рибосомы, видоизмененный аппарат Гольджи и лизосомы. Внутренних мембран нет.
4. Размеры эукариотической клетки в 1000 – 10 000 раз больше, чем у прокариот, могут достигать 40 мкм, у некоторых одноклеточных организмов — нескольких миллиметров.	4. Размеры клеток прокариот — от 0,5 до 5 мкм.
5. Существуют в виде одноклеточных организмов и образуют многоклеточные организмы.	5. Существуют только в виде одноклеточных организмов.
6. Животные клетки не имеют клеточной стенки; растительные обладают клеточной стенкой из целлюлозы, грибы имеют клеточную стенку из хитина.	6. Имеют клеточную стенку, состоящую из муреина.
7. Размножение (деление) осуществляется путем митоза.	7. Размножаются путем простого деления надвое, чему предшествует удвоение кольцевой хромосомы.

Эукариотические клетки представителей различных царств живой природы имеют определенные отличия друг от друга.
1. У клеток представителей царства животных клеточной стенки нет, растительные клетки имеют клеточную стенку из целлюлозы, клеточная стенка клеток грибов состоит из хитина.
2. Клетки растений содержат пластиды, в клетках грибов и животных их нет. Пластиды — двумембранные органеллы, присущие только растительным клеткам. В них происходят процессы фотосинтеза и депонируются питательные вещества.
3. Для растительных клеток характерно наличие крупных вакуолей, тогда как в клетках животных они встречаются редко.
4. В клеточных стенках растений и грибов имеются плазмодесмы — поры, выстланные плазматической мембраной и содержащие цитоплазму. Посредством плазмодесм клетки сообщаются между собой.

Методы исследования живой материи

2017-04-09T22:00:46+03:00

В чем сущность цитологических, гистологических и анатомических методов исследования живой материи?

Цитологический, гистологический и анатомический методы изучают живую материю на различных уровнях организации.

Цитологический метод применяется для изучения клетки. При этом используются световая и электронная микроскопия, биохимические методы.

Гистологический метод применяется при изучении тканей. Ткань — это совокупность клеток различных клеточных типов и межклеточного вещества, специализированная для выполнения определенных функций. Применяются методы световой и электронной микроскопии, гистохимии, техники изготовления гистологических препаратов, биохимические методы.

Используя анатомический метод, изучают органный уровень организации. Орган — это совокупность тканей, объединенная для выполнения определенных функций и занимающая конкретное место в организме. При этом исследуется строение и взаиморасположение органов макроорганизма макроскопическими методами, используются также и данные цитологических и гистологических исследований.

Биогеоценоз

2017-04-09T22:00:45+03:00

Что называют биогеоценозом?

Биогеоценоз — совокупность живых организмов разного уровня организации, проживающих на одной территории, и факторов окружающей среды, влияющих на них. В биогеоценозе выделяют два компонента: биоценоз и экотоп. Под биоценозом понимают совокупность живых организмов различных систематических групп, обитающих на одной территории. Экотоп представляет собой совокупность факторов среды, воздействующих на биоценоз.

Биосфера

2017-04-09T22:00:44+03:00

Как можно охарактеризовать биосферу Земли?

Биосфера — оболочка Земли, заселенная и преобразуемая живыми организмами. Это совокупность всех живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Границы биосферы простираются в атмосфере до озонового экрана (около 20 км), в литосфере Земли — до 5–7 км в глубину и в толщу всей гидросферы, т. е. во все области, где есть живые организмы. В биосфере выделяют живое вещество — биомассу; неживое (инертное) — косное вещество — компоненты атмосферы, гидросферы и литосферы; биокосное вещество — продукт взаимодействия живых организмов с косным веществом, например почвы, и биогенное вещество — все, что произведено живыми организмами — каменный уголь, нефть, газ, руды, мел, мрамор, известняк.

Процессы биосферы

2017-04-09T22:00:43+03:00

Какие метаболические процессы протекают на уровне биосферы? В чем их принципиальное значение для живых организмов, обитающих на нашей планете?

Основными метаболическими процессами на уровне биосферы являются биогеохимические циклы основных биогенных веществ — углерода (С), кислорода (O₂), воды (H₂O), серы (S), азота (N₂), других элементов и веществ.

Круговорот воды. Вода — основа жизни на Земле, универсальный растворитель, среда, в которой протекают биохимические реакции. Вода испаряется с поверхности Мирового океана и органов растений и образует облака. В атмосфере вода конденсируется под действием более низких температур и выпадает на Землю в виде осадков — дождя, росы, снега. С током рек и ручьев выпавшие осадки возвращаются в Мировой океан, часть их поглощается растениями и животными. Этот цикл повторяется в природе вновь и вновь.

Круговорот углерода и кислорода. Все организмы по принципу их питания можно разделить на автотрофные (в частности, фотосинтетики), синтезирующие органические вещества из углекислого газа и воды за счет энергии солнечного света, и гетеротрофные, использующие для питания готовые органические вещества. В результате процессов жизнедеятельности, смерти и разложения живых организмов на Земле совершается биогеохимический цикл углерода и кислорода — их круговорот. Так, под действием солнечной энергии фотосинтезирующие организмы преобразуют углекислый газ и воду в органическое вещество — глюкозу — и выделяют в качестве побочного продукта реакций фотосинтеза кислород. В процессе дыхания живые организмы поглощают кислород и выделяют углекислый газ. При гибели и разложении в присутствии кислорода органические составляющие организмов окисляются до углекислого газа и воды. Таким образом, при дыхании и расщеплении органических молекул в процессе метаболизма живые организмы выделяют углекислый газ и воду, которые впоследствии, в результате фотосинтеза, вновь преобразуются в органическое вещество и кислород.

Круговорот азота. В природе азот в основном существует в свободной молекулярной форме в виде химически малоактивного газа азота N₂. Живые организмы способны усваивать только связанный азот в форме нитрат-иона NO3^– или иона аммония NH4⁺. Поэтому азот является основным лимитирующим фактором среди элементов, необходимых для живых систем. Способностью связывать свободный азот обладают некоторые виды бактерий. Этот процесс называется азотфиксацией. Азотфиксирующие бактерии обитают в клубеньках бобовых растений (горох, фасоль и др.) и преобразуют свободный азот N₂ В ион аммония NH₄⁺, который используется для построения молекул аминокислот, белков и нуклеотидов. Большинство же растений, не способных к фиксации азота, получают его из почвы в виде нитрат-иона NO₃^–, и ассимилируют его, превращая в ион аммония.

Гетеротрофные организмы поглощают азот в виде иона аммония NH₄⁺ при поедании биомассы других организмов. После смерти тела живых организмов разлагаются бактериями и грибами в присутствии кислорода, а соединения азота окисляются по схеме: NH₄⁺ + O₂ → NO₃^– + Н₂O. Таким же образом может происходить окисление аммиака нитрифицирующими бактериями (нитрификация), получающими энергию за счет окисления неорганических веществ, т. е. использующими хемотрофный путь питания.

Обратный процесс — превращение связанного азота в инертный — называется денитрификацией. Он происходит в бескислородных условиях под действием денитрифицирующих бактерий, вместо кислорода в качестве окислителя использующих нитрат ион (NO₃^–): C_орг + NO₃^– → СO₂ + N₂. Таким образом, замыкается круговорот азота. В результате запасы этого важнейшего биогенного элемента в живых системах не истощаются.

Круговорот серы. Необходимым компонентом большинства белков является сера. В природе сера чаще всего встречается в виде соединений сульфат-иона (SO₄^2–) — больше всего в виде гипса (CaSO₄), пирита (FeS₂) и самородной серы. Растения способны усваивать серу в виде сульфатов, животные могут удовлетворить свои потребности в сере только за счет других организмов. В целом цикл серы можно представить следующим образом. Растения поглощают из почвы сульфат-ион SO₄^2–, используют его в построении собственных аминокислот и белков. Животные, поедая растения и других животных, также получают серу и используют ее в процессах пластического обмена. Умирая, животные и растения разлагаются в присутствии кислорода, и вновь образуется сульфат-ион (SO₄^2–).

Таким образом, все глобальные метаболические процессы в биосфере связаны со сложными пищевыми взаимоотношениями между организмами. Основным биологическим смыслом круговорота веществ в природе является поддержание их необходимого количества в живых системах.

Критерии живых систем

2017-04-09T22:00:42+03:00

Перечислите и охарактеризуйте общие свойства живых систем. Как проявляются различные свойства живого на различных уровнях организации?

1. Единство химического состава. Все живые организмы преимущественно состоят из органических молекул: нуклеиновых кислот, белков, жиров и углеводов.

2. Клеточный принцип организации. Клетка — это элементарная структурно-функциональная единица, а также единица развития любого живого организма. В природе нет более мелких систем, которым были бы присущи все без исключения свойства живого. Неклеточных форм жизни, за исключением вирусов и бактериофагов, не существует.

3. Метаболизм — обмен веществ с окружающей средой и преобразование молекул, обеспечивающие постоянство химического состава организма и строения всех его частей, т. е. поддержание гомеостаза, а следовательно, непрерывность его функционирования в постоянно меняющихся условиях внешней среды.

4. Репродукция (размножение) — способность живых систем воспроизводить себе подобных. Осуществляется репродукция на всех уровнях организации живого:
— молекулярном (редупликация ДНК);
— субклеточном (удвоение пластид, центриолей, митохондрий в клетке);
— клеточном (деление клетки путем митоза);
— тканевом (поддержание постоянства клеточного состава за счет размножения отдельных <клеток);
— организменном:
а) бесполое размножение — увеличение численности и преемственность поколений осуществляются за счет митотического деления соматических клеток;
б) половое размножение — увеличение численности и преемственность поколений обеспечиваются половыми клетками — гаметами.

5. Наследственность — способность живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение.

6. Изменчивость — способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства.

7. Развитие и рост. Развитие живой природы — эволюция — необратимое, направленное, закономерное изменение объектов живой природы, сопровождающееся приобретением адаптаций (приспособлений), возникновением новых видов и вымиранием прежде существовавших форм. Онтогенез — индивидуальное развитие организма с момента оплодотворения и образования зиготы до смерти; заключается в последовательной смене комплексов признаков и свойств (фенотипов), в основе которой лежит изменение активности генетических программ. У конкретных живых организмов развитие обычно сопровождается ростом — увеличением массы организма за счет репродукции структур на всех уровнях организации организма.

8. Раздражимость — это способность организма избирательно реагировать на внешнее воздействие. У многоклеточных животных реакция на внешнее раздражение реализуется посредством нервной системы и называется рефлексом. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены и рефлексов. У них реакция на раздражение осуществляется в форме таксисов, тропизмов или настий. Таксисы — направленные движения организма в сторону раздражителя или от него (положительный и отрицательный таксис). Различают хемотаксис, фототаксис, термотаксис и др. Тропизмы — направленный рост частей растительного организма по отношению к раздражителю. Геотропизм — рост корневой системы растения по направлению к центру планеты; гелиотропизм — рост побеговой системы по направлению к солнцу, т. е. против силы тяжести. Настии — движения частей растения по отношению к раздражителю (движение листьев в течение светового дня в зависимости от положения солнца на небосводе; раскрытие и закрытие венчика цветка).

9. Дискретность (деление на части) — всеобщее свойство материи, характерное и для живых систем. Клетки состоят из отдельных органоидов, ткани — из клеток, органы — из тканей и т. д. Это свойство позволяет осуществить замену части без остановки функционирования системы в целом и возможность специализации различных частей на неодинаковых функциях.

10. Авторегуляция (саморегуляция) — способность живых организмов в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды поддерживать постоянство своего химического состава, структуры и интенсивность физиологических процессов — гомеостаз. Саморегуляция обеспечивается деятельностью регуляторных систем: нервной, эндокринной, иммунной и др. В биологических системах надорганизменного уровня саморегуляция осуществляется на основе межорганизменных и межпопуляционных отношений.

Жизнь по мнению древнегреческих философов

2017-04-09T22:00:41+03:00

Каковы основы и сущность жизни по мнению древнегреческих философов?

В Древней Греции в V–IV вв. до н. э. в недрах целостной философии природы возникли первые зачатки античной науки. Основоположники греческой философии Фалес, Анаксимандр, Анаксимен и Гераклит искали материальное первоначало, из которого в силу естественного саморазвития возник мир. Для Фалеса этим первоначалом была вода. Анаксимандр полагал, что живые существа образуются из неопределенной материи — «апейрона» по тем же законам, что и объекты неживой природы. Анаксимен считал материальным первоначалом мира воздух, из которого все возникает и в который все возвращается обратно. Великий древнегреческий философ Гераклит впервые ввел в философию и науку о природе понятие о постоянном изменении объектов живой и неживой природы. Первоначалом мира он считал огонь и учил, что каждое изменение есть результат борьбы: «Все возникает через борьбу и по необходимости».

Систематическим изучением животных занимался Аристотель. Во всех телах природы он различал две стороны: материю, обладающую различными возможностями, и душу, под влиянием которой реализуется данная возможность материи. Он различал три вида души: растительную, или питающую, присущую всем растениям и животным; чувствующую, свойственную животным; и разумную, которой наделен человек.

Опыты Реди

2017-04-09T22:00:40+03:00

В чем заключается смысл опытов Ф. Реди?

В середине XVII в. Ф. Реди опроверг возможность зарождения «живого из неживого», доказав причинно-следственную связь между взрослыми формами насекомых (мух) и их личинками, развивающимися в мясе.

Опыты Пастера

2017-04-09T22:00:39+03:00

Опишите опыты Л. Пастера, доказывающие невозможность самозарождения жизни в современных условиях.

Пастер заполнял колбу питательной средой, шейке колбы придавал изогнутую S-об- разную форму. При кипячении содержимого колбы воздух вместе с паром выходил наружу, а при остывании раствора возвращался в колбу, однако содержащиеся в воздухе микроорганизмы не попадали в питательную среду, так как оседали на изогнутой шейке колбы, и поэтому жидкость в пробирке оставалась стерильной. Если отрезать изогнутый участок шейки колбы или смыть с него микроорганизмы в питательный раствор, то через некоторое время в растворе обнаруживается рост микроорганизмов.