Экзамен по биологии

КОНВЕРСИЯ (от лат. conversio — изменение, превращение), способ словообразования без использования специальных словообразовательных аффиксов, при котором переход слова (основы) из одной части речи в другую происходит без его изменения. В мейозе конверсия и кроссинговер яв­ляются раздельными процессами, разобщенными во времени и играющими разные роли. Функционирование аппаратов конверсии и кроссинговера свя­зано с особыми уплотнениями в местах контактов ДНК и синаптонемного ком­плекса, называемыми рекомбинационными узелками. Они бывают двух типов: ранние и поздние. Первые связаны с конверсией, вторые (их меньше) - с кроссинговером. Роль конверсии заключается в проверке гомологии между хромосомами после их временного синапсиса. Проверка осуществляется сравнением последовательностей ДНК через попытку сформировать гете­родуплекс. При наличии гомологии ситуация уравновешивается при участии си­наптонемного комплекса. При отсутствии гомологии хромосомы расходятся для новых попыток поиска гомологии. Синапсис - прямое следствие поиска гомологии.

РЕПЛИКАЦИЯ - удвоение молекул ДНК (у некоторых вирусов РНК) при участии специальных ферментов. Репликацией называется удвоение хромосом, в основе которого лежит репликация ДНК. Репликация обеспечивает точное копирование генетической информации, заключенной в молекулах ДНК, и передачу ее от поколения к поколению. Принципы репликации: Инициация цепей ДНК. ДНК-полимеразы способны добавлять но­вые дезоксирибонуклеотидные звенья к 3'-концу уже имеющейся полинуклеотидной цепи. Заранее образованную цепь, к ко­торой добавляются нуклеотиды - затравка. РНК-затравку синтезирует фермент ДНК-праймаза. Затравка от­личается от остальной новосинтезированной цепи ДНК, т. к. состоит из ри­бонуклеотидов, и далее может быть удалена. Образовавшиеся бреши застраиваются ДНК-поли­меразой. Расплетание двойной спирали ДНК. Область репликации, которая перемещается вдоль родительской спирали ДНК и характеризующуюся мест­ным расхождением двух ее цепей была названа репликационной вилкой. В ней ДНК-по­лимеразы синтезируют дочерние моле­кулы ДНК. Область, ко­торая уже реплицирована, имеет вид глазка внутри нереплицировавшейся ДНК. Глазок образуется в местах моле­кулы, где на­ходятся специфиче­ские нуклеотидные последовательности - точки начала репликации. В зависи­мости от направления репликации глазок содержит 1или 2 репликационные вилки. Ферменты ДНК-хеликазы быстро движутся по одиночной цепи и, встречая на пути участок двойной спирали, они разрывают водо­родные связи между основаниями, разделяют цепи и продвигают репликаци­он­ную вилку. Белки ДНК-топоизоме­разы вносят в цепь ДНК цепочечные разрывы, позволяющие цепям ДНК разделиться, а затем заделывают эти разрывы. То­поизомеразы участвуют в расцеплении зацепленных двухце­почечных колец, обра­зующихся при репликации кольцевых ДНК. Прерывистый синтез ДНК. Дочер­ние цепи растут в направлении 5'-3' (удлиняется 3'-конец затравки), а мат­рица считывается ДНК-полимеразой в направлении 3'-5'. Синтез ДНК происходит на одной из мат­ричной цепей. На вто­рой ДНК синтезируется короткими фрагментами (фрагменты Ока­заки). Вновь образованная цепь, которая синтезируется непрерывно, называ­ется ведущей, а другая, собираемая из фрагментов Оказаки, отстающей. Синтез ка­ждого из этих фрагментов начинается с РНК-затравки. Через некото­рое время РНК-затравки удаляются, бреши застраиваются ДНК-полимеразой и фрагменты сшиваются в одну непрерывную цепь ДНК специ­альным фермен­том.

Молекула ДНК-прай­мазы с ДНК-хеликазой образуют структуру - праймосо­му. Она движется в направлении раскрывания репликационной вилки и по ходу дви­жения синтезирует РНК-затравку для фрагментов Оказаки. В репликацион­ной вилке одновременно работают около двадцати разных белков. Процесс репликации хромосомы бактерий начинается в области ДНК (точке Ori) и продолжается до тех пор, пока не удво­ится вся ДНК хромосомы. Бактериальная хромосома представ­ляет собой единицу ре­пликации - репликон. Итоги: В процессе репликации участвуют: 1. ДНК-хеликаза, которая расплетает двойную спираль и формирует репликационную вилку. 2. ДНК-полимеразы катализируют синтез полинуклеотидной цепи ДНК в направле­нии 3'-5. В направлении 5'-3' непрерывно син­тезируется одна цепь - ведущая; другая цепь, отстающая, синтезируется в виде коротких фрагментов Оказаки. 3. ДНК-праймаза катализирует короткие молекулы РНК-за­травки. Впоследствии фрагменты РНК удаляются - их заменяет ДНК. 4. ДНК-топоизомеразы помогают решить проблемы кручения и спуты­вания спирали ДНК. 5. Инициаторные белки связываются в точке начала репликации и спо­собствуют обра­зованию нового репликационного глазка с одной или двумя вилками.

По химическому строению все гормоны можно разделить на две группы. Одну группу составляют стероидные гормоны, другую - амины и пептидные гормоны (инсулин, тиреотропный гормон, лютеинизирующий гормон). К стероидным гормонам относятся Прогестерон, кортизол, гидрокортизон и эстрадиол. Эти гормоны вызывают много разнообразных длительных эффекторов. Тироксин и трииодтиронин по химическому строению не имеют ничего общего со стероидами, но сходны с ними по механизму действия на клеточном уровне и могут быть отнесены к этой группе. Действие гормонов основано на стимуляции или угнетении каталитической функции некоторых ферментов в клетках органов - мишеней. Это действие может достигаться путем активации или ингибирования ферментов. Важная роль в этом принадлежит циклическому ЦАМФ; который является здесь вторым посредником (роль первого посредника выполняет сам гормон). Механизм действия гормонов пептидной и стероидной природы различен. (Амины и пептидные гормоны не проникают внутрь клетки, а присоединяются на ее поверхности к специфическим рецепторам в клеточной мембране. Рецептор связан с ферментом Аденилатциклазой. Комплекс гормона, с рецептором активирует аденидатцикладу, которая расщепляет АТФ с образованием цАМФ. Действие цАМФ реализуется через цепь реакций, ведущую к активации ферментов путем их фосфорилирования, которые осуществляют конечный эффект гормона). Стероидные гормоны проникают через клеточную мембрану. Гормон связывается с рецептором в цитоплазме. Образовавшийся гормон - рецепторный комплекс транспортируется в ядро клетки, где вступает в обратимое взаимодействие с ДНК и индуцирует синтез белков. Путем включения специфических генов на определенном участке ДНК одной из хромосом синтезируется мРНК, которая переходит из ядра в цитоплазму, присоединяется к рибосомам и индуцирует здесь синтез белка. Стероидные гормоны вызывают синтез новых ферментных молекул. Эффекты стероидных гормонов проявляются медленнее, чем действие петидных гормонов, но длятся дольше.

Функция аксона заключается В проведении нервных импульсов. Потенциал действия возникает в результате кратковременной реверсии мембранного потенциала, волнообразно распространяющегося вдоль аксолеммы. Потенциал действия зарождается в начальном, ближайшем к телу клетки сегменте аксона и пробегает по аксону к его окончаниям. Потенциал действия состоит из двух фаз. Фаза деполяризации соответствует быстрому изменению мембранного потенциала (деполяризация мембраны) на 110мВ. Мембранный потенциал изменяется от уровня покоя (70мВ) до значения, близкого к ЕNa (40мВ). Во время фазы реполяризации мембранный потенциал вновь достигает уровня покоя, т. е. примерно -80 мВ. Фаза деполяризации потенциала действия обусловлена временным повышением проницаемости мембраны аксона для натрия. В этот момент открываются натриевые каналы, и Na устремляется в клетку. Этот поток положительных ионов приводит к деполяризации мембраны. Фаза реполяризации потенциала действия связана с закрытием натриевых каналов и открытием калиевых каналов. Вход натрия в аксон снижается из-за падения натриевой проницаемости: повышение калиевой проницаемости приводит к увеличению выхода К+. Так как по мере выхода К удаляются положительные заряды, мембрана реполяризуются. Закрытие калиевых каналов приводит к восстановлению исходного уровня мембранного потенциала, значения проницаемости для калия и натрия также при этом возвращаются в прежнее. Возникновение нервного импульса. Все возбудимые клетки характеризуются пороговым значением мембранного потенциала, при котором возникает потенциал действия. Когда в результате деполяризации мембраны он достигает этого значения, то генерируется нервный импульс. Пороговый уровень соответствует потенциалу, при котором входящий поток натрия равен выходящему потоку калия, это приводит к быстрой деполяризации мембраны нейрона, т. е. к возникновению потенциала действия. Потенциал действия возникает только в том случае, когда под действием раздражителя мембрана деполяризуется до порогового уровня. Генерация потенциала действия подчиняется закону "все или ничего": когда сила раздражителя достаточна для пороговой деполяризации мембраны нейрона, может возникнуть нервный импульс.

ПЛОСКИЕ ЧЕРВИ, тип беспозвоночных животных. Длина от 0,1 мм до 20 м. Их вытянутое, билатеральносимметричное тело уплощено в спино-брюшном направлении и напоминает по форме пластину или ленту. У большинства видов оно лишено всяких следов сегментации, однако у ленточных червей — разделено на членики. У многих паразитических видов развиваются разнообразные органы прикрепления: округлые или вытянутые присоски, хоботки и хитиновые крючья. Плоские черви являются трехслойными животными. У них в онтогенезе между эктодермой, из которой развиваются покровы, и энтодермой, дающей начало кишечнику, образуется мезодерма. Из нее развиваются клетки паренхимы, заполняющие все пространство между внутренними органами. У плоских червей развит мощный кожно-мускульный мешок, состоящий из кожного эпителия и лежащих под ним кольцевых, продольных и диагональных мышц. Кроме того, между спинной и брюшной сторонами тела располагаются отдельные пучки спино-брюшных мышц. Благодаря такому разнообразию мускулатуры, плоские черви способны совершать сложные движения. Пищеварительная система плоских червей состоит из слепозамкнутого, часто разветвленного кишечника, разделяющегося на два отдела: переднюю и среднюю кишку. Рот расположен в передней трети туловища — на вершине или с брюшной стороны. Он ведет в мощную глотку, выполняющую роль своеобразного насоса. У некоторых турбеллярий глотка способна выворачиваться наружу, обволакивая добычу. Анальное отверстие отсутствует, из-за чего непереваренные остатки пищи выводятся во внешнюю среду через рот. У некоторых наиболее примитивных форм и многих эндопаразитов пищеварительная система полностью редуцируется. Кровеносная система у плоских червей отсутствует. Органами выделения являются особые звездчатые клетки, снабженные длинными ресничками. Они расположены среди клеток паренхимы и открываются в специальные выделительные каналы. Клетки отфильтровывают избыточную жидкость, а находящиеся в непрерывном движении реснички обеспечивают ее ток по каналам. Функционирующие таким образом клетки напоминают горящую свечу, за что и получили название «клеток мерцательного пламени». Нервная система плоских червей напоминает решетку. Она состоит из парного головного ганглия и отходящих от него нескольких пар нервных стволов, каждый из которых соединен с соседними короткими кольцевыми тяжами. Подавляющее большинство плоских червей — гермафродиты; раздельнополость встречается только в виде исключения. Развитие прямое или с метаморфозом ; для паразитическиз видов характерны сложные жизненные циклы с чередованием поколений. Около 15 тыс видов, разделяющихся на 9 классов, в том числе ресничные черви, моногенеи, сосальщики, ленточные черви и др. Распространены очень широко. Подавляющее большинство видов — экто - и эндопаразиты различных животных, в том числе и человека. Немногочисленные свободноживущие виды встречаются в разнообразных пресных и морских водоемах, реже — в почве. Плоские черви играют важную роль, как регуляторы численности различных видов животных. Имеют огромное патогенное значение для человека и многтх домашних животных.

КОЛОВРАТКИ, тип и класс червей, близких к немательминтам. Длина 0,01-2,5 мм. Тело разделяется на голову, туловище и ногу. На голове расположены глазки, рот и особый коловращательный аппарат, состоящий из 1-2 венчиков ресничек или ресничных полей. В результате их движения создается ток воды со взвешенными в ней пищевыми частицами, которые подгоняются ко рту. Коловращательный аппарат играет важную роль и в передвижении коловраток, позволяя им плавать в толще воды. Для движения по твердому субстрату используется нога, заканчивающаяся вилочкой, на вершине которой открываются цементные железы. Покровы представлены кутикулой, на которой нередко образуются насечки. Они обеспечивают подвижность отдельных участков тела. Коловратки — раздельнополые животные, среди которых встречаются как обоеполые, так и партеногенетические виды. Жизненные циклы многих из них протекают со сменой полового и нескольких партеногенетических поколений. Около 1500 видов, большинство из которых входят в состав бентоса и планктона в разнообразных пресных и солоноватых водоемах, а также населяют влажный мох и почву. Реже встречаются паразиты моллюсков и кольчатых червей, а также симбионты некоторых беспозвоночных животных. Коловратки обладают высокой жизнестойкостью. При высыхании водоемов они образуют цисты и впадают в анабиоз. В экспериментах они выдерживали низкие (до -270оС в жидком гелии) и кратковременное воздействие высоких (до 100оС) температур. Участвуют в процессах «самоочищения» водоемов.

МАЛОЩЕТИНКОВЫЕ ЧЕРВИ (олигохеты), класс кольчатых червей. Длина от долей мм до 2,5 м. Ок. 5 тыс. видов, распространены широко. Обитают в почве (дождевые черви) или пресных водах, реже в морях. Повышают плодородие почв, способствуют самоочищению загрязненных водоемов. Характерный представитель олигохет – дождевой червь. ДОЖДЕВЫЕ ЧЕРВИ семейство малощетинковых червей. Длина от 2-3 см до 3 м, диаметр от 1 мм до 2 см. Веретенообразное тело дождевых червей разделено на сегменты, число которых может достигать 600. Движение происходит за счет сокращения мускулатуры тела. При рытье дождевой червь вытягивает передний конец тела, раздвигая им частички почвы. Затем он расширяет образовавшийся ход, подтягивая вперед туловище. По бокам каждого сегмента расположены пучки небольших, загнутых назад щетинок. При движении в почве они упираются в стенки прорытого хода, не позволяя червю скользить назад. Дождевые черви питаются растительным опадом и различными органическими веществами, содержащимися в почве. В стенках их пищевода имеются три пары особых известковых желез, секрет которых нейтрализует гуминовые кислоты. На спинной стороне стенки кишечника дождевых червей образуется складка — тифлозоль. Она свешивается в просвет кишечника, значительно увеличивая его всасывающую поверхность. Дождевые черви гермафродиты. Однако, у них наблюдается только перекрестное оплодотворение У половозрелых червей в передней трети тела располагается 5-6 утолщенных сегментов — так называемый поясок. В процессе размножения он образует слизистую муфту, в которой заключаются оплодотворенные яйца. Развитие прямое. Около 300 видов, наиболее многочисленных в лесной и лесостепной зонах. Обитают в почве, ведя ночной образ жизни. После сильных дождей выползают на поверхность, нередко даже днем. Играют важную роль в процессах почвообразования, а также служат кормовыми объектами для различных позвоночных и беспозвоночных животных. 11 видов охраняются и занесены в Красные книги различного ранга.

Класс включает более 40 тыс. водных членистоногих, большинство которых обитает в морях, реже в пресных водоемах и лишь немногие из них освоили влажные наземные местообитания. Образ жизни плавающий, ползающий, реже прикрепленный; имеются паразитические формы. Несмотря на различное количество сегментов тела (от 10 до 50) и разнообразие внешней формы, организация ракообразных имеет следующие сходные черты: 1) дыхание с помощью Жабр; 2) слияние головного и грудного отделов с образованием Головогруди; 3) наличие Двух пар усиков, выполняющих осязательную и обонятельную функции, пары Сложных, или Фасеточных, глаз, и трех пар ротовых конечностей (пара верхних и две пары нижних челюстей, которые захватывают и измельчают пищу); 4) разнообразное строение грудных конечностей, которые выполняют функции удержания и перемещения пищи ко рту, движения организма, дыхания; 5) брюшные конечности служат для плавания, а у самок и для прикрепления оплодотворенных яиц; 6) ракообразные всех возрастных групп линяют, но молодь чаще, чем взрослые. Особенности строения и процессов жизнедеятельности. Речной рак — характерный представитель класса Ракообразные. Живет в пресных слабопроточных водоемах. Активен в сумеречное и ночное время. Раки всеядны: поедают растительную пищу, живую и мертвую добычу. Достигая значительных размеров (15 см и более) и обладая хорошими вкусовыми качествами, рак является ценным промысловым объектом. Тело речного рака состоит из 18 сегментов, объединенных в головогрудь и брюшко. Оно покрыто толстым слоем хитиновой кутикулы, укрепленной отложениями извести. Самый верхний воскоподобный слой кутикулы, препятствующий у наземных членистоногих испарению воды из тела, у ракообразных отсутствует, что объясняет их обитание исключительно в водной или околоводной среде. Голова состоит из головной лопасти, несущей пару усиков — антеннул (усики первые), и четырех сегментов, на каждом из которых имеются парные преобразованные конечности: антенны (усики вторые), верхние челюсти и первые и вторые нижние челюсти. Грудной отдел образован восемью сегментами, несущими три пары ногочелюстей и пять пар ходильных КоНечностей. Членистое подвижное брюшко имеет шесть сегментов, на каждом из которых находится по паре плавательных конечностей. У самцов первая и вторая пара брюшных конечностей длинная, желобовидная и используется как совокупительный орган. У самки первая пара конечностей сильно укорочена. Заканчивается брюшко Хвостовым плавником, образованным Шестой парой широких пластинчатых конечностей и хвостовой лопастью.