4. Направление эволюции — дегенерация, ведущая к упрощению организации, утрате организмами ряда органов, потерявших свое значение, возникновению приспособлений к специфич. условиям жизни. Пример дегенерации: у многих червей-паразитов отсутствует кишечник, но хорошо развиты присоски, при помощи кот. они прикрепляются к стенкам кишечника хозяина; хорошо развиты органы размножения.
5. Эволюция видов по пути увеличения их численности, расширения ареала — биологич. прогресс. Примеры: развитие серой крысы, колорадского жука, саранчи. Развитие видов по пути сокращения ареала, уменьшения численности — биологич. регресс. Примеры: виды слонов, тигров, львов.
Видообразование — процесс возникновения новых биологич. видов и измен. их во времени.
Существуют разнообразные теории, объясняющие механизмы видообразования, ни одна из которых не считается полностью доказанной.
Согласно синтетической теории эволюции (СТЭ), основой для видообразования является наследственная изменчивость организмов, ведущий фактор — естеств. отбор. В СТЭ выделяют два способа видообразования: географическое/аллопатрическое и экологическое/симпатрическое.
Большинство учёных придерживается эволюц. теории, кот. подтверждается рядом археологич. и биологич. данных.
Австралопитек считается наиболее близким к предковой форме человека; он жил на территории Африки 4,2-1 млн. лет назад. Тело австралопитека покрывал густой волосяной покров, и по внешнему виду он был ближе к обезьяне, чем к человеку. Но он уже ходил на 2 ногах и пользовался разными предметами как орудиями, чему способствовал отстоящий большой палец кисти. Объём мозга был меньше человеч-го, но больше, чем у совр-ых человекообразных обезьян.
Человек умелый считается самым первым представителем человеч. рода; он жил 2,4-1,5 млн. лет назад в Африке и назван так из-за умения изготовлять простейшие каменные орудия. Его мозг на треть превосходил мозг австралопитека, а биологич. особенности мозга свидетельствуют о возможных зачатках речи. Он более походил на австралопитека, чем на совр. человека.
Человек прямоходящий расселился 1,8 млн - 300 тыс. лет назад по Африке, Европе и Азии. Он делал сложные орудия и уже умел использовать огонь. Его мозг по объему близок к мозгу совр. человека, что позволяло ему организ-ть коллективную деятельность (охоту на крупных животных) и использовать речь.
От 500 до 200 тыс. лет назад происход. переход от человека прямоходящего к разумному человеку. Трудно обнаруж. границу, когда один вид сменяет другой, поэтому представителей перех. периода именуют человеком разумным.
Неандерталец жил 230-30 тыс. лет назад. Объём мозга соответствовал современному (и немного превосходил его). Раскопки свидетельствуют о развитой культуре(ритуалы, зачатки искусства и забота о соплеменниках). Ранее считалось, что неандерталец - прямой предок совр. человека, но сейчас учёные склоняются к версии, что он — тупиковая ветвь эволюции.
Человек разумный новый(человек совр. Типа) появился около 130 тыс. лет назад. Ископаемых «новых людей» по месту первой находки назвали кроманьонцами. Они внешне мало отличались от совр. человека. Высокое развитии культуры - пещерная живопись, миниатюрная скульптура, гравировки, украшения и т.д. Человек разумны 15- 10 тыс. лет назад заселил всю Землю.
Помимо организмов с типичной клеточной организацией эукариотические клетки существуют относительно простые, доядерные, или прокариотические, клетки — бактерии и синезеленые, у которых отсутствуют оформленное ядро, окруженное яд. мембраной, и высокоспециализированные внутриклеточные органоиды. Особую форму организации живого представляют вирусы и бактериофаги. Их строение крайне упрощено: они состоят из ДНК (либо РНК) и белкового футляра. Свои функции обмена веществ и размножения вирусы и фаги осущ. внутри клеток др. орг-ма: вирусы - внутри кл. растений и животных, фаги - в бактериальных клетках как паразиты.
К прокариотам относят бактерии и сине-зелёные водоросли (цианеи). Наследственный аппарат прокариот представлен одной кольцевой молекулой ДНК. В цитоплазме имеется большое кол-во мелких рибосом; отсутствуют слабо выраженные внутр. мембраны. Аппарат Гольджи представлен отдельными пузырьками. Ферментные системы энергетич. обмена упорядоченно расположены на внутр. пов-ти наружной цитоплазматич. мембраны. Снаружи клетка окружена толстой клеточ. стенкой. Многие прокариоты способны к спорообразованию в неблагопр. условиях существования; при этом выделяется небольшой участок цитоплазмы содержащий ДНК, и окружается толстой многослойной капсулой. Размножение прокариот происходит простым делением надвое.
Средняя величина прокариотических клеток 5 мкм. Пласты отсутствуют. Вместо клеточного ядра имеется его эквивалент (нуклеоид), лишенный оболочки и состоящий из одной-единственной молекулы ДНК. Кроме того бактерии могут содержать ДНК в форме крошечных плазмид, сходных с внеядерными ДНК эукариот. В прокариотических клетках, способных к фотосинтезу (сине-зеленые водоросли, зеленые и пурпурные бактерии) имеются различно структурированные крупные впячивания мембраны – тилакоиды. Другие, сложно дифференцированные впячивания мембраны называют мезасомами.
Только некоторые органеллы прокариотической клетки гомологичны соответствующим органеллам эукариот. Для прокариот характерно наличие муреинового мешка – механически прочного элемента клеточной стенки.
Гены, необходимые для жизнедеятельности и определяющие видовую специфичность, расположены у бактерий чаще всего в единственной ковалентно замкнутой молекуле ДНК - хромосоме. Область, где локализована хромосома, называется нуклеоид и не окружена мембраной. В связи с этим новосинтезированная мРНК сразу доступна для связывания с рибосомами, а транскрипция и трансляция сопряжены.
Отдельная клетка может содержать лишь 80 % от суммы генов, имеющихся во всех штаммах её вида. Помимо хромосомы, в клетках бактерий часто находятся плазмиды - также замкнутые в кольцо ДНК, способные к независимой репликации. Они могут быть настолько велики, что становятся неотличимы от хромосомы, но содержат доп-ые гены, необходимые лишь в специфич. условиях. Специальные механизмы распределения обеспечивают сохранение плазмиды в дочерних клетках. Специфичность плазмид может быть весьма разнообразной. В них кодируются механизмы устойчивости к антибиотикам, разрушения специфических веществ и т.д. В ДНК бактерий, как и в ДНК др. орг-ов, выделяются транспозоны – моб. сегменты, способные перемещаться из одной части хромосомы к др., или во внехромосомные ДНК. В отличие от плазмид, они неспособны к автономной репликации, и содержат IS-сегменты - участки, которые кодируют свой перенос внутри клетки.
Коньюгация- 1) у водорослей конъюгат - своеобразный половой процесс, при котором происходит слияние содержимого двух внешне сходных вегетативных клеток. 2) У инфузорий - обмен половыми ядрами и посл их попарное слияние. При слиянии макронуклеус (вегетативное ядро) постепенно разрушается, а микронуклеус (половое ядро) двукратно делится путём мейоза, после чего 3 ядра разрушаются, а 1 делится снова и каждая из его половинок обменивается на половинку ядра партнёра, т.е. происходит их слияние и образуется синкарион, в результате чего восстанавливается двойной набор хромосом. Затем синкарион делится и часть продуктов деления превращается в макронуклеус, а др. часть - в микронуклеусы. Иногда из одной клетки в другую переходит при этом небольшое кол-во цитоплазмы. 3) У бактерий - способ переноса генетич. материала от одной бактер-ой клетки к другой. При этом две бактерии соединяются тонким мостиком, через который из одной клетки (донора) в др. (реципиент) переходит отрезок нити ДНК. Наследственные св-ва реципиента изменяютс с кол-ом генетич. инфы, заключённой в переданном кусочке ДНК. 4) Конъюгация хромосом - попарное временное сближение гомолог. хромосом, во время кот. может произойти обмен гомолог. участками.
Прокариоты/бактерии – это предъядерные организмы, у которых отсутствует наст. ядро. Прокариоты: бактерии(эубактерии), архебактерии и цианобактерии.
По типам обмена в-в выделяются сл. группы прокариот: гетеротрофные (обитающие в др. орг-ах) и автотрофные (фотосинтез. и хемосинтезирующие), аэробные и анаэробные.
Тело прокариот состоит из одной клетки. Но встреч нитчатые и колониальные формы. Форма клеток бактерий изменчива, однако можно выделить несколько основных морфологических типов:
1. Кокки – шаровидные формы. К коккам относятся: микрококки – одиночные клетки, диплококки – парные кокки; стрептококки – колонии в виде цепочек; стафилококки – гроздевидные колонии; сарцины – колонии кубической формы.
2. Палочки. К ним относятся: собственно бактерии (не образуют споры), а также бациллы и клостридии (образуют споры). Споры у бактерий служат для перенесения неблагопр. усл. - одна клетка образует одну спору. Споры могут образов-ся в центр-ой части клетки или на одном из концов палочки.
3. Извитые формы. К ним относятся одноклеточные бактерии: спириллы (клетки в виде длинной спирали) и вибрионы.
4. Нитевидные формы. К ним относятся одноклеточные и многоклеточные прокариоты. Тело нитевидных прокариот может быть неразветвленным и разветвленным.
1ая особенность сост. в способности многих РНК- и ДНК-содержащих вирусов вызывать интегративную инфекцию(происходит при встраивании вирусной нукл. кислоты в хромосому клетки хозяина). Это имеет место при гепатите В, СПИДе и др. Но отсутствуют стадии репродукции, сборки и выхода вируса из клетки. Клетки с интегрированным вирусным геномом (провирусом) могут сохранить свои функции. Однако в определенных условиях интеграция вирусного генома может привести к мутациям и неконтролируемому делению клетки. Встроенная вирусная ДНК синхронно реплицируется с клеточной ДНК и при делении материнской клетки передается дочерним.
2ая особенность обусловлена наличием стадии вирусами, во время которой вирус циркулирует в крови. В кровь вирус может поступать из лимф. системы, переноситься лейкоцитами. Искл. сост. вирусы, распр-ся нейрогенным путём.
3ья особенность заключ. в поражении вирусами лимфоцитов - клеток иммунной системы организма человека. Вирусы гриппа, кори, герпеса, полиомиелита, ротавирусы и др. угнетают иммунные реакции Т-лимфоцитов. Вирусы герпеса, вызывающие ветряную оспу и лишай индуцируют увеличение кол-ва Т-лимфоцитов, а вирус клещевого энцефалита вызывает их активацию. Наиболее специализированными облигатно-лимфотропными вирусами являются три вируса, поражающие Т-лимфоциты человека, и один - В-лимфоциты. Третий вирус ВИЧ, является возбудителем СПИДа.
4ая особенность, характерная для ряда вирусных инфекций (оспа, бешенство, герпес, корь и др.), состоит в образовании внутриядерных или внутрицитоплазматических включений. Они имеют разную форму и величину. Одни из них (базофильные включейия) окрашиваются основными красителями и представляют собой внутриклеточные скопления вируса. Последствия инфекционного процесса, вызванного вирусами, разнообразны - от сохранения жизнеспособности клетки до широкого спектра поражения. При этом вирусы либо исчезают из организма после выздоровления, либо сохраняются в нем. Наличие вируса в организме не всегда сопровождается его выделением. Вирусные болезни протекают в виде продуктивной и персистирующей инфекций. Продуктивная/острая инфекция сопровожд. репродукцией вирусов в клетках хозяина и быстрым выделением их из организма. Острые инфекции можно подразделить на очаговые и генерализованные.
Свойства вирусов: 1.Это мельчайшие жив. орг-мы. 2.Они не имеют кл. стр-я. 3.Вирусы способны воспроизводиться, проникнув в живую клетку. Т.е. все они - эндопаразиты, т.е вирусы могут жить, лишь паразитируя внутри других клеток. Большинство из них вызывает болезни. 4.Вирусы состоят из небольшой молекулы нуклеиновой кислоты, либо ДНК, либо РНК, окруженной оболочкой. 5.Кажд тип способен распознавать и инфицировать лишь опред. типы клеток.
Вирусы не размножаются кл. делением, т.к. не имеют клеточного строения. Вместо этого они используют ресурсы клетки-хозяина для образования множественных копий самих себя, и их сборка происходит внутри клетки.
Жизненный цикл вируса можно разбить на несколько этапов:
Прикрепление представляет собой образование специфичной связи между белками вирусного капсида и рецепторами на пов-ти клетки-хозяина. Например, ВИЧ поражает только опред. тип человеч. лейкоцитов.
Проникновение в клетку. На следующем этапе вирусу необходимо доставить внутрь клетки свой ген. материал. Некоторые вирусы также переносят внутрь клетки собственные белки, необходимые для её реализации (особенно для вирусов, содержащих негат. РНК). Различные вирусы для проникновения в клетку используют разные стратегии. Вирусы также различают по тому, где происходит их репликация: часть вирусов размножается в цитоплазме клетки, а часть в её ядре. Процесс инфицирования вирусами клеток грибов и растений отличается от инфицирования клеток животных. Растения имеют прочную клеточную стенку, состоящую из целлюлозы, а грибы — из хитина, так что большинство вирусов могут проникнуть в них только после повреждения клеточной стенки. Однако почти все вирусы растений (включая вирус табачной мозаики) могут перемещаться из клетки в клетку в форме одноцепочечных нуклеопротеиновых комплексов через плазмодесмы. Бактерии, как и растения, имеют крепкую клеточную стенку, которую вирусу, чтобы попасть внутрь, приходится повредить. Но в связи с тем, что клеточная стенка бактерий намного тоньше, чем у растений, некоторые вирусы выработали механизм впрыскивания генома в бактериальную клетку через толщу клеточной стенки, при котором капсид остаётся снаружи. Это достигается при помощи вирусных ферментов или ферментов клетки-хозяина. В конце вирусная геномная нуклеиновая кислота освобождается. Репликация вируса включает синтез мРНК ранних генов вируса (с исключениями для вирусов с положительным РНК), синтез вирусных белков. Вслед за этим может последовать ещё один или несколько кругов доп. синтеза мРНК. Вслед за этим происходит самосборка в-ых частиц, позже происходят модификации белков. У вирусов(ВИЧ), эта модификация происходит после выхода вируса из кл-хозяина.