Москва Высшая школа 2003
УДК 574/578
ББК 28.0 Б63
Авторы:
В.Н. Ярыгин, В.И. Васильева, И.Н. Волков, В.В. Синельщикова
Рецензенты:
кафедра медицинской биологии и генетики
Тверской государственной медицинской академии
(зав. кафедрой - проф. Г. В. Хомулло);
кафедра биологии Ижевской государственной медицинской академии завкафедрой проф. В.А. Глумова )
1

РАЗДЕЛ IV
ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ
Рассмотренные ранее биологические явления и механизмы, относящиеся к молекулярно-генетическому, клеточному и онтогенетическому уровням организации жизни, в пространственном отношении ограничивались отдельно взятым организмом (многоклеточным или, одноклеточным, прокариотическим или эукариотическим), а во временном - его онтогенезом, или жизненным циклом.
Популяционно-видовой уровень организации относится к категории надорганизменных.
Жизнь представлена отдельными видами, являющимися совокупностями организмов, которые обладают свойствами наследственности и изменчивости.
Эти свойства становятся основой эволюционного процесса. Механизмами, обусловливающими такой результат, являются избирательная выживаемость и избирательное размножение особей, принадлежащих к одному виду. В природных условиях особенно интенсивно размножение происходит в популяциях, которые являются минимальными самовоспроизводящимися группами особей внутри вида.
Каждый "из некогда существовавших или ныне живущих видов представляет собой итог определенного цикла эволюционных преобразований на популяционно- видовом уровне, закрепленный изначально в его генофонде Последний отличается двумя важными качествами. Во-первых, он содержит биологическую информацию о том, как данному виду выжить и оставить потомство в определенных условиях окружающей среды, а во-вторых, обладает способностью к частичному изменению содержания заключенной в нем биологической информации. Последнее является
3

основой эволюционной и экологической пластичности вида, те. возможности приспособиться к существованию в иных условиях, меняющихся в историческом времени или от территории к территории. Популяционная структура вида, приводящая к распаду генофонда видана генофонды популяций, способствует проявлению в исторической судьбе видав зависимости от обстоятельств обоих отмеченных качеств генофонда - консервативности и пластичности.
Таким образом, общебиологическое значение популяционно-видового уровня состоит в реализации элементарных механизмов эволюционного процесса, обусловливающих видообразование.
Значение происходящего на популяционно-видовом уровне для здравоохранения определяется наличием наследственных болезней, заболеваний с очевидной наследственной предрасположенностью, а также выраженными особенностями генофондов разных популяций людей. Процессы, происходящие на этом уровне, в сочетании с экологическими особенностями различных территорий составляют основу перспективного направления современной медицины - эпидемиологии неинфекционных болезней.
ГЛАВА БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВИД. ПОПУЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА ВИДА. ПОНЯТИЕ О ВИДЕ
Видом называют совокупность особей, сходных по основным морфологическими функциональным признакам, кариотипу, поведенческим реакциям, имеющих общее происхождение, заселяющих определенную территорию ареал , в природных условиях скрещивающихся исключительно между собой и при этом производящих плодовитое потомство.
Видовая принадлежность особи определяется по соответствию ее перечисленным критериям морфологическому, физиолого-биохимическому, цитогенетическому, этологическому, экологическому и др. Наиболее важные признаки вида - его генетическая репродуктивная изоляция заключающаяся в нескрещиваемости особей данного вида с представителями других видов, а также генетическая устойчивость в природных условиях приводящая к независимости эволюционной судьбы.
Со времен К. Линнея вид является основной единицей систематики. Особое положение вида среди других систематических единиц (таксонов) обусловливается тем, что это та группировка, в которой отдельные особи существуют реально В составе видав природных условиях особь рождается, достигает половой зрелости и выполняет свою главную биологическую функцию участвуя в репродукции, обеспечивает продолжение рода. В отличие от вида таксоны надвидового ранга, такие, как род, отряд, семейство, класс, тип, не являются ареной реальной жизни организмов. Выделение их в естественной системе органического мира отражает
4

результаты предшествующих этапов исторического развития живой природы. Распределение организмов по надвидовым таксонам указывает на степень их филогенетического родства.
Важнейшим фактором объединения организмов в виды служит половой процесс Представители одного вида, скрещиваясь друг с другом, обмениваются наследственным материалом. Это ведет к перекомбинации в каждом поколении генов (аллелей, составляющих генотипы отдельных особей. В результате достигаются нивелировка различий между организмами внутри вида и длительное сохранение основных морфологических, физиологических и прочих признаков, отличающих один вид от другого. Благодаря половому процессу происходит также объединение генов (аллелей, распределенных по генотипам разных особей, в общий генофонд (аллелофонд)
1
вида. Этот генофонд заключает в себе весь объем наследственной информации, которым располагает видна определенном этапе его существования.
Определение вида, приведенное выше, не может быть применено к размножающимся бесполым путем агамным (некоторые микроорганизмы, синезеленые водоросли, самооплодотворяющимся и строго партеногетическим организмам. Группировки таких организмов, эквивалентные виду, выделяют по сходству фенотипов, общности ареала, близости генотипов по происхождению. Практическое использование понятия вид даже у организмов с половым размножением нередко затруднено. Это обусловлено динамичностью видов, проявляющейся во внутривидовой изменчивости, размытости границ ареала, образовании и распаде внутривидовых группировок различного объема и состава популяций, рас, подвидов. Динамичность видов является следствием действия элементарных эволюционных факторов (см. гл. 11).
10.2. ПОНЯТИЕ О ПОПУЛЯЦИИ
В природных условиях организмы одного вида расселены неравномерно. Имеет место чередование участков повышенной и пониженной концентрации особей (рис. 10.1). В результате вид распадается на группировки или популяции, соответствующие зонам более плотного заселения. Радиусы индивидуальной активности отдельных особей ограничены. Так, виноградная улитка способна преодолеть расстояние в несколько десятков метров, ондатра в несколько сотен метров, песец - в несколько сотен километров. Благодаря этому размножение репродуктивные ареалы) в основном приурочено к территориям с повышенной плотностью организмов.
1
Объем генетической информации, которой располагает вид или популяция, обусловливается совокупностью наследственных задатков во всех аллельных формах. Таким образом, более полно объем наследственной информации отражает термин «аллелофонд», но более употребим генофонд

Рис. 10.1. Неравномерное расселение особей по ареалу вида.
А- ленточный; Б- пятнистый; В- островной типы
Вероятность случайных скрещиваний (панмиксии), обусловливающих из поколения в поколение эффективную перекомбинацию генов, внутри сгущений оказывается выше, чем в зонах между ними и для видав целом. Таким образом, в репродуктивном процессе генофонд вида представлен генофондами популяций.
Популяцией называют минимальную самовоспроизводящуюся группу особей одного вида, населяющих определенную территорию (ареал) достаточно долгов течение многих поколений. В популяции фактически осуществляется сравнительно высокий уровень панмиксии, иона в определенной степени отделена от других популяций той или иной формой изоляции. Экологическая характеристика популяции
Экологически популяция характеризуется величиной , оцениваемой по занимаемой территории (ареалу, численности особей, возрастному и половому составу. Размеры ареала зависят от радиусов индивидуальной активности организмов данного вида и особенностей природных условий на соответствующей территории. Численность особей в популяциях организмов разных видов различается. Так, количество стрекоз Leucorrhinia albifrons в популяции на одном из подмосковных озер достигало 30 000, тогда как численность земляной улитки
Cepaea nemoralis оценивалась в 1000 экземпляров. Существуют минимальные значения численности, при которых популяция способна поддерживать себя во времени. Сокращение численности ниже этого минимума приводит к вымиранию популяции.
Величина популяции постоянно колеблется, что зависит от изменений экологической ситуации. Так, осенью благоприятного по кормовым условиям года популяция диких кроликов на одном из островов у юго-западного побережья Англии состояла из 10 000 особей. После холодной малокормной зимы число особей снизилось до Возрастная структура популяций организмов разных видов варьирует в зависимости от продолжительности жизни, интенсивности размножения, возраста Определение справедливо для видов с половым размножением

достижения половой зрелости. В зависимости от вида организмов она может быть то более, то менее сложной. Так, у стадных млекопитающих, например дельфинов белух Delphinapterus leucas, в популяции одновременно находятся детеныши текущего года рождения, подросший молодняк прошлого года рождения, половозрелые, но, как правило, не размножающиеся животные в возрасте 2-3 лет, взрослые размножающиеся особи в возрасте 4-20 лет. С другой стороны, у землероек Sorex весной рождаются 1-2 приплода, вслед зачем взрослые особи вымирают, так что осенью вся популяция состоит из молодых неполовозрелых животных.
Половой состав популяций обусловливается эволюционно закрепленными механизмами формирования первичного (на момент зачатия, вторичного (на момент рождения) и третичного (во взрослом состоянии) соотношения полов. В качестве примера рассмотрим изменение полового состава популяции людей. На момент рождения оно составляет 106 мальчиков на 100 девочек, в возрасте 16-18 лет выравнивается, в возрасте 50 лет насчитывает 85 мужчин на 100 женщина в возрасте 80 лет - 50 мужчин на 100 женщин. Генетические характеристики популяции
Генетически популяция характеризуется ее генофондом (аллелофондом). Он представлен совокупностью аллелей, образующих генотипы организмов данной популяции. Генофонды природных популяций отличает наследственное разнообразие (генетическая гетерогенность, или полиморфизм, генетическое единство, динамическое равновесие доли особей с разными генотипами.
Наследственное разнообразие заключается в присутствии в генофонде одновременно различных аллелей отдельных генов. Первично оно создается мутационным процессом. Мутации, будучи обычно рецессивными и не влияя на фенотипы гетерозиготных организмов, сохраняются в генофондах популяций вскрытом от естественного отбора состоянии. Накапливаясь, они образуют резерв наследственной изменчивости Благодаря комбинативной изменчивости этот резерв используется для создания в каждом поколении новых комбинаций аллелей. Объем такого резерва огромен. Так, при скрещивании организмов, различающихся по 1000 локусов
1
, каждый из которых представлен десятью аллелями, количество вариантов генотипов достигает 10 1000
, что превосходит число электронов во Вселенной.
Генетическое единство популяции обусловливается достаточным уровнем панмиксии. В условиях случайного подбора скрещивающихся особей источником аллелей для генотипов организмов последовательных поколений является весь генофонд популяции. Генетическое единство проявляется также в общей генотипической изменчивости популяции при изменении условий существования, что обусловливает как выживание вида, таки образование новых видов.
1
Число локусов (генов) у человека превышает эту цифру враз. Частоты аллелей. Закон Харди - Вайнберга
В пределах генофонда популяции доля генотипов, содержащих разные аллели одного гена при соблюдении некоторых условий из поколения в поколение не изменяется. Эти условия описываются основным законом популяционной генетики, сформулированным в 1908 г. английским математиком Дж. Харди и немецким врачом-генетиком Г. Вайнбергом. В популяции из бесконечно большого числа свободно скрещивающихся особей в отсутствие мутаций, избирательной миграции организмов с различными генотипами и давления естественного отбора первоначальные частоты аллелей сохраняются из поколения в поколение».
Допустим, что в генофонде популяции, удовлетворяющей описанным условиям, некий ген представлен аллелями Аи А, обнаруживаемыми с частотой р и q. Так как других аллелей в данном генофонде не встречается, тор. При этом q = 1-р.
Соответственно особи данной популяции образуют р гамет с аллелем Аи гамет с аллелем А. Если скрещивания происходят случайным образом, то доля половых клеток, соединяющихся с гаметами А, равна р, а доля половых клеток, соединяющихся с гаметами A
2
, - q. Возникающее в результате описанного цикла размножения поколение F
1
образовано генотипами A
l
A
1
, A
1
A
2
, A
2
A
2
, количество которых соотносится как (р + q) (р + q) = р + 2pq + q
2
(рис. 10.2). По достижении половой зрелости особи AlAi и АгА2 образуют по одному типу гамет - A
1
или A
2
- с частотой, пропорциональной числу организмов указанных генотипов (р и q). Особи A
1
A
2
образуют оба типа гамет с равной частотой Рис. 10.2. Закономерное распределение генотипов в ряду поколений в зависимости от частоты образования гамет разных типов (закон Харди-Вайнберга)
Таким образом, доля гамет A
1
в поколении F
1
составит р + 2pq/2 = р + р(1-р)
= p, а доля гамет А будет равна q
2
+ 2pq/2 = q
2
+ + q(l-q) = Так как частоты гамет с разными аллелями в поколении
FI
в сравнении с родительским поколением не изменены, поколение F2 будет представлено организмами с генотипами A
l
A
1
, A
1
A
2
и А
2
А
2
в том же соотношении р + 2pq + q
2 8

Благодаря этому очередной цикл размножения произойдет при наличии р гамет A
1
и q гамет А. Аналогичные расчеты можно провести для локусов с любым числом аллелей. В основе сохранения частот аллелей лежат статистические закономерности случайных событий в больших выборках.
Уравнение Харди-Вайнберга в том виде, в котором оно рассмотрено выше, справедливо для аутосомных генов. Для генов, сцепленных с полом, равновесные частоты генотипов A
l
A
1
, A
1
A
2
и А
2
А
2
совпадают с таковыми для аутосомных генов р + 2pq + q
2
. Для самцов (в случае гетерогаметного пола) в силу их гемизиготности возможны лишь два генотипа A
1
- или А -, которые воспроизводятся с частотой, равной частоте соответствующих аллелей у самок в предшествующем поколении р и q. Из этого следует, что фенотипы, определяемые рецессивными аллелями сцепленных с хромосомой Х генов , у самцов встречаются чаще, чему самок.
Так, при частоте аллеля гемофилии, равной 0,0001, это заболевание у мужчин данной популяции наблюдается враз чаще, чему женщин (1 на 10 тыс. у первых и 1 на 100 млн. у вторых).
Еще одно следствие общего порядка заключается в том, что в случае неравенства частоты аллеля у самцов и самок разность между частотами в следующем поколении уменьшается вдвое, причем меняется знак этой разницы. Обычно требуется несколько поколений для того, чтобы возникло равновесное состояние частоту обоих полов. Указанное состояние для аутосомных генов достигается заодно поколение.
Закон Харди - Вайнберга описывает условия генетической стабильности популяции Популяцию, генофонд которой не изменяется в ряду поколений, называют менделевской. Генетическая стабильность менделевских популяций ставит их вне процесса эволюции, так как в таких условиях приостанавливается действие естественного отбора. Выделение менделевских популяций имеет чисто теоретическое значение. В природе эти популяции не встречаются. В законе Харди
- Вайнберга перечислены условия, закономерно изменяющие генофонды популяций. К указанному результату приводят, например, факторы, ограничивающие свободное скрещивание (панмиксию), такие, как конечная численность организмов в популяции, изоляционные барьеры, препятствующие случайному подбору брачных пар. Генетическая инертность преодолевается также благодаря мутациям, притоку в популяцию или оттоку из нее особей с определенными генотипами, отбору. Место видов и популяций в эволюционном процессе
Вследствие общей адаптивной (приспособительной) направленности эволюции виды, возникающие в результате этого процесса, являются совокупностями организмов, так или иначе приспособленных к определенной среде. Эта приспособленность сохраняется на протяжении длительного ряда поколений благодаря наличию в генофондах и передаче потомству при размножении соответствующей биологической информации. Из этого следует, что при мало
9

меняющихся условиях обитания сохранность вида во времени зависит от стабильности, консерватизма его генофонда. С другой стороны, стабильные генофонды не обеспечивают выживания в случае изменения условий жизни в историческом развитии планеты. Такие генофонды дают меньше возможностей для расширения ареала вида и освоения новых экологических ниш в текущий исторический период.
Популяционная структура вида позволяет совместить долговременность приспособлений, сформировавшихся на предшествующих этапах развития, с эволюционными и экологическими перспективами. Генофонд вида фактически распадается на генофонды популяций, каждый из которых отличается собственным направлением изменчивости. Популяции - это генетически открытые в рамках вида группировки организмов.
Межпопуляционные миграции особей, сколь бы незначительными они ни были, препятствуют углублению различий и объединяют популяции в единую систему вида. Однако в случае длительной изоляции некоторых популяций от остальной части вида первоначально минимальные различия нарастают. В конечном итоге это приводит к генетической (репродуктивной) изоляции, что и означает появление нового вида. В эволюционный процесс непосредственно включены отдельные популяции, а завершается он образованием вида.
Таким образом, популяция является элементарной эволюционной единицей, тогда как вид - качественным этапом эволюции, закрепляющим ее существенный результат

ГЛАВА ВИДООБРАЗОВАНИЕ В ПРИРОДЕ. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ
Согласно синтетической теории эволюции, элементарное эволюционное явление, с которого начинается видообразование, заключается в изменении генетического состава (генетической конституции, или генофонда) популяции. События и процессы, способствующие преодолению генетической инертности популяций и приводящие к изменению их генофондов , называют элементарными эволюционными факторами Важнейшими из них являются мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор. МУТАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС
Изменения наследственного материала половых клеток в виде генных, хромосомных и геномных мутаций происходят постоянно. Особое место принадлежит генным мутациям Они приводят к возникновению серий аллелей и, таким образом, к разнообразию содержания биологической информации.
Вклад мутационного процесса в видообразование носит двоякий характер. Изменяя частоту одного аллеля по отношению к другому, он оказывает на генофонд популяции прямое действие. Еще большее значение имеет формирование за счет мутантных аллелей резерва наследственной изменчивости. Это создает условия для варьирования аллельного состава генотипов организмов в последовательных поколениях путем комбинативной изменчивости. Благодаря мутационному процессу поддерживается высокий уровень наследственного разнообразия природных
11

популяций. Совокупность аллелей, возникающих в результате мутаций, составляет исходный элементарный эволюционный материал В процессе видообразования он используется как основа действия других элементарных эволюционных факторов.
Хотя отдельная мутация - событие редкое, общее число мутаций значительно. Допустим, что некая мутация возникает с частотой 1 на 100 000 гамет, количество локусов в геноме составляет 10 000, численность особей водном поколении равна 10 000, а каждая особь производит 1000 гамет. При таких условиях по всем локусам за поколение в генофонде вида произойдет 10 6
мутаций. За среднее время существования вида, равное нескольким десяткам тысяч поколений, количество мутаций составит 10 10
. Большинство мутаций первоначально оказывает на фенотип особей неблагоприятное действие. В силу рецессивности мутантные аллели обычно присутствуют в генофондах "популяций в гетерозиготных по соответствующему локусу генотипах.
Благодаря этому достигается тройственный положительный результат 1) исключается непосредственное отрицательное влияние мутантного аллеля на фенотипическое выражение признака, контролируемого данным геном 2) сохраняются нейтральные мутации, не имеющие приспособительной ценности в настоящих условиях существования, но которые смогут приобрести такую ценность в будущем 3) накапливаются некоторые неблагоприятные мутации, которые в гетерозиготном состоянии нередко повышают относительную жизнеспособность организмов (эффект гетерозиса. Таким образом создается резерв наследственной изменчивости популяции.
Доля полезных мутаций мала, однако их абсолютное количество в пересчете на поколение или период существования вида может быть большим. Допустим, что одна полезная мутация приходится на 1 млн. вредных. Тогда в рассматриваемом выше примере среди 10 6
мутаций заодно поколение 10 4
будет полезной. За время существования вида его генофонд обогатится 10 4
полезными мутациями.
Мутационный процесс, выполняя роль элементарного эволюционного фактора, происходит постоянно на протяжении всего периода существования жизни, а отдельные мутации возникают многократно у разных организмов. Генофонды популяций испытывают непрерывное давление мутационного процесса Это обеспечивает накопление мутаций, несмотря на высокую вероятность потери в ряду поколений единичной мутации. ПОПУЛЯЦИОННЫЕ ВОЛНЫ
Популяционными волнами или волнами жизни (С.С. Четвериков) называют периодические или апериодические колебания численности организмов в природных популяциях. Это явление распространяется на все виды животных и растений, а также на микроорганизмы. Причины колебаний часто имеют экологическую природу. Так, размеры популяций жертвы (зайца) растут при снижении давления на них со стороны популяций хищника (рыси, лисицы, волка. Отмечаемое в этом случае увеличение кормовых ресурсов способствует росту
12

численности хищников, что, в свою очередь, интенсифицирует истребление жертвы рис. Вспышки численности организмов некоторых видов, наблюдавшиеся в ряде регионов мира, были обусловлены деятельностью человека.В XIX-XX вв. это относится к популяциям кроликов в Австралии, домовых воробьев в Северной Америке, канадской элодеи в Евразии. В настоящее время существенно возросли размеры популяций домовой мухи, находящей прекрасную кормовую базу в виде разлагающихся пищевых отбросов вблизи поселений человека. Напротив, численность 12 популяций домовых воробьев в городах падает вследствие прекращения широкого использования лошадей. Масштабы колебаний численности организмов разных видов варьируют. Для одной из зауральских популяций майских жуков отмечены изменения количества особей в 10 6
раз.
Рис. 11.1 Колебания численности особей в популяциях жертвы (заяц-беляк, сплошная линия) и хищников (А - рыси B - лисицы Д - волка)
Численность особей выражена в процентах к минимальному из зарегистрированных значений, принятому за Изменение генофондов популяций происходит как на подъеме, таки на спаде
13

популяционной волны. Приросте численности организмов наблюдается слияние ранее разобщенных популяций и объединение их генофондов. Так как популяции по своему генетическому составу уникальны, в результате такого слияния возникают новые генофонды с измененными по сравнению с исходными частотами аллелей. В условиях возросшей численности интенсифицируются межпопуляционные миграции особей что также способствует перераспределению аллелей. Рост количества организмов обычно сопровождается расширением занимаемой территории. На гребне популяционной волны некоторые группы особей выселяются за пределы ареала вида и оказываются в необычных условиях существования В таком случае они испытывают действие новых факторов естественного отбора. Повышение концентрации особей в связи с ростом их численности усиливает внутривидовую борьбу за существование.
При спаде численности наблюдается распад крупных популяций. Возникающие малочисленные популяции характеризуются измененными генофондами. В условиях массовой гибели организмов редкие мутантные аллели могут быть генофондом потеряны. При сохранении редкого аллеля его концентрация в генофонде малочисленной популяции автоматически возрастает. На спаде волны жизни часть популяций, как правило, небольших по размерам, остается за пределами обычного ареала вида. Чаще они, испытывая действие необычных условий жизни, вымирают. Реже, при благоприятном генетическом составе, такие популяции переживают период спада численности. Будучи изолированными от основной массы вида, существуя в необычной среде, они нередко являются родоначальниками новых видов.
Популяционные волны - это эффективный фактор преодоления генетической инертности природных популяций. Вместе стем их действие на генофонды не является направленным. В силу этого они, подготавливают эволюционный материал к действию других элементарных эволюционных факторов. ИЗОЛЯЦИЯ
Ограничение свободы скрещиваний (панмиксии) организмов называют изоляцией Снижая уровень панмиксии, изоляция приводит к увеличению доли близкородственных скрещиваний. Сопутствующая этому гомозиготизация усиливает особенности генофондов популяций, которые создаются вследствие мутаций, комбинативной изменчивости, популяционных волн. Препятствуя снижению межпопуляционных генотипических различий, изоляция является необходимым условием сохранения, закрепления и распространения в популяциях генотипов повышенной жизнеспособности.
В зависимости от природы факторов ограничения панмиксии различают географическую, биологическую и генетическую изоляцию. Географическая изоляция заключается в пространственном разобщении популяций благодаря
14

существует большое разнообразие генотипов и, следовательно, фенотипов. Благодаря индивидуальной изменчивости в условиях конкретной среды обитания приспособленность разных генотипов (фенотипов) различна. В эволюционном контексте приспособленность определяют как произведение жизнеспособности в данной среде, обусловливающей большую или меньшую вероятность достижения репродуктивного возраста, на репродуктивную способность особи. Различия между организмами по приспособленности, оцениваемой передачей аллелей следующему поколению, выявляются в природе с помощью естественного отбора Главный результат отбора заключается непросто в выживании более жизнеспособных, а в относительном вкладе таких особей в генофонд дочерней популяции.
Необходимой предпосылкой отбора является борьба за существование - конкуренция запищу, жизненное пространство, партнера для спаривания. Естественный отбор происходит на всех стадиях онтогенеза организмов. На дорепродуктивных стадиях индивидуального развития, например в эмбриогенезе, преобладающим механизмом отбора служит дифференциальная избирательная) смертность В конечном итоге отбор обеспечивает дифференциальное
(избирательное )
воспроизведение
(размножение )
генотипов. Благодаря естественному отбору аллели (признаки, повышающие выживаемость и репродуктивную способность, накапливаются в ряду поколений, изменяя генетический состав популяций в биологически целесообразном направлении. В природных условиях естественный отбор осуществляется исключительно по фенотипу. Отбор генотипов происходит вторично через отбор фенотипов, которые отражают генетическую конституцию организмов.
Как элементарный эволюционный фактор естественный отбор действует в популяциях. Популяция является полем действия отдельные особи - объектами действия а конкретные признаки - точками приложения отбора.
Эффективность отбора по качественному и количественному изменению генофонда популяции зависит от величины давления и направления его действия. Величину давления отбора выражают коэффициентом отбора S, который характеризует интенсивность устранения из репродуктивного процесса или сохранения в нем соответственно менее или более приспособленных форм по сравнению с формой, принятой за стандарт приспособленности. Так, если некий локус представлен аллелями A
1
и А, то популяция по генотипам делится натри группы A
1
A
1
; A
1
A
2
; A
2
A
2
. Обозначим приспособленность этих генотипов W
0
, W
1
,
W
2
. Выберем в качестве стандарта первый генотип, относительная приспособленность которого максимальна и равна 1. Тогда приспособленности других генотипов составят доли этого стандарта или W
0
/W
0
= 1,
W
1
/W
0
=l-S
1
, Величины S
1
и S
2
означают пропорциональное снижение в очередном
18

поколении воспроизводства генотипов A
1
A
2
и А
2
А
2
сравнительно с генотипом Отбор особенно эффективен в отношении доминантных аллелей при условии их полного фенотипического проявления и менее эффективен в отношении рецессивных аллелей, а также в условиях неполной пенетрантности. На результат отбора влияет исходная концентрация аллеля в генофонде. При низких и высоких концентрациях отбор происходит медленно. Изменение доли доминантного аллеля в сравнении с рецессивным при коэффициенте отбора 0,01 приведено ниже.
Возрастание, Число поколений 250 1-50 500 50-98 5000 98-99,9 В теории, упрощая ситуацию, допускают, что отбор через фенотипы действует на генотипы благодаря различиям в приспособительной ценности отдельных аллелей. В реальной жизни приспособительная ценность генотипов зависит от влияния на фенотип и взаимодействия всей совокупности генов. Оценка величины давления отбора по изменению концентрации отдельных аллелей технически часто невыполнима. Поэтому расчет проводят по изменению концентрации организмов определенного фенотипа.
Пусть в популяции присутствуют организмы двух фенотипических классов Аи В в отношении С
A
/С
B
= U
1
. Вследствие различий по приспособленности происходит естественный отбор (селекция, который изменяет соотношение особей с фенотипами Аи В. В следующем поколении оно станет С
A
/С
B
= U
2
= U
1
(1 + S), где
S - коэффициент отбора. Отсюда S = U
2
/U
1
- 1. При селективном преимуществе фенотипа А U
2
> U
1
, a S > 0. При селективном преимуществе фенотипа В U
2
1
и S
2
= U
1
, a S=0. В рассмотренном примере при S > 0 отбор сохраняет в популяции в ряду поколений фенотипы Аи устраняет фенотипы В, при S отрицательным.
В зависимости от результата различают стабилизирующую, движущую и дизруптивную формы естественного отбора (рис. 11.4). Стабилизирующий отбор сохраняет в популяции средний вариант фенотипа или признака. Он устраняет из репродуктивного процесса фенотипы, уклоняющиеся от сложившейся адаптивной нормы, приводит к преимущественному размножению типичных организмов. Так, сотрудник одного из университетов США подобрал после снегопада и сильного ветра 136 оглушенных воробьев Passer domesticus. Из них 72 выживших воробья имели крылья средней длины, тогда как 64 погибшие птицы были либо длиннокрылыми, либо короткокрылыми. Стабилизирующая форма соответствует консервативной роли естественного отбора При относительном постоянстве
19

условий среды благодаря этой форме сохраняются результаты предшествующих этапов эволюции.
Движущий направленный отбор обусловливает последовательное изменение фенотипа в определенном направлении, что проявляется в сдвиге средних значений отбираемых признаков в сторону их усиления или ослабления. При смене условий обитания благодаря этой форме отбора в популяции закрепляется фенотип, более соответствующий среде. После того как новое значение признака придет в оптимальное соответствие условиям среды, движущая форма отбора сменяется стабилизирующей. Примером такого отбора является замещение в популяции гавани Плимут (Англия) крабов Carcinus maenas с широким головогрудным щитком животными с узким щитком в связи с увеличением количества ила.
Рис. 11.4. Формы естественного отбора:
I -стабилизирующая, движущая, дизруптивная последовательные поколения особей

Рис. 11.5. Изменение массы тела мышей из двух популяций в последовательных поколениях вследствие отбора поэтому признаку
1 - тяжелые животные, 2 - легкие животные
Направленный отбор составляет основу искусственного отбора. Так, водном эксперименте на протяжении ряда поколений из популяции шестинедельных мышей отбирали для скрещивания наиболее тяжелых и наиболее легких животных. Избирательное воспроизведение по признаку массы тела привело к образованию двух самостоятельных популяций, соответственно с возрастающей и убывающей массой тела (рис. 11.5). По окончании опыта, занявшего 11 поколений, ни одна из этих популяций не вернулась к первоначальной массе.
Дизруптивный разрывающий отбор сохраняет несколько разных фенотипов с равной приспособленностью. Он действует против особей со средним или промежуточным значением признаков. Так, в зависимости от преобладающего цвета почвы улитки Cepaea nemoralis имеют раковины коричневой, желтой, розовой окраски. Дизруптивная форма отбора разрывает популяцию по определенному признаку на несколько групп. Она поддерживает в популяции состояние генетического полиморфизма.
В зависимости от формы отбор сокращает масштабы изменчивости, создает новую или сохраняет прежнюю картину разнообразия. Как и другие элементарные эволюционные факторы, естественный отбор вызывает изменения соотношений аллелей в генофондах популяций. Особенность его действия состоит в том, что эти изменения направленны. Отбор приводит генофонды в соответствие с критерием приспособленности. Он осуществляет обратную связь между изменениями генофонда и условиями обитания, накладывает на эти изменения печать биологической целесообразности (полезности. Естественный отбор действует совместно с другими эволюционными факторами. Поддерживая генотипическое разнообразие особей в ряду поколений, мутационный процесса также популяционные волны, комбинативная изменчивость создают для него необходимый материал.
Естественный отбор нельзя рассматривать как сито, сортирующее генотипы
21

по приспособленности. В эволюции ему принадлежит творческая роль Исключая из размножения генотипы с малой приспособительной ценностью, сохраняя благоприятные генные комбинации разного масштаба, он преобразует картину генотипической изменчивости, складывающуюся первоначально под действием случайных факторов, в биологически целесообразном направлении. Результатом творческой роли отбора является процесс органической эволюции, идущей в целом по линии прогрессивного усложнения морфофизиологической организации
(арогенез), а в отдельных ветвях - пути специализации (аллогенез).

Запишите сначала номер задания (С1 и т. д.), затем ответ к нему. На задание С1 дайте краткий свободный ответ, а на задания С2-С6 - полный развернутый ответ Для ответов на задания этой части (С1--С6) используйте бланк ответов № 2..

С1. Введение в вену больших доз лекарственных препаратов сопровождается их разбавлением физиологическим раствором (0,9%-ным раствором N301). Поясните почему.

Строение молекулы ка­кого мономера изображено на представленной схеме?

Что обозначено буквами А, Б, В?

3.Назовите виды биопо­ лимеров, в состав которых входит данный мономер.

СЗ. Назовите не менее 3 признаков приспособленности пре­смыкающихся к размножению в наземной среде.

С4. В чем проявляется участие функциональных групп орга­низмов в круговороте веществ в биосфере? Рассмотрите роль каждой из них в круговороте веществ в биосфере.

С5. Муха-осовидка сходна по окраске и форме тела с осой. Назовите тип ее защитного приспособления, объясните его зна­чение и относительный характер приспособленности.

Сб. Дигетерозиготное растение гороха с гладкими семенами и усиками скрестили с растением с морщинистыми семенами без усиков. Известно, что оба доминантных гена (гладкие семе­на и наличие усиков) локализованы в одной хромосоме, крос-синговера не происходит. Составьте схему решения задачи. Оп­ределите генотипы родителей, фенотипы и генотипы потомства, соотношение особей с разными генотипами и фенотипами. Ка­кой закон при этом проявляетс

Часть 3

Для ответов на задания этой части (С1-С6) используйте бланк ответов № 2. Запишите сначала номер задания (С1 и т. д.), затем ответ к нему. На задание С1 дайте крат­кий свободный ответ, а на задания С2-С6 -полный разверну­тый ответ.

С1. У собаки выработан условный слюноотделительный рефлекс на световой сигнал. Во время подачи условного раздра­жителя (зажигание лампочки) раздается резкий громкий звук, и условный рефлекс (выделение слюны) не проявляется. Какое явление описано и каков его механизм?

С2. Домовая мышь - млекопитающее рода Мыши. Исход­ный ареал - Северная Африка, тропики и субтропики Евразии; вслед за человеком распространилась повсеместно. В естествен­ных условиях питается семенами. Ведёт ночной и сумеречный образ жизни. В помете обычно рождается от 5 до 7 детенышей. Какие критерии вида описаны в тексте? Ответ поясните.

СЗ. Почему вспашка почвы улучшает условия жизни куль­турных растений?

С4. Объясните, почему людей разных рас относят к одному виду.

С5. В процессе трансляции участвовало 30 молекул тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируе­мого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, ко­торый кодирует этот белок.

Сб. Гены окраски шерсти кошек расположены в Х-хромосоме. Черная окраска определяется геном Х в, рыжая - геном Х ь, гетерозиготы имеют черепаховую окраску. От черной кошки и рыжего кота родились: один черепаховый и один черный коте­нок. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы ро­дителей и потомства, возможный пол котят.

БИОЛОГИЯ

Под редакцией академика РАМН профессора В.Н. Ярыгина

В двух книгах

Книга 2

Издание пятое исправленное и дополненное Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации

в качестве учебника для студентов медицинских специальностей высших учебных заведений

Москва «Высшая школа» 2003

УДК 574/578 ББК 28.0 Б63

В.Н. Ярыгин, В.И. Васильева, И.Н. Волков, В.В. Синельщикова

Рецензенты:

кафедра медицинской биологии и генетики Тверской государственной медицинской академии (зав. кафедрой - проф. Г. В. Хомулло );

кафедра биологии Ижевской государственной медицинской академии (зав. кафедрой

Проф. В.А. Глумова)

ISBN 5-06-004589-7 (кн. 2) © ФГУП «Издательство «Высшая школа», 2003

ISBN 5-06-004590-0

Оригинал-макет данного издания является собственностью издательства «Высшая школа», и его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия издательства запрещается.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящая книга - продолжение учебника «Биология» для студентов медицинских специальностей. Она включает разделы, посвященные биологическим закономерностям, которые проявляются на популяционно-видовом и биогеоценотическом уровнях организации жизни на Земле.

Нумерация глав продолжает 1-ю книгу.

РАЗДЕЛ IV ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ

Рассмотренные ранее биологические явления и механизмы, относящиеся к молекулярно-генетическому, клеточному и онтогенетическому уровням организации жизни, в пространственном отношении ограничивались отдельно взятым организмом (многоклеточным или, одноклеточным, прокариотическим или эукариотическим), а во временном - его онтогенезом, или жизненным циклом. Популяционно-видовой уровень организации относится к категории надорганизменных.

Жизнь представлена отдельными видами, являющимися совокупностями организмов, которые обладают свойствами наследственности и изменчивости.

Эти свойства становятся основой эволюционного процесса. Механизмами, обусловливающими такой результат, являются избирательная выживаемость и избирательное размножение особей, принадлежащих к одному виду. В природных условиях особенно интенсивно размножение происходит в популяциях, которые являются минимальными самовоспроизводящимися группами особей внутри вида.

Каждый "из некогда существовавших или ныне живущих видов представляет собой итог определенного цикла эволюционных преобразований на популяционновидовом уровне, закрепленный изначально в его генофонде. Последний отличается двумя важными качествами. Во-первых, он содержит биологическую информацию о том, как данному виду выжить и оставить потомство в определенных условиях окружающей среды, а во-вторых, обладает способностью к частичному изменению содержания заключенной в нем биологической информации. Последнее является

основой эволюционной и экологической пластичности вида, т.е. возможности приспособиться к существованию в иных условиях, меняющихся в историческом времени или от территории к территории. Популяционная структура вида, приводящая к распаду генофонда вида на генофонды популяций, способствует проявлению в исторической судьбе вида в зависимости от обстоятельств обоих отмеченных качеств генофонда - консервативности ипластичности.

Таким образом, общебиологическое значение популяционно-видового уровня состоит в реализации элементарных механизмов эволюционного процесса, обусловливающих видообразование.

Значение происходящего на популяционно-видовом уровне для здравоохранения определяется наличием наследственных болезней, заболеваний с очевидной наследственной предрасположенностью, а также выраженными особенностями генофондов разных популяций людей. Процессы, происходящие на этом уровне, в сочетании с экологическими особенностями различных территорий составляют основу перспективного направления современной медицины - эпидемиологии неинфекционных болезней.

ГЛАВА 10 БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВИД. ПОПУЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА ВИДА

10.1. ПОНЯТИЕ О ВИДЕ

Видом называют совокупность особей, сходных по основным морфологическим и функциональным признакам, кариотипу, поведенческим реакциям, имеющих общее происхождение, заселяющих определенную территорию (ареал), в природных условиях скрещивающихся исключительно между собой и при этом производящих плодовитое потомство.

Видовая принадлежность особи определяется по соответствию ее перечисленным критериям: морфологическому, физиолого-биохимическому, цитогенетическому, этологическому, экологическому и др. Наиболее важные признаки вида - егогенетическая (репродуктивная )изоляция, заключающаяся в нескрещиваемости особей данного вида с представителями других видов, а также

генетическая устойчивость в природных условиях, приводящая к независимости эволюционной судьбы.

Со времен К. Линнея вид является основной единицей систематики. Особое положение вида среди других систематических единиц (таксонов) обусловливается тем, что это та группировка, в которой отдельные особи существуют реально. В составе вида в природных условиях особь рождается, достигает половой зрелости и выполняет свою главную биологическую функцию: участвуя в репродукции, обеспечивает продолжение рода. В отличие от вида таксоны надвидового ранга, такие, как род, отряд, семейство, класс, тип, не являются ареной реальной жизни организмов. Выделение их в естественной системе органического мира отражает

Примеры заданий ЕГЭ по биологии

части 2 с пояснениями

Многие задания части 2 требуют не только хорошего знания биологического материала, но, в отличие от других заданий, умения чётко и ясно излагать данные, то есть необходимы хорошие навыки в русском языке. Это накладывает дополнительные сложности при ответе. Однако, даже если вы знаете ответ на поставленный вопрос (или считаете, что знаете), ваши доводы должны совпадать с теми, которые есть в «шпаргалке» у проверяющего. В этом – огромный минус ЕГЭ: если вы отвечаете устно, то в процессе беседы с преподавателем можно скорректировать, подправить свой ответ, привести дополнительные аргументы и проч., это не отразится на вашей оценке, зачастую ваш рейтинг даже повысится. При выполнении заданий ЕГЭ то, что вы напишите, уже не изменишь, не дополнишь: «что написано пером – не вырубишь топором».

Постарайтесь сначала самостоятельно решить данные примеры,

затем внимательно изучите пояснения к ним и сравните результаты.

Какие отношения устанавливаются между водорослью и грибом в слоевище лишайника? Объясните роль обоих организмов в этих отношениях.

Поясните, почему дождевые черви избегают переувлажненных участков почвы и выползают на ее поверхность.

С какой целью проводят искусственный мутагенез?

Какими цифрами обозначены на рисунке полые вены? Какой цифрой обозначены вены, несущие артериальную кровь? Какой цифрой обозначен сосуд, в который поступает кровь из левого желудочка?

5. Найдите ошибки в приведённом тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок.

1. Все живые организмы - животные, растения, грибы, бактерии, вирусы - состоят из клеток. 2. Любые клетки имеют плазматическую мембрану. 3. Снаружи от мембраны у клеток живых организмов имеется жесткая клеточная стенка. 4. Во всех клетках имеется ядро. 5. В клеточном ядре находится генетический материал клетки - молекулы ДНК.

6. Опишите особенности царства Растения. Приведите не менее 3-х признаков.

Какие физиологические изменения могут происходить у человека, работающего всю жизнь на токарном станке? Приведите не менее трех примеров.

Почему в клетках человеческого организма необходимо постоянно синтезировать органические вещества?

Установите последовательность процессов, характерных для листопада.

1) образование отделительного слоя на черешке

2) накопление в листьях вредных веществ в течение лета

3) опадение листьев

4) разрушение хлорофилла вследствие похолодания и уменьшения количества света

5) изменение окраски листьев.

10. Установите правильную последовательность стадий развития печёночного

сосальщика начиная с зиготы.

1) циста

2) яйцо

3) ресничная личинка

4) хвостатая личинка

5) зигота

6) взрослый червь.

11. Опишите этапы естественного отбора, который ведет к сохранению особей со средним значением признака.

12. Докажите, что клетка является открытой системой.

13. Какой хромосомный набор характерен для ядер клеток эпидермиса

листа и восьмиядерного зародышевого мешка семязачатка цветкового растения?

Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти

клетки.

14. Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на котором синтезируется участок центральной петли т-РНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов АТАГЦТГААЦГГАЦТ. Установите нуклеотидную последовательность участка т-РНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Ответ поясните. Для решения задачи используйте таблицу генетического кода.

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Фен

Лей

Лей

Сер

Сер

Сер

Сер

Тир

Тир

Цис

Цис

Три

Лей

Лей

Лей

Лей

Про

Про

Про

Про

Гис

Гис

Глн

Глн

Арг

Арг

Арг

Арг

Иле

Иле

Иле

Мет

Тре

Тре

Тре

Тре

Асн

Асн

Лиз

Лиз

Сер

Сер

Арг

Арг

Вал

Вал

Вал

Вал

Ала

Ала

Ала

Ала

Асп

Асп

Глу

Глу

Гли

Гли

Гли

Гли

15. В соматических клетках дрозофилы содержится 8 хромосом. Определите, какое количество хромосом и молекул ДНК содержится при гаметогенезе в ядрах перед делением в интерфазе и в конце телофазы мейоза I. Объясните, как образуется такое число хромосом и молекул ДНК.

16. У человека ген, вызывающий одну из форм наследственной глухонемоты, рецессивен по отношению к гену нормального слуха. От брака глухонемой женщины с нормальным мужчиной родился глухонемой ребенок. Определить генотипы всех членов семьи.

17. У человека альбинизм и способность преимущественно владеть левой рукой – рецессивные признаки, наследующиеся независимо. Каковы генотипы родителей с нормальной пигментацией и владеющих правой рукой, если у них родился ребенок альбинос и левша?

Пояснения к заданиям части 2

1. Ответ на данный вопрос (№ 22 в тесте) в норме должен содержать два аргумента (предложения), хотя возможны и три предложения, и даже более, если аргументы верны; в итоге вы можете получить 2 первичных балла. Данный вопрос - пример т.н. «конкретного» вопроса: ответы на него однозначны и ясны. Приведём два возможных варианта ответов:

Водоросль – автотрофный организм, она синтезирует органические вещества, часть их отдаёт грибу. 2. Гриб – гетеротрофный организм, его гифы всасывают воду с минеральными солями, которыми гриб делится с водорослью. 3. Значит, лишайник является симбиотическим организмом.

Или: 1. Между водорослью и грибом устанавливаются симбиотические отношения (лишайник – симбионт). 2. Водоросль отдаёт грибу часть синтезированных ею при фотосинтезе органических веществ, гриб снабжает водоросль водой и минеральными веществами.

Важно: излагайте ваши доводы по пунктам, а не сплошным текстом. Заметьте, что при любом варианте ответ содержит два необходимых ключевых компонента: симбиотические отношения между организмами и пояснение, в чём смысл этих симбиотических отношений. Без этих компонентов ответ не будет верным!

2. В вопросе есть два ключевых слова: «почему» и «переувлажнённых», если правильно поясните их, получите два балла. Итак: 1. Переувлажнённые участки почвы содержат мало кислорода. 2. Так как дождевые черви дышат через влажную кожу, то они выползают на поверхность, чтобы дышать атмосферным воздухом.

Или: 1. Переувлажнённая почка содержит мало кислорода. 2. В таких условиях черви не могут снабдить себя достаточным количеством кислорода, так как дышат через кожу. 3. Поэтому они выползают на поверхность, чтобы поглощать кислород из атмосферы.

Важно: вопрос всегда чётко анализируйте, выделяйте ключевые слова, которые будут лежать в основе вашего ответа. Другими словами, отвечайте исключительно на поставленный вопрос, подробности, которые к делу не относятся, излагать не нужно, это отвлечёт ваши силы и время, а баллов не прибавит.

Пример «неконкретного» вопроса (не самого «страшного») и в этом его сложность: что и как надо ответить? Ключевые слова: «с какой целью» и «искусственный мутагенез (ИМ)», от них и идём дальше. В данном вопросе лучше всего начать с разъяснения понятия «искусственный мутагенез», так как остальной ответ от него происходит.

1. ИМ - это процесс получения большого количества мутаций при помощи факторов-усилителей (мутагенных факторов). 2. Благодаря ИМ происходит значительное увеличение количества и разнообразия генотипов и фенотипов особей, среди которых можно отобрать особи с полезными для человека признаками.

Или: 1. ИМ – это… (см. выше). 2. ИМ активно применяется в практике сельского хозяйства, так как позволяет получить организмы с новыми и полезными для человека признаками. 3. Благодаря ИМ можно повысить устойчивость и выносливость растений, получить высокоурожайные полиплоидные формы и т.д.

Важно: нередко выпускники начинают отклоняться от поставленного вопроса, например, начинают рассказывать о видах искусственного мутагенеза, приводить конкретные достижения. Это не относится к содержанию задания! Или не дают определения ИМ, тогда у них получается один пункт, который «повисает в воздухе»; начинаются мучительные раздумья: а что же ещё написать? В итоге теряется время, а получается один балл.

задание относится к типу «конкретных», для его выполнения надо знать точные и чёткие знания по сердечно-сосудистой системе, поэтому те, кто хорошо знает материал, будут в выигрыше. Ответы однозначны: 1. Полые вены обозначены цифрами 2 и 3(2 – верхняя полая вена, 3 – нижняя). 2. Вены с артериальной кровью - 5, это лёгочные вены. 3. Кровь из левого желудочка поступает в аорту – 5).

Правильные варианты ответов: Неверные предложения № 1,3,4.

1(1). Почти все живые организмы - животные, растения, грибы, бактерии - состоят из клеток. Или: Живые организмы - животные, растения, грибы, бактерии - состоят из клеток, кроме вирусов. 3(2). Снаружи от мембраны у клеток растений, грибов и бактерий имеется жесткая клеточная стенка. Или: Снаружи от мембраны у клеток всех живых организмов, кроме животных, имеется жесткая клеточная стенка. 4(3). Во всех клетках, кроме бактерий, имеется ядро. Или: В эукариотических клетках (растения, животные и грибы) имеется ядро.

Задание также относится к конкретным, так как есть чёткие и ясные критерии (признаки) каждого царства. Но есть и сложность: признаков растений много, а вопрос трёхбальный, то есть надо указать три пункта (предложения). В подобном вопросе следует поступать так: надо указывать не три, а более ответов, даже пять-шесть. Но необходимо учитывать, какие признаки более важные, какие – менее, начинать надо с более важных: 1. Все растения – автотрофы, производят органические вещества с помощью фотосинтеза. 2. Процесс фотосинтеза идёт с участием особых пигментов, у большинства растений таким пигментом является хлорофилл. 3. Пигменты находятся в двумембранных органоидах хлоропластах или в хроматофорах. 4. Растительная клетка имеет клеточную стенку из углеводов и крупные вакуоли. 5. Основное запасное вещество растений - углевод крахмал. 6. Большинство растений не способны к активному передвижению. 7. Растения обладают неограниченным ростом. 8. Растения имеют сложный жизненный цикл, состоящий из чередования спорофитного и гаметофитного поколений.

Важнейшими признаками, без которых невозможно получить высший балл, являются: 1, 2, 3, 4, но если вы укажите и другие признаки, перечислив их через запятую, одним предложением – будет хорошо.

Данный вопрос относится к творческим. Вряд ли вы найдёте в каком-либо учебнике для подготовки ответ на него, значит, надо хорошенько подумать, что отвечать. Надо оценить, что представляет собой работа токаря и отсюда сделать выводы.

1. Возможно развитие варикоза из-за постоянного стояния на ногах и застаивания крови в венах. 2. Возможно ухудшение зрения, так как приходится постоянно контролировать размеры деталей при недостатке освещения. 3. Постоянный шум от работающих механизмов может привести к ослаблению слуха. 4. Так как приходится часто сгибаться над изготавливаемой деталью, вероятно повреждение опорно-двигательной системы, особенно позвоночника.

Важно: в подобном задании велика вероятность неверного ответа из-за неконкретности, например, учащийся пишет: «ухудшится состояние сосудов» - каких? почему?- неясно; или «происходит отложение вредных веществ в организме» - каких веществ, почему? Куда они откладываются? – вновь неясно. Помните: вы должны отвечать предельно чётко и конкретно, не «размазывать», избегать расплывчатости и неопределённости. Школьники нередко пишут подобным образом, особенно если неточно знают ответ.

Ещё один пример «нестандартного» вопроса; с одной стороны он основан на данных, которые изложены в различных темах курса общей биологии, с другой стороны, конкретного ответа на данный вопрос нет. Ключевые слова – «почему» и «постоянно синтезировать органические вещества». От них и будем исходить. Сначала подумаем, какие вещества клетки должны синтезировать постоянно, это АТФ, белки, запасные липиды и углеводы, гормоны. Почему их надо синтезировать? Да потому, что они постоянно расходуются или выводятся из организма.

Сделав такие рассуждения, можем приступить к ответу: 1. Необходим постоянный синтез АТФ, которая расходуется на процессах пластического обмена. 2. При энергетическом обмене идёт распад органических веществ, особенно углеводов и липидов, их нужно получать с пищей. 3. Часть веществ уходит из организма в процессе выделения, значит, требуется их непрерывное пополнение.

Пример достаточно простого вопроса, даже не владея материалом, можно логически дойти до правильного ответа. Последовательность стадий следующая: 1. накопление в листьях вредных веществ в течение лета. 2.разрушение хлорофилла вследствие похолодания и уменьшения количества света. 3. изменение окраски листьев. 4. образование отделительного слоя на черешке. 5. опадение листьев.

Этот вопрос более сложен, чем предыдущий, но он несложен в том плане, что требует только одно – хорошее знание жизненного цикла печёночного сосальщика, больше ничего. Ответ: 5) зигота. 2) яйцо. 3) ресничная личинка. 4) хвостатая личинка. 1) циста. 6) взрослый червь.

Ещё один творческий вопрос. Он основан на сравнительно небольшой теме естественного отбора, но в данном случае очень важно, как этот вопрос правильно, чётко и ясно изложить. Кратко рассмотрим логику ответа. Выделим ключевые слова: «этапы естественного отбора» и «среднее значение признака». Для начала вспомним механизм ЕО. Так как наш признак сохраняет среднее значение, значит, нам надо описать стабилизирующую форму ЕО. С чего начинается процесс? С того, о чём писал ещё Дарвин: с появления случайных наследственных изменений (мутаций). Эти мутации касаются самых разных признаков и величинаих изменений тоже разная; важно, чтоэти изменения появляются совершенно случайно. На разнообразные новые фенотипические признаки действует естественный отбор. В результате особи с несовершенными, неподходящими признаками погибнут, а особи, чьи признаки отвечают данным условиям, останутся. Вспомним, что отбор в нашей задаче стабилизирующий, то есть он действует в сравнительно постоянных (стабильных) условиях. При такой форме отбора останутся особи именно со средним значением признака, максимально хорошо приспособленные к данным условиям…

Таковы должны быть ваши рассуждения, теперь изложим их в ответе: 1. В результате наследственных изменений (мутаций) случайно появляются особи с самым разным значением признака. 2. На признаки действует естественный отбор, в результате которого остаются особи с наиболее соответствующими данным условиям признаками. В данном случае имеет место стабилизирующая форма отбора, которая действует в постоянных условиях среды. 4. В итоге остаются особи со средним признаком, как наиболее приспособленные к данным условиям.

Или: 1. Естественный отбор сохраняет те признаки, которые обеспечивают организму наилучшее приспособление к среде. 2. Новые признаки случайно появляются в результате наследственной изменчивости. 3. Признаки со средним значение сохраняются при стабилизирующей форме ЕО в постоянных условиях.

При любой форме ответа мы использовали ключевые слова, без которых ответ не был бы полным. Мы тщательно проанализировали материал, на котором строится ответ. При близких вариантах ответов, по нашему мнению, первый вариант более предпочтителен, так как в нём материал излагается более последовательно, в порядке эволюционных событий.

Сложность данного задания в том, что далеко не все знают, что такое «открытая система», не все учебники и преподаватели обращают на это понятие внимание,а это ключевое выражение. Поэтому лучше начать ответ с определения открытой системы, только тогда ответ будет полноценным: 1. Открытой называют систему, которая находится в постоянном обмене соединениями и энергией с окружающей средой. 2. Клетка получает из окружающей среды нужные ей вещества (белки, жиры, углеводы и т. д.) и выделяет продукты обмена. 3. При распаде веществ в клетке происходит выделение и запасание энергии, часть энергии рассеивается в окружающей среде в виде тепла. (В качестве дополнительного пункта можно указать на информационный обмен: 4.Из внешней среды клетка получает определённую информацию, реагирует на неё, и через вещества и другие сигналы поставляет в окружающую среду свою информацию.).

Задание, которое многих учащихся ставит в тупик. Почему, ведь ничего особо сложного в нём нет? Во-первых, курс ботаники изучают в 6-м классе и при подготовке до него «руки не доходят». Во-вторых, у ряда учащихся отношение к предмету не очень серьёзное («пестики-тычинки»). В-третьих, данный вопрос – это сочетание ботаники и общей биологии (митоз, мейоз), то есть вопрос комплексный, общебиологический.Чтобы хорошо на него ответить, необходимо знать следующее: а. понятие о плоидности клеток; б. процесс митоза; в. процесс мейоза; г. жизненный цикл покрытосеменных растений; д. механизм развития семязачатка в завязи.

Клетки эпидермиса листа диплоидны (2 n ), клетки восьмиядерного зародышевого мешка семязачатка гаплоидны ( n ). 2. Клетки эпидермиса получаются в результате митоза из диплоидной зиготы. 3. При образовании зародышевого мешка сначала происходит мейоз исходной диплоидной клетки, а затемиз полученной гаплоидной клетки-микроспоры в результате трёх последовательных митозов получается зародышевый мешок. Или:

Для клеток эпидермиса листа характерен диплоидный набор хромосом (2 n ), так как все вегетативные клетки растения образуются в результате многократного митоза из диплоидной зиготы. 2. Восьмиядерный зародышевый мешок начинает формироваться в семязачатке завязи из диплоидной клетки (2 n ), которая делится мейозом.3. Получаются 4 клетки-микроспоры ( n ), из одной в результате трёх последовательных делений митоза, значит, образуется 8 гаплоидных клеток.

Вывод: при подготовке нет неважных или нелюбимых тем. Все без исключения (!) темы важны, и их надо знать.

Данный тип задач вызывает значительные трудности, хотя материал, на котором основывается задача, невелик: тема «Клеточные биосинтезы: репликация, транскрипция, трансляция». Но важно не только знать материал, но и уметь применять его для решения практических заданий.

Ключевое предложение, которое необходимо учитывать при решении- «все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице». Значит, фрагмент т-РНК будет синтезироваться на исходном участке ДНК: АТАГЦТГААЦГГАЦТ. Искомая последовательность т-РНК определяется по принципу комплиментарности с учётом того, что вместо Т в т-РНК будет включен У: УАУЦГАЦУУГЦЦУГА. Далее на найденной последовательности т-РНК находим третий триплет: ЦУУ – это антикодон. В процессе синтеза белка он по принципу комплиментарности будет взаимодействовать с соответствующим триплетом и-РНК. Искомый триплет и-РНК – ГАА. По таблице генетического хода находим, какую аминокислоту кодирует этот триплет: Глу (глутамин).

Основная ошибка при решении задач данного типа: учащиеся сначала «находят» и-РНК на основе исходной ДНК, так как привыкли делать это при решении иных заданий, и только затем – т-РНК и т. д. Решение оказывается неверным (не учитывается ключевое предложение!).

Данный тип задач также достаточно сложен для решения, хотя применяемый материал и невелик: темы «Митоз» и «Мейоз», пригодится и тема «Плоидность клеток». Решение: исходные соматические клетки дрозофилы содержат 8 хромосом (4 гомологичные пары). Очень важно: хромосомы этих клеток одинарны, поэтому сами клетки диплоидны (2 n ), ведь они содержат 4 пары гомологов, а количество молекул ДНК – 8.

Данная генетическая задача не относится к числу сложных. Скрещивание моногибридное, так как рассматривается один признак – глухонемота. Так как прямо указаны доминантные и рецессивные аллели, то решение ещё более упрощается. Обозначим аллели: А – нормальный слух, а – глухонемота. По условию задачи женщина глухонемая, поэтому её генотип – аа и иным быть не может, у мужчины генотип Аа . (Почему не АА ?Дело в том, что при генотипе АА генотипы детей будут только Аа и они будут иметь слух, а, по условию задачи, ребёнок болен). Теперь сделаем схему скрещивания:

Р: аа * Аа

G : а Аа

F 1 :Аа аа - ребёнок глухонемой.

17. Эта задача более сложная, рассматриваются два признака, то есть скрещивание дигибридное. Для решения задачи можно использовать такое правило: рассматривать каждый признак отдельно от другого, в противном случае подобрать генотипы родителей сложно.

I. Рассмотрим признак пигментации:

А – нормальная пигментация, а – альбинизм – по условию задачи.

Так как ребенок является альбиносом (рецессивный признак), следовательно, его генотип по этому признаку – аа . Каждый из родителей имеет нормальную пигментацию, значит, оба они несут доминантный аллель А .Но поскольку у них есть ребенок с генотипом аа , то каждый из них должен нести также рецессивный аллель а . Следовательно, генотип родителей по гену пигментации – Аа .

II. Второй признак - владение правой-левой рукой:

В – праворукость, b – леворукость – по условию задачи.

Ребенок левша (рецессивный признак), следовательно, его генотип – bb .Родители являются правшами, значит, каждый из них несет доминантный аллель В . Их ребенок левша ( bb ), поэтому каждый из родителей несет рецессивный аллель b . Поэтому генотипы родителей по этому признаку – Вb . Следовательно, генотип матери – АаВb ; генотип отца – АаВb ; генотип ребенка – ааbb .

Схема брака такова:

Таким образом, родители гетерозиготны по каждой паре признаков и их генотип – АаВb .

( Замечание: задачи по генетике есть всегда, они довольно разнообразны, поэтому их разбору следует уделить особое и немалое внимание. Я или мои коллеги будем рады помочь вам в решении этого вопроса).

Вопросы ЕГЭ,

вызывающие наибольшие затруднения у выпускников

(Замечание: Изложенные ниже десять вопросов поясняются идеальными ответами, которые используют члены проверочной комиссии для оценивания. Здесь много сложностей и скрытых «подводных камней», которые требуют особого и тщательного разбора. Иначе нередко получается так: учащийся, по его мнению сделал всё прекрасно, так как материал знает и изложил его хорошо (по его мнению!). А в итоге, вместо вожделенных 3 баллов получает 1…. За помощью обратитесь к нам, специалистам).

1). Задание 22: Какой вред наносит табакокурение дыхательной и сердечно-сосудистой системам? Ответ поясните.

2). Задание 22 : Можно ли из купленных в продуктовом магазине яиц, поступивших с птицефабрики, вывести цыплят? Ответ поясните.

3). Задание 22: Почему для получения хорошего урожая густые всходы моркови и свёклы надо прореживать? Ответ поясните.

4). Задание 25: Какие особенности покрытосеменных растений способствуют их процветанию на Земле? Укажите не менее четырёх особенностей, ответ поясните.

5). Задание 25: Киты постоянно живут в воде, имеют обтекаемую форму тела и другие приспособления к жизни в этой среде. Какие признаки этих животных свидетельствуют о том, что они вторичноводные организмы?. Укажите не менее четырёх признаков.

6). Задание 26: Почему, при использовании ядохимикатов для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, кроме самих вредителей, погибают и другие животные, но чаще хищники, а не травоядные животные?

Укажите три причины.

7). Задание 26: Почему даже длительное воздействие стабилизирующего отбора на особей одного вида не приводит к формированию полного фенотипического единообразия? Ответ обоснуйте, указав три аргумента.

8). Задание 27: Какой набор хромосом имеет зародыш и эндосперм диплоидного растения? Из каких исходных клеток и в результате какого деления они образовались?

9). Задание 27: Какой хромосомный набор характерен для клеток листьев и спор папоротника? Объясните из какой исходной клетки и в результате какого деления формируется набор хромосом в каждой клетке.

10). Задание 27: В соматических клетках дрозофилы содержится 8 хромосом. Определите, какое число хромосом и молекул ДНК содержится в ядре при гаметогенезе перед началом деления и в метафазе I мейоза. Объясните полученные результаты. Охарактеризуйте поведение хромосом в метафазе I мейоза.

1). Задание 22: Элементы ответа:

Оседающие на стенках дыхательных путей и лёгких частицы табачного дыма и смолы снижают эффективность газообмена, поступление кислорода в кровь.

Проникающие в кровь токсичные вещества (никотин) суживают просветы сосудов, повышают давление, таким образом возрастает нагрузка на сердце.

2). Задание 22: Элементы ответа:

Нельзя

В магазин с птицефабрики поступают неоплодотворённые яйца кур, в которых отсутствуют зародыши, или охлаждённые яйца. В которых зародыш погиб.

3). Задание 22: Элементы ответа:

Эти растения образуют корнеплоды, формирование которых требует большого объёма почвы.

Прореживание растений ослабляет конкуренцию, способствует развитию корнеплода и приводит к повышению урожая.

4). Задание 25: Элементы ответа:

Наличие и разнообразие цветков (соцветий), обеспечивающих их приспособленность к опылению ветром, животными, водой, самоопылению.

Наличие и разнообразие плодов, защищающих семена и способствующих их распространению.

Хорошо развитая проводящая система (сосуды и ситовидные трубки), обеспечивающие передвижение веществ по растению

Наличие разнообразных видоизменений (побегов, корней), обеспечивающих вегетативное размножение и приспособленность к разным условиям среды.

Разнообразие жизненных форм (деревья, травы, кустарники), обеспечивающих приспособления к различным условиям обитания.

Наличие триплоидного эндосперма, обеспечивает прорастание семени, а зародыш большим количеством питательных веществ.

5). Задание 25: Элементы ответа:

Дышат атмосферным воздухом, имеют лёгкие.

Наличие пояса и видоизменённых в плавники конечностей наземного типа.

Наличие рудиментов пояса задних конечностей.

Волосяной покров редуцирован.

6). Задание 26: Элементы ответа:

Ядохимикаты не обладают избирательным действием и воздействуют не только на вредителей, но и на других животных, вызывая их гибель.

Биомасса нижних трофических уровней значительно выше, чем верхнего уровня, поэтому концентрация ядохимикатов в телах травоядных животных ниже, чем в телах хищников.

Хищники находятся на самом высоком трофическом уровне в цепях питания, поедают травоядных животных, что приводит к концентрации в их организме ядохимикатов и в итоге к гибели хищников.

7). Задание 26: Элементы ответа:

Существует широкая норма модификационной (фенотипической) изменчивости, что приводит к разнообразию фенотипов.

Комбинативная изменчивость (половой процесс и рекомбинация генов) приводит к генотипическому и фенотипическому разнообразию, к проявлению рецессивных признаков.

В популяциях постоянно возникают новые мутации, которые накапливаются и изменяют фенотипический состав популяции.

Дрейф генов и популяционные волны изменяют частоту встречаемости аллелей. Набор генов и признаков.

Миграции особей изменяют генотипический и фенотипический состав популяции.

8). Задание 27: Элементы ответа:

Хромосомный набор в зародыше-2 n , в эндосперме- 3 n .

Зародыш образуется из зиготы, которая делится митозом.

Эндосперм образуется из оплодотворённой центральной клетки митотическим делением.

9). Задание 27: Элементы ответа:

В клетках листа папоротника диплоидный набор хромосом-2 n

Лист папоротника развивается из зиготы (спорофита) путём митоза.

В споре папоротника гаплоидный набор хромосом – n .

Споры образуются из клеток спорангия в результате редукционного деления (мейоза).

10). Задание 27: Схема решения задачи включает:

Перед началом деления число хромосом - 8, количество ДНК -16.

Перед началом деления молекулы ДНК удваиваются, каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, но число хромосом не меняется.

В метафазе I мейоза число хромосом - 8, молекул ДНК – 16.

В метафазе I мейоза число хромосом и ДНК не меняется, пары гомологичных хромосом располагаются в экваториальной зоне над и под плоскостью экватора клетки.

34-«Как с помощью биохимического анализа можно отличить вирусы, содержащие РНК, от ДНК-содержащих? Приведите два отличия».

Эталон ответа :

1. РНК-содержащие вирусы, в отличие от ДНК-содержащих, будут иметь в своем составе урацил, а не тимин;

2. РНК-содержащие вирусы, в отличие от ДНК-содержащих, будут иметь в своем составе рибозу, а не дезоксирибозу.

34-С какой целью в некоторых регионах России-на Алтае,

в Приморье, Ростовской области-врачи рекомендуютпищу подсаливать йодированной солью, употреблять морепродукты (рыбу, морскую капусту)? Ответ поясните.

1.Йодированная соль и морепродукты являются источником

йода, который входит в состав тироксина –гормона щитовидной железы.

2. В этих районах в почве и воде значительно снижено количество

йода, и у людей наблюдается эндемический зоб (разрастание

щитовидной железы с целью компенсации нехватки гормона);

эти продукты способствуют профилактике заболеваний

щитовидной железы.

34-Почему сильное «цветение» воды в прудах и озерах

сопровождается замором рыбы.

1.«Цветение» воды вызывают сине-зеленые водоросли

(цианобактерии), а они ядовиты;

2. При фотосинтезе водоросли выделяют большое

количество кислорода, но его не хватает живым организмам,

т.к. в хорошо прогретой воде растворимость кислорода резко

снижается и он выделяется в атмосферу в виде пузырьков.

34-Преступник, чтобы скрыть следы преступления, сжег окровавленную одежду жертвы.

Судебно-медицинский эксперт установил наличие крови на одежде. Как это было сделано?

1.После сгорания в пепле остаются химические

элементы, которые входили в состав сгоревшего объекта;

2. В состав красных клеток крови-эритроцитов-входит

гемоглобин, который содержит железо; если в пепле эксперт

обнаружил повышенное содержание железа, следовательно,

на одежде была кровь.

Какими буквамиобозначены на рисунке

«Цикл развития папоротника» гаплоидные стадии развития?

Назовите их.

Гаплоидные стадии развития:

1.В-спора

2.Г-заросток

3.Д-антеридия, архегония, сперматозоид, яйцеклетка

35-Какие элементы строения клеточной мембраны животной

клетки обозначены на рисунке цифрами 1,2,3 и какие функции

они выполняют?

1-гликокаликс (комплекс углеводов и белков),

обеспечивает объединение сходных клеток в ткани,

выполняет сигнальную функцию;

2- молекулы белков, которые выполняют структурную

(строительную), рецепторную (сигнальную),

ферментативную (каталитическую),

транспортную и др.функции.

3-двойной слой липидов, основа клеточной мембраны,

отграничивает внутреннее содержимое клетки и

обеспечивает избирательное поступление веществ;

Схема строения какого вещества изображена на рисунке?

Что на рисунке обозначено цифрами 1-3?

Какова роль этого вещества?

Молекула т-РНК;

1-антикодон; 2-акцепторный участок; 3-аминокислота;

Транспорт аминокислот к месту синтеза белка;

36-Найди ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений.

1.Мочевыделительная система человека содержит почки, надпочечники, мочеточники, мочевой пузырь и мочеиспускательный канал;

2.Основным органом выделительной системы являются почки;

3.В почки по сосудам поступает кровь и лимфа, содержащие конечные продукты обмена веществ;

4.Фильтрация крови и образование мочи происходят в почечных лоханках;

5.Всасывание избытка воды в кровь происходит в канальце нефрона;

6.По мочеточникам моча поступает в мочевой пузырь.

Ошибки

1.1-Мочевыделительная система человека содержит почки, мочеточники, мочевой пузырь и мочеиспускательный канал;

2.3-В почки по сосудам поступает кровь, содержащая конечные продукты обмена веществ;

3.4-Фильтрация крови и образование мочи происходят в нефронах;

36-Кора больших полушарий образована серым веществом

1.Серое вещество состоит из длинных отростков нейронов;

2.Каждое полушарие разделяется на лобную, теменную, височную и затылочную доли;

3.В коре располагается проводник отдел анализатора;

4.Слуховая зона находится в теменной доле;

5.Зрительная зона находится в затылочной доле коры головного мозга.

Ошибки

2-Серое вещество состоит из тел нейронов;

2. 4-В коре располагается центральный отдел анализатора;

3. 5-Слуховая зона находится в височной доле;

36-Найдите ошибки в приведенном тексте и исправь их.

1. Оплодотворенные яйца печеночного сосальщика выводятся из кишечника промежуточного хозяина, и некоторые из них попадают в водоем.

2.Здесь из яиц выходят хвостатые личинки.

3.Эти личинки внедряются в тело улитки-малого прудовика, который является окончательным хозяином.

4.Покинув прудовика, хвостатые личинки превращаются в цисты.

5.Весной коровы или овцы поедают цисты и заражаются сосальщиками.

1-Оплодотворенные яйца печеночного сосальщика выводятся из окончательного хозяина и некоторые из них попадают в водоем.

2.2-Здесь из яиц выходят личинки с ресничками.

3.3-Эти личинки внедряются в тело улитки-малого прудовика, который является промежуточным хозяином.

37-Гусеницы бабочки репной белянки имеют светло-зеленую окраску и незаметны на фоне листьев крестоцветных. Объясните на основе эволюционной теории возникновение покровительственной окраски у этого насекомого.

Элементы ответа

В результате наследственной изменчивости (мутаций) появились гусеницы со светло-зеленой окраской

Преимущественно в БЗС получили насекомые, окраска которых гармонировала с листьями крестоцветных, делая их менее заметными

В процессе ест.отбора в течение многих поколений особи с полезными признаками выживали и оставляли потомство, что привело к закреплению полезного признака

В искусственный водоем запустили карпов. Объясните, как это может повлиять на численность обитающих в нем личинок насекомых, карасей и щук

1.Карпы питаются личинками насекомых, поэтому численность личинок сократится;

2.По принципу закона конкурентного исключения Гаузе, карпы-конкуренты карасям, поэтому усиливается межвидовая борьба, которая приводит к вытеснению или снижению численности карасей.

3.Численность щук возрастает, так как карпы-пища для щук.

38-В чем состоит связь дыхания и фотосинтеза у растений?

Элементы ответа:

1.при фотосинтезе поглощается СО 2 и выделяется О 2 , он используется при дыхании организмов, а СО 2 идет на синтез

С 6 Н 12 О 6 (глюкозы).

2.в результате фотосинтеза энергия Солнца преобразуется в энергию химических связей органических веществ, при дыхании энергия расщепления органических веществ идет на синтез АТФ

3.в результате фотосинтеза органические вещества синтезируются, а при дыхании эти вещества окисляются

38-В природе осуществляется круговорот кислорода. Какую роль играют в этом процессе живые организмы? Ответ поясните.

Кислород образуется в растениях из воды в процессе фотосинтеза и выделяется в атмосферу;

В процессе дыхания кислород используется организмами, в их клетках в процессе энергетического обмена образуется вода и углекислый газ;

Бактерии-хемосинтетики используют кислород для окисления неорганических веществ с образованием АТФ.

39-Для соматической клетки животного характерен диплоидный набор хромосом. Определите хромосомный набор (п) и число молекул ДНК (с) в клетке в конце телофазы мейоза 1 и анафазе мейоза 2. Объясните результаты в каждом случае.

Схема решения задачи:

1.В конце телофазы мейоза I набор хромосом-n,

число ДНК-2с;

2.В анафазе мейоза II набор хромосом-2 n, число ДНК-2с;

3.В конце телофазы I произошло редукционное деление, число хромосом и ДНК уменьшилось в 2 раза;

4.В анафазе мейоза II к полюсам расходятся сестринские хроматиды (хромосомы), поэтому число хромосом и ДНК равное.

В пункте 3 и 4 дано объяснение полученных результатов. При 1 и 2 элементе ответа ставится 1 балл, если 3 и 4 , то 3 балла.

39-Определите во сколько раз молекула белка глюкагона легче, чем кодирующий ее структурный ген. Глюкагон состоит из 29 аминокислотных остатков. Средняя масса одного аминокислотного остатка-110 а.е.м. Средняя молекулярная масса одного нуклеотида-345 а.е.м.

1.Масса белка 110х29=3190а.е.м.

2.Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, следовательно, число нуклеотидов 29х3=87

Масса гена 87х345=30015

3.Масса белка меньше массы гена в 9,4 раза

30015/3190=9,4

В процессе гликолиза образовалось 60 молекул ПВК (пировиноградной кислоты). Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось при гидролизе и при полном окислении этого количества глюкозы? Объясните полученные результаты.

1. Из одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы ПВК, следовательно расщеплению подверглось 30 молекул глюкозы (60/2=30).

2. При гидролизе 1 молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, а при гидролизе 30 молекул глюкозы -30х36=1080 молекул АТФ.

3. При полном окислении 1 молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, а при гидролизе 30 молекул глюкозы -30х38=1140 молекул АТФ.

39.В последовательности одной из цепей ДНК, имеющей структуру –ГЦАГГГТАТЦГТ-, произошла мутация-выпадение первого нуклеотида в четвертом триплете. Используя таблицу генетического кода, определите исходную структуру белка. Как это изменение повлияет на структуру молекулы белка? К какому типу мутаций относится данное изменение? Ответ поясните.

1.Последовательность нуклеотидов в и-РНК:-ЦГУЦЦЦАУАГЦА-;

исходная структура белка:арг-про-иле-ала;

2.В случае мутации участок молекулы белка станет короче на одну аминокислоту-АЛА-, произойдет сдвиг рамки считывания, что приведет к изменению аминокислотной последовательности в молекуле белка (первичной структуры);

3.Генная (точковая) мутация.

39Гаплоидный набор хромосом цесарки составляет 38. Сколько хромосом и молекул ДНК содержится в клетках кожи перед делением, в анафазе и телофазе митоза? Ответ поясните.

1.Перед делением хромосомы удваиваются (состоят из двух хроматид), следовательно, в клетках кожи (они имеют диплоидный набор хромосом) содержится 76 хромосом и 152 молекулы ДНК;

2.В анафазе митоза к противоположным полюсам расходятся дочерние хроматиды, но клетка еще не разделилась, следовательно хромосом 76, молекул ДНК -152(или по 76 у каждого полюса);

3.В телофазе образуются 2 дочерние клетки с диплоидным набором хромосом, которые содержат 76 хромосом и 76 молекул ДНК.

39-Белок состоит из 315 аминокислот. Установите число нуклеотидов участков молекул ДНК и и-РНК, которые кодируют данный белок, а также число молекул

т-РНК, необходимых для переноса этих аминокислот к месту синтеза белка. Ответ поясните.

1.Генетический код триплетен-одну аминокислоту кодируют три нуклеотида, число нуклеотидов на и-РНК-315х3=945;

2. Число нуклеотидов на и-РНК соответствует числу нуклеотидов на одной цепи ДНК, т.е. тоже 945 нуклеотидов;

3.Каждую аминокислоту к месту синтеза белка транспортирует одна молекула т-РНК, следовательно, число т-РНК равно числу аминокислот (315 молекул т-РНК).

Проанализируйте результат скрещивания, сделайте вывод о характере наследования и объясните причины таких результатов.

У кукурузы гены «укороченные междоузлия»(b) и «зачаточная метелка» (v) являются рецессивными. При проведении анализирующего скрещивания растения, имеющего нормальные междоузлия и нормальную метелку, получено потомство: 48% с нормальными междоузлиями и нормальной метелкой, 48% с укороченными междоузлиями и зачаточной метелкой, 2% с нормальными междоузлиями и зачаточной метелкой, 2% с укороченными междоузлиями и нормальной метелкой. Определите генотипы родителей и потомства. Составьте схему скрещивания задачи. Объясните полученные результаты. Какие законы наследственности проявляются в данном случае?

Схема решения задачи:

Генотипы родителей: норма BbVvxbbvv

Гаметы BVBvbVbvbv

Генотипы потомства:

48% - BbVv, с нормальными междоузлиями и нормальной метелкой

48% - bbvv, с укороченными междоузлиями и зачаточной метелкой

2% -Bvbv с нормальными междоузлиями и зачаточной метелкой,

2% - bbVv с укороченными междоузлиями и нормальной метелкой.

Появление в потомстве двух многочисленных групп (по 48%) позволяет сделать вывод о сцепленном характере наследования этих генов, наличие еще 2-х групп (по 2%) объясняется нарушением сцепления генов в результате кроссинговера; проявляются законы Моргана о сцепленном наследовании и нарушении сцепления генов.

40. От персидской кошки с белой окраской шерсти и оранжевыми глазами и шоколадного кота с медными глазами родились белые котята с оранжевыми глазами. При скрещивании между собой кошек и котов из F1 всегда получали котят

белого цвета с оранжевыми глазами и шоколадных с медными глазами.

Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей,

потомков F1 и F2. Какие законы наследственности в них проявляются?