35.Гидросфера и атмосфера Земли.
Атмосфера Земли - это газовая оболочка, или газовая среда, которая вращается вместе с Землей как единое целое. Атмосфера обеспечивает возможность жизни на Земле. Атмосфера как компонент экосистем представляет собой слой воздуха над поверхностью воды, почвы, в пределах которого наблюдается взаимное влияние этих составляющих.
Считается, что современная атмосфера имеет вторичное происхождение и образовалась из газов, выделенных твердой оболочкой Земли после сформирования планеты. В течение геологической истории атмосфера претерпела значительную эволюцию под влиянием ряда факторов:
• улетучивания атмосферных газов в космическое пространство;
• выделения газов из недр в результате вулканической деятельности;
• расщепления молекул под влиянием солнечного УФ-излучения;
• химических реакций между компонентами атмосферы и земной коры.
Атмосфера защищает поверхность Земли от разрушительного действия падающих метеоритов, большая часть которых сгорает при вхождении в плотные слои атмосферы.
Деятельность живых организмов, в свою очередь, зависит от атмосферных условий. Атмосферный кислород используется в процессе дыхания животных и растений, а углекислота - как основной компонент для синтеза органических соединений.
Смесь газов, которые поступают в живые организмы при их дыхании, называют воздухом. Основными компонентами воздуха, определяющими специфику атмосферы нашей планеты, являются; азот - 78,3 %, кислород - 20,95 %, аргон - 0, 93 % и углекислый газ - 0,03 %. Кроме того в состав атмосферы входят неон, гелий, водород, оксиды серы и азота, криптон, метан, ксенон и др.
| Структурные компоненты | Высота, км |
| ТропосфераСтратосфераМезосфераТермосфераИоносфераЭкзосфера (открытый космос) | 0-1545-5080-85300-500500-900выше 1000 |
Гидросфера (от гидро и сфера), прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и твёрдой земной корой (литосферой) и представляющая собой совокупность океанов, морей и поверхностных вод суши. В более широком смысле в состав Г. включают также подземные воды, лёд и снег Арктики и Антарктики, а также атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. Основная масса воды Г. сосредоточена в морях и океанах, второе место по объёму водных масс занимают подземные воды, третье - лёд и снег арктических и антарктических областей. Поверхностные воды суши, атмосферные и биологически связанные воды составляют доли процента от общего объёма воды Г. Химический состав Г. приближается к среднему составу морской воды. Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе Г., тем не менее играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Воды Г. находятся в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой. Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов вод в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре. В Г. впервые зародилась жизнь на Земле. Лишь в начале палеозойской эры началось постепенное переселение животных и растительных организмов на сушу. Виды вод гидросферы: Морские воды, Подземные воды, Лёд и снег (Арктика, Антарктика, Гренландия, горные ледниковые области), Поверхностные воды суши: озёра, водохранилища, реки, болота, почвенные воды, атмосферные воды. Воды, содержащиеся в живых организмах.
36. Клетка, как структурная и функциональная единица живого. Состав и строение клетки.
Клетка — это элементарная биологическая единица, структурно-функциональная основа всего живого. Клетки осуществляют самостоятельный обмен веществ, способны к делению (воспроизводству) и саморегуляции, т.е. обладают всеми свойствами живого. Образование новых клеток из неклеточного материала невозможно, размножение клеток происходит только благодаря делению. Органическое развитие следует рассматривать как универсальный процесс клеткообразования. В структуре клетки выделяют мембрану, отграничивающую содержимое клетки от внешней среды; цитоплазму, представляющую собой соляной раствор с растворимыми и взвешенными ферментами и молекулами РНК; ядро, содержащее хромосомы, состоящие из молекул ДНК и присоединенных к ним белков. Различают два способа деления клеток: митоз и мейоз. Митоз — деление клеточного ядра на два дочерних с наборами хромосом, идентичными набору хромосом родительской клетки. Митоз характерен для всех клеток, кроме половых. Мейоз — деление клеточного ядра на четыре дочерних ядра, в каждом из которых содержится вдвое меньше хромосом, чем в родительской клетке. Такой способ деления характерен только для половых клеток.
Клеточная теория строения живых организмов стала убедительным аргументом в пользу идеи единства происхождения жизни на Земле и оказала существенное влияние на формирование современной научной картины мира.
37. Молекулярно-генетические основы наследственности и изменчивости.
Генетика – это наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими.
Основы современной генетики были сформулированы Г. Менделем. Он открыл законы дискретной наследственности, выражающие распределение в потомстве наследственных факторов, названных вследствие генами.
Законы Менделя:
1. Закон единообразия гибридов первого поколения.
2. Закон независимого расщепления гибридов второго поколения, согласно которому гены, определяющие различные признаки, наследуются независимо друг от друга.
Мендель заранее предусмотрел две возможности:
1. признаки, наследуемые от одного родителя, передаются совместно;
2. признаки передаются потомству независимо один от другого.
В основе передачи наследственных признаков всего живого лежат, прежде всего, законы наследования, открытые Менделем. Они позволили сформулировать хромосомную теорию наследственности, согласно которой преемственность свойств в ряду поколений определяется преемственностью их хромосом, находящихся в ядре клеток и заключающих в себе всю генетическую информацию.
Мутации.
Мутацией называется изменение структуры или количества ДНК данного организма, приводящее к изменению генотипа. Любые мутации имеют неопределенный, случайный характер по отношению к вызывающим их изменениям внешней среды. Сколько-нибудь существенные эволюционные преобразования организмов не могут быть достигнуты посредством одной мутации, а достигаются серией малых мутаций. Мутации позволяют выживать виду при значительных изменениях окружающей среды, когда необходима перестройка нормы реакции. Новые мутации постоянно появляются в природе, т. к. существует множество особей каждого вида. Воздействие извне радиоактивными, ультрафиолетовыми лучами, химическими веществами может изменить «запись» наследственной информации. Происходит нарушение генетического кода и вместо нормального развития живого организма, предначертанного природой, наступает отступление от нормы – мутация.
Генная инженерия.
Генная инженерия – это раздел молекулярной биологии, который связан с целенаправленным конструированием новых, не существующих в природе сочетаний генов с помощью генетических и биохимических методов.
В высших организмах доля нуклеотидов в цепи ДНК, которые действительно кодируют последовательность аминокислот в белках, составляет около 5%. В остальных нуклеотидных последовательность ДНК закодирована информация о форме молекул ДНК.
Современная молекулярная биология позволяет вводить почти любой отрезок ДНК в микроорганизм, чтобы заставить его синтезировать тот белок, который кодирует данная ДНК. А современная органическая химия дает возможность синтезировать последовательности нуклеотидов – фрагменты генов. Такие фрагменты генов можно применять для изменения исходной последовательности оснований в гене, кодирующем нужный белок. Таким способом можно получить модифицированный белок с измененной последовательностью аминокислот, т. е. белок со структурой и функцией, ранее не существовавшими в природе.
38. Теория Опарина о происхождении жизни на Земле
Большой вклад в вопрос о происхождении жизни внесли академик биохимик А.И. Опарин, английские естествоиспытатели Дж. Бернал и Б. С. Холдейн и другие ученые.
Жизнь — это свойство материи, которое раньше не существовало и появилось в определенный момент истории Земли. Сущность жизни — обмен с внешней средой воспроизведение себе подобных, постоянное развитие.
История жизни и история Земли тесно связаны между собой. Возраст Земли насчитывает около 5 млрд. лет, а жизнь зародилась более 3,5 млрд. лет тому назад.
На начальных этапах истории Земля представляла собой раскаленную планету. В результате вращения и снижения температуры атомы тяжелых элементов оседали в центре, а атомы легких элементов (водорода, кислорода, углерода, азота) перемещались в поверхностные слои. Именно из легких элементов состоят тела живых организмов. В живой клетке содержится около 70 % кислорода, 17 % углерода, 10 % водорода, 3 % азота.
Далее появились химические соединения: вода, метан, углекислый газ, аммиак, цианистый водород. На этих этапах сформировалась атмосфера — продукт развития жизни на Земле.
При дальнейшем снижении температуры образовалась земная кора, т.к. некоторые газообразные соединения перешли в жидкое и твердое состояния. Возникли большие водоемы.
В результате вулканической деятельности происходили химические реакции, которые привели к появлению простейших органических соединений.
При высокой температуре, ультрафиолетовом излучении, грозовых разрядах простые молекулы органических соединений при взаимодействии с другими веществами усовершенствовались, усложнялись и появились более сложные органические соединения: жиры, углеводы, аминокислоты, белки и нуклеиновые кислоты. Они обладали важными свойствами — умение воспроизводить аналогичные себе молекулы.