Мутации и их роль в эволюции.

Мутации (от лат. mutatio — изменение, перемена), возникающие естественные (спонтанные) или вызываемые искусственно (индуцированные) стойкие изменения наследственных структур живой материи, ответственных за хранение и передачу генетической информации. Мутация-основа наследственной изменчивости в живой природе.

Мутации служат сырьем для естественного отбора. Иначе говоря, они являются источником разнообразия живых организмов. Без мутаций естественный отбор не существовал бы; не было бы альтернативных фенотипов и, следовательно, не было возможности выбора. В процессе эволюции мутации приводят к наследственным изменениям, а естественный отбор "подхватывает" те из них, которые увеличивают приспособленность организмов, и "отбрасывает" остальные. На основе этой концепции Фишер сделал вывод, что чем выше наследственная изменчивость в популяции, тем быстрее отбор увеличивает среднюю приспособленность. Так принято считать сегодня, но не всегда мутацию связывали с естественным отбором для объяснения эволюции.

13. Белки. Строение и функцию.

Из органических веществ, входящих в живую клетку, важнейшую роль играют белки. На их долю приходится около 50% массы клетки. Благодаря белкам организм приобрел возможность двигаться, размножаться, расти, усваивать пищу, реагировать на внешние воздействия и т. д.

Белки – это сложные высокомолекулярные природные соединения, построенные из аминокислот. В состав белков входит 20 различных аминокислот, отсюда следует огромное многообразие белков при различных комбинациях аминокислот.

В организме человека насчитывается до 100 000 белков.

Белки подразделяют на протеины (простые белки) и протеиды (сложные белки).

Первичная структура белка – последовательность чередования аминокислотных остатков (все связи ковалентные, прочные).

Вторичная структура – форма полипептидной цепи в пространстве. Белковая цепь закручена в спираль (за счет множества водородных связей).

Третичная структура – реальная трехмерная конфигурация, которую принимает в пространстве закрученная спираль (за счет гидрофобных связей), у некоторых белков – S–S-связи (бисульфидные связи).

Четвертичная структура – соединенные друг с другом макромолекулы белков образуют комплекс .

Функции белков:

1. Строительный материал – белки участвуют в образовании оболочки клетки, органоидов и мембран клетки. Из белков построены кровеносные сосуды, сухожилия, волосы.

2. Каталитическая роль – все клеточные катализаторы – белки (активные центры фермента). Структура активного центра фермента и структура субстрата точно соответствуют друг другу, как ключ и замок.

3. Двигательная функция – сократительные белки вызывают всякое движение.

4. Транспортная функция – белок крови гемоглобин присоединяет кислород и разносит его по всем тканям.

5. Защитная роль – выработка белковых тел и антител для обезвреживания чужеродных веществ.

6. Энергетическая функция – 1 г белка эквивалентен 17,6 кДж.

13. Фотосинтез и его роль в эволюции биосферы.

Слово «фотосинтез» означает буквально создание или сборку чего-то под действием света. Обычно, говоря о фотосинтезе, имеют в виду процесс, посредством которого растения на солнечном свету синтезируют органические соединения из неорганического сырья. Все формы жизни во Вселенной нуждаются в энергии для роста и поддержания жизни. Водоросли, высшие растения и некоторые типы бактерий улавливают непосредственно энергию солнечного излучения и используют ее для синтеза основных пищевых веществ. Животные не умеют использовать солнечный свет непосредственно в качестве источника энергии, они получают энергию, поедая растения или других животных, питающихся растениями. Итак, в конечном счете источником энергии для всех метаболических процессов на нашей планете, служит Солнце, а процесс фотосинтеза необходим для поддержания всех форм жизни на Земле.

Фотосинтез — единственный процесс на 3емле, идущий в грандиозных масштабах и связанный с превращением энергии солнечного света в энергию химических связей. Эта космическая энергия, запасенная зелеными растениями, составляет основу для жизнедеятельности всех других гетеротрофных организмов на Земле от бактерий до человека. Выделяют пять аспектов космической и планетарной роли растений, которые рассмотрены ниже:

1. Накопление органической массы. За время существования жизни на Земле органические остатки растений и животных накапливались и модифицировались. На суше эти органические вещества представлены в виде подстилки, гумуса и торфа, из которых, при определенных условиях, в толще литосферы формировался уголь. В морях и океанах органические остатки (главным образом животного происхождения) оседали на дно и входили в состав осадочных пород. При опускании в более глубокие области литосферы из этих остатков под действием микроорганизмов, повышенных температур и давления образовывались газ и нефть.

2. Обеспечение постоянства содержания CO2 в атмосфере. Фотосинтез, с одной стороны, дыхание организмов и карбонатная система океана, с другой, поддерживают относительно постоянный уровень С02 в атмосфере.

Однако за последние десятилетия из-за все более возрастающего сжигания человеком горючих ископаемых, а также из-за вырубки лесов и разложения гумуса содержание С02 в атмосфере начало увеличиваться. Это обстоятельство может иметь далеко идущие последствия в связи с тем, что концентрация С02 оказывает влияние на тепловой режим Земли.

3. Парниковый эффект.  Поверхность Земли получает теплоту главным образом от Солнца. Часть этой теплоты поступает обратно в космос в виде инфракрасных лучей. Диоксид углерода в атмосфере, а также вода поглощают инфракрасное излучение и таким образом сохраняют значительное количество теплоты на Земле

4. Накопление кислорода в атмосфере. Появление и накопление 02 в атмосфере связано с жизнедеятельностью зеленых растений.

5. Озоновый экран. Озон образуется в результате фотодиссоциации молекул 02 под действием солнечной радиации. Озон задерживает большую часть ультрафиолетовых лучей, губительно действующих на все живое.

13. Роль прямохождения в эволюции человека.

Существует много гипотез относительно возникновения прямохождения, но все они, так или иначе, связаны с изменением среды обитания и переходу приматов на наземный образ жизни. Вот некоторые из них:

Терморегуляция и энергетический аспект. Доказано экспериментально, что двуногое перемещение на длительные расстояния менее энергозатратно. Двуногий бегущий или идущий, во-первых, гораздо лучше охлаждается встречными потоками воздуха, а во-вторых, меньше подвержен воздействию солнечной радиации.

Вода. Наши предки могли становиться на задние ноги, когда пересекали водные преграды. А тот факт, что обитали они чаще возле водоемов делает эту теорию вполне жизнеспособной. Человек имеет ряд признаком, явно указывающих на водную адаптацию:

• Небоязнь воды;

• Неэкономное расходование воды организмом (что большая редкость для обитателей саванн);

• Положение волос на теле по направлению от макушки к ногам (по течению воды при нырянии);

• Ориентация ноздрей вниз (для сохранения воздуха в носовой полости);

• Способность задерживать дыхание;

• Редуцированный волосяной покров;

• Небольшие перепонки между пальцами,

Сложность вынашивания детенышей. Как известно приматы достаточно длительное время вынашивают детенышей, которые часто висят, цепляясь за шерсть своего родителя. И чем больше шерсть редуцировалась, тем больше появлялась необходимость в поддержании своего дитя свободными конечностями.

Ориентация на местности. Приматы используют стойку на задних конечностях, когда оказываются вне лесов. Ценность этого навыка на открытой местности сложно переоценить.

Психологический аспект тоже имеет место. Многие позвоночные часто «принимают стойку», для психологического подавления противника. Прямоходящий индивид имеет в этом плане преимущество перед четвероногим, ведь он смотрит свысока, и поэтому кажется крупнее и «грознее».

Ну и конечно-же освобождение конечностей для использования орудий труда.