Биологический факультет. ГОСник. Шпоры / ГОС Шпоры / билет №12

Б-12. 1) Отдел папоротниковидные.

Хар-ся макрофилией - крупнолистностью. Преобладающее поколение спорофит, имеющий подземный в виде корневища или надземный стебель и очередные крупный листья. Листья(вайи) - их крупные многократно расчлененные, реже целые. Листья произошли в рез-те уплощения целых боковых ветвей. Для листьев характерен длительный рост вершины. Достигают зрелых форм на 3-й год жизни. Листья разнообразные, размер от мм до 30 м в длину. Центральная часть листовой пластинки- рахис, а боковые доли первого и второго порядков -перья. В большинстве случаев листья совмещают 2 функции - ф/с и спороношение. Но у страусовых папоротников листья дифференцированы на ф/с и фертильные (несут спорангии).

Имеет слабо развитый стебель, представлены корневищем, часто скрытый в земле. У многих форм стебель ползучий тонкий, но им-ся ряд папорот-в с прямостоячим стеблем. Среди них древовидные формы. У папор-вид-ых представлены все виды стелл: сифоностелла, диктиостелла, эвстелла, протостелла. Спорангии у папор-в на нижней поверхности листа реже одиночные, чаще собраны в кучки-сорусы. Одеты особым выростом листа -покрывалом (индузием). У простейших папоротниковидных спорангии одиночные и образ-ся на верхушках ветвей. У некоторых форм расположены на краю листа. Спорангии возникают или на обычных вегетативных листьях или на особых спороносных листьях - спорофиллах. Спорофиллы м.б. сходными с вегет листьями, или же отлич-ся от них величиной и формой. У одних папор\видных спорангии обр-ся из группы кл листа. В этом случае стенка взрослых спорангиев многослойна, у других спорангии обр-ся из одной поверхностной кл, и во взрослом состоянии имеют однослойную стенку. Зрелые спорангии вскрываются при помощи специальных обр-й развивающихся на его стенках. Среди папор\вид-х имеются как равноспоровые, так и разноспоровые(их меньше). При прорастании спор развиваются заростки - гаметофиты. Заростки разноспоровых папор\вид-х - зеленые питаются самост-но обычно маленькие и разнообразные по форме, пластинчатые, сердцевидные, нитевидные. У разноспоровых папор\вид-х наблюдается сильная редукция заростков.Их м/скопические размеры, теряют способность к самостоятельной жизни и питанию. Корни только придаточные. Папор\вид-е 10 тыс. видов , 300 родов в настоящее время, наиболее представлены в тропических областях. Отдел подразделяется на 7 классов:1кл аневрофитопсиды – вымершие, 2кл архиоптериопсида – вымершие, 3кл кладоксилопсиды – вымершие 4 кл зигоптеридопсиды – вымершие 5кл офиоглоссопсиды 6кл мараттиопсидыкл 7кл полиподиопсиды

Щитовник мужской: отд. Полиподиофита - папоротниковидные, кл. Полиподиопсида, п/кл. Полиподиоды, пор. Циателес - циатейные, Dryopteris filix-max - Щитовник мужской. Растет в тенистых, смешанных и широколиственных лесах. Многолетнее корневищное раст-е. Корневище короткое, толстое, черно-бурого цвета с пучком крупных зеленых листьев на верхушке. Корневище заканчив-ся верхушечной почкой. От него отходят многочисленные придаточные корни. Листья крупные, дважды перисто-рассеченные, длинно-черешковые. Черешки покрыты коричневыми чешуйчатыми пленками. Молодые листья улиткообразно свернутые. Растут верхушкой, развив-ся очень медленно (над землей появляются на третий год).

Стебель - диктиостелла.

Жиз цикл: Спорангии собраны в округлые сорусы, прикрытые бочковидным покрывальцем -индузием. Сорусы нах-ся на нижней стороне листа и расположены рядами по сторонам средней жилки долек листа. Строение соруса: в центре нах-ся массивный вырост листа (плацента) кот-й, расширяясь, переходит в зонтиковидный индузий, вдавленный в середине. Под его прикрытием нах-ся спорангии, прикрепленные к плаценте длинными ножками.

Строение спорангия: стенка состоит из тонкостенных кл., а по ребру проходит кольцо из кл. с «V»-образно утолщенными обол-ми, кольцо идет от ножки огибая спорангии закончив на середине противоположной стороны. Кольцо явл-ся приспособлением для раскрывания спорангия и служит для рассеивания спор. При высыхании спорангия, верхняя сторона кольца резко сжим-ся с силой выпрямляющегося кольца, стенка спорангия разрывается в тонком участке, споры высыпаются и рассеиваются ветром.

Спора (п) покрыта 2 обол, прорастает в короткую из 3-4 кл зеленую нить. Одна из первых кл отчленяет бесцветную клетку, растущую вниз - первый ризоид. Концевая кл делится в разных направлениях и формируется гаметофит, кот представляет собой зеленую пластинку с выемкой на верхушке, где находится точка роста. Края гаметофита однослойные в центре многосл., в клетке много хлоропластов, гаметофиты обоеполые. На нижней стороне образуются антеридии и архегонии, антеридии располог-ся между ризоидами внутри развив-ся небольшое число многожгутиковых сперматозоидов. Архегонии нах-ся около выемки, брюшко погружено в ткань гаметофита слегка согнутая шейка выступает над ее поверхностью. Из зиготы, развив зародыш спорофита, зародыш им подвесок для высасывания пит веществ из гаметофита. Первые листья простые им дихотомическое жилкование. Лист выполн 2 функции: фотосинтез и спороношение. Оплодотворение под действием капельно-жидкой воды.

2) Мейоз.

При оплодотворении обязательно происходит процесс слияния ядер родительских клеток- гамет, что должно обеспечить увеличение вдвое количества ДНК и хромосом в зиготе и соответственно во всех клетках развивающегося организма. Следовательно, при образовании половых клеток должен существовать механизм уменьшения числа хромосом, который бы компенсировал удвоение их набора при оплодотворении. Это достигается при специальном делении созревающих половых клеток, при редукционном делении в процессе мейоза, - который в противоположность оплодотворению приводит к уменьшению в клетке числа хромосом вдвое. Состоит из 2-х следующих др. за др. делений ядра и одним удвоением кол-ва ДНК. Также происходит рекомбинация ген-го материала, обмен участками м/у гомологичными хромосомами (кроссинговер), активация транскрипции в профазе первого деления и отсутствие S-фазы м/у 1-ми 2-м делением. В организме происходит постоянное чередование фаз, отлич-ся по числу хромосом на клетку. Это -гаплофаза, представленная клетками с наименьшим числом хр-м, и диплофаза. в которой учувствуют клетки с двойным, 2п числом хр-м. В зависимости от положения в жизненном цикле развития организмов выдел-т 3 типа мейоза: зиготный, гаметный, промежуточный. Зиготный (исходный) - Мейоз наступает сразу после оплодотворения, в зиготе. У аскомицетов, споровиков и др. орг-мов, в жизненном цикле кот преобладает п фаза. Могут размножаться без полового процесса.Гаметный - во время созревания гамет, у многоклеточных животных, прост-х и нек-х низших растений, преобладает 2п фаза. Р: зеленая водоросль которая размножается только с помощью полового процесса. Гаплоидные крупные женские и мелкие мужские гаметы, сливаясь, образуют зиготу, которая прорастает в новое диплоидное растение. В дальнейшем при развитии половых органов, гаметангиев, происходит редукционное деление, и образуются гаплоидные гаметы. Таким образом, гаплофаза здесь значительно редуцирована.

Промежуточный (споровый) у Высш раст - во время спорообразования, включаясь м/у стадиями спорофита и гаметофита. В органах размножения 2п организмов происходит образ-е n (микроспоры) и (мегаспоры) половых клеток. Профазу первого (I) мейотического деления подразделяют на 5 стадий: лептотена - стадия тонких нитей, зиготена - стадия сливающихся нитей, пахитена - стадия толстых нитей, диплотена - стадия двойных нитей, диакинез - стадия обособления двойных нитей. Затем следует метафаза I деления и последующие фазы деления клеток, наступает следующий П цикл, в конечном рез-те приводящий к появлению зрелых половых кл. Клетки, входящие в мейоз имеют обычное диплоидное 2п число хр-м и соответствующее этому числу кол-во ДНК (2с). В первом цикле мейотического деления происходит нормальная S-фаза, приводящая к удвоению ДНК, т.е. кл содержит 4п кол-во хр-м. У раст мейоз намного длиннее митоза по времени.

1. Лептотена - стадия тонких нитей. В лептотене начинается важный и характерный для мейоза процесс конъюгации гомологичных хромосом.

2. Зиготена - стадия прохождения конъюгации гомологичных хр-м. При этом гомологичные хр-мы (уже двойные после S-периода) сближаются и образуют новый хр-мный ансамбль, никогда до этого не встречающийся при клеточном делении - бивалент. Бивалент - это парные соединения удвоенных гомологичных хр-м, т.е. каждый бивалент состоит из 4-х хроматид. Таким образом, число бивалентов на ядро будет равно гаплоидному числу хромосом. 3. Пахитена - стадия толстых нитей, называется благодаря полной конъюгации гомологов, профазные хр-мы как бы увеличились в толщине. Число таких толстых пахитенных хр-м гаплоидно- 1п, но они состоят из 2х объединившихся гомологов, каждый из которых состоит из 2х сестринских хроматид. На этой стадии происходит кроссинговер, взаимный обмен идентичными участками по длине гомологических хр-м. Здесь возникают отличные от исходных хр-мы содержащие отдельные участки, пришедшие от их гомологов. 4. Диплотена - стадия двойных нитей, происходит отталкивание гомологов друг от друга в зоне центромера, но при этом пары сестринских хроматид каждой гомологической хр-мы остаются соединенными м/у собой в центромерных районах и по всей длине. 5. Диакинез.Биваленты приобретают более компактную форму. Хр-мы теряют связи с ядерной оболочкой. Эта стадия явл-ся переходной к собственно делению клетки. В метафазе I деления мейоза биваленты выстраиваются в экваториальной плоскости веретена

В анафазе I деления совершается расхождение хр-м, но в отличие от митоза, расходятся не сестринские хроматиды, а гомологичные хр-мы, состоящие из 2х сестринских хроматид. Вслед за телофазой I деления следует короткая интерфаза, в которой не происходит синтез ДНК и кл приступают к следующему делению, которое по морфологии и последовательности не отлич-ся от митотического деления: парные сестринские хроматиды, связанные в центромерных участках, проходят профазу и метафазу; в анафазе они разъединяются и расходятся по одной в дочерние клетки. Т.о. при II мейотическом делении клетка с 2с кол-м ДНК и 2п числом хроматид, делясь, дает начало двум клеткам с п содержанием ДНК и хр-м. П деление мейоза явл-ся редукционным. В рез-те всего процесса мейоза после 2х делений из одной кл образуется 4 гаплоидных, каждая из которых отличается по своей генетической конституции.

Различия между митозом и мейозом:- наличие активных хромосом в диплотене резко отличает мейоз от митоза, где, начиная с профазы, полностью прекращается синтез РНК.

• в анафазу 1 деления происходит расхождение хромосом., но в отличие от митоза расходятся не сестринские хроматиды, а гомологичные хромосомы, состоящие из 2 сестринских хроматид.

• При мейозе образуются 4 клетки с гаплоидным набором хромосос, а при митозе 2 клетки с диплоидным набором хромосом.

• при мейозе кроме редукции числа хромосом происходит еще целый ряд процессов, отличающий этот тип деления от митоза. Это рекомбинация генетич материала, обмен между гомологичными хромосомами (кроссинговер).

• для мейоза характерна активация транскрипции в профазе первого деления и отсутствие S-фазы между 1 и 2 делениями.

3) Проблема возникновения жизни на Земле.

Эта проблема является 1 из центральных проблем естествознания. Можно выделить несколько подходов к понятию «жизни»:

• субстратный - жизнь определяется через структуру субстрата (белки, нуклеиновые кислоты и фосфор - органические соединения)

• функциональное - через функц-ые проявления, открытые самовоспроизводящей системы

• субстр-функц подход - живые организмы представляют собой открытые самоорганизованные и самовоспроизводящие системы, состоящие из белков, нукл кислот и фосфорорганических соединений.

Развитие представлений о происх-и жизни:

1) креоцеонисткие пред-я - о божеств, сотворении мира (все живые существа сотворил бог, далее шло их эволюционирование (так считали ученые того времени).

2. самопроизвол, зарождение жизни - было распространено в Китае, Египте, Вавилоне. Альтернатива креоцеонизму. Получила распр. в 16 в. Рыбы - из ила, мыши - из грязи (Парацельс, Коперник, Гете).

3. гипотеза панспермии - представления о возможности переноса жизни в космическом пространстве с 1 космического тела на другое. Жизнь возникла из космоса. Зародыши простых организмов попали на землю вместе с пылью и метеоритами. Сторонники - Луи Пастер, Рихард.

4) происх. живого из неживого. Жизнь возникла на основе общих законов природы. Была не большая материальная система, обладающая большой плотностью и огромной температурой, состояла из частиц-кварков и лептонов. Система распалась из-за нарушения гравитац. устойчивости, произошел взрыв и 15-20 млрд. л.н.-начало Вселенной. В дальн. возникает Земля и в рез-те хим. эволюции возникает жизнь. Сущ-т также т.з., что Земля имеет холодное происхождение (Отто Шмидт). Земля образовалась из протопланетного облака с низкой температурой. Это облако состояло из газа, пыли и многих частиц.

5)буддистский вариант - жизнь была создана мировым разумом. Этот подход не удовлетворял.

Усл-я возникновения жизни:

1) наличие опред. хим. элементов- 21 элемент, наиболее важные С, 02, S, Р, Н, N. В рез-те хим-й эволюции обр-сь соед-я С⁴⁺. Он обладает униках, св-ми: образует соед-я с сопряженными связями (1 и =2 связями). Это приводит к повышенной стабильности соед-я и хим. акт-ти.

2. Наличие внеш. источников Е (УФ, электр. разрядов, теплоты, радиоакт-го излучения).

3. Отсутствие своб. 02. В рез-те преобладают процессы синтеза, а не распада орг мол.

4) Вывод синтез-х соединений из зоны синтеза, т.к. на стадии абиоген-х синтезов проявляется роль неравновесных пр-сов.

5. Возникн-е самоорганиз-ся систем. Были коацерватные капли с неодинак. внутр-й структурой, они обладали уст-вым обменом в-в. Предбиол отбору подвергались не определенные белки, а протобионты (первые живые орг-мы). Первыми самоорганиз-мися с-ми были микросферы с d=2 мк. Внутри были протеиноиды. Эйген - первыми были гиперциклы. От них - гиперциклы 2-го порядка. По мнению Эйгена, предбиол. отбор среди гиперциклов привел к их совершенствованию - в рез-те м. возникать первые самоорг. системы.

6. Возникновение генет. кода и появл-е липидмембран-х стр-р.

7. появление коферментов

Возникн-е жизни: первые живые орг-мы были гетеротрофами. Жизнь сущ-ла в виде простых многовидовых систем с пищ-ми цепями. Первые орг-мы возникли в виде совокуп-ти особей в первич. биогеоценозе. Самые древние орг-мы были в архее (3,8-4 млрд. лет назад) - прокариоты. Они сущ-ли в среде, используя готовые орг. в-ва, кот в океане становилось все меньше. В это время появ-ся первые автотрофы. Они были способны синтезировать орг в-ва из неорг, испол-я энергию хим связей или солнеч (предпосылка д/ возникновения хемо- и ф/синтеза). Первые ф/синтетики появ. около 3,5 млрд. л.н. Их предшественники - анаэроб, бакт. Они образовали строматолиты (слоистые известковые образования в виде столбов из остатков бакт-й и синезел водорослей). В атмосфере происходило увелич-е 02, это привело к появ-ю эукариотов. Первые эукариоты возникли 1,5 млн. л. н. Стали многочислен, около 1 млн. л.н. Простей, анаэроб, эукариоты - жгутик-е раст. и вод-ли. Возникли простые и сложные многок орг-мы. Примитивные раст и жив-е появились 650 млн. л.н. Современные жив-е возн-ли в кайнозое (65 млн. л.н.). Дальнейшая эвол-я привела к возн-ю чел. В наст, время выдел-т 3 н/царства: археобакт, эубакт и эукариоты.

Археобакт. обитают в иле, в вулканич. источниках. Преобладали на ранних стадиях развития жизни на Земле. Были первыми прокариотами. Происх. эукариотов: сущ-т 2 гипотезы - инвагинация и симбиотич-я. Инвагинация: комп-ты кл имели двойную мембрану, могли форм-ся впячивания и происходил захват др кл. Симбиот-я: из примитив кл возникли несколько типов гетеротроф. и автотроф. кл, при их объединении возник новый организм. Т.е. хлоропласты были ф/синт-ми бактериями, а митохондрии- гетеротроф. анаэроб. Бактериями.

Основные этапы биопоэза (хим. и биол. эволюции):

1) образование биол. мономеров. Атмосфера Земли вначале носила восст-й хар-р. Не было своб. 02, но имелись пары Н20, СН4, NH3, СО и С02. В рез-те хим. реакций возн-ли орг-е соед-я: НСОН, НСООН, и др. Эти соед-я вступают в реакции между собой. Возникают биополимеры - а/к и нуклеотиды. Т.е. синтез орг. соединений шел на ранних этапах эволюции солнеч. системы. А/к, Порфирия, пиримидин, пурин были обнаружены в метеоритах. Мономеры объединялись между собой с помощью фосфорных связей.

2) образование полимеров, т.е. образование эфирных связей. Шло соединение простых веществ в полисахариды, пептиды и т.д. Они концентрировались в водах первичного океана.

3) обр-е самоорг-ся систем, т.е. возникли протобионты. Опарин предположил, что это- коацервантные капли генов, контролирующих морфогенез. Эвол. роль - ген подвижные ретровирусоподобные элементы могут вызывать крупные мутации.