Ирина Ткаченко - Примерные вопросы и ответы к экзамену по биологии. 11 класс

Энергия используется клеткой для обеспечения процессов своей жизнедеятельности. Энергия в клетках образуется при энергетическом обмене и запасается в виде АТФ. Процесс диссимиляции имеет три этапа (у анаэробов – первые два) – подготовительный, бескислородный и полное окисление. На подготовительном этапе сложные органические соединения распадаются до простых. Для дыхания используют в основном углеводы. На втором этапе происходит дальнейшее расщепление органических субстратов без кислорода. Такое расщепление глюкозы называется гликолизом. В ходе гликолиза шестиуглеродный сахар превращается в две молекулы трехуглеродной пировиноградной кислоты (ПВК). Эти реакции протекают в цитоплазме. Суммарное уравнение можно записать так:

C 6H 12O 6→ 2C 3H 4O 3+ 4H + 2АТФ.

При аэробном дыхании ПВК направляется в митохондрии для дальнейшего расщепления. При этом ПВК с коферментом А образует ацетилкофермент А, который включается в цикл Кребса. В результате образуются две молекулы CO 2, одна АТФ и четыре пары атомов водорода.

Атомы водорода присоединяются к НАД или ФАД и попадают на внутреннюю мембрану митохондрий, где по цепи встроенных в мембрану белков транспортируются так, что протоны накапливаются в межмембранном пространстве, а электроны передаются на внутреннюю поверхность внутренней мембраны митохондрии, где соединяются с кислородом. Создается разность потенциалов, в результате чего протоны водорода проходят внутрь мембраны через ионные каналы фермента АТФ-синтетазы, встроенного в эту мембрану. Там протоны соединяются с кислородом и образуют воду. А энергия прохождения протонов через канал используется для синтеза АТФ. Суммарная реакция клеточного дыхания:

C 6H 12O 6+ 6O 2→ 6CO 2+ 6H 2O + 38АТФ.

Аэробное дыхание в 19 раз эффективнее и выгоднее по сравнению с анаэробным. Пластический обмен протекает по-разному в разных клетках. Клетки гетеротрофных организмов строят собственные молекулы из компонентов молекул, поступающих извне. Клетки автотрофов синтезируют органические вещества из неорганических в процессе фото– и хемосинтеза.

Ферменты – биологические катализаторы белковой природы, они ускоряют многие реакции. Действуют они последовательно и специфично, то есть фермент катализирует определенную реакцию. Активность зависит от pH, температуры, концентрации субстрата. В связь с субстратом вступают лишь несколько аминокислот, называемых активным центром. Фермент имеет конфигурацию, подходящую к субстрату как «ключ» к «замку». Субстрат видоизменяется, образуются продукты и фермент отсоединяется. Существуют соединения, могущие тормозить деятельность фементов. Это ионы тяжелых металлов (мышьяка, свинца), лекарственные препараты и др. Без ферментов клетка не смогла бы существовать, так как химические реакции протекали бы слишком медленно.

Вопрос 2. Идиоадаптация – направление эволюции органического мира. Значение идиоадаптаций

Идиоадаптацией называются частные приспособления, полезные в определенных (конкретных) условиях среды, приуроченные к определенному месту обитания и экологической нише. Морфологические и физиологические изменения у живых существ по типу идиоадаптаций не ведут к повышению общего уровня их организации, а имеют лишь частное значение и способствуют специализации живых существ. На основе идиоадаптаций первоначально однородная систематическая группа распадается на множество мелких высокоспециализированных групп, приспособленных к определенным условиям на отдельных участках ареала вида. Таким образом, идиоадаптация – это путь биологического прогресса, при котором формируются многообразие и специализация живых существ.

Приспособления, появляющиеся у организмов, полезны в борьбе за существование и возникают они в группе с большим количеством особей внутри определенной среды. Они очень разнообразны по форме и масштабу, поэтому в настоящее время существует огромное количество видов животных и растений. Идиоадаптации повышают численность популяций и внутривидовую дифференцировку на расы.

Примерами идиоадаптации могут служить многочисленные частные приспособления, обеспечивающие опыление цветков покрытосеменных растений конкретными видами насекомых; морфологические приспособления семян к распространению ветром, птицами, млекопитающими; различные виды

покровительственной окраски, мимикрии и маскировки у организмов разных сред обитания. С идиоадаптацией связано формирование специализированных конечностей у птиц и млекопитающих – от примитивной пятипалой конечности до крыла у птиц и летучих мышей и до кисти у человека. В процессе приспособления к разным экологическим нишам у членистоногих появилась сложная дифференциация ротового аппарата, а у млекопитающих – сложная дифференциация зубов (наличие резцов, клыков, больших и малых коренных зубов, особенно у отрядов травоядных и хищных животных).

Рептилии, исходно передвигавшиеся однотипно, в результате идиоадаптаций приобрели возможность лазать, бегать. Водные животные имеют обтекаемую форму тела (киты, пингвины, рыбы). Растения имеют различные приспособления к опылению.

Частными случаями идиоадаптации являются телогенез и гипергенез. При телогенезе приспособления вырабатываются приспособления к узким условиям среды и существования. Например миноги и миксины из-за полупаразитического образа жизни приобрели специализированные ротовые органы. Или у грызуна слепыша, который ведет подземный образ жизни, заросли глаза, редуцировался хвост. Телогенез ведет к снижению эволюционной пластичности и такая специализация при изменившихся условиях может привести к вымиранию группы.

Гипергенез приводит к увеличению органов или самих организмов. Это было характерно для ископаемых форм. Огромные папоротники, насекомые, рога у оленей, бивни у мамонтов и т. д. Обычно гипергенез дает снижение плодовитости, замедление реакций на внешние раздражители. Поэтому гипергенез не стал распространенным направлением эволюции.

При гипогенезе организм недоразвивается. Видимо в меняющихся условиях личиночная стадия является наиболее адаптивной и экономной. Пример: аксолотль (личинка тритона) становится половозрелым, не метаморфизируясь во взрослую стадию.

Вопрос 3. Решите задачу на независимое наследование при дигибридном скрещивании

Задача.

У плодовой мушки дрозофилы серая окраска тела и наличие щетинок – доминантные признаки, которые наследуются независимо.

Какое потомство следует ожидать от скрещивания желтой самки без щетинок с гетерозиготным по обоим признакам самцом?

Решение:

A – серое тело; а– желтое тело;