Читать онлайн «Примерные вопросы и ответы к экзамену по биологии. 11 класс». Страница 10

Перенос аминокислот к рибосомам выполняет транспортная РНК (тРНК). Молекула тРНК по сравнению с молекулой и-РНК небольшая, она содержит всего 70–80 нуклеотидов. Ее полинуклеотидная цепочка примерно поцентру перегибается, и две половины спирально закручиваются между собой. На одном конце молекулы тРНК должны быть основания, комплементарные соответствующему участку (кодону) в цепи иРНК, и на другом конце – способные «узнавать» определенную аминокислоту. Конец, к которому присоединяется аминокислота, у всех тРНК имеет одинаковые нуклеотиды – ЦЦА. Для каждой аминокислоты существует своя особая тРНК. Достигнув другого конца цепочки иРНК, рибосома отделяется, и в раствор выходит новая синтезированная молекула белка. Молекулярная скорость трансляции и транскрипции огромна – около 1000 триплетов иРНК в одну минуту на одну рибосому, а всего в минуту, например, клетка Е. coli собирает около 15*106 аминокислот в белки.

Затем линейная молекула полипентидной цепи приобретает объектную структуру. Под влиянием возникающих водородных связей полипептидная цепочка скручивается в спираль, и белковая молекула принимает биологически активную конфигурацию.

Ведущая роль в биосинтезе белка принадлежит ДНК. В зависимости от расположения кодирующих триплетов вдоль ее цепи на ней синтезируется молекула информационной РНК, которая реализует эту информацию, располагая в соответствии со строением аминокислоты в синтезирующейся молекуле белка.

Таким образом, наследственная информация (все признаки и свойства организма) сохраняется в молекулярной структуре ДНК, и реализуется в процессе биосинтеза белка.

Вопрос 2. Наследственная изменчивость, ее виды. Виды мутаций, их причины. Роль мутаций в эволюции органического мира и селекции

Живые организмы развиваются в тесной взаимосвязи с окружающей средой, которая вызывает в них ответную реакцию, проявляющуюся в изменении их внешних и внутренних признаков. Изменчивость организмов выражается в двух видах: генотипической (наследственной) и модификационной.

Генотипическая изменчивость с изменением генотипа организма делится на мутационную и комбинативную.

Комбинативная изменчивость характеризуется появлением новообразований в результате сочетания и взаимодействия генов родительских форм. Мутационная изменчивость вызывает структурные изменения генов и хромосом, ведущие к появлению новых наследственных признаков и свойств организма. Мутационная изменчивость является материалом для естественного и искусственного отборов. Скачкообразное изменение наследственности какого-либо признака получило в генетике название мутации. Мутации происходят в хромосомах под влиянием внешних и внутренних факторов.

Мутации обладают следующими свойствами:

1) возникают внезапно;

2) наследуются;

3) ненаправленны – мутировать может любой участок хромосомы, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков;

4) одни и те же мутации могут возникать повторно;

5) по своему проявлению могут быть как полезными, так и вредными;

По характеру изменений генотипа различают несколько типов мутаций: генные, хромосомные, геномные. Генные мутации связаны с изменением структуры ДНК в пределах одного гена, но без нарушения структуры хромосомы. В результате мутации меняется очередность нуклеотидов в ДНК дочерних клеток по сравнению с материнской. Это наиболее распространенный вид мутаций и важнейший источник наследственной изменчивости организмов, так как приводит к синтезу другого белка.

Кроме генных мутаций могут происходить и хромосомные мутации. Они связаны с изменением количества или структуры хромосом.

Геномные мутации возникают вследствие кратного изменения наборов или геномов хромосом.

Наибольшее практическое значение имеет полиплоидия – кратное увеличение всего набора хромосом. Полиплоидия распространена главным образом среди растений. Полиплоидные растения могут выгодно отличаться от диплоидных. Как правило, это более мощные растения.

Мутации возникают под влиянием различных воздействий, называемых мутагенными факторами. Применяемые для искусственного получения мутаций мутагены делятся на физические и химические. К физическим мутагенам относятся: радиация, высокая и низкая температуры, механические воздействия, ультразвук. В качестве химических мутагенов используют различные органические и неорганические соединения.

К настоящему времени в мире создано более 300 мутантных сортов сельскохозяйственных растений. Большую ценность представляют мутации, обладающие устойчивостью к заболеваниям. Создание иммунных сортов – одна из главных задач селекции, и в ее успешном решении большую роль должны сыграть методы мутагенеза.

Некоторые из них имеют существенные преимущества по сравнению с исходными сортами. Районированы мутантные сорта яровой пшеницы «Новосибирская 67», ячменя «Минский», сои «Универсал». На основе использования радиационного и химического мутагенеза в нашей стране и ряде других стран создано крупное современное промышленное производство продуцентов антибиотиков, аминокислот и витаминов.

Вопрос 3. Рассмотреть обитателей аквариума и составить схему круговорота углерода в нем. Объяснить, почему необходимо систематически подкармливать рыб

В круговороте углерода принимают участие все обитатели аквариума: продуценты – зеленые растения, консументы – животные различных систематических групп (рыбы, моллюски, земноводные, пресмыкающиеся) и редуценты – микроорганизмы и простейшие.

Углекислый газ поглощается растениями-продуцентами и в процессе фотосинтеза преобразуется в углеводы. Органические вещества растений с пищей используют животные-консументы. Одновременно с этим все живые организмы дышат, выделяя углекислый газ, который поступает в окружающую среду. Мертвые растительные и животные остатки и экскременты животных разлагаются (минерализуются) микроорганизмами-рецудентами. Конечный продукт минерализации – углекислый газ – выделяется из аквариума в окружающую среду. Наибольшая часть углерода в аквариуме содержится в виде карбоната кальция, так как водопроводная вода, заливаемая в аквариум, содержит ионы кальция, придающие ей жесткость.

Не все виды рыб и других животных в аквариуме используют непосредственно органические вещества, произведенные продуцентами в результате фотосинтеза, поэтому для поддержания биологического равновесия в экосистеме необходимо систематически подкармливать рыб.

Вопрос 1. Особенности пластического обмена у растений. Фотосинтез. Строение хлоропластов и их роль в этом процессе

Фотосинтез представляет собой процесс преобразования световой энергии в энергию химических связей органических веществ и сопровождающийся выделением кислорода.

По всей видимости, фотосинтез впервые возник у прокариот, что привело к очень крупным изменениям в биосфере Земли. В настоящее время фотосинтез осуществляют эукариоты – высшие и низшие растения, а также прокариоты – цианобактери, зеленые и пурпурные бактерии.

У прокариот фотосинтез протекает на складках плазматической мембраны. У эукариотических организмов процессы фотосинтеза протекают в специализированных органеллах – хлоропластах, количество которых особенно велико в клетках ассимиляционной ткани, расположенной главным образом в листьях.

Хлоропласты двухмембранны. Внутренняя мембрана хлоропластов образует ламеллы – плоские длинные выросты, и тилакоиды – уплощенные мешочки, сложенные в стопки, называемые гранами. Ламеллы связывают между собой граны. В мембранах тилакоидов располагается пигмент хлорофилл, участвующий в световой фазе фотосинтеза, и ферменты. Пространство между тилакоидами и ламеллами заполнено стромой, в которой располагаются ДНК, рибосомы и ферменты синтеза углеводов. В хлоропластах идет процесс поглощения и преобразования световой энергии в энергию химических связей, т. е. идет процесс фотосинтеза. Фотосинтез состоит из двух фаз: световой и темновой. Световая реакция идет на мембранах, а темновая – в строме.

Первая состоит в получении водорода при фотолизе (при расщеплении воды под действием энергии, которую дает свет). Под действием кванта света хлорофилл теряет электрон, который передается по цепи переносчиков на обращенную к матриксу поверхность мембраны. При этом внутри тилакоидов идет фотолиз.

Ионы гидроксила отдают свои электроны (они идут на восстановление хлорофилла), а затем объединяются с образованием воды и кислорода. Протоны водорода накапливаются в тилакоидах. Создается разность потенциалов на мембране. По достижении критического уровня протоны начинают проталкиваться через каналы АТФ-синтетазы; энергия этого процесса используется для синтеза АТФ. Протоны водорода с наружной стороны мембраны соединяются с электронами и образуют атомы водорода, которые связываются с НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфатом). Кислород, образующийся при фотолизе диффундирует в атмосферу. Процессам темновой фазы свет не нужен, протекают они в матриксе хлоропласта и осуществляются за счет энергии АТФ и НАДФ*Н2. Акцептором CO2 служит пятиуглеродный сахар – рибулозодифосфат. Результатом присоединения CO2 является молекула фосфоглицериновой кислоты (содержит три атома углерода). Этот продукт вступает на разные пути метаболизма и образует различные конечные продукты. Это моносахариды, превращающиеся затем в крахмал и запасающиеся растением; глицерол и жирные кислоты; аминокислоты.