- •Лекция 1. Введение в биологию с основами экологии
- •2. Свойства живой материи
- •3. Уровни организации живой материи
- •Лекция 2. Химия жизни
- •1. Элементарный состав живых организмов
- •2. Важнейшие неорганические вещества
- •3. Общая характеристика органических соединений
- •1. Элементарный состав живых организмов
- •2. Важнейшие неорганические вещества
- •3. Общая характеристика органических соединений
- •Лекция 3. Строение клетки
- •2. Общий план строения прокариотической клетки
- •3. Общий план строения эукариотической клетки
- •2. Классификация организмов по источникам углерода и энергии
- •3. Обмен веществ в растительной клетке
- •5. Обмен веществ в клетках микроорганизмов. Хемосинтез и брожение
- •2. Классификация организмов по источникам углерода и энергии
- •3. Обмен веществ в растительной клетке
- •4. Обмен веществ в клетках животного организма
- •5. Обмен веществ в клетках микроорганизмов. Хемосинтез и брожение
- •Лекция 5. Генетический материал клетки
- •1. Нуклеиновые кислоты
- •2. Хромосомы
- •2. Хромосомы
- •2) Осуществляют передачу наследственной информации потомству. Лекция 6. Реакции матричного синтеза
- •2. Репликация днк
- •4. Транскрипция
- •2. Репликация днк
- •3. Репарация
- •4. Транскрипция
- •5. Генетический код
- •6. Трансляция
- •3. Мутации
- •Лекция 8. Закономерности наследования
- •2. Второй закон Менделя
- •3. Аллельные гены
- •4. Дигибридное скрещивания. Третий закон Менделя
- •Лекция 9. Индивидуальное развитие организма
- •2. Эмбриогенез
- •3. Постэмбриональное развитие
- •4. Нарушения развития организма
- •5. Старение и смерть организмов
- •Лекция 10. Разнообразие организмов
- •2. Экологическое значение бактерий
- •3. Отличительные черты и экологическая роль растений
- •4. Отличительные черты и экологическое значение животных
- •5. Особенности и эколого-биологическая роль грибов
- •Лекция 11. Основы эволюционного учения
- •2.Движущие силы эволюции
- •3. Результат естественного отбора
- •5. Синтетическая теория эволюции
- •Лекция 12. Введение в анатомию и физиологию человека
- •2. Ткани и органы человека
- •3. Опорно-двигательный аппарат. Особенности скелета человека
- •4. Мышечная система (мускулатура)
- •Лекция 13. Основные системы органов человека
- •4. Свертывание крови
- •5. Движение крови по организму человека
- •7. Пищеварительная система
- •8. Дыхательная система
- •9. Система органов кожи
- •Лекция 14. Основные системы органов человека
- •2. Эндокринная система
- •1. Выделительная система
- •2. Эндокринная система
- •3. Нервная ткань
- •4. Строение и функции периферической нервной системы
- •5. Центральная нервная система
- •6. Строение и функции органов чувств
- •Лекция 15. Механизмы гомеостаза человека
- •2. Обмен веществ в организме
- •3. Основные понятия о внд
- •4. Особенности высшей нервной деятельности человека
- •5. Основные механизмы высшей нервной деятельности человека
- •Лекция 16. Здоровье человека и основные принципы его сохранения
- •2. Факторы здоровья и долголетия
- •2. Факторы здоровья и долголетия
- •3. Вредные привычки и их последствия
- •4. Факторы риска для здоровья человека
- •Лекция 17. Факторы среды
- •4. Экологическая ориентация социально-экономического развития общества – экоразвития.
- •2. Окружающая среда и экологические факторы
- •3. Адаптации организмов к ведущим факторам среды
- •4. Закономерности действия экологических факторов на живые организмы
- •5. Биологические ритмы
- •6. Жизненные формы организмов
- •Лекция 18. Популяция и сообщество
- •6. Сообщество
- •2. Популяция: основные характеристики
- •3. Динамика численности популяций
- •4. Межвидовые связи
- •6. Сообщество
- •Лекция 19. Экосистема
- •3. Экологические пирамиды
- •2. Трофическая структура биоценозов
- •3. Экологические пирамиды
- •4. Продукция экосистем
- •5. Гомеостаз экосистем
- •6. Динамика экосистем
- •Лекция 20. Экосистема почвы
- •3. Структура экосистемы почвы Распределение животных и микроорганизмов в биогеоценозе
- •4. Трофическая структура
- •5. Особенности круговорот веществ в экосистеме почвы
- •Лекция 21. Учение о биосфере
- •7. Биогеохимические циклы
- •2. Строение и границы биосферы
- •4. Функции живого вещества
- •5. Свойства биосферы
- •6. Ноосфера как стадия эволюции биосферы
- •7. Биогеохимические циклы
- •8. Круговорот углерода
- •9. Круговорот фосфора
- •10. Круговорот азота
- •Лекция 22. Антропогенные экосистемы
- •1. Понятие и классификация антропогенных экосистем
- •2. Классификация и особенности агроэкосистем
- •3. Круговорот веществ и потоки энергии в агроэкосистеме
- •1. Понятие и классификация антропогенных экосистем
- •2. Классификация и особенности агроэкосистем
- •3. Круговорот веществ и потоки энергии в агроэкосистеме
- •Лекция 23. Антропогенное воздействие на природу
- •2. Разрушение природных экосистем
- •4. Нарушение круговорота веществ
- •6. Последствия загрязнения биосферы
- •7. Экологические кризисы и катастрофы
- •8. Современный экологический кризис
- •9. Понятие глобальные проблемы
- •Лекция 24. Экологические принципы рационального природопользования
- •3. Основы правовой защиты окружающей среды
- •1. Понятия об охране окружающей среды
- •4) Инженерная защита, а именно экологизация технологий, создание экологически чистой технологии, внедрение безотходных, малоотходных производств и др.
- •2. Рациональное природопользование
- •3. Основы правовой защиты окружающей среды
- •4. Экономическое регулирование в области охраны окружающей среды
- •5. Государственный учет природных ресурсов и загрязнителей
- •6. Лицензии, договоры и лимиты на природопользование
- •7. Плата за использование природных ресурсов и негативное воздействие на окружающую среду
- •8. Финансирование природоохранной деятельности
- •9. Качество природной среды. Нормирование допустимых уровней воздействия
- •Лекция 25. Экологические принципы рационального природопользования
- •1. Понятие и задачи мониторинга
- •2. Классификация видов мониторинга
- •3. Основные направления инженерной защиты
- •1. Понятие и задачи мониторинга
- •2. Классификация видов мониторинга
- •3. Основные направления инженерной защиты
- •Лекция 26. Влияние сельскохозяйственной деятельности на почву
- •1. Отрицательные последствия использования техники
- •2. Причины и последствия уплотнения почвы, пути решения проблемы
- •3. Деградация почвенного покрова
- •1. Отрицательные последствия использования техники
- •2. Причины и последствия уплотнения почвы, пути решения проблемы
- •Лекция 27. Международное сотрудничество по охране окружающей среды и сохранению биоразнообразия
- •2. Особо охраняемые территории и природные объекты
- •3. Красные книги
- •Межправительственные экологические организации
- •Неправительственные международные организации
- •6. Конференции и соглашения
- •7. Переход к устойчивому развитию
- •Биология с основами экологии и элементами химии
- •311900 – «Технология обслуживания и ремонта машин в апк» и
- •110302 – «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»
- •410031, Г. Саратов, ул. Московская, 35.
- •410012, Г. Саратов, ул. Астраханская, 83.
3. Обмен веществ в растительной клетке
Основные реакции пластического обмена в растительной клетке: фотосинтез, биосинтез белков. Энергетический обмен включает общий для всех организмов процесс клеточного дыхания.
Фотосинтез – это процесс образования на свету зелеными растениями глюкозы и кислорода из углекислого газа и воды. Впервые в 1871-1875 гг. научное описание процессов фотосинтеза были раскрыты в трудах русского ученого Тимирязева К.А. (1843-1920). Совокупность процессов фотосинтеза можно описать суммарным уравнением:
6СО2 + 6Н2О → С6H12О6 + 6O2
Фотосинтез происходит в хлоропластах. Его оболочка состоит из двух мембран (наружная и внутренняя), внутренняя мембрана образует ламеллы (мембранные полости и трубочки), группы ламелл образуют граны, в строме (внутренняя среда хлоропласта) имеется молекула ДНК и рибосомы.
Мембраны гран хлоропластов содержат зеленый пигмент хлорофилл. В состав молекулы хлорофилла входит магний: C55H72O5N4Mg. Функция хлорофилла – поглощение солнечного света и превращение его в энергию химических связей. От избытка света и окисления кислородом хлорофилл защищают вспомогательные фотосинтетические пигменты: каротиноиды.
Фотосинтез состоит из двух фаз: световой (для ее протекания необходим солнечный свет) и темновой (она может протекать как на свету, так и в темноте).
Световая фаза проходит в гранах хлоропластов, где синтезируются АТФ и НАДФ-Н+ (переносчик водорода). Часть энергия солнечного света запасается в виде АТФ. Другая часть энергии идет на разложение молекулы воды на кислород и водород, водород накапливается в виде молекул НАДФ-Н+.
2H2O + 4 НАДФ-Н → 4 НАДФ-Н+ + 4 е– + O2
Водород необходим для превращения углекислого газа в углевод. Побочным продуктом разложения воды на свету является кислород. Кислорода в процессе фотосинтеза выделяется в 20-30 раз больше по сравнению с поглощением в одновременно идущем дыхании.
Реакции темновой фазы протекают в строме хлоропласта. В темновую фазу фотосинтеза происходит превращение оксида углерода в углевод (глюкозу) с использованием АТФ и НАДФ-Н+.
Значение фотосинтеза: создал и поддерживает газовый состав атмосферы, препятствует увеличению концентрации CO2, за счет образования озона из кислорода защищает живое от коротковолнового УФ-излучения, делает энергию и углерод доступными для гетеротрофных организмов.
За фотосинтезом следует биосинтез. Он протекает на мембранах эндоплазматической сети с помощью ферментных систем. В реакциях биосинтеза принимают участие глюкоза, вода и ионы минеральных веществ (K+, Na+, Ca+2, PO4–3, NН4+, NO3–, NO2–), которые усваиваются корнями растений из почвы. На биосинтез тратится 50% глюкозы, образованной при фотосинтезе. Из этих веществ синтезируются органические соединения: белки, сложные углеводы, липиды.
Синтез белка (трансляция) является самым сложным из биосинтетических процессов. Синтез белка происходит на рибосомах, состоящих из двух субъединиц, образованных белком и рибосомной РНК.
Клеточное дыхание – это процесс окисления, в результате, которого энергия, выделяемая при распаде органических веществ (как правило, глюкоза), запасается в виде молекул АТФ. Часть энергии (45%) по второму закону термодинамики рассеивается в виде тепла. Общее уравнение процесса клеточного дыхания:
С6H12О6 + 6O2 → 6СO2 + 6Н2О + 38АТФ
Большинству живых организмов для протекания процессов клеточного дыхания необходим кислород, по этому признаку их относят к аэробам, дыхание соответственно называется аэробным (кислородным). У более древних организмов (бактерий) дыхание может происходить без участия кислорода. Такие организмы относят к анаэробам, а бескислородное дыхание называют анаэробным.
Для большинства клеток животных организмов характерно кислородное дыхание, которое протекает в три этапа.
1-ый подготовительный этап состоит в том, что сложные полимерные органические вещества превращаются в более простые мономеры (белки – в смесь аминокислот, полисахариды – в моносахариды, жиры – в смесь глицерина и жирных кислот). Расщепление происходит в лизосомах, в желудочно-кишечном тракте многоклеточных животных.
2-ой бескислородный этап – гликолиз – ферментативная реакция расщепления глюкозы на две молекулы пировиноградной кислоты. Гликолиз – фаза окисления глюкозы общая для анаэробного и аэробного дыхания. Осуществляется в цитоплазме.
При полном отсутствии кислорода или его недостатке процесс расщепления глюкозы не останавливается на пировиноградной кислоте. Переносчики водорода, при отсутствии кислорода, отдают водород молекуле пировиноградной кислоты восстанавливая ее до молочной кислоты. Образование молочной кислоты происходит в мышечных клетках животных организмов при длительных физических нагрузках.
3-ий кислородный этап представляет собой цепь превращений (три стадии), в результате которых образуются неорганические вещества (СO2 и Н2O). Для его протекания необходимо присутствие кислорода. Кислородный этап клеточного дыхания проходит в митохондриях.
Первая стадия кислородного этапа – окисление пировиноградной кислоты. Осуществляется в матриксе митохондрий.
Вторая стадия кислородного этапа – цикл Кребса – комплекс взаимосвязанных циклических реакций. В результате энергия химических связей накапливается в молекулах переносчиков водорода (НАД Н, ФАД*H2) и АТФ. При этом образуется углекислый газ, атомы водорода и электроны.
Третья стадия кислородного этапа – дыхательную цепь – проходит на кристах митохондрий с использованием комплекса ферментов. При этом атом водорода включается в цепь последовательных реакций, конечный результат которых – синтез АТФ и Н2О.
При полном распаде одной молекулы глюкозы до СО2 и Н2О синтезируется 38 молекул АТФ, что соответствует 55%-му усвоению энергии, которая выделяется при полном окислении глюкозы.