Вопрос 5.Флористичекие учения как раздел ботаники.

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Вопрос 1.Биология как наука и предмет ее исследования. Этапы развития биологии.

Биология — система наук, объектами изучения которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой.

Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.

Этапы развития:

1)Клеточная теория, законы наследственности, достижения биохимии, биофизики и молекулярной биологии свидетельствуют в пользу единства органического мира в его современном состоянии. То, что живое на планете представляет собой единое целое в историческом плане, обосновывается теорией эволюции. Основы названной теории заложены Ч. Дарвином (1858).

2)Эволюционная теория объясняет единство мира живых существ общностью их происхождения. Общий вывод, к которому приходит теория эволюции, состоит в утверждении, что живые формы связаны друг с другом генетическим родством, степень которого для представителей разных групп различается. Свое конкретное выражение это родство находит в преемственности в ряду поколений фундаментальных молекулярных, клеточных и системных механизмов развития и жизнеобеспечения. Такая преемственность сочетается с изменчивостью, позволяющей на основе этих механизмов достичь более высокого уровня приспособленности биологической организации.

3)Современная теория эволюции обращает внимание на условность грани между живой и неживой природой, между живой природой и человеком. Результаты изучения молекулярного и атомного состава клеток и тканей, строящих тела организмов, получение в химической лаборатории веществ, свойственных в естественных условиях только живому, доказали возможность перехода в истории Земли от неживого к живому. Не противоречит законам биологической эволюции появление на планете социального существа — человека. Эволюционная теория показывает истоки биологических механизмов развития и жизнедеятельности людей, т.е. того, что может быть названо их биологическим наследством.

Вопрос 2.Классификация биологических наук. Методы исследований.

Классификация биологических наук:

Общие науки	Частные науки	Комплексные науки
Систематика Морфология Физиология Экология Генетика Биогеогафия	Микробиология Ботаника Зоология Антропология	Гидробиология Аэробиология Почвоведение Паразитология

Методы исследований:

Наблюдение	Исследование внешних признаков и видимых изменений на протяжении определенного промежутка времени. Например, наблюдение за ростом и развитием проростка.
Эксперимент	Проверка верности выдвинутой гипотезы.
Сравнительный	Исследование сходства и различия в строении, протекании жизненных процессов и поведении различных объектов. Например, особей разного пола, приндлежащих к одному виду.
Описательный	Фиксирование наблюдаемых внешних признаков объектов исследования. Этот метод стоял у истоков биологии, как науки, но ее развитие было бы невозможно без применения других методов исследования.
Исторический	Осмысление полученных научных фактов и их сопоставление с ранее известными.

Вопрос 3.Развитие биологических дисциплин.

Современная биология представляет собой комплекс наук, изучающих живую природу как особую форму движения материи, законы ее существования и развития. В настоящее время биология характеризуется высочайшей специализацией составляющих ее дисциплин и одновременно тесным их взаимодействием.

В процессе обобщения результатов биологических исследований формируется биологическая картина мира как система фактов, понятий, идей, концепций о строении, функционировании, развитии и самовоспроизведении живых систем. Интеграция наук помогает в решении самых сложных, синтетических по своей природе проблем. В результате объединения научных дисциплин произошло интенсивное обогащение биологии фактическим материалом и новыми теориями.

Кроме классических наук биологического цикла (физиология, анатомия, морфология, ботаника, зоология и др.) появился целый ряд молодых наук, которые изучают глубинные, физико-химические основы живого (например, биохимия).

Прогрессивное развитие биологии невозможно без связи с другими, небиологическими науками. Так, например, без знания физики невозможно понять закономерности работы нервной системы организма, без знания химии — разобраться в многообразии процессов, происходящих внутри клетки, без математики — грамотно обработать результаты биологических исследований и т. д. В настоящее время выделяют три направления в биологии:классическая,эволюционная,физико-химическая.

Вопрос 4.Основные направления современной биологии. Практическая значимость ботанических знаний.

1. Классическая биология. Сюда относят учёных-натуралистов, изучающих многообразие живой природы. Они объективно наблюдают и анализируют всё, что происходит в живой природе, изучают живые организмы и классифицируют их.

2. Эволюционная биология. Основоположник теории естественного отбора Чарлз Дарвин (1809-1882 г.) начинал как обычный натуралист: он путешествовал, наблюдал, описывал и коллекционировал живые организмы. Впоследствии он обобщил этот материал и результатом его работы стала теория, объясняющая разнообразие жизни на нашей планете, сделавшая его известным учёным. Изучение эволюции живых организмов активно продолжается учеными-эволюционистами и по сей день, а синтез эволюционной теории и генетики привёл к созданию так называемой синтетической теории эволюции. Благодаря применению передовых физико-химических методов также сделаны важные открытия о происхождении жизни на нашей планете.

3. Физико-химическая биология — это новое быстро развивающееся направление биологии, важное как в теоретическом, так и в практическом отношениях. Открытия, сделанные в этом направлении, позволят решить многие глобальные проблемы, стоящие перед человечеством (производство продуктов питания, поиск новых источников энергии, охрана окружающей среды и др.).

Вопрос 5.Флористичекие учения как раздел ботаники.

Флористика — раздел ботаники, предметом изучения которого являются флоры — исторически сложившиеся совокупности видоврастений, распространённых на определённой территории.

Задача флористики состоит в изучении флоры Земли в целом, флор отдельных частей земного шара, а также проведение сравнительного анализа различных флор. Первичная задача флористики при изучении любой флоры состоит в инвентаризации её видового состава.

Анализ флоры может проводиться по многим критериям. Основная методика флористики заключается в интегральном анализе растительных сообществ, включая изучение их таксономической, хронологической, эколого-географической, экологической, биологической и эколого-фенотической структуры. Если критерии, по которым проводится анализ, носят сугубо прикладной характер и целью анализа является выявление пищевых, лекарственных и технических растений, то такие исследования смыкаются с задачами, изучаемыми ботаническим ресурсоведением.

Вопрос 6.Систематика и морфология растений как раздел ботаники

Морфология растений, фитоморфология, наука о закономерностях строения и процессах формообразования растений в их индивидуальном и эволюционно-историческом развитии. Один из важнейших разделов ботаники. По мере развития из неё выделились как самостоятельные науки анатомия растений, изучающая тканевое и клеточное строение их органов, эмбриология растений, изучающая развитие зародыша, и цитология — наука о строении и развитии клетки. Таким образом, М. р. в узком смысле изучает строение и формообразование, главным образом на организменном уровне, однако в её компетенцию входит также рассмотрение закономерностей популяционно-видового уровня, поскольку она имеет дело с эволюцией формы.

Система́тикарасте́ний — раздел ботаники, занимающийся естественной классификацией растений.

Растения, имеющие сходные признаки, объединяют в группы, называемые видами. Если у вида нет близких сородичей, он образует самостоятельный, так называемый монотипный род.Систематика растений представляет собой иерархическую систему из групп различного ранга, то есть из семейств составляются порядки, а из порядков — классы. Независимо от ранга каждая такая группа называется таксоном. Принципами выделения и классификацией таксонов занимается особая научная дисциплина — таксономия.

Систематика — необходимая основа любой отрасли ботаники, так как она характеризует взаимосвязи между разнообразными растениями и даёт растениям официальные названия, позволяющие специалистам различных стран обмениваться научной информацией.

Вопрос 7.Физиология растений и функциональная анатомия как раздел ботаники

Физиология растений – наука, изучающая жизненные процессы, происходящие в растительном организме.

Анатомия растений изучает структуры и взаимное расположение тканевых комплексов у растений, является разделом ботаники, изучающим строение растений на уровне тканей и клеток, закономерности развития и размещения тканей в отдельных органах. Гистологию растений — раздел ботаники, изучающий строение, развитие и функции растительных тканей, — обычно рассматривают как составную часть анатомии растений. Анатомия растений входит в состав морфологии растений, рассматриваемой в широком смысле (морфология в узком смысле занимается изучением строения и формообразования растений на макроскопическом уровне

Первоначально анатомия растений совпадала с морфологией растений — описанием физических форм и внешней структуры растений, но с середины ХХ века исследования в анатомии растений рассматриваются как отдельная область, связанная с изучением прежде всего внутренней, микроскопической структуры.

Вопрос 8. Предмет исследования геоботаники и экономической ботаники

Объектом изучения геоботаники является растительный покров. Последний включает в себя, с одной стороны, флору, а с другой стороны - совокупность растительных сообществ, или фитоценозов. Фитоценоз —это пространственная единица растительного сообщества, для которой характерны однородность флористического состава, структуры, взаимоотношений между растениями-сообитателями. Совокупность фитоценозов отдельных регионов или районов земной поверхности называют растительностью.

Основной таксономической единицей в геоботанике является растительная ассоциация. Ассоциация — это сходные сообщества растений. Ассоциации фитоценозов отличаются рядом признаков — видовым (флористическим) составом, ярусностью, обилием видов, проективным покрытием, количественным соотношением видов. Ассоциации объединяют в группы ассоциаций, группы ассоциаций — в формации, формации — в классы формаций и типы растительности.

Ботаника охватывает широкий круг проблем: закономерности внешнего и внутреннего строения (морфология и анатомия) растений, их систематику, развитие в течение геологического времени (эволюция) и родственные связи (филогенез), особенности прошлого и современного распространения по земной поверхности (география растений), взаимоотношения со средой (экология растений), сложение растительного покрова (фитоценология, или геоботаника), возможности и пути хозяйственного использования растений (ботаническое ресурсоведение, или экономическая ботаника).

Вопрос 9. Охрана природы - как актуальная проблема ботаники.

Для человека природа - среда жизни и источник существования. Как биологический вид, человек нуждается в определенном составе и 4 давлении атмосферного воздуха, чистой природной воде с растворенными в ней солями, растениях и животных, земной температуре. Оптимальная для человека окружающая среда - это то естественное состояние природы, которое поддерживается нормально протекающими процессами круговорота веществ и потоков энергии.

Как биологический вид, человек своей жизнедеятельностью влияет на природную среду не больше, чем другие живые организмы. Однако это влияние несравнимо с тем огромным воздействием, которое оказывает человечество на природу благодаря своему труду. Преобразующее влияние человеческого общества на природу неизбежно, оно усиливается по мере развития общества, увеличения числа и массы веществ, вовлекаемых в хозяйственный оборот. Вносимые человеком изменения сейчас приобрели настолько крупные масштабы, что превратились в угрозу нарушения существующего в природе равновесия и препятствие для дальнейшего развития производительных сил. Долгое время люди смотрели на природу как на неисчерпаемый источник необходимых для них материальных благ. Однако, сталкиваясь с отрицательными последствиями своего воздействия на природу, они постепенно пришли к убеждению в необходимости ее рационального использования и охраны.

Охрана природы - это система научно обоснованных международных, государственных и общественных мер, направленных на рациональное использование, воспроизводство и охрану природных ресурсов, на защиту природной среды от загрязнения и разрушения в интересах существующих и будущих поколений людей.Основная цель охраны природы состоит в создании благоприятных условий для жизни настоящих и последующих поколений людей, развития производства, науки и культуры всех народов, населяющих нашу планету.

Вопрос 10. Развитие представлений о гене и их современная классификация

Долгое время ген рассматривали как минимальную часть наследственного материала (генома), обеспечивающую развитие определенного признака у организмов данного вида. Однако каким образом функционирует ген, оставалось неясным. Термин «ген» предложен В. Иогансеном в 1909 году, однако проникновение в его сущность связано с именем Г. Менделя, который еще в 1860-х гг. ввел термин «наследственный фактор» и на основе точных экспериментов сделал гениальные обобщения относительно свойств и поведения наследственных факторов при передаче информации от родителей потомкам, которые в последующем легли в основу теории гена.

Свойства генов: наличие альтернативных наследственных факторов для развития каждого конкретного признака организма (в современном представлении доминантный и рецессивный аллели гена). Парность наследственных факторов, определяющих развитие признака (у диплоидного организма). Существенный вывод: наследуются не признаки, а от родителей к потомкам передаются вместе с гаметами гены. Из этих двух положений был развит принцип аллелизма. Относительное постоянство гена.

Мендель не имел никаких сведений о местонахождении наследственных факторов в клетке, и тем более об их химической природе и механизме влияния на признак, т. е. наследственный фактор в начале 20 века выступал как условная единица наследственности.Несколько вариантов классификации генов.

1. По месту локализации генов в структурах клеткиразличают расположенные в хромосомах ядра ядерные гены и цитоплазматические гены, локализация которых связана с митохондриями.

2. По месту локализации генов в хромосомах различают аллельные и неаллельные гены.

3. По функциональному значению различают структурные гены, характеризующиеся уникальными последовательностями нуклеотидов, кодирующих свои белковые продукты, которые можно идентифицировать с помощью мутаций, нарушающих функцию белка, и регуляторные гены — последовательности нуклеотидов, не кодирующие специфические белки, а осуществляющие регуляцию действия структурного гена (ингибирование, повышение активности и др.). К структурным генам также относят гены, кодирующие тр-РНК и р-РНК.

4. По влиянию на физиологические процессы в клетке различают летальные, условно летальные, гены-мутаторы, гены-антимутаторы и др. Следует отметить, что любые биохимические и биологические процессы в организме находятся под генным контролем. Так, деление клеток (митоз, мейоз) контролируется несколькими десятками генов; группы генов осуществляют контроль восстановления генетических повреждений ДНК (репарация). Онкогены и гены — супрессоры опухолей участвуют в процессах нормального деления клеток. Индивидуальное развитие организма (онтогенез) контролируется многими сотнями генов.

Вопрос 11. Современные представления о структуре гена

Элементарной единицей наследственности является ген. Термин «ген» был предложен в 1909 г. В. Иогансеном для обозначения материальной единицы наследственности, выделенной Г. Менделем.После работ американских генетиков Дж.Бидла и Э.Тейтума геном стали называть участок молекулы ДНК, кодирующий синтез одного белка.

Согласно современным представлениям, ген рассматривается как участок молекулы ДНК, характеризующийся специфической последовательностью нуклеотидов, определяющих аминокислотную последовательность полипептидной цепи какого-либо белка или нуклеотидную последовательность функционирующей молекулы РНК (тРНК, рРНК).

Относительно короткие кодирующие последовательности оснований (экзоны)чередуются в них с длинными некодирующими последовательностями – интронами,которые вырезаются (сплайсинг) в процессе созревания иРНК (процессинге) и не участвуют в процессе трансляции

Размеры генов человека могут колебаться от нескольких десятков пар нуклеотидов (п.н.) до многих тысяч и даже миллионов п.н. Так, самый маленький из известных генов содержит всего 21 п.н., а один из самых крупных генов имеет размер более 2,6 млнп.н.

После того как заканчивается транскрипция, все виды РНК претерпевают созревание РНК - процессинг.Он представленсплайсингом— это процесс удаления участков молекулы РНК, соответствующих интронным последовательностям ДНК. Зрелая мРНК выходит в цитоплазму и становится матрицей для синтеза белка, т.е. переносит информацию о структуре белка от ДНК к рибосомам.

Последовательность нуклеотидов в рРНК сходна у всех организмов. Вся рРНК находится в цитоплазме, где она образует сложный комплекс с белками, формируя рибосому.На рибосомах информация, зашифрованная в структуре мРНК, переводится (транслируется) в аминокислотную последовательность, т.е. происходит синтез белка.

Вопрос 12. Понятие о геноме и геномике.

Гено́мика — раздел молекулярной генетики, посвящённый изучению генома и генов живых организмов. Есть несколько разделов геномики. Структурная геномика — содержание и организация геномной информации. Имеет целью изучение генов с известной структурой для понимания их функции, а также определение пространственного строения максимального числа «ключевых» белковых молекул. Функциональная геномика — реализация информации, записанной в геноме, от гена — к признаку. Сравнительная геномика (эволюционная) — сравнительные исследования содержания и организации геномов разных организмов. Сравнение генов привело к парадоксальным выводам: эволюция от низших форм к высшим сопряжена с разбавлением генома-на единицу длинны ДНК приходится все меньше информации о структуре белков и все больше информации ни о чем. Это большая загадка биологической эволюции. Ф. Крик лишнюю ДНК назвал эгоистической, считал издержкой эволюции.

Сравнительнаягеномика демонстрирует поразительное сходство геномов различных организмов. Вывод: процесс эволюции сопровождается структурными реорганизациями генома. Важную роль играли мутации, но не меньшее значение имели и имеют перестановки блоков геном(фрагментов генома)

Вопрос 13. Возможности и проблемы генной инженерии

Генная инженерия — это метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов. Генотип является не просто механическая сумма генов, а сложная, сложившаяся в процессе эволюции организмов система. Генная инженерия позволяет путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим.

Значительный прогресс, достигнут в практической области создания новых продуктов для медицинской промышленности и лечения болезней человека. В настоящее время фармацевтическая промышленность завоевала лидирующие позиции в мире. Уже несколько сот тысяч высококвалифицированных специалистов заняты в исследовательских и промышленных секторах фарминдустрии, и именно в этих областях интерес к геномным и генно-инженерным исследованиям исключительно высок.

Технологии генодиагностики и генотерапии базируются на мировых достижениях в расшифровке генома человека. Технологии генодиагностики включают разработку приемов точной локализации генов в геноме человека, ответственных за наследственные и соматические заболевания. Их важной составляющей является сравнительный анализ структуры генома в норме и патологии.

Генотерапия и генодиагностика - это перспективные технологии фундаментальной и прикладной биомедицины, направленные на лечение и профилактику наследственных (генетических) и приобретенных заболеваний, в том числе онкологических.В основе генотерапии, развивающейся на базе и в комплексе с генодиагностикой, лежит контролируемое изменение генетического материала клеток, приводящее к "исправлению" не только наследственных, но и, как стало ясно в последнее время, приобретенных генетических дефектов живого организма.

Еще 10 лет тому назад биотехнология растений заметно отставала в своем развитии, но за последние годы наблюдается быстрый выброс на рынок трансгенных растений с новыми полезными признаками. Генетические изменённые растения с устойчивостью к различным классам гербицидов в настоящее время являются наиболее успешным биотехнологическим продуктом.

В настоящее время генная инженерия технически несовершенна, так как она не в состоянии управлять процессом встраивания нового гена. Поэтому невозможно предвидеть место встраивания и эффекты добавленного гена. Даже в том случае, если местоположение гена окажется возможным установить после его встраивания в геном, имеющиеся сведения о ДНК очень неполны для того, чтобы предсказать результаты.

Вопрос 14. Векторные системы для переноса новых генов в растения

Существует несколько типов векторов:

Бактериальные плазмиды.Основная масса клеточной ДНК бактерий содержится в хромосоме (в хромосоме E. coli, например, 4 млн. пар нуклеотидов). Однако кроме хромосом бактерии содержат большое количество очень маленьких кольцевых молекул ДНК плазмид длиной несколько тысяч пар оснований (молекулярная масса от 1,5 до 300 мегадальтон, 1 МД = 1500 п.о). Такие мини-хромосомы называют плазмидами. Как правило, плазмиды имеют в своем составе гены устойчивости к антибиотикам, ионам тяжелых металлов (R-плазмиды), а также гены, контролирующие катаболизм некоторых органических соединений (плазмиды биодеградации, или D-плазмиды). Плазмиды, по-видимому, вездесущи, так как их выделяют из разных штаммов и видов бактерий, но не являются обязательными компонентами генома, а в некоторых природных штаммах плазмиды не обнаружены вообще.

Вирусы.Есть вирусы, которые не ведут к гибели клетки, но встраиваются в геном клетки-хозяина и размножаются вместе с ней, либо вызывают ее неконтролируемый рост, т.е. превращают в раковую. К таким относятся ДНК-вирусы SV-40 и вирус полиомы. Внедрение некоторых опухолевых РНК-вирусов ведет к отпочковыванию вирусных частиц от клетки без ее лизиса. К таким вирусам относятся, например, ретровирусы (вирус саркомы Рауса и СПИДа). Для бактериальных клеток в качестве вектора часто используют бактериофаги. Вирусы являются одними из главных кандидатов на роль векторов для введения чужеродной ДНК. При вирусной инфекции каждая клетка может получить большое число копий чужеродного гена. ДНК можно встраивать так, чтобы она находилась под контролем сильных вирусных промоторов, что обеспечит высокий уровень экспрессии гена, и его продукты будут более доступны для исследования.

Существуют гибридные вектора, содержащие ДНК фага и плазмиды. К ним относятся, например, космиды и фазмиды.Космиды – плазмидные вектора, в которые встроен участок генома фага λ, обеспечивающий возможность упаковки этой молекулы ДНК в фаговую частицу. Фаговые частицы обеспечивают хорошее проникновение гибридной ДНК в клетку (путем инъекции), после чего происходит замыкание ДНК в кольцо по липким концам и репликация ее по плазмидному типу. Фазмиды также являются гибридами между фагом и плазмидой. После встройки чужеродной ДНК могут в одних условиях развиваться как фаги, в других – как плазмиды.

Плазмиды агробактерий.В качестве векторов могут использоваться опухолеобразующиеплазмиды бактерий. Виды Agrobacterium эволюционно родственны клубеньковым бактериям, относящимся к роду Rhizobium, и имеют много общих с ними черт. Однако характер взаимодействия агробактерий с растением имеет своеобразные особенности. Взаимодействие видов Agrobacterium с растениями представляет особый интерес, так как при этом виде паразитизма один из партнеров специфически видоизменяет свойства хозяина, встраивая свои гены в его геном. Кроме того, это служит уникальным примером миграции ДНК прокариот в эукариотическую клетку.

Хлоропластная и митохондриальная ДНК также привлекают внимание ученых в качестве возможных векторов для переноса генов в клетку. Структурная организация этих клеточных субгеномов существенно различается. Хлоропласты и другие пластиды обладают одинаковой генетической информацией, так называемым пластомом. У высших растений он представляет собой замкнутую молекулу ДНК длиной 150 т. н. п., достаточную для кодирования примерно 100 белков. Для синтеза пластид необходимо значительно больше белков. Остальные белки кодируются ядром, синтезируются в цитоплазме и поступают в хлоропласты.

Вопрос 15. Способы переноса рекомбинантных днк в растительные клетки.

Ввести чужеродную ДНК в растения можно различными способами.

Для двудольных растений существует естественный вектор для горизонтального переноса генов: плазмиды агробактерий. Что касается однодольных, то, хотя в последние годы достигнуты определенные успехи в их трансформации агробактериальными векторами, все же подобный путь трансформации встречает существенные затруднения.

Для трансформации устойчивых ("рекальцитрантных") к агробактериям растений разработаны приемы прямого физического переноса ДНК в клетку, многие из которых взяты из практики работы с клетками бактерий или животных. Эти методы достаточно разнообразны, они включают: бомбардировку микрочастицами или баллистический метод; электропорацию; обработку полиэтиленгликолем; перенос ДНК в составе липосом и др.

Наиболее продуктивным и чаще всего используемым является метод бомбардировки микрочастицами. При достаточной скорости эти частицы могут непосредственно проникать в ядро, что сильно повышает эффективность трансформации. Этим же методом можно, впрочем, трансформировать и другие ДНК-содержащие клеточные органеллы - хлоропласты и митохондрии.

В последнее время был разработан и успешно применен также комбинированный метод трансформации, названный агролистическим. При этом чужеродная ДНК вводится в ткани каким-либо физическим методом, например, баллистическим.

После проведения тем или иным способом трансформации растительной ткани ее помещают invitro на специальную среду с фитогормонами, способствующую размножению клеток. Среда обычно содержит селективный агент, в отношении которого трансгенные, но не контрольные клетки приобретают устойчивость. Регенерация чаще всего проходит через стадию каллуса, после чего при правильном подборе сред начинается органогенез (побегообразование). Сформированные побеги переносят на среду укоренения, часто также содержащую селективный агент для более строгого отбора трансгенных особей.

12 3 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 312.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...