Текст книги "Биология. Обязательные понятия, термины школьного курса"

Вадим Джамеев
Биология. Обязательные понятия, термины школьного курса

© Джамеев В. Ю., 2018

© ООО «Издательство «Эксмо», 2018

Биология как наука. Методы научного познания

Биология (от греч. «биос» – жизнь, «логос» – слово, наука) – система наук о живой природе, изучающих строение, функции, происхождение, развитие живых существ и их взаимосвязь с окружающей средой.

Гомеостаз – способность биологических систем поддерживать относительное постоянство химического состава, строения и свойств.

Раздражимость – универсальное свойство живого реагировать на внешние и внутренние воздействия, которое лежит в основе приспособления организма к условиям окружающей среды и способствует их выживанию.

Движение – способность живого к активному перемещению тела организма или его частей в пространстве.

Рост – увеличение массы и линейных размеров организма в процессе индивидуального развития.

Развитие – появление качественных различий в структуре и функциональной активности организма в процессе онтогенеза.

Воспроизведение – свойство организмов образовывать себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. В основе воспроизведения клеток и организмов лежит процесс репликации ДНК.

Наблюдение – целенаправленный процесс восприятия объектов и явлений непосредственно или с использованием технических устройств, результаты которого фиксируются в описании. Для получения значимых результатов необходимо многократное наблюдение.

Измерение – количественная оценка любых показателей биологических объектов, таких как масса, линейные размеры, содержание веществ, активность ферментов, интенсивность процесса, урожайность, продуктивность и др.

Гипотеза – предположительное суждение о закономерной связи явлений.

Эксперимент (опыт) – метод научного исследования свойств или явлений в контролируемых и управляемых условиях, служащий для установления причинных связей между феноменами. Используется для проверки гипотезы.

Теория – система знаний, идей или принципов, дающая возможность прогнозировать определённые явления.

Клетка как биологическая система

Клетка – элементарная единица строения, жизнедеятельности и размножения живых организмов. В клетке осуществляются процессы обмена веществ и энергии, хранения, реализации и передачи наследственной информации.

Эукариоты – домен (надцарство) живых организмов, клетки которых содержат ядро. Домен объединяет три царства: Животные, Растения и Грибы.

Прокариоты – одноклеточные живые организмы, не имеющие оформленного клеточного ядра и мембранных органелл. К прокариотам относят два домена: Бактерии и Археи.

Органические вещества – углеродсодержащие соединения, имеющие углерод-углеродные связи.

Крахмал – основное запасное вещество растений, которое является смесью двух гомополисахаридов: амилозы, имеющей линейную структуру, и разветвлённого амилопектина. Мономером обоих компонентов является глюкоза.

Гликоген – запасной полисахарид животных и грибов. Разветвлённый гомополимер, мономерными единицами которого является глюкоза.

Целлюлоза, или клетчатка, – основной опорный полисахарид растений, неразветвлённый гомополимер, мономерными единицами которого является глюкоза.

Липиды – разнородная в химическом отношении группа гидрофобных веществ. Различают ацильные (жиры, масла, фосфолипиды, воска) и терпеноидные (холестерол, стероидные гормоны) липиды.

Белки – неразветвлённые гетерополимеры нерегулярного строения, мономерами которых являются аминокислоты, связанные пептидными связями.

Аминокислота – органическое соединение, имеющее аминогруппу, карбоксильную группу и радикал.

Нуклеиновые кислоты – неразветвлённые гетерополимеры нерегулярного строения, мономерами которых являются нуклеотиды.

Нуклеотид – соединение, образованное азотистым основанием (аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), урацил (У) или цитозин (Ц)), остатком сахара-пентозы (рибозы или дезоксирибозы) и остатком ортофосфорной кислоты.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – двухцепочечный биополимер, мономерами которого являются дезоксирибонуклеотиды (А, Т, Г, Ц). Функции ДНК – хранение и передача наследственной информации.

РНК (рибонуклеиновая кислота) – одноцепочечный полинуклеотид, состоящий из четырёх типов нуклеотидов (А, У, Г, Ц). Существует несколько типов РНК, выполняющих специфические функции. Вирусные РНК бывают одно– и двуцепочечные.

Матричная (информационная) РНК (мРНК или иРНК) – РНК, используемая в качестве матрицы для синтеза полипептидных цепей.

Транспортная РНК (тРНК) – РНК, участвующая в синтезе белка. Определённые типы тРНК связывают специфические протеиногенные аминокислоты и доставляют их к рибосомам, где участвуют в переносе аминокислот на синтезирующуюся полипептидную цепь.

Рибосомная РНК (рРНК) – РНК, входящая в состав рибосом и участвующая в процессе трансляции (синтезе белка).

Плазмалемма (плазматическая мембрана) – молекулярная структура, состоящая из бислоя полярных липидов и белков. Отделяет содержимое клетки от внешней среды и регулирует обменные процессы между ними.

Ядро – область эукариотической клетки, ограниченная от цитоплазмы двойной мембраной и содержащая генетический материал в виде линейных молекул ДНК, формирующих с белками хромосомы.

Ядрышко – область ядра, формирующаяся участками хромосом, содержащих тандемные повторы генов, кодирующих гены рибосомных РНК и белков. Эти участки хромосом принято называть ядрышковыми организаторами.

Цитоскелет – клеточный каркас, образованный структурами трёх типов: микрофиламентами, промежуточными филаментами и микротрубочками. Обеспечивает поддержание формы клетки, участвует в процессах экзо– и эндоцитоза, внутриклеточного транспорта и клеточного деления.

Микрофиламенты – нитеподобные структуры, которые состоят из двух перекрученных цепей, образованных путём полимеризации глобулярного белка актина. Микрофиламенты формируют в цитоплазме пучки параллельно ориентированных нитей или трёхмерную сеть.

Микротрубочки – элементы цитоскелета, представляющие собой полые цилиндры, образованные димерами глобулярного белка тубулина.

Промежуточные филаменты – элементы цитоскелета, занимающие по толщине промежуточное положение между микрофиламентами и микротрубочками.

Клеточный центр – немембранная органелла клеток животных, которая является главным центром организации микротрубочек. Участвует в формировании веретена деления в процессе клеточного деления, а также жгутиков и ресничек.

Рибосома – немембранная органелла клетки, обеспечивающая биосинтез белка. Состоит из большой и малой субъединиц. Локализуется в цитоплазме и на мембранах эндоплазматического ретикулума.

Эндоплазматический ретикулум – одномембранная органелла, представляющая собой разветвлённую систему уплощённых цистерн, канальцев и пузырьков. Обеспечивает синтез и транспорт веществ. Различают два типа эндоплазматического ретикулума: шероховатый является местом синтеза белков, а в гладком осуществляется синтез и преобразование липидов и углеводов.

Комплекс Гольджи – одномембранная органелла эукариотической клетки, обеспечивающая химическую модификацию и выведение из клетки полимерных веществ, синтезированных в эндоплазматическом ретикулуме, а также образование лизосом.

Лизосома – небольшая одномембранная органелла, которая содержит комплекс гидролитических ферментов, поддерживает в полости кислую среду и участвует в гидролизе поглощённых клеткой пищевых частиц и нефункциональных частей клетки.

Вакуоль – одномембранная органелла, в наибольшей степени выраженная у растений. Выполняет функции хранения запасных веществ и накопления конечных продуктов метаболизма и ионов. Обеспечивает регуляцию осмотического давления в клетке и поддержание тургора.

Митохондрия – двумембранная органелла эукариотических клеток, имеющая кольцевую ДНК и способная к автономному размножению, обеспечивающая синтез АТФ и термогенез, сопряжённые с окислением органических соединений.

Пластида – двумембранная органелла высших растений и некоторых фотосинтезирующих простейших. Пластиды всех видов обладают собственным геномом в виде кольцевой ДНК и способны к автономному размножению.

Хлоропласт – зелёная пластида, содержащая во внутренних мембранах (ламеллах) светоулавливающие пигменты – хлорофилл и каротиноиды. Основная функция этой органеллы – фотосинтез.

Хромопласты – жёлтые, оранжевые или красные пластиды высших растений, окраска которых связана с накоплением каротиноидов во внутренних мембранах. Хромопласты определяют окраску многих растительных тканей.

Лейкопласты – бесцветные пластиды высших растений, участвующие в синтезе и запасании различных соединений. В амилопластах накапливается крахмал, в элайопластах – жиры, в протеинопластах – белки.

Метаболизм (обмен веществ) – совокупность процессов преобразования веществ и энергии в живой клетке.

Фермент, или энзим, – биологический катализатор белковой природы, контролирующий химические реакции в живых организмах.

Клеточное дыхание – аэробное окисление пирувата в митохондриях до СО₂ и Н₂О, сопряжённое с запасанием энергии в виде АТФ.

Цикл Кребса (цикл ди– и трикарбоновых кислот) – механизм окисления ацетильной группы в матриксе митохондрий до СО₂ с образованием восстановительных эквивалентов (3 НАДН и 1 ФАДН2) и одной молекулы нуклеозидтрифосфата (ГТФ или АТФ).

Восстановительный эквивалент – с биохимической точки зрения пара электронов. Восстановительные эквиваленты могут передаваться при окислительно-восстановительной реакции непосредственно от одного субстрата к другому или через посредников, в качестве которых выступают коферменты НАД(Ф)Н и ФАДН2.

Окислительное фосфорилирование – процесс синтеза АТФ АТФ-синтазами на внутренней мембране митохондрий, сопряжённый с окислением субстрата. АТФ-синтазы используют энергию электрохимического градиента протонов, сформированного на внутренней мембране митохондрий.

Брожение – анаэробное окисление субстратов в цитоплазме, при котором синтезируется АТФ и выделяются конечные продукты – низкомолекулярные органические соединения. По наименованию конечных продуктов, которые выделяются из клетки, называют тип брожения: молочнокислое, спиртовое, уксуснокислое, маслянокислое и др.

Гликолиз – окисление глюкозы до пировиноградной кислоты, при котором синтезируются две молекулы АТФ и 4 НАДН в расчёте на одну молекулу глюкозы.

Фотосинтез – фотоавтотрофный процесс, при котором энергия квантов света преобразуется в энергию химических связей органических соединений. Процесс осуществляется с участием хлорофилла.

Фотофосфорилирование – процесс синтеза АТФ на тилакоидных мембранах хлоропластов в световой фазе фотосинтеза.

Цикл Кальвина – анаболический процесс синтеза углеводов из углекислого газа, протекающий в темновой фазе фотосинтеза.

Хемосинтез – хемогетеротрофный процесс синтеза органических соединений из неорганических за счёт химической энергии неорганических соединений. К хемосинтезу способны только прокариотические организмы.

Ген – элементарная функционально неделимая единица наследственного материала, представляющая собой участок ДНК, кодирующий последовательность белка (полипептида) или РНК.

Промотор – регуляторный участок гена, показывающий начало и направление считывания закодированной геном информации.

Терминатор – регуляторный участок гена, определяющий место завершения транскрипции.

Генетический код – способ кодирования аминокислотной последовательности полипептидов в виде последовательности нуклеотидов нуклеиновой кислоты (ДНК, РНК).

Триплет – последовательность из трёх нуклеотидов, соответствующая определённой аминокислоте.

Репликация – процесс удвоения молекулы ДНК. Синтез дочерних цепей ДНК на матрицах родительской молекулы ДНК. Синтез осуществляется полуконсервативным способом, при котором каждая из цепей служит матрицей для синтеза дочерней цепи по принципу комплементарности.

Транскрипция – синтез молекулы РНК на ДНК-матрице.

Трансляция – синтез полипептидной цепи на рибосомах с использованием в качестве матрицы информационной (матричной) РНК.

Хромосома – нуклеопротеиновая структура ядра эукариотической клетки, которая содержит наследственную информацию и служит для её хранения, передачи и реализации.

Аутосомы – неполовые хромосомы у организмов с хромосомным определением пола. Парные хромосомы, одинаковые у мужских и женских организмов.

Половые хромосомы – хромосомы, количество и состав которых отличается у мужских и женских организмов с хромосомным определением пола.

Хроматин – нуклеопротеиновый комплекс, состоящий из ДНК, РНК и белков. Является совокупностью хромосом в ядре эукариот. У прокариот входит в состав нуклеоида.

Соматические клетки – все клетки тела многоклеточных организмов, не принимающие участия в половом размножении. У диплоидных организмов несут двойной набор хромосом.

Половые клетки, или гаметы, – специализированные репродуктивные клетки, которые служат для полового размножения. У диплоидных организмов гаметы имеют гаплоидный набор хромосом.

Кариотип – совокупность всех хромосом клетки организма, которая характеризуется числом, формой и величиной хромосом.

Жизненный цикл клетки – промежуток времени от появления клетки в результате деления до её собственного деления или гибели.

Митоз – способ непрямого деления соматических клеток, в процессе которого обеспечивается строго одинаковое распределение хромосом между дочерними ядрами и образование дочерних клеток, генетически идентичных материнским.

Амитоз – простое деление клеточного ядра без образования веретена деления и равномерного распределения хромосом.

Интерфаза – промежуток времени в жизненном цикле клетки между двумя делениями, который характеризуется функциональной активностью клетки.

Профаза – первая фаза митоза, основными событиями которой являются конденсация (уплотнение) хромосом, образование веретена деления и разрушение ядерной мембраны.

Метафаза – фаза митоза, в которой хромосомы выстраиваются в экваториальной области клетки, образуя митотическую пластинку.

Анафаза – фаза митоза, в которой хромосомы разделяются на две сестринские хроматиды, которые двигаются к полюсам клетки.

Телофаза – фаза митоза, в которой хромосомы, достигшие полюсов, начинают деконденсироваться и обособляются от цитоплазмы новыми ядерными мембранами.

Цитокинез – разделение материнской клетки, которое происходит при завершении телофазы митоза.

Мейоз, или редукционное деление, – способ непрямого деления эукариотических клеток, при котором количество хромосом уменьшается в два раза.

Конъюгация – процесс слияния гомологичных хромосом по всей длине в профазе первого мейотического деления.

Кроссинговер – обмен гомологичными участками между конъюгированными парными хромосомами в профазе первого деления мейоза.

Гаметогенез – процесс образования зрелых половых клеток (гамет).

Зародышевый мешок – восьмиклеточный женский гаметофит цветковых растений.

Сперматогенез – процесс образования зрелых мужских половых клеток (сперматозоидов) в семенниках животных.

Сперматогоний – диплоидная стволовая клетка мужской половой железы (семенника) животных. Образуется путём митотического деления первичных половых клеток.

Сперматозоид – зрелая гаплоидная мужская половая клетка, способная к активному движению и предназначенная для оплодотворения яйцеклетки.

Сперматида – незрелая гаплоидная мужская половая клетка, образованная в результате мейотического деления. При созревании сперматиды образуется сперматозоид.

Овогенез – процесс образования зрелых женских половых клеток (яйцеклеток) в яичниках животных.

Оогоний – диплоидная женская половая клетка, образованная из первичных половых клеток путём митотического деления.

Яйцеклетка – зрелая гаплоидная женская половая клетка.

Организм как биологическая система

Организм – целостная живая система, характеризующаяся способностью к обмену веществ, самоподдержанию своего строения и организации, самостоятельному существованию и размножению.

Автотрофы – организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических углеродсодержащих соединений.

Фотоавтотрофы – организмы, которые синтезируют органические вещества из неорганических, используя для этого энергию света. К фотоавтотрофам относятся растения и некоторые прокариоты.

Хемоавтотрофы – организмы, которые синтезируют органические соединения из неорганических, используя для этого энергию неорганических соединений. К хемоавтотрофии способны только прокариоты.

Гетеротрофы – организмы, способные использовать готовые органические соединения. К ним относятся животные, грибы, бактерии, археи и паразитические растения.

Сапротрофы – организмы, которые питаются органическими остатками, разлагая их до неорганических (многие грибы и бактерии, а также некоторые растения и животные).

Паразиты – организмы использующие другие организмы (хозяев) в качестве среды обитания и источника питания.

Симбионты – разноименные организмы, сосуществующие и взаимодействующие на различной основе. Это взаимодействие может быть полезно как обоим партнёрам, так и только одному из них.

Вирус – неклеточная форма жизни, ДНК– или РНК-содержащий внутриклеточный паразит, способный к размножению только внутри клеток.

Бактериофаги – группа вирусов, паразитирующих на бактериях.

Капсид – внешняя белковая оболочка простых вирусов, состоящая из белковых субъединиц – капсомеров. У сложных вирусов капсид сверху покрыт липопротеиновой мембраной.

Суперкапсид – внешняя липопротеиновая оболочка сложных вирусов, образуемая на основе модифицированной клеточной мембраны (плазматической, ядерной, эндоплазматической).

Размножение – воспроизведение генетически сходных особей, обеспечивающее увеличение числа особей в дочернем поколении, непрерывность и преемственность жизни.

Бесполое размножение – способ размножения без участия репродуктивных клеток (гамет), при котором следующее поколение развивается из соматических клеток.

Шизогония – многократное деление ядра, с последующим делением цитоплазмы на соответствующее число фрагментов. Характерна для малярийного плазмодия.

Вегетативное размножение – способ бесполого размножения, при котором дочерние особи образуются из многоклеточной части тела родительской особи – группы клеток или целого органа.

Половое размножение – способ размножения, сопряжённый с образованием гаплоидных гамет и их последующим слиянием в одну диплоидную клетку – зиготу, из которой развивается новый организм.

Партеногенез, или девственное развитие, – особый вид полового размножения, при котором новый организм развивается из неоплодотворённой яйцеклетки. Характерен для дафний, тлей, медоносных пчёл.

Конъюгация – половой процесс, обмен фрагментами наследственной информации между особями, с последующим размножением бесполым путём. Характерен для инфузорий.

Гермафродит – организм, продуцирующий мужские и женские половые клетки. Гермафродитизм характерен для многих плоских и кольчатых червей, брюхоногих моллюсков, растений.

Однодомные растения – растения, имеющие мужские и женские цветки в пределах одной особи.

Двудомные растения – растения, у которых мужские и женские цветки располагаются на разных особях.

Оплодотворение – процесс слияния мужских и женских половых клеток с образованием зиготы, из которой развивается новый организм.

Двойное оплодотворение – процесс, характерный для цветковых растений, при котором два спермия пыльцы одновременно оплодотворяют в зародышевом мешке яйцеклетку и центральную клетку с образованием диплоидной зиготы и триплоидной клетки, из которой развивается эндосперм.

Опыление – перенос пыльцы, содержащей мужские половые клетки (спермии) на рыльце пестика у семенных растений.

Внешнее оплодотворение – оплодотворение вне родительских организмов, при котором женские и мужские половые клетки выводятся наружу, где происходит их слияние.

Внутреннее оплодотворение – оплодотворение, при котором мужские половые продукты вводятся самцом в половые; пути самки, где сперматозоиды сближаются с яйцеклетками и сливаются с ними.

Онтогенез – процесс индивидуального развития организма от зарождения (оплодотворения при половом размножении или момента отделения от материнской особи при бесполом) до конца жизни.

Дробление – процесс митотического деления зиготы на более мелкие клетки – бластомеры.

Морула – группа однородных клеток, образованная путём дробления зиготы. Преобразуется в бластулу в результате появления внутренней полости.

Бластула – однослойный многоклеточный зародыш, имеющий вид полого шарика, который образуется в результате дробления зиготы и последующего расхождения клеток с образованием внутренней полости.

Метаморфоз – процесс постэмбрионального развития, при котором происходят существенные изменения строения организма животных при переходе от личиночной стадии к взрос лой форме. У растений метаморфозом называют видоизменение основных органов.

Жизненный цикл – закономерная смена всех поколений (половое, бесполое, партеногенетическое, диплоидное, гаплоидное), характерных для данного вида живых организмов.