Теории и гипотезы по программе ЕГЭ с элементами GCSE Biology for AQA
Гипотеза это предположение или предварительное объяснение, которое делается на основе наблюдений или опытных данных и требует проверки. Гипотеза формулируется для того, чтобы предложить возможное объяснение явлений или связей между явлениями. Она может быть выдвинута на основе наблюдений, но пока не имеет достаточного количества подтверждающих данных.
1. Центры происхождения культурных растений – это географические области, где возникли и развивались дикие предки сельскохозяйственных растений. 2. Вавилов выделил семь основных центров происхождения культурных растений, включая Юго-Восточную Азию, Китай, Индию, Средиземноморье, Южную и Центральную Америку (кроме Астралии и Антарктиды, где издревле не было земледелия). 3. Вавилов считал, что знание центров происхождения помогает понять генетическое разнообразие растений и использовать его для улучшения сельскохозяйственных культур. 4. Вавилов признавал важность сохранения исходных форм растений в центрах происхождения как базы для создания новых сортов сельскохозяйственных культур.
1. Структура оперона: оперон — это группа генов, которые находятся рядом друг с другом на хромосоме и регулируются одним промотором. Эти гены обычно кодируют белки, участвующие в одном и том же метаболическом пути. 2. Регуляция транскрипции: опероны могут быть активированы или не активными в зависимости от наличия или отсутствия определенных молекул (например, субстратов или продуктов метаболизма). Это позволяет клетке адаптироваться к изменениям в окружающей среде. Например, лактозный оперон (lac-оперон): lac-оперон у кишечной палочки (Escherichia coli) регулирует метаболизм лактозы. Когда лактоза присутствует, она связывается с репрессором, что приводит к его отключению и активации транскрипции генов, необходимых для усвоения лактозы. 3. Координированное выражение: все гены в опероне транскрибируются одновременно в одну молекулу мРНК, что позволяет клетке производить все необходимые белки одновременно и эффективно.
1. Фундаментальная ниша: определяет полный спектр условий и ресурсов, в которых вид может теоретически существовать без влияния конкуренции, хищников или других ограничивающих факторов. Она охватывает все возможные экологические условия, включая климат, доступность пищи, местообитание и другие экологические параметры. 2. Реализованная ниша: это часть фундаментальной ниши, которую вид фактически занимает в природе, учитывая влияние конкуренции, хищничества и других экосистемных взаимодействий. Реализованная ниша может быть значительно меньше, чем фундаментальная, из-за ограничений, накладываемых другими организмами и факторами окружающей среды. 3. Многомерность: Хатчинсон описывал экологическую нишу как многомерное пространство, где каждое измерение представляет собой отдельный фактор (например, температура, влажность, доступность пищи). Это позволяет учитывать сложные взаимодействия между различными экологическими факторами и их влияние на распределение видов. 4. Экологические взаимодействия: между разными видами (конкуренция, симбиоз, хищничество) могут изменить границы реализованной ниши, влияя на выживаемость и распространение видов.
1. Биосфера – это оболочка Земли, включающая все живые организмы, их среду обитания и все процессы, происходящие в ней. 2. Биосфера является активным глобальным биохимическим обменником, в котором происходят постоянные обмены веществ и энергии между живыми организмами и окружающей средой. 3. Биосфера оказывает огромное влияние на геологические процессы и химический состав атмосферы, гидросферы и литосферы. 4. Живые организмы воздействуют на окружающую среду не только биохимически, но и биогеохимически, изменяя химический состав и структуру земной оболочки. 5. Биосфера представляет собой единое целое, где каждый элемент взаимодействует с другими элементами, образуя сложные экосистемы. 6. Биосфера имеет способность к саморегуляции и самовосстановлению, что позволяет ей сохранять равновесие и устойчивость. 7. Биосфера обладает высокой степенью организации и самоорганизации, что позволяет ей эффективно функционировать как единая система.
1. Вначале на Земле существовал первичный бульон, состоящий из примитивных молекул, таких как аминокислоты, нуклеотиды, углеводы и другие органические соединения. 2. Под воздействием различных физических и химических процессов, таких как ультрафиолетовое излучение, электрические разряды, тепло и другие, в первичном бульоне происходили реакции, приводящие к образованию более сложных органических молекул. 3. Эти более сложные органические молекулы могли объединяться в коацерваты или другие структуры, обеспечивающие защиту и условия для химических реакций. 4. Внутри этих структур происходили процессы самосборки и саморепликации, что способствовало постепенному формированию примитивных жизненных форм. 5. Постепенно эти примитивные жизненные формы эволюционировали и давали начало более сложным организмам, которые в дальнейшем разнообразились и адаптировались к окружающей среде.
1. Примитивные органические молекулы, такие как аминокислоты и нуклеотиды, могли образовывать коацерваты – микроскопические капли, содержащие эти молекулы. 2. Внутри коацерватов происходили химические реакции, в результате которых могли образовываться более сложные органические соединения. 3. Коацерваты могли обладать свойствами саморепликации, то есть способностью к самовоспроизведению. 4. Постепенно внутри коацерватов могли образовываться простейшие жизненные формы – пребиотические клетки, которые стали предками современных организмов. 5. Процесс эволюции от простейших пребиотических клеток к сложным многоклеточным организмам происходил благодаря накоплению изменений и адаптаций в ходе естественного отбора.
1. Генетическая информация: жизнь основана на передаче и хранении информации в виде генов, которые кодируют белки и другие молекулы, необходимые для функционирования клеток. 2. Эволюция и естественный отбор: Мёллер подчеркивает важность естественного отбора в процессе эволюции, где организмы с более успешными генетическими характеристиками имеют больше шансов на выживание и размножение. 3. Молекулярные механизмы: гипотеза предполагает, что молекулы РНК или ДНК играли ключевую роль в ранних формах жизни, обеспечивая механизмы для самовоспроизведения и мутации. 4. Происхождение жизни: Мёллер рассматривал различные сценарии происхождения жизни, включая абиогенез (возникновение жизни из неживой материи) и возможные внешние источники (например, метеориты). 5. Сложность и разнообразие: гипотеза объясняет, как из простых форм жизни могли развиться более сложные организмы через накопление мутаций и дивергенцию видов.
1. РНК как носитель информации: РНК могла выполнять функции, аналогичные ДНК, храня генетическую информацию и обеспечивая ее передачу. 2. Каталитическая активность: РНК обладает каталитическими свойствами (рибозимами), что позволяет ей не только хранить информацию, но и участвовать в химических реакциях, включая синтез белков. 3. Самовоспроизведение: РНК могла самовоспроизводиться, что является важным шагом в эволюции жизни. Этот процесс мог происходить без участия белков, что делает его более простым в условиях ранней Земли. 4. Эволюция и естественный отбор: В “Мире РНК” молекулы РНК могли подвергаться мутациям и естественному отбору, что способствовало эволюции более сложных форм жизни. 5. Переход к ДНК-белковым системам: со временем, по мере усложнения жизни, РНК могла уступить место ДНК как основному носителю генетической информации, а белки стали основными катализаторами биохимических реакций. 6. Универсальность РНК: гипотеза подчеркивает универсальность РНК в современных живых организмах, включая роль рибосомной РНК (рРНК) в синтезе белков и других функциональных молекул РНК.
1. Рибозимы – это рибонуклеиновые кислоты, способные к катализу химических реакций, аналогично ферментам, но без участия белковой составляющей. 2. Рибозимы могли играть ключевую роль в прото-биохимических процессах на ранних стадиях эволюции жизни, обеспечивая катализ химических реакций, необходимых для жизнедеятельности. 3. По гипотезе Т. Чека, рибозимы могли возникнуть естественным образом из примитивных органических молекул, таких как рибоза, в результате химических реакций на ранних стадиях развития жизни на Земле. 4. Рибозимы могли обладать способностью к самосборке и самоорганизации благодаря своей химической структуре, что позволяло им выполнять функции ферментов и участвовать в обмене веществ в примитивных организмах. 5. Эволюция рибозимов могла привести к появлению более сложных организмов с белковыми ферментами, которые заменили бы рибозимы в большинстве биохимических процессов.
1. В начальной стадии развития жизни на Земле существовали примитивные органические молекулы, такие как аминокислоты и нуклеотиды, которые могли образовывать структуры подобные микросферам. 2. Эти микросферы, или “прото-клетки”, обладали способностью к самосборке и самоорганизации благодаря химическим свойствам органических молекул. 3. Внутри микросфер могли происходить химические реакции, поддерживающие жизнедеятельность и обеспечивающие защиту от внешних воздействий. 4. Микросферы могли быть способны к саморепликации, что позволяло им размножаться и передавать свои химические особенности следующему поколению. 5. Постепенно эти прото-клетки эволюционировали и превратились в более сложные организмы, начиная процесс жизни на Земле.
1. Эволюция является непрерывным процессом, протекающим на протяжении всей истории жизни на Земле. 2. Эволюция происходит в результате естественного отбора, который определяет выживаемость и размножение особей с наиболее приспособленными к окружающей среде признаками. 3. Эволюция может привести к развитию новых видов или подвидов, а также к вымиранию устаревших форм жизни. 4. Эволюционные изменения могут происходить как в результате случайных мутаций, так и под воздействием изменяющихся условий окружающей среды. 5. Эволюция может приводить к разнообразию форм жизни и к адаптации к различным условиям обитания. 6. Эволюция не является линейным процессом, а представляет собой сложную сеть взаимосвязанных изменений и приспособлений.
Теория в отличие от гипотезы, представляет собой широко подтвержденное и обобщенное объяснение наблюдаемых явлений. Теория обычно основана на большом количестве доказательств, проведенных исследований и подтверждений. Она объясняет множество фактов и наблюдений, представляя собой устоявшуюся модель, которая может использоваться для прогнозирования и объяснения различных явлений.
1. Клетка – наименьшая единица живого; основная единица строения и развития всех живых организмов; 2. Клетки всех организмов сходны по строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ; 3. Каждая новая клетка образуется в результате деления материнской исходной клетки (Вирхов); 4. Клетки в многоклеточных организмах специализированы, выполняют различные функции и образуют ткани, из которых состоят органы.
1) Ген занимает определенный участок (локус) в хромосоме. Ген (цистрон) – это часть молекулы ДНК, представляющая собой определенную последовательность нуклеотидов и являющаяся функциональной единицей наследственной информации. 2) Число нуклеотидов, входящих в состав различных генов, неодинаково. 3) Внутри гена могут происходить рекомбинации и мутирование. 4) Существуют структурные и функциональные гены. Структурные гены кодируют синтез белков, но ген не принимает непосредственного участия в синтезе белка. ДНК – матрица для синтеза молекул и-РНК. Функциональные гены контролируют и направляют деятельность структурных генов. 5) Расположение нуклеотидных триплетов в структурных генах коллинеарно последовательности аминокислот в полипептидной цепи, кодируемой данным геном. 6) Молекулы ДНК, входящие в состав гена, способны к репарации, поэтому не всякие повреждения гена ведут к мутациям. 7) Генотип, будучи дискретным (состоящим из отдельных генов), функционирует как единое целое. 8) На функцию генов оказывают влияние как внутриклеточные факторы, так и факторы внешней среды.
1. Мутации возникают внезапно, без всяких переходов.2. Мутации наследуются, т.е. стойко передаются из поколение в поколение.3. Мутации не образуют непрерывных рядов и не группируются вокруг среднего типа.4. Мутации возникают в разных направлениях и могут быть полезными, вредными и нейтральными. 5. Успех в выявлении мутаций зависит от числа проанализированных особей. 6. Одни и те же мутации могут возникать повторно.
1. Гены находятся в хромосоме. Каждая пара хромосом представляет собой группу сцепления генов. Число групп сцепления у каждого вида организмов равно числу пар гомологичных хромосом; 2. Каждый ген в хромосоме занимает определённое место, называемое локусом. Гены в хромосоме расположены линейно; 3. Между гомологичными хромосомами возможен обмен генами (кроссинговер), приводящий к обмену аллельными генами и появлению новых рекомбинантных сочетаний признаков; 4. Частота кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосоме. Чем дальше друг от друга находятся гены, тем чаще между ними происходит кроссинговер; 5. Изучая частоту кроссинговера между аллельными генами, можно выяснить порядок расположения генов в хромосоме и расстояние между ними, т.е. составить генетическую карту хромосомы.
1. Биогеоценоз связан с определённым участком земной поверхности и является категорией, в отличие от понятия «экосистема», которая не имеет определённых границ распространения. 2. Компоненты биогеоценоза — это “экотоп”: живые (растения, животные, микроорганизмы) и “биотоп” неживые (атмосфера, горная порода, почва, вода). 3. Взаимосвязь компонентов экосистем основывается как на обмене веществ и энергии как между ними, так и с окружающей внешней средой. 4. В состав биогеоценоза не входят рельеф, климат, земное притяжение, время, поскольку они не являются материальными телами.
Изучая губок, И. Мечников обнаружил, что образование внутреннего слоя у них происходит путём иммиграции во внутреннюю полость. Такая личинка губок была названа паренхимулой, которую Мечников определил как живую модель гипотетического предка многоклеточных — фагоцителлы, или паренхимеллы. Фагоцителла — это двуслойный организм: она состоит из наружного и внутреннего слоёв клеток. Наружный слой (кинобласт) образован жгутиковыми клетками, выполняющими функцию движения, внутренний же слой (фагоцитобласт) состоит из трофических клеток, осуществляющих фагоцитоз. Данные слои, согласно теории, являются прообразами экто- и энтодермы.
Согласно этой теории, первичный многоклеточный организм мог возникнуть в процессе деления клетки, во время которого имело место нерасхождение дочерних клеток, образовавшихся в результате многократного деления одноклеточного животного, возможно простейшего. Далее в скоплениях таких клеток появились анатомические и функциональные различия, которые привели к дальнейшей специализации. Таким образом мог образоваться многоклеточный организм с некоторым разделением функций клеток: одни клетки отвечали за движение, другие за питание и пищеварение. По сути, это был прообраз первых кишечнополостных животных. Этот многоклеточный организм Геккель назвал гастреей, по аналогии с гаструлой — ранней стадией эмбрионального развития животных. Теория гастреи находила своё подтверждение, по мнению Геккеля, в некоторых особенностях эмбрионального развития животных, которые были сформулированы им в биогенетическом законе и в полной мере соответствовала принципам дарвинизма.
Движущими силами эволюционного процесса по Ламарку являются: 1) – влияние среды, которое приводит к упражнению или не упражнению органов; 2) – стремление к самоусовершенствованию; 3) – передача по наследству приобретенных признаков. Заслугой Ж. Б. Ламарка было создание эволюционного учения и попытка найти движущие силы, которые привели к появлению современных видов и их приспособленности. Учение легло в основу первой естественной классификации, основанной на принципах родства организмов.
1. Особи, составляющие любую популяцию, производят гораздо больше потомков, нежели это необходимо для поддержания численности популяции. 2. В связи с ограниченностью ресурсов неизбежно возникает борьба за существование. Дарвин подчеркивал, что речь идет не только о конкурентной борьбе за существование, но и за оставление потомства. 3. Следствием борьбы за существование является естественный отбор, который представляет собой преобладающее выживание и размножение организмов, случайно оказавшихся в более лучших условиях. 4. Материалом для эволюции служат различия организмов, возникающие вследствие их изменчивости. Дарвин различал определенную (групповую) и неопределённую (индивидуальную) изменчивость. 5. Естественный отбор, в конечном итоге приводит к разделению признаков – дивергенции и в конце концов к образованию новых видов.
1. Элементарной единицей эволюции считается локальная популяция; 2. Материалом для эволюции являются мутационная и рекомбинационная изменчивость; 3. Естественный отбор это главная причина адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов; 4. Вид есть система популяций, репродуктивно изолированных от популяций других видов, и каждый вид экологически обособлен; 5. Видообразование заключается в возникновении генетических изолирующих механизмов и осуществляется в условиях географической изоляции.
Теория антропогенеза базируется на симиальной гипотезе, согласно которой человек и современные антропоиды произошли от общего предка, жившего в эпоху неогена и представлявшего собой, по мнению Ч. Дарвина, ископаемое обезьяноподобное существо. Немецкий ученый Эрнст Геккель назвал эту переходную форму питекантропом (обезьяночеловеком). В 1891 г. голландский антрополог Эжен Дюбуа открыл на острове Ява части скелета человекоподобного существа, которое он назвал питекантропом прямоходящим. В ХХ в. были сделаны открытия, в результате которых обнаружены многочисленные костные остатки ископаемых существ – промежуточных между обезьяньим предком и современным человеком. Таким образом, справедливость симиальной теории антропогенеза Ч. Дарвина подтвердилась прямыми (палеонтологическими) доказательствами.
1. Антитела и лимфоциты с необходимой специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном. 2. Лимфоциты, участвующие в иммунном ответе, имеют антигенспецифические рецепторы на поверхности своей мембраны. 3. Каждый лимфоцит несет на своей поверхности рецепторы только к одному антигену. 4. Лимфоциты, обученные антигеном, проходят несколько стадий деления и формируют большой клон плазматических клеток. 5. Плазматические клетки синтезируют антитела к антигену, к которому был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к образованию антител служат белки-цитокины, выделяемые другими клетками. Лимфоциты могут также сами начать выделять цитокины.