Раздел 1. "Клетка как биологическая система"
§ 1.1 “Современная биология”. Определение биологии, как науки. Отличия живых организмов и не живых объектов: признаки живого и свойства живой природы. Семья биологических наук – разделение современной биологии на множество дисциплин. Предмет изучения биологии и соподчиненных биологичеких дисциплин. Профессии, связанные с биологией. История биологии от 400 лет до нашей эры до наших дней. Важнейшие биологические открытия, сделанные в каждый период развития биологии.
§ 1.2 “Основы систематики”. Основные принципы построения современной систематики и классификации живых организмов. Работы Аристотеля и Карла Линнея. Принципы, положенные в основы современной классификации организмов: типы питания и дыхания. Автотрофы и гетеротрофы. Факультативные и облигатные анаэробы и аэробы. Голозойный и голофитный типы гетеротрофного питания. Сапротрофы и сапрофаги. Фототрофный и хемотрофный механизмы автотрофного питания. Растения-миксотрофы.
§ 1.3 “Химический состав клетки”. Понятие атома, молекулы и вещества. Макро, микро и ультрамикроэлементы. Вода. Минеральные соли. Органические вещества клетки: липиды, АТФ, биополимеры (углеводы, белки, нуклеиновые кислоты). Структура белков. Денатурация и ренатурация. Ферменты. Строение и функции углеводов, полисахариды. Нуклеиновые кислоты. Нуклеозиды и нуклеотиды. Азотистые основания. ДНК от РНК. Строение ДНК. Функции молекул ДНК и РНК в клетке. Виды РНК. Строение и функции молекулы АТФ.
§ 1.4 “Строение клетки прокариот”. Многообразие клеток. Этапы ее изучения. Клеточная теория. Ультрацентрифугирование, микроскопия и ее виды. Строение клеток бактерий. растений, грибов и животных. Строение и функции мембраны. Активный и пассивный транспорт. Рецепция. Плазмолиз и деплазмолиз. Осмотические явления в клетке. Цитоплазма и гиалоплазма. Включения в клетке. Строение и функции рибосом. Отличия рибосом. Цитоскет клетки. Клеточный центр и органоиды движения клетки.
§ 1.5 “Строение клетки эукариот”. Клеточное ядро и особенности упаковки генетического материала. Строение и функции вакуолей, осмотическое давление и тургор. Строение и функции гладкой и шероховатой ЭПС. Строение и функции аппарата Гольджи. Транспорт веществ по клетке и за ее пределы. Место образование лизосом. Строение и функции лизосом. Симбиотическая теория происхождения клетки. Строение и функции митохондрий. Виды пластид. Строение пластид на примере хлоропласта. Функции пластид в клетке.
§ 1.6 “Энергетический обмен”. Метаболизм клетки. Взаимосвязь анаболизма и катаболизма. Способы получения энергии клеткой. Сходство и различия процессов дыхания и горения. Характеристика, локализация в клетке и химизм стадий катаклизма: подготовительного этапа, гликолиза и клеточного дыхания. Цикл Кребса. Виды брожения: молочнокислое, спиртовое. Энергетический выход процесса брожения и дыхания. Образование АТФ в процессе реакций окислительного фосфорилирования на заключительном этапе энергетического обмена.
§ 1.7 “Пластический обмен”. Многообразие типов ассимиляции. История открытия фотосинтеза. Опыты Джозефа Пристли. Роль пигментов в реакциях фотосинтеза. Характеристика стадий фотосинтеза. Сопряженность дыхания и фотосинтеза. Опыты по выделение углекислого газа при дыхании, кислорода при фотосинтезе, и образования крахмала. Космическая роль фотосинтеза. Факторы, влияющие на скорость реакций фотосинтеза. Характеристика хемосинтеза. Роль хемосинтезирующих бактерий в биосфере. Примеры хемосинтезрирующих организмов.
§ 1.8 “Реакции матричного синтеза”. Механизмы передачи наследственной информации в клетке. Полуконсервативный механизм репликации. Транскрипция и процессинг. Роль рибосом в биосинтезе белка. Роль разных видов РНК в биосинтезе белка, строение тРНК. Нарушение биосинтеза белка и его последствия. Генетический код и его свойства. Соблюдение принципа антипараллельности в реакциях матричного синтеза. Особенности трансляции у ретровирусов. Особенности решения задач повышенной сложности.
§ 1.9 “Жизненный цикл клетки”. Кариотип. Половые и не половые клетки и хромосомы. Аутосомы и гетерохромосомы. Гомологичные и не гомологичные участки хромосом. Характеристика митоза. Количество хромосом и ДНК в клетке. Значение митоза. Характеристика мейоза. Отличие анафазы митоза от анафазы I и анафазы II мейоза. Количество хромосом и ДНК на разных стадиях мейоза. Рекомбинация генетического материла при мейозе. Биологическое значение мейоза. Характеристика стадий сперматогенеза и овогенеза. Отличия сперматогенеза и от овогенеза.
§ 1.10 “Размножение организмов”. Сходство и различие полового и бесполого размножения. Отличие полового размножения от полового процесса. Бесполое размножение у одноклеточных и многоклеточных организмов. Половое размножение у одноклеточных организмов: конъюгация и копуляция. Половое размножение у многоклеточных организмов: конъюгация, партеногенез, гермафродитизм, оплодотворение. Наружное и внутреннее осеменение. Женские и мужские половые клетки и органы. Половой диморфизм. Чередование поколений. Забота о потомстве.
§ 1.11 “Эмбриональное развитие”. Онтогенез и филогенез. Законы К.Бэра и Северцева. Филогенетический ряды. Виды осеменения. Зародышевые оболочки амниотического яйца. Образование близнецов у человека. Характеристика стадий эмбриогенеза. Первичноротые и вторичноротые животные. Способы гаструляции, типы дробления оплодотворенных яиц. Производные зародышевых листков. Прямое и непрямое постэмбриональное развитие, виды метаморфзоа при непрямом развитии. Стволовые клетки и их специализация.
§ 1.12 “Методы и эксперименты”. Классификация методов, применяемых в биологии: Эмпирическое методы: наблюдение, описание, измерение и эксперимент. Теоретические методы: сравнение, классификация, обобщение, моделирование, абстрагирование. Методы генетики, селекции и эволюции. Методы цитологии: световая, иммерсионная и электронная микроскопия, ультрацентрифугирование, спектрофотометрия, хроматография, рентгеноструктурный анализ, метод меченых атомов, электрофорез, секвенирование.
Электронный задачник по программе ЕГЭ с элементами GCSE Biology for AQA
§ 1.2.1 “Строение ДНК: правила Чаргаффа”. Задачи по строению нуклеиновых основаны на применении правил Чаргаффа и знания справочных параметров строения ДНК и молекул белков. Например расстояние между соседними нуклеотидами в ДНК соответствует 0,34 нм, а на один виток спирали ДНК приходится 10 пар нуклеотидов, следовательно расстояние между витками составляет 3,4 нм. Также следует помнить массу аминокислот, входящей в состав белков: вес одной аминокислоты равняется 345 а.е.м. Полные справочные сведения можно посмотреть здесь.
§ 1.5.1 “Энергетический обмен”. При решении задач по энергетическому обмену следует использовать уравнения второй и третьей стадий катаболизма, учитывая количества моль веществ, вступающих в реакцию и энергетический выход в виде количества АТФ или кДж по результатам ее протекания. Следует помнить, не все молекулы глюкозы, вступающие в реакции катаболизма полностью окисляются в клеточных митохондриях: возможно “застревание” части молекул глюкозы на второй стадии энергетического обмена (гликолизе).
§ 1.6.1 “Пластический обмен”. Задачи по теме “Пластический обмен” можно разделить на 2 группы: по фотосинтезу и хемосинтезу. Как и в задачах по энергетическому обмену в задачах по анаболизму следует использовать коэффициенты реакций, учитывающие количество моль веществ вступивших в реакции или их завершивших. И если фотосинтез предполагает знание только одного химического уравнения – итоговой реакции фотосинтеза, протекающей в темповую фазу в строме хлоропласта, то для хемосинтеза возможны много разных химических реакций.
§ 1.7.1 “Биосинтез белка в клетке”. При решении задач по теме “Биосинтез белка в клетке” обязательно выучить теорию, обратив особое внимание на выполнение принципа комплементарность и правила антипараллельность нуклеиновых кислот. Важно помнить, что в процессе трансляции (биосинтеза белка) принимают участие все виды РНК и все они синтезируют на ДНК-матрице. В условии задачи приводится таблица генетического кода и в ее названии есть подсказка “Таблица генетического кода иРНК”, ведь многие пытаются строить белок с тРНК или ДНК.
§ 1.8.1 “Определение хромосомного набора”. Этот простой тип задачи (1 балл на ЕГЭ) касается определения количества хромосом (о ДНК речи здесь не идет!) в клетках, гаметах или спорах разных организмов. Для решения этого типа заданий, кроме понимания факта диплоидности клеток большинства эукариотических организмов, целесообразно запомнить ряд исключений, касающихся гаплодиных или полиплоидный наборов хромосом и условий их формирования у организмов.
§ 1.8.2 “Митотическое деление”. В задачах по теме “Жизненный цикл клетки” можно выделить несколько групп: задачи по “Митозу”, “Мейозу” и “Гаметогенезу” у растений и животных”. Не стоит решать из без знания теоретического материала, особенно тщательно необходимо выучить количество хромосом и молекул ДНК в клетке на разных фазах митотического цикла и (что особенно важно) запомнить исключения когда количество хромосом в соматических клетках организма отличается от привычного дипломного набора.
§ 1.8.3 “Мейотическое деление”. В задачах по теме “Жизненный цикл клетки” можно выделить несколько групп: задачи по “Митозу”, “Мейозу” и “Гаметогенезу” у растений и животных”. Этот тип задач труднее предыдущего. В митозе 2 последующих деления и запомнить количество хромосом и молекул ДНК для каждой стадии сложнее, чем для митоза. Особое внимание следует уделить рисункам клетки на каждой фазе мейоза. Кроссинговер, приводящий к обмену участками между гомологичными хромосомами в этих задач роли не играет.
§ 1.8.4 “Гаметогенез у растений”. В задачах по теме “Жизненный цикл клетки” можно выделить несколько групп: задачи по “Митозу”, “Мейозу” и “Гаметогенезу” у растений и животных”. Половые клетки у растений образуются в процессе митоза, однако при гаметогенезе у растений мейоз протекает тоже, но предшествует митическому делению ядра. Из теории по этой теме перед решением задач следует повторить количество хромосом и молекул ДНК на каждой стадии гаметогенеза у гаметофита и (самое главное) повторить у каких растений этот гаметофит доминирует.
§ 1.8.5 “Гаметогенез у животных”. В задачах по теме “Жизненный цикл клетки” можно выделить несколько групп: задачи по “Митозу”, “Мейозу” и “Гаметогенезу” у растений и животных”. Половые клетки у животных образуются в процессе мейоза, однако при гаметогенезе у животных митоз протекает тоже, но предшествует мейотическому делению ядра. Из теории по этой теме перед решением задач следует повторить количество хромосом и молекул ДНК на каждой стадии гаметогенеза, а также отличия между процессами овогенез и сперматогенеза.
“Комбинированные по цитологии”. В задачах по цитологии возможно комбинирование разных подтем в одной сложной задаче. Например митотического и мейотического деления клетки. Методического деления клетки и гаметогенеза, пластического и энергетического обмена, процессов клеточного дыхания и фотосинтеза у растений. Также в этом разделе приводятся олимпиадные задачи и задачи повышенной сложности московского государственного университета. В ЕГЭ по биологии часто попадаются именно комбинированные цитологические задачи.