Біологія 9 клас: Теоретичний довідник

Біологія – це наука про життя. Її предметом є всі живі організми та різноманітні прояви їхньої життєдіяльності.

Живі системи є відкритими системами, що існують за умови постійного обміну речовиною, енергією та інформацією з середовищем.

Основні властивості:

• Єдність хімічного складу: побудовані на основі органічних молекул (білки, ліпіди, вуглеводи, нуклеїнові кислоти).
• Наявність обміну речовин та енергії (метаболізму).
• Здатність до саморегуляції: підтримання динамічної рівноваги.
• Здатність до росту й розвитку.
• Здатність до самовідтворення.
• Мінливість: основа для еволюції.

• Спостереження – опис біологічного об’єкта або явища.
• Порівняння – зіставлення об’єкта з іншими.
• Експеримент – головний метод перевірки гіпотез.
• Статистичний метод – кількісна обробка результатів.
• Моніторинг – періодичні спостереження.
• Моделювання – віртуальний експеримент.

• Органогенні елементи: O, C, H, N (до 98% маси клітини).
• Макроелементи: P, S, Na, K, Mg, Ca, Cl.
• Мікроелементи: Fe, Cu, Zn, Mn, Co, I, F.
• Ультрамікроелементи: Au, Se, Hg, U.

Біополімери – це полімери, що виробляються живими організмами. Основні групи: білки, вуглеводи, ліпіди і нуклеїнові кислоти.

Білки – це біополімери, що складаються з амінокислот, з’єднаних пептидними зв’язками.

Рівні структурної організації:

1. Первинна структура – послідовність амінокислот у ланцюжку.
2. Вторинна структура – спіральна (α-спіраль) або складчаста (β-складчастість) форма.
3. Третинна структура – просторове укладання молекули (глобула).
4. Четвертинна структура – об'єднання кількох білкових молекул у комплекс.

Денатурація – порушення вищих структур білка. Деструкція – руйнування первинної структури.

Ферменти – це білки, що виконують функцію біологічних каталізаторів, прискорюючи хімічні реакції в клітині.

Вуглеводи – органічні сполуки, що є основним джерелом енергії (глюкоза, сахароза, крохмаль, целюлоза).

Ліпіди – нерозчинні у воді маслянисті або жирні речовини (жири, олії, воски, стероїди), виконують енергетичну та структурну функції.

Нуклеїнові кислоти – це біополімери, мономерами яких є нуклеотиди. Вони зберігають і передають спадкову інформацію.

• ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) – подвійна спіраль, що містить генетичну інформацію. Нуклеотиди: Аденін (А), Тимін (Т), Цитозин (Ц), Гуанін (Г).
• РНК (рибонуклеїнова кислота) – зазвичай одноланцюгова, бере участь у реалізації генетичної інформації. Нуклеотиди: Аденін (А), Урацил (У), Цитозин (Ц), Гуанін (Г).

АТФ (аденозинтриортофосфат) – це універсальне джерело енергії для всіх біохімічних реакцій у клітині. Енергія запасається у макроергічних зв’язках.

• Усі організми складаються з клітин.
• Клітина є найменшою одиницею живого.
• Ріст і розвиток організмів пов’язані з утворенням нових клітин.
• Клітини виникають лише з клітин-попередників шляхом поділу.

• Бар’єрна: регулює обмін речовин, є вибірково проникною.
• Рецепторна: сприймає сигнали із зовнішнього середовища.
• Транспортна: забезпечує переміщення речовин через мембрану (пасивний та активний транспорт).

Цитоплазма – це основний вміст клітини, що складається з цитозолю, цитоскелета, органел і включень.

Органели – це постійні структури у складі клітин, що виконують певні функції. Поділяються на мембранні (ядро, мітохондрії, ЕПС) та немембранні (рибосоми, цитоскелет).

Прокаріотичні клітини (бактерії, археї) не містять ядра та мембранних органел.

Еукаріотичні клітини (рослини, тварини, гриби) мають ядро, мембранні органели та цитоскелет.

Метаболізм – це закономірний порядок перетворення речовин та енергії в клітині. Складається з двох протилежних процесів:

• Пластичний обмін (анаболізм) – синтез складних органічних сполук з простих, потребує енергії.
• Енергетичний обмін (катаболізм) – розщеплення складних органічних сполук на простіші, з виділенням енергії.

Гліколіз – це безкисневий процес розщеплення глюкози в цитозолі з утворенням невеликої кількості АТФ.

Клітинне дихання – це сукупність реакцій окиснення органічних речовин киснем, що відбувається в мітохондріях і супроводжується утворенням значної кількості АТФ.

Фотосинтез – це процес утворення органічних речовин з неорганічних ($CO_2$ і $H_2O$) з використанням енергії світла. Відбувається у хлоропластах.

• Світлова фаза: на мембранах тилакоїдів, енергія світла перетворюється на енергію АТФ, відбувається фотоліз води з виділенням кисню.
• Темнова фаза: у стромі хлоропластів, синтез глюкози з вуглекислого газу за рахунок енергії АТФ.

Хемосинтез – це процес утворення органічних речовин з неорганічних за рахунок енергії хімічних реакцій (наприклад, у сіркобактерій, нітрифікуючих бактерій).

Гени – це окремі ділянки ДНК, що відповідають за утворення однієї або кількох ознак організму.

Геном – це сукупність усієї спадкової інформації організму, що включає як гени, так і некодуючі ділянки ДНК.

Генетичний код – це система запису спадкової інформації в молекулах нуклеїнових кислот. Кодон – трійка (триплет) нуклеотидів, що відповідає певній амінокислоті.

• Інформаційна (іРНК) – переносить інформацію від ДНК до місця синтезу білків.
• Рибосомальна (рРНК) – входить до складу рибосом.
• Транспортна (тРНК) – доставляє амінокислоти до місця синтезу білків.

1. Транскрипція – синтез молекули іРНК за зразком ДНК.
2. Дозрівання РНК (процесинг) – видалення некодуючих ділянок (інтронів).
3. Трансляція (біосинтез білка) – синтез білка за інформацією іРНК на рибосомах.
4. Дозрівання білка – набуття білком функціональної форми.

Реплікація – це процес подвоєння ДНК перед поділом клітин.

Репарація ДНК – це процес усунення пошкоджень у молекулі ДНК.

Хромосома – це компактна структура з ДНК і білків (гістонів) у ядрі еукаріотів, яка несе спадкову інформацію.

Клітинний цикл – це період існування клітини від утворення до власного поділу або загибелі. Складається з інтерфази (росту та подвоєння ДНК) і поділу.

Мітоз – це поділ соматичних (нестатевих) клітин, що забезпечує ріст, розвиток та регенерацію. В результаті утворюються дві дочірні клітини, генетично ідентичні материнській.

Мейоз – це поділ клітин, в результаті якого утворюються статеві клітини (гамети) з удвічі меншою кількістю хромосом (редукційний поділ).

Запліднення – це з’єднання зрілої чоловічої й жіночої статевих клітин, що утворює зиготу.

Онтогенез – це індивідуальний розвиток організму від зародження до смерті.

Генотип – це система генів організму, його спадкова основа.

Фенотип – це сукупність зовнішніх і внутрішніх ознак організму, що сформувалися в результаті взаємодії генотипу з умовами середовища.

Алель – це один із можливих варіантів прояву гена.

Домінантний алель – проявляється у фенотипі гетерозиготного організму.

Рецесивний алель – не проявляється у фенотипі гетерозиготного організму.

• Закон однотипності гібридів першого покоління: нащадки першого покоління від схрещування стійких форм, що відрізняються за однією ознакою, мають однаковий фенотип.
• Закон розщеплення: при схрещуванні гібридів першого покоління у другому поколінні спостерігається розщеплення ознак у певному співвідношенні.
• Закон незалежного комбінування: гени, що визначають різні ознаки й перебувають у різних хромосомах, спадкуються незалежно.

Комплементарність, епістаз, полімерія, плейотропія.

Згідно з теорією Т. Моргана, матеріальною основою спадковості є хромосоми, а гени розташовані в них у лінійній послідовності. Гени, що знаходяться в одній хромосомі, утворюють групу зчеплення і успадковуються разом.

Статеві хромосоми – це хромосоми, що визначають стать (наприклад, X та Y у ссавців). Інші хромосоми називають аутосомами.

Мінливість – це властивість живих організмів змінюватися.

• Спадкова (генотипова) мінливість – зміни передаються нащадкам (комбінативна та мутаційна).
• Неспадкова (модифікаційна) мінливість – зміни не передаються нащадкам, виникають під впливом середовища.

Мутація – це стійка зміна генетичного матеріалу, що передається нащадкам. Мутації виникають раптово і можуть бути корисними, шкідливими або нейтральними.

Еволюція – це процес історичного розвитку живих організмів, який призводить до появи їх нових форм.

Основні положення СТЕ:

• Матеріалом для еволюції є спадкові зміни (мутації).
• Основним рушійним фактором є природний добір.
• Найменшою одиницею еволюції є популяція.
• Еволюція має поступовий, тривалий і ненаправлений характер.

Природний добір – це процес диференційованого виживання та розмноження більш пристосованих особин.

Форми добору: стабілізуючий, рушійний, дизруптивний (розривний), статевий.

Адаптація – це пристосування живих організмів до певних умов середовища, що є результатом природного добору.

Вид – це сукупність популяцій особин, подібних за будовою, функціями, що займають певний ареал і вільно схрещуються у природі.

Способи видоутворення: географічне (алопатричне) та екологічне (симпатричне).

Креаціонізм, теорія стаціонарного стану, теорія панспермії, теорія біогенезу (хімічної еволюції Опаріна-Холдейна, теорія РНК-світу).

Біологічне різноманіття – це вся різноманітність форм життя на Землі.

Біологічна систематика – це розділ біології, що формує єдину систему живого світу на основі виділення біологічних таксонів.

Екосистема – це сукупність живих організмів (біоценоз), що мешкають у певному середовищі існування й утворюють з ним одне ціле.

Харчовий ланцюг – це послідовність перенесення енергії їжі від продуцентів до консументів і редуцентів.

Правило екологічної піраміди: на кожному наступному трофічному рівні кількість біомаси й енергії значно менша, ніж на попередньому (приблизно в 10 разів).

Мутуалізм (взаємовигідне), паразитизм, коменсалізм, конкуренція, хижацтво.

Біосфера – це сукупність усіх екосистем Землі, глобальна екосистема.

Ноосфера – це стан біосфери, за якого розумова діяльність людини стає визначальним фактором її розвитку.

Селекція – це наука про методи створення нових сортів рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів.

Біотехнологія – це сукупність промислових методів, що застосовують для виробництва різних речовин з використанням живих організмів або біологічних процесів.

ГМО (трансгенні організми) – це організми, генотип яких змінено за допомогою методів генетичної інженерії.

Генна терапія – це сукупність технологій, що забезпечує внесення змін у генетичний апарат соматичних клітин людини для лікування спадкових захворювань.