Книги 1 и 2 охватывают весь круг тем, рассчитанных на более подготовленных студентов1. Текст полностью соответствует программам по биологии и включает все основные разделы, рекомендованные для изучения в общем курсе биологии повышенного типа на рабочем совещании Университетских комиссий по образованию (опубликовано в 1983 г.). Книга будет полезна и для всех студентов первого курса, желающих изучать биологию в университете или продолжающих свое обучение в колледжах.
Все главы построены таким образом, чтобы дать обширную современную информацию по основным биологическим дисциплинам. Достоверность и важность этой информации оценивали и проверяли ведущие специалисты в соответствующих областях
знания, опытные преподаватели, исследователи и эксперты. В книгу входит:
- четко изложенный фактический материал;
- тщательно отобранные и скрупулезно проверенные и отработанные практические задания, вполне уместные в курсе повышенного типа;
- разнообразные вопросы, составленные таким образом, чтобы стимулировать самостоятельный анализ полученных результатов.
Хотя авторы и признают, что преподавание биологии не терпит шаблона, материал первой и второй книг все же скомпонован так, чтобы в каждый том вошла примерно половина двухгодичного курса.
Приложения, в которых мы даем сведения и методы, обязательные при изучении биологии на столь высоком уровне, написаны с учетом того, что многие студенты недостаточно хорошо знают химию и физику. Кроме того, где это уместно, мы особо выделили те математические, физические и химические понятия, которые используются в биологии.
Предисловие редакторов перевода ..... 5
Предисловие ............. 7
Благодарности ............. 8
Глава 1. Введение в биологию....... 11
Глава 2. Разнообразие жизни на Земле: прокариоты
и эукариоты .......... 13
2.1. Сравнение прокариот и эукариот . 13 2.1.1. Протисты (Protista) .... 13
2.2. Бактерии .......... 14
2.2.1. Систематика ...... 15
2.2.2. Строение ....... 15
2.2.3. Форма клетки ..... 18
2.2.4. Рост и размножение ... 19
2.2.5. Питание........ 24
2.3. Бактерии, полезные для человека . 24
2.3.1. Бактерии и плодородие почвы 25
2.3.2. Очистка сточных вод ... 25
2.3.3. Симбиотические бактерии . 26
2.3.4. Промышленные процессы брожения ....... 26
2.3.5. Антибиотики ...... 26
2.3.6. Последние достижения биотехнологии и генетической инженерии ....... 27
2.3.7. Биологический контроль . . 27
2.4. Бактерии, вредные для человека . 27
2.5. Вирусы .......... 28
2.5.1. Открытие ....... 28
2.5.2. Свойства ....... 29
2.5.3. Жизненный цикл бактериофага 30
2.5.4. Жизненные циклы других
вирусов ........ 30
2.5.5. Эволюционное происхождение вирусов ........ 31
2.6. Вирусы и бактерии как возбудители
заболеваний ........ 31
2.6.1. Способы передачи вирусных и
бактериальных болезней . . 32
2.7. Практические занятия ..... 37
2.7.1. Содержание бактерий в молоке
2.7.2. Бактериологические опыты . 37 Опыт 2.1. Определение числа бактерий в свежем и несвежем молоке . 37 Опыт 2.2. Окрашивание бактерий для изучения их с помощью светового
микроскопа......... 39
Опыт 2.3. Сравнение численности
бактерий в свежем и несвежем молоке 40
Глава 3. Разнообразие жизни на Земле: грибы и
растения ........... 42
Царство грибов .......... 43
3.1. Грибы (Fungi) ........ 43
3.1.1. Основные свойства и систематика грибов ..... 43
3.1.2. Отдел Oomycota ..... 47
3.1.3. Отдел Zygomycota .... 49
3.1.4. Отдел Ascomycota .... 51
3.1.5. Отдел Basidiomycota ... 51
3.1.6. Хозяйственное значение грибов 52 3.1-7. Практические занятия ... 55
Царство растений (Plantae) ...... 57
3.2. Водоросли (Algae)....... 57
3.2.1. Основные признаки и систематика водорослей..... 57
3.2.2. Бесполое размножение водорослей ......... 58
3.2.3. Половое размножение водорослей......... 58
3.2.4. Отдел Chlorophyta .... 60
3.2.5. Отдел Phaeophyta..... 62
3.2.6. Отдел Euglenophyta .... 66
3.2.7. Направления эволюции водорослей ........ 67
3.2.8. Значение водорослей ... 67
3.3. Отдел Bryophyta-печеночники и мхи
3.3.1. Основные признаки и систематика Bryophyta...... 69
3.3.2. Класс Hepaticae-печеночные мхи 72
3.3.3. Класс Musci-лиственные мхи 73
3.4. Отдел Pteridophyta - папоротники, плауны и хвощи....... 75
3.4.1. Систематика и основные признаки Pteridophyta..... 76
3.4.2. Класс Pteropsida - папоротники 76
3.4.3. Класс Lycopsida-плауны 81
3.4.4. Класс Sphenopsida-клинолисто-видные, или членистые (хвощи) 83
3.5. Отдел Spermatophyta-семенные растения ........... 85
3.5.1. Основные признаки и систематика Spermatophyta .... 87
3.5.2. Класс Gymnospermae - голосеменные, например хвойные, саговниковые, тиссовые, гинкго-
вые ......... 88
3.5.3. Кладе Angiospermae - покрытосеменные, или цветковые, растения 91
3.5.4. Краткое перечисление адапта-
ционных приспособлений голосеменных и покрытосеменных растений к жизни на суше 93 3.6. Сравнительная сводка признаков наземных растений....... 96
Глава 4. Разнообразие жизни на Земле:
животные ........... 98
4.1. Тип Protozoa (простейшие) ... 98
4.1.1. Класс Flagellata (Mastigophora) . 99
4.1.2. Класс Rhizopoda (Sarcodina) . . 100
4.1.3. Класс Ciliata (Ciliophora) ... 101
4.2. Подцарство Parazoa ...... 106
4.3. Подцарство Metazoa ...... 106
4.3.1. Филогения Metazoa .... 107
4.3.2. Тенденции развития Metazoa . . 107
4.4. Тип Coelenterata (кишечнополостные) 108
4.4.1. Класс Hydrozoa (гидроидные) 108
4.4.2. Полиморфизм ...... 113
4.4.3. Чередование поколений и метагенез ......... 113
4.5. Тип Platyhelminthes (плоские черви) 114
4.5.1. Трехслойное строение . . . . 114
4.5.2. Класс Turbellaria (турбеллярии,
или ресничные черви) . . . . 115
4.5.3. Класс Trematoda (дигенети-ческие сосальщики)..... 117
4.6. Полости тела......... 121
4.6.1. Типы полостей тела .... 121
4.7. Тип Nematoda (круглые черви) ... 123
4.8. Тип Annelida (кольчатые черви). . . 124
4.8.1. Метамерия и целомический тип строения........ 124
4.8.2. Класс Polychaeta (много-щетинковые)....... 125
4.8.3. Класс Oligochaeta (мало-щетинковые)....... 127
4.9. Тип Mollusca (моллюски, или мягкотелые) ......... 130
4.10. Тип Arthropoda (членистоногие) 130
4.10.1. Общее строение насекомых 133
4.10.2. Жизненные циклы насекомых 137
4.10.3. Классификация насекомых по типу метаморфоза в жизненном цикле....... 142
4.10.4. Значение метаморфоза ... 142
4.11. Тип Echinodermata (иглокожие) 142
4.12. Тип Chordata (хордовые) . . . 144
4.12.1. Подтип Protochordata, или Acrania (бесчерепные) .... 144
4.12.2. Филогения хордовых. . . . 144
Глава 5. Химические компоненты живого . . . 151
5.1. Введение в биохимию..... 151
5.1.1. Элементы, содержащиеся в живых организмах . . . . 151
5.1.2. Простые биологические молекулы ......... 153
5.1.3. Макромолекулы ..... 155
5.2. Углеводы (сахариды) ..... 155
5.2.1. Моносахариды ..... 156
5.2.2. Дисахариды ...... 161
5.2.3. Полисахариды ..... 162
5.2.4. Соединения, близкие к полисахаридам ....... 164
5.3. Липиды .......... 164
5.3.1. Компоненты липидов . . . 166
5.3.2. Образование липида . . . 166
5.3.3. Свойства и функции триацил-глицеролов....... 166
5.3.4. Воска......... 168
5.3.5. Фосфолипиды...... 168
5.3.6. Стероиды и терпены ... 168
5.3.7. Липопротеины ..... 170
5.3.8. Гликолипиды...... 170
5.4. Аминокислоты ....... 170
5.4.1. Строение и классификация аминокислот ...... 170
5.4.2. Свойства аминокислот . . 172
5.4.3. Связи......... 172
5.5. Белки ........... 173
5.5.1. Размеры белковых молекул . 174
5.5.2. Классификация белков . . 174
5.5.3. Структура белков .... 174
5.5.4. Электрические свойства белков 180
5.5.5. Денатурация и ренатурация
белков ........ 182
5.5.6. Белковый обмен у млекопитающих ....... 182
5.6. Нуклеиновые кислоты..... 182
5.6.1. Строение нуклеотидов . . 182
5.6.2. Строение динуклеотидов и по-линуклеотидов ..... 184
5.6.3. Структура ДНК..... 184
5.6.4. Структура РНК..... 188
5.7. Другие молекулы, играющие важную биохимическую роль ..... 188
5.8. Определение биомолекул . . . . 188 Опыт 5.1. Определение биомолекул в
чистом виде......... 188
Опыт 5.2. Определение биомолекул в
тканях 193
Глава 6. Ферменты............195
6.1. Катализ и энергия активации . . . 6.1.1. Механизм действия ферментов . 196
6.2. Кофакторы ферментов......196
6.2.1. Неорганические ионы (активаторы ферментов).....197
6.2.2. Простетические группы (например, ФАД, ФМН, биотин, гем) 197
6.2.3. Коферменты (например, НАД, НАДФ, кофермент А, АТФ) .
6.3. Скорость ферментативных реакций . 199
6.4. Факторы, влияющие на скорость ферментативных реакций.....200
6.4.1. Концентрация ферментов . . 200 Опыт 6.1. Изучение влияния концентрации фермента на гидролиз сахарозы, катализируемый» сахаразой (инверта-
зой)........200
6.4.2. Концентрация субстрата . . . 201
Опыт 6.2. Изучение распределения каталазы в намоченных семенах гороха и влияния температуры на активность этого фермента . . 202
6.4.4. рН...........202
Опыт 6.3. Изучение влияния различных значений рН на активность фермента .... 203
6.5. Ингибирование ферментов .... 204
6.5.1. Обратимое ингибирование . . 204
6.5.2. Необратимое ингибирование . . 205
6.6. Аллостерические ферменты .... 206 6.6.1. Ингибирование конечным продуктом (ингибирование по принципу отрицательной обратной связи - ретроингибирование) 206
6.7. Регуляция метаболизма.....206
6.7.1. Линейный метаболический путь . 207
6.7.2. Разветвленный метаболический
путь..........207
6.8. Классификация ферментов .... 209
Глава 7. Клетки.............210
7.1. Типичные клетки-животная и растительная ...........210
7.2. Структуры, общие для животных и растительных клеток......213
7.2.1. Клеточные мембраны .... 213
7.2.2. Транспорт через плазматическую мембрану ......
7.2.3. Ядро..........
7.2.4. Цитоплазма.......225
7.2.5. Эндоплазматический ретикулум
(ЭР).......... 227
7.2.6. Рибосомы........ 228
7.2.7. Аппарат Гольджи..... 230
7.2.8. Лизосомы........ 233
7.2.9. Пероксисомы, или микротельца . 235
7.2.10. Микротрубочки, микрофила-менты и промежуточные фи-ламенты........
7.2.11. Микроворсинки.....
7.2.12. Митохондрии......238
7.3. Структуры, свойственные растительным клеткам.........
7.3.1. Клеточные стенки.....
7.3.2. Плазмодесмы....... 241
7.3.3. Вакуоли......... 241
7.3.4. Пластиды........ 242
Глава 8. Гистология............ 243
8.1. Простые растительные ткани (ткани, состоящие из клеток одного типа) . . 243
8.1.1. Паренхима........ 243
8.1.2. Колленхима....... 249
8.1.3. Склеренхима....... 249
8.2. Растительные ткани, состоящие из клеток нескольких типов..... 253
8.2.1. Ксилема (древесина) .... 253
8.2.2. Флоэма (луб)....... 258
8.3. Эпителиальная ткань животных . . 260
8.3.1. Простые эпителии..... 260
8.3.2. Сложные эпителии..... 262
8.3.3. Железистый эпителий .... 264
8.4. Соединительная ткань животных . . 264
8.4.1. Рыхлая соединительная ткань . 265
8.4.2. Плотная (компактная) волокнистая соединительная ткань . . 267
8.4.3. Жировая ткань...... 268
8.4.4. Скелетные ткани...... 268
8.4.5. Дентин......... 271
8.4.6. Гематопоэтические ткани . . 272
8.5. Мышечная ткань........ 274
8.6. Нервная ткань......... 274
8.6.1. Нейроны........ 274
8.6.2. Нервы......... 277
8.6.3. Нейроглия......
Глава 9. Автотрофное питание........279
9.1. Классификация организмов по главным источникам углерода и энергии, которые они используют..... 279
9.2. Фотосинтез ......... 280
9.2.1. Значение фотосинтеза .... 280
9.3. Строение листа........ 282
9.3.1. Хлоропласты.......284
9.3.2. Фотосинтетические пигменты . 286
9.4. Биохимия фотосинтеза......289
9.4.1. Источник кислорода .... 289
9.4.2. Световые реакции..... 291
Опыт 9.1. Исследование реакции Хилла 293
9.4.3. Темновые реакции..... 295
9.4.4. Метаболизм фосфоглицерино-
вой кислоты и триозофосфата . 297
9.5. Факторы, влияющие на фотосинтез . 300
9.5.1. Представление о лимитирующих факторах......300
9.5.2. Графики скорости реакции . . 300 Опыты 9.2.-9.6. Исследование продуктов фотосинтеза
и условий, необходимых для их образования .... 302 Опыт 9.2. Выявление крахмала в листе .........302
Опыт 9.3. Изучение потребности в свете .........302
Опыт 9.4. Изучение потребности в
двуокиси углерода .... 303 Опыт 9.5. Изучение потребности в
хлорофилле......303
Опыт 9.6. Изучение выделения кислорода .........303
9.6. Измерение скорости фотосинтеза . . 304 9.6.1. Скорость выделения кислорода . 304 Опыт 9.7. Изучение влияния интенсивности света на скорость фотосинтеза ......
9.7. Точки компенсации......3*5
Опыт 9.8. Изучение газообмена в листьях ..........
9.8. Фотодыхание и С4-фотосинтез .
9.8.1. Фотодыхание ....
9.8.2. С4-фотосинтез . . .
9.8.3. Значение фотодыхания и Q-пуш
9.9. Фотосинтезируюшие бактерии и сине-зеленые водоросли....... 311
9.10. Хемосинтез......... 312
9.11. Круговороты минеральных элементов (биогеохимические циклы) . . 313
9.11.1. Круговорот азота .... 313
9.11.2. Круговорот серы..... 315
9.11.3. Круговорот фосфора . . . 315
9.11.4. Круговорот углерода и кислорода ........ 316
9.11.5. Заключение....... 316
9.12. Минеральное питание растений и животных.......... 316
9.12.1. Недостаточность минеральных элементов..... 316
9.12.2. Особые способы получения необходимых питательных веществ........ 319
Ответы и обсуждения .......... 321
Глава 2.............. 321
Глава 3.............. 322
Глава 5.............. 322
Глава 6.............. 324
Глава 7.............. 325
Глава 9............. . 325
Приложение 1. Биологическая химия..... 329
П. 1.1. Основы химии......... 329
П. 1.1.1. Строение атома ..... 329
П. 1.1.2. Ионные связи ...... 330
П. 1.1.3. Ковалентные связи .... 331
П. 1.1.4. Химические уравнения . . . 332 П.
1.1.5. Кислоты, основания, соли, рН
и буферы....... 332
П. 1.2. Окисление и восстановление .... 333
П. 1.2.1. Окисление ....... 334
П. 1.2.2. Восстановление ..... 334
П.1.3. Изотопы ........... 334
П.1.4. Растворы и коллоидное состояние . 335
П. 1.5. Диффузия и осмос ....... 336
П.1.5.1. Диффузия ....... 336
П.1.5.2. Осмос ......... 336
П. 1.6. Законы термодинамики ..... 338
П. 1.6.1. Энергетические соотношения
в живых системах...... 338
П.1.6.2. Потенциальная энергия . . 339
П. 1.7. Электромагнитный спектр .... 339
П. 1.8. Хроматография ........ 339
П.1.8.1. Величины Rf....... 340
П. 1.8.2. Двухмерная бумажная хроматография ........ 341
Опыт П. 1.1. Разделение индикаторов . Опыт
П. 1.2. Разделение цветных чернил
на составляющие компо- 341 ненты
Опыт П. 1.3. Разделение растительных пигментов при помощи бумажной хроматографии. . 342
Приложение 2. Биологические методы .... 343
П.2.1. Научный метод ........ 343
П.2.2. Рисунки в биологии....... 344
П.2.3. Использование ручной лупы и микроскопа ............ 345
П.2.3.1. Ручная лупа....... 345
П.2.3.2. Микроскоп ....... 345
П.2.4. Микроскопические методы .... 346
П.2.4.1. Подготовка материала для работы с микроскопом .... 346
П.2.4.2. Постоянные препараты . . 346
П.2.4.3. Временные препараты . . . 347
П.2.5 Электронный микроскоп ..... 348
П.2.5.1. Сканирующий электронный
микроскоп ....... 351
П.2.5.2. Электронный микроскоп высокого напряжения..... 351
П.2.6. Работа в лаборатории и протоколирование эксперимента........ 351
П.2.7. Представление данных...... 352
П.2.7.1. Составление таблиц .... 352
П.2.7.2. Графическое представление данных .......... 352
П.2.7.3. Распределение частот . . . 353
П.2.8. Основные статистические методы в
биологии........... 355
П.2.8.1. Характеристики расположения
относительного центра . . . 355
П.2.8.2. Оценки дисперсии .... 356
П.2.8.3. Взаимоотношение между переменными ........ 358
Приложение 3. Классификация ....... 359
П.3.1. Ключи для определения организмов . . 360
Приложение 4. Единицы измерения...... 361
ПАЗ. Международная система единиц (СИ) . 361
П.4.3.1. Наименования и обозначения
основных единиц СИ ... 361
П.4.3.2. Производные единицы СИ, имеющие собственные наименования ......... 361
П.4.3.3. Специальные единицы, временно
допускаемые к применению . 361
П.4.3.4. Приставки и множители для
дольных и кратных единиц СИ . 361
П.4.3.5. Правила написания единиц СИ . 362
Приложение 5. Геохронологическая шкала . . . 363
П.5.1. Возраст Земли...... 363
Цена книги: 500руб.
