авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

Филиал Российского государственного университета физической культуры,

спорта и туризма в г. Иркутске

Кафедра естественных наук с курсом медико-биологических дисциплин

УТВЕРЖДАЮ:

Директор Иркутского филиала

РГУФКСиТ

_ Е.В.Воробьева

«» _2009 года.

А.М.Садовникова, А.В. Болотов Биология с основами экологии Конспект лекций ИРКУТСК, 2009 УДК ББК Садовникова А.М., Болотов А.В.

Биология с Основами Экологии: Конспект лекций. – Иркутск: Издательство, 2009. - с.

Конспект лекций соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины «Биология с основами экологии» направления подготовки специалистов 032101.65 «Физическая культура и спорт». В издании в компактной форме отражены материалы всего курса. Конспект лекций может быть использован для организации и контроля самостоятельной работы студентов при изучении данной дисциплины. С этой целью в конце конспекта даны задания, выполнение которых позволит студенту выделить для себя самое важное и поможет усвоить пройденный материал.

Предназначен для студентов 1 курса, изучающих дисциплину «Биология с основами экологии».

Рецензент: кандидат биологических наук, доцент Н.Ю. Копылова Содержание Введение Раздел 1. Биологические закономерности организации живой природы. Живые системы Лекция 1. Разнообразие форм живой природы. Уровни организации живой материи.

Лекция 2. Клеточный уровень организации живой материи. Химическая организация клетки Лекция 3. Обмен веществ и преобразование энергии в клетке Лекция 4. Принципы воспроизводства и развития живых систем Раздел 2. Законы генетики, их роль в эволюции Лекция 5. Закономерности наследования признаков Лекция 6. Взаимодействие генов. Генетика пола.

Лекция 7. Теория эволюции органического мира Раздел 3. Физиология, экология и здоровье, биосоциальные особенности человека Лекция 8. Биосоциальная эволюция человека. Влияние факторов внешней среды на особенности роста и развития человека Раздел 4. Экология и охрана природы Лекция 9. Основные понятия экологии. Экологические факторы. Закономерности взаимодействия организмов и среды обитания.

Лекция 10. Экология сообществ и популяций Лекция 11. Человек и биосфера Задания для самостоятельной работы Рекомендуемая литература Введение В соответствии с государственными требованиями конспекты лекций включают в себя:

- живые системы: особенности биологического уровня организации материи, принципы воспроизводства и развития живых систем, законы генетики, их роль в эволюции;

клетки, их цикл;

разнообразие живых организмов, принципы их классификации, основные функциональные системы, связь с окружающей средой, надорганизменные системы;

- физиологию, экологию и здоровье, биосоциальные особенности человека;

- экологию и охрану природы: экосистемы, их структуру, динамику, пределы устойчивости, роль антропогенных воздействий, принципы рационального природопользования;

Отличительной чертой данного лекционного курса является переход от изучения общей биологии живых систем к углублнному изучению биологии и экологии человека, включая те адаптационные механизмы, которые работают на отдельных этапах онтогенеза и в различных экстремальных режимах функционирования. В связи с этим курс позволяет вооружить тренера и педагога пониманием механизмов взаимодействия "человек природа" и представлением о генетических и средовых зависимостях в строении и функционировании спортсменов. Это способствует эффективному использованию тренировочных приемов для достижения высоких спортивных результатов и полученных навыков в методах контроля и предупреждения предпатологических состояний опорно двигательного аппарата.

Конспект лекций не заменяет собой основной учебник изучаемого курса, а лишь акцентирует внимание на узловых моментах такой обширной и многогранной дисциплины как биология. Поэтому в конце лекций дан список основной и дополнительной литературы, без изучения которой невозможно успешное освоение данного курса. В системе профессиональной подготовки дисциплина, являясь фундаментальной, обеспечивает базу для дисциплин медико-биологического профиля и для спортивно-практических дисциплин Раздел 1. Биологические закономерности организации живой природы. Живые системы Лекция 1. Разнообразие форм живой природы. Уровни организации живой материи.

1.Введение. Многообразие живого мира. Принципы классификации живых организмов.

Биология – это раздел естествознания, изучающий живую природу. Биология изучает строение, проявления жизнедеятельности и среду обитания всех живых организмов. Живое на Земле представлено необычайным разнообразием видов.

Насчитывают около 2,5 млн. ныне существующих видов и по крайней мере в 10 раз больше вымерших видов. Причиной многообразия живых организмов на нашей планете является борьба за существование, в процессе которой происходит естественный отбор и выживание наиболее приспособленных к данным условиям особей. Т.о., в живой природе заложены движущие силы ее эволюционного развития, в результате которого возникло разнообразие имеющихся форм жизни. Раздел биологии, который занимается распределением живых организмов по группам на основе сходства и родства, называется систематикой. Основоположником систематики является шведский ученый Карл Линней (1707-1778). Первую естественнонаучную классификацию создал Ч.Дарвин (1809-1882).

Основная единица классификации – вид (совокупность особей, имеющих сходное строение, образ жизни, способных к скрещиванию и населяющих определенную территорию). Близкородственные виды объединяют в род, роды – в семейство, семейства – в отряд, отряды – в класс, классы – в тип для животных и отделяя для растений, типы – в подцарство, подцарства – в царство.

Различают пять царств живой природы: вирусы, прокариоты, грибы, растения, животные.

Царство прокариот. Включает древнейших обитателей планеты, появившихся около 3 млрд. лет назад, бактерий (в обиходе микробы). Микроскопические одноклеточные организмы, но лишены оформленного ядра. По форме делятся на кокки, бациллы, вибрионы, спириллы и др. Большинство гетеротрофны. Размножаются делением надвое. Изучает микробиология.

Подцарства Количество видов Представители Настоящие бактерии Возбудители воспаления легких, туберкулеза, сальмонеллеза, чумы, холеры и др. Бродильные бактерии.

Архебактерии Свыше 40 видов Серобактерии, метанобразующие бактерии Оксифотобактерии Около 2 тыс. видов Цианобактерии Царство грибы. Обладают признаками растений (всасывание питательных веществ, неограниченный рост) и животных (гетеротрофы, хитин, гликоген). Основа гриба мицелий. Самые древние – 170-190 млн.лет. Шляпочные грибы, наряду с почвенным мицелием, имеют плодовое тело. Гетеротрофны. Сапрофиты питаются мертвой органикой, разрушая остатки погибших организмов и образуя перегной. Встречаются грибы-паразиты. Там, где по отдельности грибы и водоросли по отдельности жить не могут, встречаются лишайники. В ходе эволюции грибы перешли к наземному образу жизни и размножению спорами. У грибов впервые возникла многоклеточность. Изучает микология.

Отделы Количество видов Представители Настоящие грибы Около 100 тыс. видов Мукор, дрожжи, шляпочные грибы, синтезируют атибиотики Оомицеты Около 70 видов Фитофтора Лишайники (симбиоз Ягель, накипные гриба и водоросли или лишайники цианобактерии) Царство растения. Изучает ботаника. Свыше 350 тыс. видов. Составляют около 95% от биомассы планеты. Основные продуценты органического вещества Земли.

Основные признаки растений:

1. Способность к фотосинтезу.

2. Наличие в клетках пигментов (хлорофилл, каротиноиды).

3. Выделение фитогормонов, регулирующих процессы их жизнедеятельности (ауксины- ускорители роста).

4. Клетки окружены клеточной стенкой, образованной целлюлозой.

5. Имеют вакуоли, заполненные клеточным соком, который образуется в результате обмена веществ. Сок обеспечивает тургор.

6. Имеют неограниченный рост.

Отделы Количество видов Представители Подцарство низшие растения (тело не разделено на органы) Зеленые водоросли 13 тыс. Хлорелла, хламидомонада (одноклеточные);

улотрикс, ульвовые, харовые Красные водоросли 4 тыс. В тропических и (багрянки) субтропических морях.

Филлофора - из нее получают агар-агар.

Бурые водоросли Основной источник органического вещества прибрежной зоны.

Ламинария.

Подцарство высшие растения (тело разделено на органы: вегетативные - корень, стебель, листья и репродуктивные – цветки и плоды) Моховидные Печеночный мох, сплахнум, сфагнум, кукушкин лен.

Плауновидные Плаун баранец Хвощевидные Хвощ лесной Папоротниковидные Орляк, древовидные, лиановидные Голосеменные 90% лесов России представлены голосеменными: сосна, ель и т.д.

Покрытосеменные 250 тыс. Однодольные: лук, чеснок, (цветковые) пшеница рожь.

Двудольные: капуста, редька, яблоня, картофель.

Водоросли – сборная группа низших растений, которые могут быть одноклеточными, колониальными и многоклеточными. Тело многоклеточных водорослей не имеет вегетативных органов. Размножаются половым и бесполым путем. Населяют все водоемы планеты, живут в почве, на поверхности земли и в воздухе.

Мхи – это высшие растения, которые имеют вегетативные органы (стебли, листья) и многоклеточные органы полового размножения. Оплодотворение возможно только в воде.

Имеют ризоиды – нитевидные выросты, состоящие из одной или нескольких клеток. Мхи вызывают заболачивание;

отмирая, они образуют торф.

Хвощи и плауны имеют стебель, листья и корень. В их жизненном цикле наблюдается чередование гаметофита (полового поколения) и спорофита. Важнейшее условие полового размножения – наличие воды.

Папоротники – в их жизненном цикле преобладает спорофит. Распространены во влажных местах от тропиков до северных широт.

Голосеменные растения имеют семя, которое защищает зародыш от неблагоприятных воздействий и обеспечивает его питательными веществами на первых этапах. Оплодотворение не зависит от присутствия воды. Наиболее распространены представители класса хвойных.

Покрытосеменные (цветковые) – самые распространенные растения на Земле. Для них характерно наличие цветков и семян, заключенных в плод.

Царство животные. Изучает зоология. Свыше 1,5-2 млн. видов. Основные признаки животных:

1. Гетеротрофное питание.

2. Отсутствие клеточной стенки.

3. Активное передвижение, наличие специальных органов движения.

4. Обмен веществ в организме выполняется системами органов.

5. В клетках имеются центриоли.

6. Имеют ограниченный рост.

7. Характерна четкая симметрия тела.

Типы Количество видов Представители Подцарство одноклеточные - свыше 40 тыс. видов Саркожгутиконосцы Амебы – обыкновенная, дизентерийная, волвокс Споровики Малярийный плазмодий Инфузории (ресничные) Инфузория туфелька Подцарство многоклеточные Губки 5 тыс. Пресноводная губка бодяга Кишечнополостные 10 тыс. Гидра пресноводная, медуза, кораллы Плоские черви 12,5 тыс. Планария, печеночный сосальщик, бычий цепень Круглые черви (нематоды) 20 тыс. Почвенная нематода, власоглав, острица, аскарида.

Кольчатые черви 9 тыс. Нереида, дождевой червь, пиявка Моллюски 130 тыс. Беззубка, устрица, мидия, морской гребешок, жемчужница, кальмар, улитка, каракатица, осьминог, наутилус Членистоногие 1, 5 млн. Паукообразные, ракообразные, насекомые Иглокожие 6 тыс. Морские звезды, морские ежи, голотурии Хордовые 40 тыс. п\т бесчерепные – ланцетник;

п\т личиночно хордовые – оболочники;

п\т позвоночные - Рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие Подцарство одноклеточные. Большинство одноклеточных, или простейших имеют микроскопические размеры (от 3-4 до 50-150 мкм). В клетке имеются органоиды специального назначения. В неблагоприятных условиях образуют цисту. Размножение основном бесполое, но встречается и половой процесс. Среда обитания –пресные водоемы, моря, почва. Много паразитирующих видов (споровики). Некоторые образуют колонии (вольвокс).

Подцарство многоклеточные подразделяется на две группы - беспозвоночные и хордовые. К беспозвоночным относятся двухслойные животные с лучевой симметрией (губки и кишечнополостные) и трехслойные животные с двусторонней и лучевой симметрией.

2. Сущность и субстрат жизни. Определение жизни. Основные свойства живых организмов Живой компонент биосферы по М.В. Волькенштейну - это живые тела, которые представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров -белков и нуклеиновых кислот.

Жизнь - способ существования живых систем, взаимодействующих с окружающей средой в процессе исторического и индивидуального развития. Указывается, что жизнь это особая, очень сложная форма движения материи. Важные свойства живых систем, отдельно взятые, встречаются и у материальных объектов неживой природы. Именно комплекс свойств отражает специфику живых систем.

Свойства живых систем: единство химического состава, обмен веществ, самовоспроизведение, наследственность изменчивость, рост и развитие, раздражимость, саморегуляция, ритмичность, энергозависимость.

1. Особенности химического состава неживая природа а) кислород, кремний, железо, магний, алюминий б) органические в-ва – продукты жизнедеятельности организмов живая природа а)Углерод, кислород, азот, водород – 98% б)Органические в-ва – регуляторные полимеры (нуклеиновые к-ты, белки, жиры, углеводы).

Материальную основу живых систем образуют органические вещества сложного молекулярного строения. Белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты как биологические полимеры являются характерной особенностью строения органического мира. Сложность строения отражает информационные возможности биополимеров, и в наибольшей степени это касается белков и нуклеиновых кислот. Эти сложные макромолекулы называют информационными, так как именно с их функцией в живой природе связаны хранение и переработка генетической информации, относительное постоянство строения и свойств живых организмов.

2. Обмен веществ неживая природа - не биологический круговорот веществ живая природа - обмен веществ и превращение энергии – ассимиляция, или пластический обмен (поступление с пищей белков, жиров, углеводов и энергии), и диссимиляция, или энергетический обмен (расщепление белков, жиров, углеводов и выделение энергии).

Обмен веществ обеспечивает гомеостаз – постоянство состава и функции. Часть энергии, получаемой живой системой, расходуется на поддержание упорядоченности внутренней структуры, и, таким образом, живые системы противостоят энтропии. Преодолевая энтропию, живой организм поддерживает неравновесное состояние с окружающей средой, обеспечивает постоянство своей внутренней среды (гомеостаз), отличающейся от среды окружающей.

3. Саморегуляция – способность поддерживать постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических процессов. Благодаря саморегуляции в условиях постоянно меняющейся окружающей среды поддерживается гомеостаз.

Многообразные механизмы саморегуляции обеспечивают надежность функционирования биологических систем.

4. Единый принцип структурной организации (клеточное строение).

Непременным атрибутом живых организмов является их клеточное строение.

Неклеточные формы жизни - вирусы - могут считаться живыми лишь в те моменты их существования, когда они оказываются включенными в метаболизм клеточных форм, в которых они паразитируют. В этой связи большое число авторов не относят вирусы к царствам живой природы. Можно утверждать, что все проявления жизни связаны с жизнедеятельностью клеток. В основе структурной упорядоченности лежит дискретность.

5. Самовоспроизведение – деление клеток, органелл, молекул. В основе – реакция матричного синтеза. Фундаментальное свойство живого - воспроизведение себе подобных организмов (репродукция). Благодаря этому свойству организмы при размножении передают по наследству признаки, свойства, особенности обмена веществ и развития из поколения в поколение в непрерывном потоке жизни.

6. Наследственность – способность передавать свои признаки, свойства и особенности из поколения в поколение. Наследственность позволяет реализовать в процессе индивидуального развития (онтогенеза) наследуемую от родителей генетическую программу (генотип).

7. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки, свойства и особенности в результате изменения структуры наследственного материала.

Возможность изменения организма под влиянием различных факторов, приобретение новых признаков и свойств - изменчивость -создают условия для изменения организмов в онтогенезе и в (филогенеза), приспособления (адаптации) к новым условиям среды, формирования фенотипа, реализуемого в конкретных условиях окружающей среды.

8. Рост и развитие (необратимое направленное закономерное изменение материи:

а) онтогенез – индивидуальное развитие организма. В ходе онтогенеза осуществляются рост и развитие живых организмов, и это также характерное для живых систем свойство.

б) филогенез (эволюция) – процессе исторического развития живой природы, который привел к многообразию органического мира (1,5 млн. видов;

350 тыс. видов растений).

9. Раздражимость и возбудимость – способность избирательно реагировать на внешние воздействия. Реакции на внутренние и внешние стимулы связаны со свойствами живых систем - раздражимостью и возбудимостью. Реакции на раздражения с участием нервной системы у многоклеточных организмов называются рефлексами. Однако и у организмов, не имеющих нервной системы, свойство раздражимости обуславливает ответные реакции (например, в виде движения в направлении света или повышенной концентрации химических веществ) - таксисы или тропизмы, настии.

10. Ритмичность – (отражение ритмов окружающей среды) – периодические изменения интенсивности функций и процессов с различными периодами колебаний (суточные, сезонные).

11. Энергозависимость. Все живые организмы могут существовать в условиях непременного обмена энергией с окружающей их средой. Таким образом, все живые системы - это открытые системы. Уникальность этого свойства связана с тем, что одновременно в живых системах поддерживается иной (по сравнению с окружающей средой) состав и структура (упорядоченность).

Все проявления жизнедеятельности так или иначе связаны с движением. Это свойство обнаруживается на всех уровнях организации живых систем и вполне оправдывает утверждение, что жизнь - это движение.

3. Уровни организации живой материи: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционный, биогеоценотический и биосферный. Единство принципа строения живых систем.

Для живой природы характерна системная иерархическая организация. Все элементы, образующие живую природу, закономерно взаимосвязаны друг с другом и тем самым формируют единую целостную систему органического мира. Изучая системы различной степени сложности, можно отметить, что более простые, с меньшим количеством элементов системы входят в состав более сложных, образуя следующий уровень структурно-функциональной организации. Организация единой системы органического мира, в которой системы низшего порядка входят в состав укрупненной целостности в виде соподчиненных уровней, называется иерархической системой. В зависимости от степени интеграции элементов живой природы в ее иерархии различают как системы следующие уровни: молекулярно-генетический, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный.

Таблица Иерархия уровней системной организации живой природы (с изменениями по В.Н.

Ярыгину) Уровень Биологические Структурные Функциональные проявления биосистемы структурно- системы элементы (элементарные проявления) функцио- биосистемы нальной (элементарные организации единицы) Молекулярно- Молекулярно- Ген-единица Репликация ДНК. Изменения генов - генные генетический генетические наследственной мутации. Матричный синтез.

системы информации.

Биополимерные комплексы мембран, волокон, межклеточного вещества.

Клеточный Клеточные систе- Клетка - Клеточный метаболизм - основа обмена ве мы;

ткани, органы элементарная ществ, энергии, информации.

самовоспроизводя щаяся единица живого.

Организменны Системы организ- Особь в процессе Рост, развитие, дифференцировка, форми й (онтоге- мов индивидуального рование фенотипа на основе генотипа.

нетический) развития (онтогенеза) Популяци- Популяционные Популяция - Межпопуляционные скрещивания. Влияние на онно-видовой системы элементарная генофонд популяции эволюционных факторов единица эволюции Биогеоцено- Экосистемы Сообщества Круговорот веществ и энергии в пределах тический организмов отдельных территорий разных систематических групп и среда их обитания Биосферный Биосфера - об- Совокупность Вещественно-энергетические круговороты ласть распростра- биогеоценозов нения жизни (экосистем) планеты Лекция 2. Клеточный уровень организации живой материи. Химическая организация клетки Элементарной единицей строения и функционирования живых организмов является клетка и основные проявления ее жизнедеятельности, многие фундаментальные свойства органического мира составляют содержание учения о клетке - цитологии. Между тем, специфика живой материи обнаруживается уже на уровне ее элементного состава, так как известно, что при том же составе количественное содержание химических элементов в живой природе существенно отличается от такового в окружающей неорганической среде.

Качественная специфика живой материи очевидна на молекулярном уровне ее организации. Уникальность строения и свойств органических соединений, не встречаемых в неживой природе, послужили основанием для выделения в иерархии живых систем молекулярно-генетического уровня. Традиционно этот уровень организации в биологии рассматривается в рамках учения о клетке.

1. Основные положения современной клеточной теории строения организмов.

История цитологии тесно связана с развитием микроскопической техники. Первые сведения о клеточном строении были получены во второй половине XVII века. В году англичанин Р.Гук, наблюдая под микроскопом срез пробки, обнаружил существование мелких ячеек и назвал их "клетками". Голландец А. ван Левенгук многократно наблюдал в капле воды одноклеточные организмы и назвал эти организмы "микроскопическими животными". Долгое время основным структурным компонентом клетки считалась оболочка. В 1831 году английский ботаник Р.Браун обнаружил ядро, а позднее немецкий ботаник М.Шлейден пришел к заключению, что все растительные клетки содержат ядро. С течением времени накапливались знания о клетке и ее структурных компонентах, и в 1839 году немецкий зоолог Т.Шванн сформулировал клеточную теорию, включающую следующие постулаты:

- клетка является элементарной структурной единицей строения всех живых организмов (растений и животных);

- процесс образования клеток - универсальный способ развития, который складывается из суммы жизней образующих его клеток, обуславливает рост и развитие тканей и организмов.

Р. Вирхов в 1858 году дополнил клеточную теорию положением, что клетка может происходить только от клетки в результате ее деления. В XIX-XX вв., благодаря применению более современных методов цитологического анализа, были получены новые данные, позволившие подтвердить, уточнить и дополнить клеточную теорию. Согласно клеточной теории:

- клетка - элементарная структурно-функциональная и генетическая единица живых организмов, наименьшая единица живого;

- клетки всех одноклеточных и многоклеточных животных и растительных организмов сходны по строению, химическому составу, принципам обмена веществ и основным проявлениям жизнедеятельности;

- каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;

в сложных многоклеточных организмах клетки дифференцируются, специализируясь на выполнении определенной функции, и образуют ткани;

из тканей состоят органы, которые функционально связаны в системы и находятся под контролем межклеточных, гуморальных и нервных форм регуляции.

Клеточная теория позволила обосновать единство клеточной организации и общность происхождения растений и животных, помогла объяснить, что клетка - это элементарная живая система, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.

2. Эволюция клетки. Два типа строения клеток - прокариоты и ядерные клетки.

Различают два типа клеточной организации: прокариотический и эукариотический. Прокариотические клетки безъядерные, типичные для некоторых одноклеточных организмов - прокариотов (бактерии). Эукариотические клетки характерны для организмов - эукариотов;

это растения, животные и грибы, большинство из которых являются многоклеточными организмами.

3. Химический состав клетки.

Элементный состав клетки. Все клетки животных и растительных организмов сходны по химическому составу, что свидетельствует о единстве органического мира. В состав клеток входят более 70 элементов, и по процентному содержанию в клетке они делятся на три группы:

Элементный состав клетки Элементы Содержа Биологическое значение ние в клетке В сумме I. Макроэлементы В составе всех органических соединений клетки = 98% Водород Н Кислород О Углерод С Азот N II. Микроэлементы Фосфор Р 1 В составе нуклеиновых кислот, АТФ, ферментов, костной ткани.

Кальций Са 2, В составе оболочки клетки растений, у животных - в составе костей и зубов, активизирует свертываемость Магний Mg крови, мышечное сокращение.

0, В составе молекулы хлорофилла, в костях Синтез Натрий Na ДНК, энергетический обмен.

0, Проведение нервных импульсов, поддерживает Железо Fe осмотическое давление в клетке, стимулирует синтез 0, гормонов.

Калий К Входит в состав гемоглобина, миоглобина. Синтезе 0, хлорофилла. Транспорт кислорода.

CepaS Проведение нервных импульсов;

активатор 0, ХлорС1 ферментов белкового синтеза, процессов фотосинтеза, рост растений.

0, Входит в состав белков, витаминов и ферментов.

Компонент желудочного сока.

каждый III. Ультра микроэлементы 0,001% Йод I В составе гормона щитовидной железы влияет на обмен веществ Медь Си Участвует в процессах кроветворения, фотосинтеза, катализирует внутриклеточные окислительные процессы.

ЦИНК Zn Входит в состав ферментов, в частности ДНК- и РНК-полимераз;

гормона поджелудочной железы инсулин.

Марганец Мn Повышает урожайность растений, активизирует процесс фотосинтеза, влияет на процессы кроветворения.

Кобальт Со Входит в состав витамина В12.

Бор В Влияет на ростовые процессы растений.

Фтop F Входит в состав эмали зубов.

Неорганические вещества, входящие в состав клетки: вода, минеральные соли.

Вода является универсальной дисперсионной средой для всех живых организмов.

Свободная вода в составе протоплазмы составляет до 95% всей воды в клетке.

Содержание связанной, главным образом, с белком воды достигает 4-5%. В целом, в зависимости от активности, уровня обменных процессов клетки содержат от 20 до 85% воды.

Вода в значительной степени формирует внутреннюю среду организма, в которой протекают химические реакции (в частности, гидролиз органических соединений).

Вода, как универсальный растворитель, хорошо растворяет полярные вещества (гидрофильные). Вещества неполярные взаимодействуют с водой слабо, нерастворимы и относятся к веществам гидрофобным (например, жиры).

Обладая высокой теплоемкостью и теплопроводностью, участвует в теплорегуляции. Обеспечивает транспорт веществ в организме, обуславливает упругость (тургор) тканей.

Минеральные соли. Минеральные соли служат источником катионов (К\ Na+, Ca, Mg+2) и анионов (НРО42, Н2РО4,СL, НСО3). Разность концентраций ионов + обуславливает разность потенциалов (трансмембранный потенциал), возбудимость клеток, проведение нервных импульсов и др.

В составе органических веществ ионы обуславливают многие их свойства. От их наличия зависят буферные свойства биологических сред, способность последних противостоять закислению или защелачиванию, обеспечивать постоянство внутренней среды, поддерживать осмотические свойства клеток. Минеральные соли - важный компонент питания растений. Нерастворимые соли входят в состав опорных (например, костных) структур.

Органические вещества, входящие в состав клетки: белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, гормоны, пигменты, аминокислоты Основу этих веществ составляют атомы углерода, способные образовать между собой прочные ковалентные связи. Низкомолекулярные органические вещества (мономеры) с помощью химических связей формируют различные (линейные или разветвленные) цепи биополимеров. Разнообразие состава мономеров и их связей обуславливает разнообразие строения и свойств биологических макромолекул.

К числу органических соединений относятся углеводы, липиды. белки, нуклеиновые кислоты и др.

Углеводы Cn(H2O)m Углеводы, как правило, содержат вдвое больше молекул воды, чем атомов углерода. Отсюда название углеводы. В клетках растений синтезируются в хлоропластах в процессе фотосинтеза, и их содержание может достигать 70-90%. У животных поступают с пищей, и могут составлять до 5 % массы клетки.

Классификация углеводов Дисахариды (полимер Моносахариды Полисахариды (простые сахара) двух моносахаридов) (биополимеры) Легко растворимы в воде. Растворимые в воде, Не растворимые в воде.

В зависимости от числа две Полимеры глюкозы:

атомов углерода молекулы:

различают: 1. мальтоза состоит из - крахмал у растений, (в двух молекул глюкозы;

качестве запаса питательных - триозы участвуют в солодовый сахар;

веществ) процессе дыхания, 2. лактоза - галактоза + фотосинтеза;

глюкоза;

молочный сахар;

- гликоген у животных;

(в 3. сахароза - глюкоза + качестве строительного - тетрозы находятся в фруктоза, свекловичный мате бактериях;

сахар, продукт риала, запасание энергии) фотосинтеза - гексозы (глюкоза, - целлюлоза и хитин фруктоза) галактоза - (покровные структуры участвуют в синтезе ди- и растений, грибов, животных) полисахаридов;

Функции углеводов Функция Класс углеводов и их свойства Пластическая Целлюлоза - компонент структуры стенки клеток растений Хитин - в (структурная, составе наружного скелета членистоногих. Структурообразующая строительная) функция клеточных стенок у грибов. Полисахариды - в составе опорных структур, соединительные ткани животных. Гликолипиды и гликопротеины - в составе клеточных мембран.

Энергетическая При окислении 1г углеводов освобождается 17.6 кДж энергии. Крахмал растений и гликоген у животных - энергетический резерв - запасные вещества. Мальтоза - энергетический источник для прорастающих семян.

Липиды (жиры) Липиды соединения жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. В молекулах липидов преобладают неполярные гидрофобные структуры, и поэтому они относительно нерастворимы в воде, но растворимы в органических растворителях.

Содержание липидов в клетке 2-15%, но в жировых клетках животных и клетках семян растений - 50-90%. Гидрофобные жирообразные вещества в клетке -липоиды.

Классификация липидов Простые Сложные Стероиды Пигменты липиды липиды Природные Фосфолипиды Гормоны половых желез и Каратиноиды, порфирины жиры и воска (лецитин и др.). надпочечников, желчные (хлорофилл, гемоглобин, (спиртовые Гликолипиды, кислоты, холестерин, билирубин), витамин В эфиры сфинголипиды витамин Д жирных (миелиновые оболочки кислот) нервов, клеточные мембраны и др.) Функции липидов Энергетическая - запасание и источник энергии. При расщеплении 1г жиров 1.

освобождается 38.9 кДж энергии.

2. Пластическая (структурная) - формирует структуры биологических мембран, нервные ткани, эпидермис и др.

3. Регуляторная - гормональная регуляция обмена веществ, размножения.

4. Защитная - механическая (амортизация ударов), теплоизолирующая, гидроизолирующая (у водоплавающих птиц).

Белки Белки - биополимеры, составляющие до 50% сухой массы клеток и образованные мономерами - 20 различными аминокислотами. Сохраняя общий план строения, аминокислоты различаются по радикалу (R), наличие аминогруппы (H2N-) придает свойства основания, а группа -СООН свойства кислоты. Таким образом, обладая свойства ми основания и кислоты, аминокислоты являются амфотерными соединениями и могут быть связаны ковалентной связью.

R1,R2 - радикалы различных аминокислот.

H2N - аминогруппа, основная.

СООН - карбоксильная группа, кислотная.

Ковалентная связь между углеродом и азотом основной группы аминокислот пептидная связь (- NH - СО -).

В зависимости от количества связанных аминокислот различают дипептиды, трипептиды, полипептиды. В последнем случае белковая цепь может содержать несколько тысяч разных аминокислот, обеспечивая большое разнообразие строения и свойств белка (у человека до 5млн разновидностей белковых молекул, отличающихся видовой и индивидуальной специфичностью).

Протеины - белки, состоящие только из аминокислот.

Протеиды - содержат помимо аминокислот небелковую часть (гемоглобин).

В зависимости от характера связей аминокислот различают нитеобразную (фибриллярную) либо в виде клубка (глобулярную) структуру белковой молекулы. В организации формы молекулы выделяют несколько уровней.

Первичная структура определяется последовательностью аминокислот, связанных пептидной связью в полипептидной цепи.

Вторичная структура - обусловлена характером взаимосвязи между звеньями полипептидной цепи, благодаря водородным связям между аминогруппами и карбоксильными группами аминокислот пептидов. Молекула белка приобретает вид спирали или складчатой структуры. Для этого уровня структурной организации имеют значение также ионные и электростатические связи.

Третичная структура белка формируется при образовании ди-сульфидных связей между радикалами аминокислот. Дисульфидная (-S - S-) связь между атомами серы аминокислот цистеина дополняется в этом случае гидрофобными взаимодействиями (между неполярными группами) и гидрофильными связями между полярными боковыми цепями полипептидов. Пространственно белки оказываются компактно упакованными в виде глобул.

Четвертичная структура белка - формируется при взаимодействии нескольких полипептидных цепей (субъединиц), удерживаемых слабыми (водородными или дисульфидными) связями. Молекула инсулина содержит 2 субъединицы, гемоглобин - субъединицы и небелковые компоненты.

При неблагоприятных условиях (нагревание, изменение кислотности среды, механические воздействия) связи, формирующие структуру белка, разрушаются.

Нарушение, вследствие этого, структуры белка (денатурация) сопровождается утратой характерных для него свойств.

Классификация белков Простые белки (протеины) состоят только из аминокислот.

Сложные белки (протеиды) кроме аминокислот содержат простетические группы (углеводы, липиды, пигменты и др.) Провитамины и гистоны - основные белки в составе нуклеопротеидов, регулируют активность генома. Проламины и глютелины - растительные белки в составе клейковины.

Альбумины и глобулины - животные белки в составе молока, сыворотки крови и др.

Нуклеопротеиды - белки с простетиче-ской группой в виде нуклеиновых кислот.

Липопротеиды - простетическая группа -липиды.

Гликопротеиды - простетическая группа - углеводы.

Металлопротеиды - содержат атомы металлов - ферменты.

Хромопротеиды - содержат пигменты (гемоглобин, миоглобин, цитохромы).

Фосфопротеиды - содержат фосфатные группы.

Функции белков Функция Класс белков и их свойства Пластическая Структурные белки - компоненты биологических мембран органоидов (структурная) клетки, опорных структур межклеточного вещества Ферментативная В составе белка 2000 ферментов (белков) катализируют химические (каталитическая) реакции у разных организмов, многократно ускоряя химические преобразования Защитная Антитела - защитные белки, связывающие антигены. Фибриноген (иммунная) (фибрин), тромбин - белки свертывающей системы крови.

Сократительная Актин, миозин - сократительные белки, обеспечивающие подъемную (двигательная) силу мышц, сократительную способность клетки и внутриклеточных структур.

Энергетическая Пищевые белки как источник энергии при расщеплении освобождающей энергию химических связей (17,6 кДж энергии на 1 г белка). Питание зародыша на ранних стадиях развития.

Транспортная Белки, присоединяющие и транспортирующие химические вещества (транспорт кислорода гемоглобином, жирных кислот - сывороточным альбумином и др.) Регуляторная Гормоны, регулирующие обмен веществ - регулируют синтез нуклеиновых кислот, состояние генома.

Нуклеиновые кислоты С функцией этих биологических полимеров связаны фундаментальные свойства живых организмов - хранение и передача наследственной информации, видовая и индивидуальная специфичность синтезируемых клетками белков и др.

Известны два типа нуклеиновых кислот - дезоксирибонуклеино-вая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК) кислоты. Мономерами нуклеиновых кислот являются нуклеотиды - органические соединения, включающие азотистые основания, пятиатомный сахар (пентозы) и остаток фосфорной кислоты.

Лекция 3. Обмен веществ и преобразование энергии в клетке Живые клетки представляют собой открытые системы, осуществляющие практически всеми своими компонентами обмен веществ и энергии с окружающей средой. Такой обмен заключается в двух противоположных, но взаимосвязанных процессах, которые называются ассимиляцией и диссимиляцией.

Ассимиляция - это пластический обмен или синтез органических веществ, сопровождающийся поглощением энергии.

Диссимиляция - это энергетический_обмен или расщепление органических веществ. Является источником энергии.

Обмен веществ в клетке регулируют мембраны, избирательно пропуская определенные вещества в клетку и из нее, а также образуя отсеки эндоплазматической сети для задержки ферментов. Ферменты определяют скорость биохимических процессов.

1. Энергетический обмен. Диссимиляция высокомолекулярных веществ.

Энергетический обмен представляет собой реакции расщепления с помощью ферментов. Эти реакции сопровождаются выделением энергии. Энергия освобождается при перемещении электронов на более низкий энергетический уровень своей или другой молекулы (или атома), чаще всего кислорода. Половина энергии превращается в энергию связей АТФ, а другая половина превращается в теплоту. Однако биологическое окисление проходит ступенчато, выделяя на каждом этапе порцию энергии и небольшое количество тепла, которое рассеивается во внешней среде и поддерживает постоянную температуру тела.

Энергетический обмен проходит в 3 этапа:

1. подготовительный, 2. бескислородный, 3. кислородный.

Подготовительный этап.

Проходит в пищеварительном тракте и в цитоплазме клеток. Под действием ферментов расщепляются:

полисахариды (крахмал и гликоген) - до моносахаридов (глюкоза);

белки - до аминокислот;

жиры - до глицерина и жирных кислот;

нуклеиновые кислоты - до нуклеотидов.

Выделяется небольшое количество энергии, рассеивающейся в виде тепла.

Бескислородный этап (анаэробный).

Проходит в цитоплазме клеток без участия кислорода. Мономеры, образовавшиеся на первом этапе, расщепляются дальше. Например, 1 молекула глюкозы расщепляется при гидролизе на 2 молекулы пиро-виноградной кислоты. Это сопровождается синтезом 2-х молекул АТФ.

С6 Н 12О6 + 2АДФ + ЗН3РО4 + 2НАД2С3Н4О6 + 2АТФ + 2НАД • Н глюкоза пировиноградная кислота НАД - никотинамидаденин - динуклеотид. Служит переносчиком энергии.

НАД • Н - восстановленная формула НАД.

Гликолиз происходит при больших нагрузках в поперечно - полосатых скелетных мышцах и заканчивается накоплением молочной кислоты, что приводит к утомлению мышц.

При гликолизе выделяется 80кДж, которые идут на синтез АТФ и 120кДж, которые рассеиваются в виде тепла.

В клетках растительных организмов и дрожжевых грибов расщепление глюкозы идет путем спиртового брожения. При этом пировиноградная кислота поэтапно превращается в уксусный альдегид, а затем в этиловый спирт и СОг или ацетон, уксусную кислоту и т.д., в зависимости от вида микроорганизмов.

Кислородный этап (аэробный).

Кислородное расщепление проходит в митохондриях с участием ферментов и кислорода.

Происходит дальнейшее окисление пировиноградной или молочной кислоты с переносом электронов на более низкий уровень. При этом освобождающаяся энергия идет на синтез 36 молекул АТФ (1440кДж). В результате образуется вода и углекислый газ.

2С3Н 4О3+6О 2 + З6Н3РО4 + 36АДФ —» 36АТФ + 6СО2 + 42Н2О молочная кислота Таким образом, в энергетическом обмене при расщеплении 1 молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ (2АТФ +36АТФ) и выделяется 2800кДж энергии.

2. Пластический обмен. Автотрофные и гетеротрофные организмы.

По способу биологического синтеза все клетки можно разделить на автотрофные и гетеротрофные.

Автотрофные - клетки (организмы) самостоятельно синтезируют органические вещества из неорганических (СО2 и Н2О).

При фотосинтезе растения используют энергию света, а при хемосинтезе бактерии используют энергию химических реакций.

Гетеротрофные клетки (организмы) - это все животные, грибы, большая часть бактерий, растения-сапрофиты и паразиты. Они не синтезируют органические вещества из неорганических.

К пластическому обмену относятся фотосинтез, хемосинтез, биосинтез белка, синтез нуклеиновых кислот, жиров и углеводов.

3. Фотосинтез и хемосинтез.

Фотосинтез.

Это синтез органических веществ за счет энергии солнечного излучения. Проходит в зеленых растениях при помощи пигмента хлорофилла, находящегося в хлоропластах.

Строение хлоропластов.

Хлоропласты рассеяны в цитоплазме высших растений. Имеют двояковыпуклую форму и зеленый цвет, благодаря пигменту хлорофиллу. В состав хлоропластов также входят желтые пигменты -каротиноиды. Пигменты находятся в системе мембран.

Хлоропласты образуются из небольших телец, окруженных двойной мембранной оболочкой. Основное вещество хлоропластов - стро-ма или матрикс. Здесь содержатся белки, липиды, кольцевая ДНК, рибосомы, РНК, зерна запасных белков, углеводов (крахмал). В строме проходит темновая стадия фотосинтеза. Строма напоминает гель.

Мембранная система состоит из большого количества плоских мешочков, заполненных жидкостью - это тилакоиды. 1ам, где тила-коиды лежат стопками, они образуют граны. В световом микроскопе граны имеют вид мелких зернышек. В мембранной системе протекает световая стадия фотосинтеза.

Строение хлорофилла.

Хлорофилл - это зеленый пигмент растений. Он нерастворим в воде. В его состав входит порфириновая головка, связанная сложно-эфирной связью с углеводородным хвостом (С20Н39). В центре пор-фиринового кольца находится атом магния.

Во время световой стадии фотосинтеза пигменты поглощают видимый свет. Это приводит один из электронов молекулы хлорофилла в возбужденное состояние. Электрон поднимается на более высокий энергетический уровень. Таким образом, хлорофилл окисляется и служит донором электрона. Акцептор, принявший электрон, восста навливается.

Первичными продуктами фотосинтеза являются моносахариды, которые запасаются в виде крахмала и других полисахаридов. Суммарное уравнение фотосинтеза:

Энергия света Хлорофилл глюкоза + кислород 6СО2 + 6Н2О С6Н|2О6 + 6О Фотосинтез проходит две стадии - световую и темновую.

Световая стадия.

Под действием солнечного света электрон молекулы хлорофилла приобретает запас энергии. Энергия расходуется на синтез АТФ и восстановление НАДФ до НАДФН (никотинамидадениндинуклео-тидфосфат). Происходит фотолиз воды - разложение воды на ион водорода Н+ и ион гидроксида ОН".

2Н2О 4Н+ + 4е- + О2.

В результате переноса электронов и протонов через мембрану тилакоида происходит превращение световой энергии в энергию химических связей АТФ. Кислород, образующийся при фотолизе воды, является побочным продуктом фотосинтеза.

Темновая стадия.

Связана с восстановлением СО2 до органических веществ, чему способствует запас энергии АТФ и НАДФН.

6СО2 + 24Н С6H12O6 + 6H2O.

Темновая стадия служит для синтеза органических веществ (углеводов).

Значение фотосинтеза огромно, так как этот процесс обогащает атмосферу кислородом и очищает ее от избытка углекислого газа. В органических веществах аккумулируется химическая энергия, необходимая для осуществления всех процессов жизнедеятельности растений и животных.

Хемосинтез Источником энергии для синтеза сложных органических веществ служит энергия окисления неорганических веществ - аммиака, сероводорода, серы, водорода, азотной кислоты и т. д. Хемосинтез свойствен бактериям. Они обладают специальным ферментативным аппаратом.

Хемосинтез был открыт русским микробиологом С.Н. Виноградским.

Среди хемосинтезирующих бактерий можно назвать нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак до азотистой, а затем азотной кислоты;

серобактерии, окисляющие сероводород до серы или серной кислоты;

железобактерии, переводящие двухвалентное железо в трехвалентное. Хемосинтез протекает без выделения кислорода.

Значение хемосинтеза. Хемосинтезирующие бактерии играют важную роль в биосфере: они участвуют в очистке сточных вод, способствуют накоплению в почве минеральных веществ, превращают азот воздуха в аммиак, который хорошо усваивается растениями.

4. Биосинтез белков. Генетический код и его основные свойства. Виды РНК и их роль в синтезе белка. Сущность процессов трансляции и транскрипции.

Синтез белка заключается в передаче генетической информации, заложенной в молекулах ДНК, на последовательность аминокислот в белке.

ДНК - матричная РНК - белок Генетическая информация закодирована определенными сочетаниями нуклеотидов по 3 нуклеотида (триплет). Таких сочетаний нуклеотидов 64. Один триплет кодирует одну или несколько аминокислот. Всего аминокислот 20. Но не все триплеты являются генетическим кодом. Есть сигнальные триплеты. АУГ - сигнал начала передачи информации. УАА, УАГ, УГА - стоп-сигнал. Эти коды расположены на цепочках РНК.

Биосинтез белка происходит в два основных этапа: транскрипция и трансляция.

I этап – транскрипция ДНК - РНК (считывание наследственной информации с молекулы ДНК, которая является матрицей, на синтезируемую РНК) Транскрипция является первым этапом на пути переноса генетического материала.

Ее инициация и дальнейшее протекание осуществляется расположенными в молекуле ДНК определенными последовательностями, которые участвуют работе генов. Такие ДНК-последовательности состоят из нескольких пар оснований нуклеотидов и отвечают за инициацию транскрипции (промотор) и повышение ее интенсивности (энхансер).

Стимулируется транскрипция взаимодействием регуляторных белков, связывающихся с промотором и энхансером. Другая область этих регуляторных белков связывается с белками транскрибирующего комплекса, включающего также фермент РНК - полимеразу. Таким образом, транскрипция одного гена (участка молекулы ДНК) обычно регулируется несколькими факторами, которые взаимодействуют с различными последовательностями, расположенными в промоторной области или за ее пределами.

На одной из раскрученных цепочек ДНК образуется по принципу комплементарности РНК - матричная (мРНК). Для биосинтеза белка также синтезируется транспортная (тРНК) и рибосомальная (рРНК).

II этап – трансляция мРНК белок (передача информации о последовательности нуклеотидов с мРНК на последовательность аминокислот в синтезирующемся белке).

мРНК содержит триплеты, которые называются кодонами. Они комплементарны антикодонам тРНК.

тРНК присоединяет свою аминокислоту с помощью специфического фермента и несет ее к функционально активному центру рибосомы.

Сюда же, к рибосоме, подходит мРНК и начинает скользить между меньшей субъединицей рибосомы и большей. Антикодоны тРНК находят по принципу комплементарности свои колоны на мРНК. Таким образом, устанавливается последовательность, в которой располагаются тРНК. Аминокислоты, принесенные ими, отделяются, и между ними устанавливаются полипептидные связи.

Цепь из аминокислот в образующемся белке имеет строгую последовательность аминокислот, которая передается поэтапно от молекулы ДНК и соответствует последовательности нуклеотидов конкретного гена. Образуется первичная структура белка (вытянутая цепь из аминокислот), которая затем соответственно строению органа может изменяться, подвергаясь химическим реакциям.

Передача информации. Образующиеся в результате деления дочерние клетки получают молекулы ДНК, с которыми передается наследственная информация от материнского организма. Эти клетки многократно делятся и дают начало тканям и органам. В результате все клетки организма несут одинаковый набор генов.

Лекция 4. Принципы воспроизводства и развития живых систем 1.Размножения. Бесполые формы размножения.

Размножение - это способность живых организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивая непрерывность и преемственность жизни в ряду поколений.

Способность к размножению – одна из важнейших особенностей живого. В процессе размножения происходит передача генетического материала от родителей потомкам.


Значение размножения для вида в целом состоит в непрерывном восполнении количества особей данного вида, умирающих по различным причинам. Кроме того, размножение позволяет в благоприятных условиях увеличить количество особей. Способы размножения можно разделить на три группы: бесполое, вегетативное и половое. Нередко первые две формы объединяют в бесполое размножение в общем смысле этого слова.

Бесполые формы размножения. При бесполом размножении имеется только один родитель. В результате образуется потомство (клон), генетически идентичное родителю;

только в результате случайных мутаций генетический материал может измениться.

Одноклеточные организмы размножаются посредством деления (митоза).

Бактерии, протисты, грибы и растения могут образовывать споры – одноклеточные репродуктивные единицы. Спора состоит из ядра и цитоплазмы и содержит лишь минимально необходимый запас питательных веществ;

из-за этого споры часто гибнут, попадая в неблагоприятные условия. Однако это с лихвой компенсируется огромным количеством образующихся спор и их микроскопическими размерами, благодаря которым они легко переносятся ветром, водой и животными. Отметим также, что многие организмы способны производить и половые споры.

Вегетативное размножение отличается от бесполого тем, что начало новому организму дат не одна клетка, а многоклеточные зачатки, иногда сложно дифференцированные. Вегетативное размножение осуществляется в самых различных формах.

- Почкование. Новая особь образуется в виде выроста (почки) на теле родителя, а затем отделяется от него, превращаясь в самостоятельный организм. Почкование встречается у губок, кишечнополостных, мшанок, некоторых растений, одноклеточных дрожжей.

- Фрагментация. Разделение особи на несколько частей, каждая из которых растт и образует новую особь. Тесно связана с регенерацией – способностью восстанавливать утраченные органы и части тела. Фрагментами могут размножаться нитчатые водоросли, многие черви, иглокожие, оболочники.

Собственно вегетативное размножение. От растения отделяется относительно большая дифференцированная часть, которая развивается в самостоятельное растение.

Обычно растение образует структуры, специально предназначенные для вегетативного размножения;

нередко в них запасаются питательные вещества, позволяющие растению перезимовать или перенести засуху. Среди подобных структур можно выделить следующие:

- луковица (лук, тюльпан) состоит из короткого стебля и мясистых листьев, а сверху покрыта остатками прошлогодних листьев;

содержит в себе одну или несколько дочерних луковиц, каждая из которых может образовать побег;

- клубень (картофель, георгины) – это корневое или стеблевое утолщение;

из пазушных почек на них развиваются новые особи. В отличие от клубнелуковиц клубни зимуют только один раз, после чего ссыхаются;

- столон (крыжовник, смородина) – это ползучий горизонтальный стебель, стелящийся по почве. Столон не предназначен для зимовки;

- ус (земляника, лютик) – разновидность столона;

ус растт относительно быстро и нест листья с почками, которые дают начало придаточным корням и новым растениям;

В вегетативном размножении могут участвовать и неспециализированные структуры, например, черенки. Это части растения, которые в подходящих условиях могут пускать корни, превращаясь в самостоятельные растения.

Высшие животные не могут размножаться бесполым путм, однако удачные опыты, проведнные в последнее время, показывают, что эти организмы можно клонировать искусственным путм.

2. Половое размножение. Гаметы. Гаметогенез. Оплодотворение. Онтогенез. Типы дробления зиготы. Гаструляция. Органогенез.

В половом размножении участвуют две родительские особи. Ему предшествует образование в организмах родителей в результате мейоза специализированных половых клеток – гамет, каждая из которых нест одинарный (гаплоидный) набор хромосом. Само размножение заключается в оплодотворении – слиянии гамет в зиготу. Зигота делится, образует специализированные ткани, и, в конце концов, получается взрослый организм.

Мужские и женские половые клетки у животных обычно образуются в половых железах (семенниках и яичниках). Они могут находиться в разных особях или в одной;

в последнем случае особи называются гермафродитами. Гермафродитизм – наиболее примитивная форма размножения, характерная для многих низших животных (в том числе солитров, дождевых червей, улиток) и цветковых растений. Гермафродитизм делает возможным самооплодотворение, что существенно, в первую очередь, для малоподвижных видов или особей, ведущих одиночное существование. С другой стороны, самооплодотворение препятствует обмену генетическим материалом между особями;

многие организмы имеют приспособления, препятствующие самооплодотворению (генетическая несовместимость половых клеток от одного организма, образование мужских и женских гамет в разное время, особое строение цветка, благоприятствующее перекрстному опылению).

Гаметы могут быть как морфологически идентичными (изогамия), так и отличающимися друг от друга (анизогамия). Крайняя форма анизогамии – оогамия – наблюдается, в частности, у человека;

женская гамета представлена крупной и богатой питательными веществами яйцеклеткой, а мужская гамета – это мелкий и подвижный сперматозоид.

Многие водные животные выбрасывают зрелые половые клетки в воду. Именно в воде и происходит оплодотворение. Более прогрессивным является внутреннее оплодотворение, при котором самец вводит сперматозоиды в половые пути самки. У некоторых животных (особенно, насекомых) половое размножение может происходить без оплодотворения – то есть партеногенетически.

Количество потомства при половом размножении варьирует в широких пределах.

Так, человек и крупные млекопитающие рожают за один раз обычно только одного детныша, в то время как луна-рыба вымтывает 300 миллионов икринок за один нерест.

Многие животные и растения чередуют бесполое и половое размножение.

Гидроидные чередуют половое и вегетативное размножение (полипы размножаются почкованием, затем образуются медузы, имеющие половые железы) – так называемый метагенез. У некоторых групп ракообразных наблюдается гетерогония: в течение лета они размножаются партеногенетически, а к осени развиваются самцы и самки.

Половые(репродуктивные) органы животных. К половым органам относятся гонады (семенники и яичники), половые протоки (семяпроводы и яйцепроводы), копулятивные органы и дополнительные приспособления (половые железы, семенные сумки). В гонадах созревают гаметы, по половым протокам они переносятся к месту оплодотворения.

У всех млекопитающих (за исключением наиболее примитивных – яйцекладущих) яйцо утратило скорлупу, зародышевые оболочки преобразовались в плаценту. Плацента не только поддерживает обмен веществ между матерью и плодом;

она вырабатывает специфические гормоны (эстроген, прогестерон, плацентарный лактоген), стимулирующие развитие молочных желз и предохраняющие матку от инфекции.

Строение яичка и семенных протоков у мужчины Схема яичника у женщины и овулярный цикл Семенники самцов у большинства млекопитающих лежат вне брюшной полости;

сперматозоиды развиваются после полового созревания при температуре на несколько градусов ниже температуры внутренних областей тела (у человека – 10 миллионов в сутки на 1 г яичка). Сперма млекопитающих на 7–30 % состоит из сперматозоидов;

остальное занимают белки, липиды, углеводы, витамины, гормоны, простогландины, соли щелочных металлов и другие вещества, а также вода. При половом акте выделяется несколько миллилитров (у некоторых видов – сотни миллилитров) спермы.

Цикл развития яйцеклеток начинается ещ до рождения самки;

лишь немногие из яйцеклеток достигают зрелости и покидают яичник. В отличие от самцов, овуляция – образование женских гамет у самок – и связанная с ней течка (период половой активности) являются периодическими процессами, повторяющимися, в зависимости от вида, раз в несколько суток, недель, месяцев. У человека этот процесс называется менструальным циклом. Если оплодотворения не происходит, то яйцеклетки и слизистая оболочка матки разрушаются и выводятся из организма через влагалище (у человека – каждые 21–30 суток). Если же произошло оплодотворение, то очередная менструация не наступает. Беременность длится от 16 суток (мыши) до 22 месяцев (слоны). Самки рожают живых детнышей (от одного до двух десятков). Характерная черта всех млекопитающих – наличие молочных желз.

Половое размножение осуществляется с помощью специализированных половых клеток - гамет. Гаметы гаплоидны;

они содержат один набор хромосом, полученный в результате мейоза (процесс деления половых клеток). При оплодотворении гаметы слива ются, образуя диплоидную зиготу, из которой в процессе развития получается зрелый организм.

Гаметы бывают двух типов. Мужские - сперматозоиды. У человека мелкие подвижные клетки. Имеют головку, шейку и хвост. Головка содержит ядро, цитоплазму, ком плекс Гольджи со специфическим ферментом. В шейке множество митохондрий и две центриоли. Хвост состоит из микротрубочек. Женские яйцеклетки. Неподвижные клетки округлой формы. В цитоплазме содержится запас питательных веществ.

Процесс образования половых клеток называется гаметогенезом;

протекает в половых железах. У высших животных женские гаметы развиваются в яичниках, мужские - в семенниках. Процесс формирования сперматозоидов называется сперматогенезом, яйцеклеток - овогенезом.

Схема образования половых клеток Зона, Сперматогенез Овогенез тип деления клеток Клетки сперматогенной Клетки овогонной ткани I.

Зона ткани делятся, образуются (первичные клетки) делятся, размножения. сперматоциты 1 порядка образуя овоциты 1 порядка Многократно (диплоидные) с (диплоидные) с однохроматидными е деление однохроматидными хромосомами (2n2с). Увеличивается клеток. хромосомами (2n2с). число клеток. Данная фаза Митоз. Увеличивается число клеток. начинается и интенсивно протекает Данная фаза начинается с во внутриутробном периоде наступления половой зрелости развития у плода и сохраняется в и продолжается в течение состоянии покоя до полового всего репродуктивного созревания.


периода, т.е. когда животное может участвовать в половом размножении.

II. Зона Сперматоциты 1 поряд- Овоциты 1 порядка роста. ка незначительно уве- увеличиваются в размерах в сотни, Интерфаза. личиваются в размерах. тысячи раз. Синтез ДНК, удвоение Синтез ДНК, удвоение хромосом (2n4с). Синтез белка.

хромосом (2n4с). Синтез белка. Накопление питательных веществ.

Накопление питательных веществ.

III. Зона Сперматоциты 1 поряд- Сперматоциты 1 порядка созревания. ка делятся. При первом делятся. При первом (редукцион Мейоз. (редукционном)делении ном) делении образуются овоцит образуются сперматоциты 2 порядка и редукционное тельце порядка (1n2с). При втором При втором делении (1n2с).

(митотическом) делении из формируются: из овоцита 2 порядка них формируются гаплоидные - яйцеклетка (1n1с) и редукционное сперматозоиды (lnlc). Из тельце (lnlc);

из первого каждой сперматоциты 1 редукционного тельца - два новых.

порядка развиваются по В результате мейоза развиваются четыре гаплоидных яйцеклетка и 3 редукционных тель сперматиды с ца, - все клетки гаплоидные, однохроматидной хромосомой хромосомы однохроматидны (lnlc).

(lnlc).

Сперматозоиды приоб- Готовы к оплодотворению.

IV.

Зона фор- ретают свойственную им мирования. морфологию и подвижность.

Оплодотворение процесс слияния сперматозоида и яйцеклетки, сопровождающийся объединением геномов отцовского и материнского организмов и завершающийся образованием зиготы.

Существует несколько видов оплодотворения:

- наружное, когда половые клетки сливаются вне организмов;

- внутреннее, когда половые клетки сливаются внутри половых путей особи;

- перекрестное;

когда объединяются половые клетки разных особей;

- самооплодотворение при слиянии гамет, продуцируемых одним и тем же организмом;

моноспермия и полиспермия в зависимости от числа сперматозоидов, оплодотворяющих одну яйцеклетку.

Онтогенезом или индивидуальным развитием особи называют всю совокупность преобразований с момента образования зиготы до прекращения существования организма.

Периоды онтогенеза:

I - эмбриональный - от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек;

II - постэмбриональный - от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти организма.

Основные этапы эмбрионального периода: дробление, гаструляция, первичный онтогенез. Дробление - это процесс многократных, быстро сменяющих друг друга митотических делений зиготы, приводящий к образованию многоклеточного зародыша.

Дроблением этот процесс называется потому, что с каждым делением увеличивается число клеток зародыша, но размеры его не увеличиваются. Образующиеся в результате дробления клетки называются бластомерами. В ходе бластуляции бластомеры смещаются к периферии, образуя бластодерму;

формирующаяся при этом срединная полость заполняется жидкостью и становится первичной полостью тела - бластоцелью.

Такой шаровидный зародыш с однослойной стенкой и полостью внутри называют бластулой.

Гаструляция - это процесс образования двух- или трехслойного зародыша гаструлы, основу которой составляют сложные и разнообразные перемещения клеток бластодермы. Образующиеся слои называются зародышевыми листками;

они представляют собой пласты клеток, имеющих сходное строение, занимающих определен ное положение в зародыше и дающих начало определенным органам и системам органов.

Различают наружный - эктодерма - и внутренний - энтодерма -листки, между которыми располагается средний зародышевый листок - мезодерма. Внутри гаструлы образуется полость первичной кишки. На данной стадии начинается использование генетической информации клеток зародыша, появляются первые признаки дифферен цирования. Процесс гаструляции завершается образованием комплекса осевых органов:

нервной трубки, хорды, кишечной трубки.

Первичный морфогенез - происходят дельнейшие клеточные деления, рост и дифференцировки - сложные морфогенетические процессы, приводящие к образованию тканей, органов и систем органов.

Из эктодермы образуются центральная и периферическая нервная система;

вегетативная нервная система;

органы зрения, слуха, обоняния, эпидермия кожи, волосы, ногти, потовые, сальные и молочные железы, эмаль зубов, эпителий ротовой полости и прямой кишки, мозговое вещество надпочечников.

Из мезодермы - хрящевой и костный скелет;

соединительнотканные слои кожи, скелетная и гладкая мускулатура;

органы кровеносной, выделительной и половой системы организма. Из энтодермы:

- пищеварительный тракт, пищеварительные железы, легкие.

Рост. Одной из главных особенностей всех организмов является способность к росту. Было бы неверным представлять рост просто как увеличение в размерах. Так, размеры растительной клетки могут увеличиться при поглощении воды, но этот процесс не будет истинным ростом, так как он обратим. Обычно ростом называется увеличение размеров организма (либо отдельных органов) за счт процессов биосинтеза. В некоторых случаях рост может быть отрицательным (например, уменьшение сухой массы семени при образовании ростка).

Рост многоклеточного организма можно разделить на два процесса:

- деление клеток в результате митоза;

- рост клеток – необратимое увеличение в размерах за счт поглощения воды или синтеза протоплазмы.

Развитие. Рост в широком смысле – это не только увеличение сухой массы клеток, но и последующая их дифференциация. Количество типов клеток различно у разных групп организмов: так, если у кишечнополостных наблюдается не больше десяти различных клеточных типов, то у человека их тысячи. Уровень дифференциации может быть таким высоким, что это препятствует даже росту или делению клеток (пример – нейроны). Механизм дифференциации пока досконально не изучен;

по-видимому, гормоны «включают» и «выключают» гены, отвечающие за рост и дифференциацию, в соответствующие периоды жизни организма.

Этапы развития животного Изучением зародышевого развития занимается эмбриология.

Наиболее значительные изменения в организме животного происходят на эмбриональной стадии его развития. Однако и после «рождения» форма или внутреннее строение животного могут сильно измениться. Метаморфоз – это глубокие и относительно быстрые изменения, происходящие в организме в период постэмбрионального развития. Этот процесс находится под контролем эндокринной системы. Метаморфоз обычно связан с резкой сменой условий существования организма (например, переходе от водной к наземной среде существования) либо с подготовкой к этим переменам. В жизненном цикле животных, развивающихся с метаморфозом, бывает хотя бы одна личиночная стадия. Личинки (особенно это относится к прикреплнным формам) обеспечивают распространение вида, позволяя избежать перенаселения, а также позволяют приспособиться к неблагоприятным погодным условиям.

У многих видов с наступлением половой зрелости рост прекращается;

у других он длится всю жизнь. Тем не менее, когда-либо наступает старение – заключительная стадия онтогенеза (индивидуального развития организма), в ходе которого приспособительные возможности организма уменьшаются. Физиологическая причина старения пока ещ не раскрыта: одни учные считают, что старение «запрограммировано» в генетическом материале и является закономерным этапом развития организма;

другие же утверждают, что старение – это результат накопления ошибок в течение жизни в генетическом аппарате особи. Не совсем понятна пока и та критическая точка, после которой организм начинает стареть: одни считают, что клетка начинает стареть сразу после е оплодотворения (деления), другие – что это происходит вслед за прекращением роста. Все процессы, связанные со старением, изучает геронтология.

Вслед за старением в жизни любого организма необратимо наступает смерть.

Смерть – это прекращение жизнедеятельности организма и гибель индивидуума как обособленной биологической системы. Смерть сопровождается разложением органических полимеров, из которых состоит организм. Различают патологическую смерть, вызванную поражением жизненно важных органов (в т.ч. вследствие несчастного случая или убийства), и естественную смерть, наступающую как закономерный итог процесса старения.

У одноклеточных существ смерть наступает после деления клетки, так как связана с прекращением существования данной особи. У высших животных смерть связана с остановкой дыхания и кровообращения. В течение нескольких минут после остановки дыхания угасают функции нервной системы – организм в это время находится в состоянии клинической смерти. По прошествии этого времени восстановление жизнедеятельности уже невозможно;

наступает биологическая смерть. Наука, изучающая смерть, называется танатологией.

Раздел 2. Законы генетики, их роль в эволюции Лекция 5. Закономерности наследования признаков 1. Понятия генетика, наследственность и изменчивость. Взаимосвязь наследственности и изменчивости их роль в формировании вида.

Генетика - наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости.

Наследственность и изменчивость - два противоположных свойства живых организмов, непрерывно связанных между собой. Наследственность - это способность организмов передавать особенности строения и функционирования своим потомкам. Благодаря наследственности сохраняется однородность, единство вида. Изменчивость -это способность организмов изменять свои признаки и свойства, что проявляется в разнообразии особей внутри вида. Изменчивость делает вид разнообразным, создает предпосылки для дальнейшего видообразования.

2. Основные понятия генетики: гены и аллели, локус, генотип и фенотип, гомозиготные и гетерозиготные генотипы.

Определенный участок хромосомы, где расположен ген, называется локус. Гены отвечают за развитие конкретных признаков. Это происходит в момент экспрессии, когда ген синтезирует специфический для данного органа белок. Ген отвечает за конкретный признак, который может иметь разные варианты проявления. Эти варианты признака называются аллели. Например, ген отвечает за окраску цветка. Окраска может быть белой или красной. Один аллельный ген будет всегда подавлять другой. Это доминантный аллель, и он обозначается большой буквой (А, В или любой другой). Рецессивный аллель обозначается маленькой буквой (а, в). Аллельные гены лежат в гомологичных хромосомах.

Набор генов, определяющих все признаки у особи, называется генотипом. Генотип может быть гомозиготным или гетерозиготным. Гомозиготный генотип состоит из одинаковых аллельных генов, доминантных (АА, ВВ) или рецессивных (аа, вв).

Гетерозиготный состоит из разных аллелей (Аа, Вв), и в этом случае рецессивный аллель подавляется доминантным. Следовательно, рецессивный аллель может проявляться только в гомозиготном состоянии (аа, вв), а доминантный - как в гомозиготном (АА, ВВ), так и в гетерозиготном (Аа, Вв).

Внешнее проявление генотипа называется фенотипом. Таким образом, фенотипы будут одинаковые у гомозигот по доминантному признаку и у гетерозигот.

3. Методы изучения наследственности человека 1. Генеалогический метод.

Изучение родословной семей с наследственными болезнями. Так была изучена родословная английской королевы Виктории. Выяснилось, что она была носителем гена гемофилии и передала его с X-хромосомой многим своим потомкам. Среди них царевич Алексей, который страдал гемофилией.

2. Близнецовый метод.

Сравниваются различия между моно- и дизиготными близнецами и внутри их пар.

Различия между идентичными близнецами объясняются не различными генотипами, а влиянием условий среды. Этим методом выявляется соотношение наследственных и средовых факторов в развитии каждого признака.

3. Цитологический метод (цитогенетический). Микроскопические исследования структуры хромосом.

4. Биохимический метод.

Позволяет выявить наличие наследственных нарушений в обмене веществ.

Больного вылечивают или облегчают его болезнь, то есть изменяют фенотипическое проявление гена. Сам же ген остается и передается потомкам. Следует учитывать опасность возрастания числа наследственных болезней и смертельных исходов от них при близкородственных браках и в изолированных популяциях.

4. История исследований в области генетики. Вклад зарубежных и отечественных ученых.

В 1856–66 годах чешским монахом Грегором Менделем были поставлены знаменитые опыты, результатом которых стало появление новой науки – генетики. В 1865 году Г. Мендель выступил с докладом о результатах своих опытов по гибридизации растений. Он предположил, что признаки передаются с помощью отдельных неделимых единиц - «элементов». Это и положило начало новой науке, которая была позже названа генетикой от греческого слова «генос» - «происхождение», «род». Объектом для экспериментов был выбран огородный горох, так как существует множество его сортов, чтко различающихся по ряду признаков;

растения легко выращивать и скрещивать.

Успех Менделя объясняется тщательным планированием и аккуратным проведением экспериментов, а также наличие большого количества опытов, позволявших получить статистически достоверные сведения.

Законы Менделя не были восприняты мировым научным сообществом. В1900 году Хуго де Фриз, Карл Корренс и Эрих Чермак независимо друг от друга заново открыли законы Менделя, сформулировав их в форме, близкой к современной. Одновременно по мере совершенствования микроскопа стала очевидной роль ядра и хромосом в передаче наследственных факторов. В результате была создана хромосомная теория наследственности, согласно которой каждая пара генов локализована в паре хромосом, причм каждая хромосома нест по одному фактору.

Последние исследования показали, что наследственные признаки могут передаваться не только в хромосомах, но и через цитоплазму (будучи локализованными в генетическом материале митохондрий и пластид). Цитоплазматическая наследственность передатся только по материнской линии (при оплодотворении митохондрии и пластиды из мужских половых клеток не попадают в зиготу).

Понятие «генетика» было предложено в 1906 году английским зоологом Уильямом Бетсоном для обозначения наследственности.

Английский врач Арчибалд Гэррот обратил внимание на существование заболеваний, передаваемых по наследству. Изучая предрасположенность человека к определенным заболеваниям, он пытался понять «химическую индивидуальность»

каждого человека.

В 1909 году датский ботаник Вильгельм Йогансен назвал менделевские «элементы» наследственности «генами» от слова «генетика», а американский эмбриолог Томас Морган в 1912 году определил, что гены лежат в хромосомах на определенном месте и в строгой последовательности. Морган проводил свои опыты на плодовой мушке дрозофиле, скрещивая мух с определенными признаками и подсчитывая затем, какие признаки и в каких комбинациях появлялись у потомства.

В 1927 году американский ученый Герман Меллер сделал следующий шаг в генетике, выяснив, что можно влиять на наследственность, в частности, рентгеновским излучением. Меллер до 1937 года работал в СССР.

В 1935 году русский генетик Николай Тимофеев-Ресовский предложил атомную природу строения гена. Это предположение легло в основу лекций физика Эрвина Шредингера об основах жизни и дало начало новой науке - «молекулярной биологии».

Молекулярная биология определила, что ген является участком молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

Окончательно разобраться в строении ДНК удалось в 1953 году американскому биохимику Джеймсу Уотсону и английскому физику Фреэнсису Крику. Модель Уотсона и Крика представляет собой винтовую лестницу, закрученную вправо. Ступеньками лестницы являются пары нуклеотидов А-Т (аденин - тимин) и Г-Ц (гуанин - цитозин).

5. Закономерности наследственности, установленные Г. Менделем.

Наследственность - это способность организмов передавать особенности строения и функционирования своим потомкам.

Передачу наследственных признаков изучал Грегор Мендель на примере моно- и дигибридного скрещивания. Моногибридное скрещивание - это скрещивание особей двух чистых линий, отличающихся только по одному признаку. Чистая линия - это несколько поколений особей одного вида, совершенно идентичных гено- и фенотипически, следовательно, они все - гомозиготы. Например, чистые линии лабораторных животных, породистых кошек, лошадей, собак. Дигибридное скрещивание - это скрещивание особей двух чистых линий, отличающихся только по двум признакам, все остальные признаки одинаковые.

В результате своих исследований Мендель вывел два закона.

I закон Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения При моногибридном скрещивании все особи первого поколения будут идентичны генотипически (гетерозиготы) и фенотипически. Во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1 и по генотипу в соотношении 1:2:1.

Соотношение генотипов: 1 гомозигота по доминантному признаку, 2 гетерозиготы, гомозигота по рецессивному признаку (1:2:1) II закон Менделя – закон независимого распределения признаков у гибридов второго поколения.

При дигибридном скрещивании во втором поколении происходит независимое распределение каждого признака. В результате каждая дочерняя особь получает по одному аллелю каждого признака от одного из родителей. Сочетание фенотипов при дигибридном скрещивании будет в соотношении 9:3:3: Для определения генотипов у гибридов второго поколения F2 строим решетку Пеннета:

АВ Ав аВ ав гаметы гаметы АВ ААВВ ААВв АаВВ АаВв Ав ААВв ААвв АаВв Аавв аВ АаВВ АаВв ааВВ ааВв ав АаВв Аавв ааВв аавв Предположим, что гладкая форма плода (А) доминирует над морщинистой (а), а красная окраска (В) доминирует над желтой (в). Тогда гибриды второго поколения будут иметь следующие фенотипы и соответствующие им генотипы:

гладкий и красный плод - ААВВ, ААВЬ, АаВЬ, АаВВ (А) (В) гладкий и желтый плод - AAbb, Aabb;

(A) (b) морщинистый и красный плод - ааВВ, ааВЬ;

(а) (В) морщинистый и желтый плод - ааbb (а) (b) 6. Хромосомная теория наследственности Т. Моргана. Сцепление и рекомбинация генов. Генетические карты.

Генотип человека – тысячи различных признаков – размещается всего в хромосомах. Это означает, что каждая хромосома содержит множество Сцепление на языке хромосом генов. Законы Менделя справедливы только для генов, локализованных в разных хромосомах. Гены, лежащие в одной хромосоме, называются сцепленными. Они попадают в одну гамету и наследуются вместе, не подчиняясь принципу независимого наследования. Полное сцепление встречается редко. В большинстве случаев в потомстве обнаруживаются особи с новыми сочетаниями признаков. Эти новые фенотипы называются рекомбинантами.

Если рекомбинанты встречаются реже, чем родительские фенотипы, то можно сделать вывод, что 2 или несколько генов сцеплены. Это явление было обнаружено и изучено американским эмбриологом и генетиком Томасом Морганом (1912 г.) и названо кроссинговером (обмен аллелями). Оно происходит в мейозе в результате разрыва и рекомбинации гомологичных хромосом (профаза I мейоза).

В результате своих исследований Т. Морган установил, что 1. гены находятся в хромосомах;

2. оба гена могут быть расположены в одной хромосоме 3. аллели каждого гена расположены в гомологичных хромосомах 4. в мейозе между гомологичными хромосомами может происходить обмен генами.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.