59. Осмос. Клітина осмотична система. Явище плазмолізу, деплазмолізу. Тургор.

О́смос — спонтанний перехід, однобічнадифузія через напівпроникну перегородку (мембрану), яка відокремлює розчин від чистого розчинника або розчину меншої концентрації. Зумовлений прагненням системи до термодинамічної рівноваги і вирівнювання концентрацій розчину з обох боків мембрани. Характеризується осмотичним тиском, що дорівнює надлишковому зовнішньому тискові, який треба докласти з боку розчину, щоб припинити осмос.

У живих організмах

Осмос — це явище, що суттєво впливає на існування живих клітин. Клітинні мембрани більш проникні для води ніж для більшості іонів, малих гідрофільних молекул та макромолекул. Така різниця великою мірою виникає внаслідок наявності в мембранах білків аквапоринів, що пропускають тільки молекули води. Якщо клітина перебуває в ізотонічному розчині (0,9%хлориду натрію або 5% глюкози для людських клітин^[3]), вона не втрачає і не набуває води. Угіперотонічому середовищі, тобто у середовищі з більшою осмолярністю, клітина зморщується внаслідок зневоднення, а в гіпотонічому навпаки — набухає, і якщо надходження води не вдається спинити, це призводить до розривання, осмотичного лізису, клітини^[1].

Осмотичні властивості розчинів також впливають і на форми запасання енергії живими клітинами. Так вони зберігають вуглеводи у виглядіполісахаридів (крохмалю і глікогену), а не моно- чи олігосахаридів. Оскільки осмос зростає пропорційно до кількості частинок розчиненої речовини, а не до їх маси, 1 г гілкогену, молекули якого містять по 1000 залишків глюкози, збільшуватиме омолярність цитоплазми до такої ж міри, як і 1 мг глюкози^[1].

Осмос також відіграє важливу роль в екології водойм. Якщо концентрація солі та інших речовин у воді піднімається чи падає — мешканці цих вод гинуть через згубну дію осмосу.

• Гіпертонічний розчин – це розчин, концентрація якого вище порівняно з внутрішньою концентрацією клітини

• Ізотонічний розчин – розчин, концентрація якого однакова з внутрішньою концентрацією клітини

• Гіпотонічний розчин – розчин з нижчою концентрацією порівняно з клітиною.

Деплазмоліз – процес, зворотній плазмолізу, відбувається при зміні концентрації оточуючого розчину на гіпотонічний

• тургор (Т) – внутрішній тиск, який створюється водою та розчиненими у ній речовинами.

• Осмотичний тиск (P) – це сила, з якою внутрішній вміст клітини утримує воду. Осмотичний тиск можна визначити дослідним шляхом, користуючись рівнянням Вант-Гоффа: P=RTCi

• Сисна сила (S)– це сила, з якою клітина здатна всмоктувати воду. Цю величину також можна визначити дослідним шляхом

  • Т = Р – S;

  • S = Р – Т

60. Основи селекції. Основні методи селекції. Закон гомологічних рядів спадкової мінливості м.І. Вавилова.

Селекція− наука про методи створення сортів, гібридів рослин тапорід тварин, штамів мікроорганізмів з потрібними людині якостями. В результаті селекційного процесу створено велику кількість сортів сільськогосподарських рослин і порід свійських тварин.

Основними методами селекції є добір, гібридизація з використанням гетерозису та цитоплазматичної чоловічої стерильності, поліплоїдія та мутагенез.

Історія розвитку селекції

Наукові основи селекції вперше заклав Чарльз Дарвін (1859).

Методи селекції рослин

Вавилов зібрав колекцію насіння різних сортів культурних рослин з усього світу і визначив 7 центрів походження та різноманітності культурних рослин. Ці центри збігаються з осередками древніх цивілізацій. Південноазіатський (Індія) — рис, цукрова тростина, баклажан, огірок, манго, цитрусові. Східноазіатський (Китай) — просо, соя, гречка, ячмінь, цибуля, груша, яблуня, слива, хурма, чай, опіумний мак, редька, гірчиця, маслини, шовковиця і т. д. Південно-Західноазіатський (Середня і Мала Азія) — пшениця, жито, бобові, виноград, морква, бавовник, цибуля, часник, ріпа, коноплі, мигдаль, персик, груша, яблуня, абрикос, волоський горіх та ін. Середземноморський — сочевиця, маслини, капуста, буряк, редька, кормові культури, пшениця, овес, горох, люпин, спаржа, селера, кріп, щавель і т. д. Абіссінський (Африка) — тверда пшениця, ячмінь, кава, сорго, банан, кунжут, коріандр, цибуля та ін. Центральноамериканський (Мексика) — кукурудза, бавовник, какао, гарбуз, тютюн, перець, соняшник, томати та ін. Андійський (Південна Америка) — картопля, ананас, кокаїновий кущ, тютюн, арахіс, соняшник, какао, каучук, хінне дерево та ін.

Етапи селекції рослин. Масовий та індивідуальний добір рослин за необхідними ознаками. Створення чистих ліній — гомозиготних особин з однаковим генотипом, отриманих внаслідок самозапилення. Самозапилення підвищує кількість гомозигот, дає можливість виявити несприятливі мутації. Для самозапильних рослин застосовують багаторазовий індивідуальний добір і виводять декілька чистих ліній за визначеними ознаками. Для перехреснозапильних рослин проводять штучне самозапилення і виявляють мутації. В отриманих гомозиготних лініях урожайність знижується. Одержання міжлінійних гібридів — перехресне запилення двох чистих ліній — приводить до появи високоврожайного покоління. У гібридів спостерігається гетерозис, врожайність і життєздатність підвищуються у 1,5-2 рази. Подальше розмноження міжлінійних гібридів знижує ефект гетерозису. Кращі комбінації чистих ліній отримують шляхом дослідницької роботи.

У рослинництві використовується віддалена гібридизація — одержання міжвидових і міжродових гібридів. Такі гібриди безплідні, оскільки порушено мейоз і утворення статевих клітин. Георгій Карпеченко отримав капустяно-редьковий поліплоїдний плідний гібрид. Він не схрещувався ні з редькою, ні з капустою, не давав розщеплення ознак капусти чи редьки, тобто було отримано новий вид.

Роботи І. В. Мічуріна. І. В. Мічурін створив нові сорти культурних плодово-ягідних рослин шляхом гібридизації, щеплення рослин і строгого добору. Прищепа — живець рослини, що прищеплюється. Підщепа — доросла рослина, на яку прищеплюється прищепа.

При схрещуванні застосовували метод ментора — виховання в гібридному саджанці бажаних ознак шляхом щеплення його на рослину-вихователя. Чим старший ментор, тим сильніший його вплив на прищепу.

І. В. Мічурін працював над створенням морозостійких, крупноплідних сортів із чудовими смаковими якостями.

Вітчизняні досягнення в селекції рослин. Ф. К. Кириченко вивів ряд зимостійких сортів озимої м'якої пшениці. Ним вперше створена озима тверда пшениця, найврожайніші сорти якої Одеська, Ювілейна, Новомічурінська. Т. Є. Тарасенко та І. Д. Прохожай вивели високоврожайні сорти ярого ячменю, які районовано в багатьох областях України. І. М. Хаджінов досяг великих успіхів у селекції кукурудзи. Високою популярністю користуються сорти картоплі, які вивела Н. А. Лебедева.

Закон гомологічних рядів спадкової мінливості встановлює паралелізм у спадковій мінливості організмів. Генотипічно близькі види тароди характеризуються подібними рядами спадкової мінливості з такою правильністю, що знаючи ряд форм одного виду, можна передбачити находження тотожних форм у інших видів та родів.

Закон сформульований М. І. Вавиловим у 1920 р

Закон гомологічних рядів відображує загальну закономірність мутаційного процесу та формоутворення організмів, є біологічною основою методів цілеспрямованого отримання необхідних спадкових змін. Він вказує селекціонерам напрямки штучного добору, або як писав М. І. Вавилов, «що слід шукати».