Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
биология 16-30.doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
07.07.2019
Размер:
122.88 Кб
Скачать

16. Генетический код. Из четырех разных нуклеотидов (А, У, Т,Ю Ц) можно составить 64 разных комбинации из трех нуклеотидов. Из них 61 триплет соответствует аминокислотам, и только три триплета являются стопкодонами – на них заканчивается биосинтез белка. Поэтому выделяют следующие характеристики генетического кода: 1.триплетный; 2.универсальный (однозначный), т.е. один принцип кодировки лежит в основе всех живых организмов; 3.единый, т.е. определенный триплет кодирует у всех живых организмов одну и ту же аминокислоту; 4.вырожденный, т.е. одной аминокислоте соответствует несколько триплетов. Транскрипция – синтез иРНК на ДНК. Этот процесс происходит на участке ДНК в один структурный ген. Фермент ДНК-полимераза находит место на ДНК, соответствующее началу гена. С этого места, которое называется промотор, разрываются водородные связи и к одной цепочке ДНК комплиментарно подстраиваются нуклеотиды (вместо Т к А подходит У).

17. Строение ДНК-молекулы. Открытие ДНК молекулы произошло в 1953 году. Френсис Крик и Джеймс Уотсон открыли структуру двойной спирали ДНК, их работа впоследствии была отмечена Нобелевской премией. ДНК представляет собой двойную нить, скрученную в спираль. Каждая нить состоит из "кирпичиков" - из последовательно соединенных нуклеотидов. Каждый нуклеотид ДНК содержит одно из четырёх азотистых оснований - гуанин (Г), аденин (A), тимин (T) и цитозин (Ц), связанное с дезоксирибозой, к последней, в свою очередь, присоединена фосфатная группа. Структура ДНК. Первичная структура ДНК - это линейная последовательность нуклеотидов ДНК в цепи. Последовательность нуклеотидов в цепи ДНК записывают в виде буквенной формулы ДНК: например – АГТЦАТГЦЦАЦ. Вторичная структура ДНК образуется за счет взаимодействий нуклеотидов (в большей степени азотистых оснований) между собой, водородных связей. Классический пример вторичной структуры ДНК - двойная спираль ДНК. Двойная спираль ДНК - самая распространенная в природе форма ДНК, состоящая из двух полинуклеотидных цепей ДНК. Построение каждой новой цепи ДНК осуществляется по принципу комплементарности, т.е. каждому азотистому основанию одной цепи ДНК соответствует строго определенное основание другой цепи: в комплиментарной паре напротив A стоит T, а напротив Г располагается Ц и т.д.

Синтез ДНК. Репликация. Уникальным свойством ДНК является ее способность удваиваться (реплицироваться). В природе репликация ДНК происходит следующим образом: с помощью специальных ферментов, которые служат катализаторами, в клетке происходит расплетение спирали в том ее участке, где должна происходить репликация (удвоение ДНК). В построении новой цепи активным "строителем" выступает специальный фермент - ДНК-полимераза, который разрывает водородные связи между двумя цепочками ДНК и они расходятся. Затем к свободным водородным связям на каждую цепочку ДНК комплиментарно подстраиваются нуклеотиды и формируется двойная спираль ДНК. (Г=Ц, А=Т).

Таким образом, процесс репликации ДНК (удваивания) включает в себя три основных этапа:

Расплетение спирали ДНК и расхождение нитей

Присоединение праймеров

Образование новой цепи ДНК дочерней нити

18. Митоз – основное деление клетки, в результате которого из одной клетки получается две точные копии материнской. Для того чтобы из одной материнской клетки получились такие же дочерние клетки, сначала должен удвоиться наследственный материал, чтобы потом равномерно разойтись в дочерние клетки. Это происходит в результате удвоения хромосом (в основе этого процесса лежит репликация ДНК). Митотический цикл складывается из интерфазы и собственно митоза. Интерфаза – период между двумя делениями. В это время клетка должна вырасти, удвоить хромосомы и подготовиться к следующему делению. Поэтому интерфазу условно делят на три периода: G1 – присинтетический период: клетка растет и восстанавливается после предыдущего деления. S – синтетический период: удваивается ДНК, в результате чего каждая хромосома будет состоять из двух сестринских хроматид. G2 – постсинтетический период: клетка готова к делению, накапливаются питательные вещества, энергия, удваиваются центриоли. В среднем интерфаза длится 8-10 часов, но может быть короче или длиннее. Собственно митоз происходит в течении часа, но может быть короче или длиннее. Митоз состоит из 4 фаз. 1.Профаза: хромосомы спирализуются и становятся короткими и толстыми; ядерная оболочка и ядрышки исчезают, и хромосомы клубком располагаются в цитоплазме; центриоли клеточного центра расходятся к разным полисам клеток, и между ними образуется веретено деления. 2.Метофаза: хромосомы располагаются в центральной (экваториальной) плоскости; своими центромерами к нитям веретена деления прикрепляется каждая хроматида. 3.Анафаза: нити веретена деления сокращаются, хроматиды отталкиваются друг от друга и расходятся к разным полюсам клетки. 4.Телофаза: хромосомы деспирализуются (раскручиваются); образуется ядерная оболочка и ядрышко, исчезает веретено деления; цитоплазма делится пополам и образуется две клетки. Амитоз – прямое деление клеток, происходящее путем перетяжки цитоплазмы и ядра, и новые клетки получают наследственный материал в равном количестве. Биологическое значение митоза: митоз обеспечивает точную передачу наследственной информации каждому из дочерних ядер.

19. Мейоз включает в себя интерфазу, после которой следует мейоз1 и мейоз2, т.е. после двух делений, когда расходятся сначала гомологичные хромосомы, затем хроматиды, образуется 4 клетки с половинным набором хромосом. Интерфаза – период между двумя делениями. В это время клетка должна вырасти, удвоить хромосомы и подготовиться к следующему делению. Поэтому интерфазу условно делят на три периода: G1 – присинтетический период: клетка растет и восстанавливается после предыдущего деления. S – синтетический период: удваивается ДНК, в результате чего каждая хромосома будет состоять из двух сестринских хроматид. G2 – постсинтетический период: клетка готова к делению, накапливаются питательные вещества, энергия, удваиваются центриоли. В среднем интерфаза длится 8-10 часов, но может быть короче или длиннее. Мейоз1. 1.Профаза1: хромосомы спирализуются, затем гомологичные хромосомы близко подходят друг к другу (конъюгируют) и образуются биваленты; затем они начинают расходиться и между гомологичными хромосомами может произойти процесс обмена идентичными участками (аллельными генами), этот процесс называется кроссинговер. В результате этого процесса и отцовская и материнская хромосома будут нести гены и матери, и отца. Затем растворяется ядерная оболочка и ядрышко и образуется веретено деления. 2.Метофаза1: к нитям веретена деления центромерами прикрепляются гомологичные хромосомы. 3.Анафаза1: к полисам растягиваются гомологичные хромосомы.. Поэтому набор хромосом уменьшается вдвое и становится гаплоидным. 4.Тулофаза1: исчезает веретено деления, образуется ядро и ядрышко, хромосомы раскручиваются. Деление цитоплазмы происходит не всегда и клетка сразу переходит к мейозу2. Мейоз2. 1.Профаза2: хромосомы спирализуются и становятся короткими и толстыми; ядерная оболочка и ядрышки исчезают, и хромосомы клубком располагаются в цитоплазме; центриоли клеточного центра расходятся к разным полисам клеток, и между ними образуется веретено деления. 2.Метофаза2: хромосомы располагаются в центральной (экваториальной) плоскости; своими центромерами к нитям веретена деления прикрепляется каждая хроматида. 3.Анафаза2: нити веретена деления сокращаются, хроматиды отталкиваются друг от друга и расходятся к разным полюсам клетки. 4.Телофаза2: хромосомы деспирализуются (раскручиваются); образуется ядерная оболочка и ядрышко, исчезает веретено деления; цитоплазма делится пополам и образуется две клетки. Биологическое значение мейоза: образуются половые клетки с гаплоидным набором, и после их слияния восстанавливается диплоидный набор. В процессе мейоза образуются половые клетки с разной наследственностью, не похожие друг на друга, т.к сначала между хромосомами происходит кроссинговер, а в анафазе к полюсам расходятся отцовские и материнские хромосомы в разных комбинациях.

20. Гаметогенез – образование половых клеток.

Овогенез – образование яйцеклеток. Этапы развития Сперматогенез – образование сперматозоидов.

1.Размножение (митоз,2n)

2.Рост (2n)

Яйцеклетка + полярные тельца 3.Созревание 4 сперматозоида

Яйцеклетки в яичниках мейоз 1 (n) сперматозоиды в семенниках и яичниках

мейоз 2

4.Формирование (только

у сперматозоидов)

Строение яйцеклетки. Форма яйцеклетки обычно округлая, в ее цитоплазме расположены митохондрии, рибосомы и большое количество запасных питательных веществ в виде желточных зерен и белка. Ядро яйцеклетки активно функционирует, что связано с процессами биосинтеза белка. Размер яйцеклетки 150-200 мкм. У девочки яйцеклетки закладываются внутриутробно и созревают по одной в месяц, с началом периода полового созревания. Строение сперматозоида. Сперматозоиды имеют головку, туловище и хвостик. У них почти нет цитоплазмы. Акросома (макушка головки) растворяет оболочку яйцеклетки. Созревание сперматозоидов начинается в подростковом возрасте. По времени оно длится 2,5 месяца. Сперматозоиды образуются при делении клеток канальцев семенников. Оплодотворение – слияние ядер мужской и женской гамет. У человека оплодотворение проходит в маточных трубах, где образуется зигота, в которой восстанавливается диплоидный набор хромосом (n+n=2n), что способствует сохранению кариотипа вида. Зародыш развивается, получив наследственную информацию от матери и от отца, что способствует лучшему выживанию и лучшей адаптации., т.к. патологические гены одного из родителей могут подавляться генами другого. После оплодотворения зигота покрывается оболочкой, после чего приступает к делению.

21. Онтогенез – индивидуальное развитие организма от зачатия до смерти. Онтогенез делится на эмбриональный период (внутри яйца, семени, матки) и постэмбриональный период (после выхода из яйца, рождения из матки, прорастания из семени). Эмбриональное развитие:

1.Оплодотворение (n + n=2n);

2.Зигота (2n-гаплоидный)

3.Дробление зиготы (митоз, 2n). Деление зиготы следует быстро один за другим в вертикальной и горизонтальной плоскости (2,4,8,16,32) – в геометрической прогрессии. Затем в группе клеток между ними образуется полость и появляется пузырек – бластула.

4.Гаструла – образование двухслойного, а затем трехслойного зародыша. Один полюс бластулы выдавливается внутрь и появляется двухслойный зародыш.

5.Нейрула – закладка осевых органов (нервной системы (нервной пластинки), хорды) и мезодермы (третьего зародышевого листка). Из трех зародышевых листков образуются следующие органы: эктодерма (нервная пластинка – нервная трубка – головной и спинной мозг, эпителий кожи, органы зрения и слуха), энтодерма (кишечник, легкие, печень, поджелудочная железа), мезодерма (хорда, мышцы, почки, хрящевой и костный скелет, кровеносные сосуды).

Значение осевых органов в эмбриогенезе было доказано с помощью следующего опыта. Зародышу головастика пересадили зачатки нервной системы и хорды другого головастика. В результате вокруг осевых органов с двух сторон начинают формироваться определенные органы и системы по действием веществ, которые вырабатываются клетками НС и хорды, и формируется двойной зародыш.

Дифференцировка клеток и тканей зародыша. Все клетки зародыша имеют один и тот же набор хромосом и генов. В процессе развития клетки специализируются для выполнения определенных функций (мышечные и т.д.), т.к. в клетках вырабатываются разные белки --- в одних клетках функционируют одни гены, а в других – другие гены. На первых стадиях развития закладка одних клеток и тканей способствует выделению определенных веществ, которые в граничащих с ними тканях вызывают работу и не работу определенных генов.

22. Эволюция – необратимый процесс исторического изменения живого. К.Линней не признавал эволюции, т.е. придерживался метафизических взглядов о неизменности мира, созданного Богом (креационизм). Он разделил растения и животных на классы, ввел бинарную номенклатуру (название рода и вида: льнянка обыкновенная, тигр амурский). Он утверждал, что вид не изменяется во времени. Ж.Ламарк создает первую эволюционную теорию, где утверждает, что в мире идет развитие от простого к сложному (принцип градации), поэтому вид не существует. В каждом растении и животном заложено стремление к самоусовершенствованию. Развитие или утрата органов происходит путем упражнения его ли не упражнения (шея жирафа, зрение крота). Ч.Дарвин в результате наблюдения за живой природой в путешествии вокруг света на корабле «Бигль», учитывая достижения селекции в XIX веке пришел к выводу, что вид существует в определенный промежуток времени, но внутри вида идут процессы – движущие силы эволюции. Основные положения учения Дарвина:

1.Внутри каждого вида существует наследственная изменчивость и ни одна особь не похожа на другую.

2.Существует огромная интенсивность размножения в геометрической прогрессии --- все потомство выжить не может.

3.В природе постоянно идет борьба за существование, за возможность оставить потомство.

4.Внутри вида появляются случайные отклонения, которые могут привести к лучшей приспособленности.

5.Путем естественного отбора выживают наиболее сильные и приспособленные.

6.В результате приспособления к разным условиям среды внутри вида происходит дивергенция (расхождение признаков), например, лютик приспособился как к сырым, так и к сухим местам.

Доказательства эволюции:

1.Единство происхождения органического мира. На молекулярном уровне органические молекулы имеют один и тот же план строения (ДНК, нуклеотиды, белки, АТФ). В основе жизни – клетка, ее размножение путем митоза и мейоза.

2.Эмбриональные: все многоклеточные организмы проходят стадии зиготы, бластулы, гаструлы. Зародыши позвоночных на ранних стадиях развития похожи между собой, даже зародыш человека имеет хвост и жабры. Геккель и Мюллер вывели биогенетический закон и утверждали, что онтогенез – краткое повторение филогенеза (историческое развитие вида).

3.Морфологические: общий план строения позвоночных, различных органов и систем. Гомологичные органы у разных животных развиваются из одних задатков, имеют общий план строения, но отличаются особенностями в связи и функциями. Они образовались путем дивергенции, т.е. расхождения признаков. Рудименты – 90 у человека – остатки органов, которые были у предков. Атавизмы – органы, которых не должно быть у человека, но гены остались (волосатость, хвост).

4.Палеонтологические: отпечатки в каменном угле; окаменелости и скелеты вымерших переходных форм (археоптерикс – от пресмыкающихся к птицам); для многих животных удалось составить исторический ряд от предков к современным видам.

5.Биогеографические: фауна и флора островов (например, большое сходство между Дальним Востоком и Аляской, т.к. пролив между ними появился недавно; Австралия отделилась давно --- много сумчатых и нет хищников).

6.Генетические: сравнивая хромосомы, ДНК, гены ученые определяют общие связи между группами животных и растений (например, у человека сходство с обезьянами).

23. Наследственность — свойство организмов передавать особенности строения и жизнедеятельности из поколения в поколение.

Материальные основы наследственности — хромосомы и гены, в которых хранится информация о признаках организма. Передача генов и хромосом из поколения в поколение благодаря размножению. Развитие дочернего организма из одной клетки — зиготы или группы клеток материнского организма в процессе размножения. Локализация в ядрах клеток, участвующих в размножении, генов и хромосом, определяющих сходство дочернего организма с материнским.

Наследственность — фактор эволюции, основа сходства родителей и потомства, особей одного вида.

Изменчивость — общее свойство всех организмов приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития.

Виды изменчивости: ненаследственная (мо-дификационная) и наследственная (комбинативная, мутационная).

Ненаследственные изменения не связаны с изменениями генов и хромосом, не передаются по наследству, возникают под влиянием факторов внешней среды, исчезают со временем. Проявление сходных модификационных изменений у всех особей вида (например, на холоде у лошадей шерсть становится гуще). Исчезновение модификационных изменений при прекращении действия фактора, вызвавшего данное изменение (загар зимой исчезает, при ухудшении условий содержания и кормления надои молока у коров уменьшаются). Примеры мо-дификационной изменчивости: появление загара летом, увеличение массы тела животных при хорошем кормлении и содержании, развитие определенных групп мышц при занятиях спортом.

Наследственные изменения обусловлены изменениями генов и хромосом, передаются по наследству, различаются у особей в пределах одного вида, сохраняются в течение всей жизни особи.

Комбинативная изменчивость. Проявление комбинативной изменчивости при скрещивании, ее обусловленность появлением новых комбинаций (сочетаний) генов у потомства. Источники комбина-тивной изменчивости: обмен участками между гомологичными хромосомами, случайное сочетание половых клеток при оплодотворении и образовании зиготы. Разнообразные сочетания генов — причина перекомбинации (нового сочетания) родительских признаков у потомства.

Мутации — внезапно возникающие стойкие изменения генов или хромосом. Результат мутаций — появление новых признаков у дочернего организма, которые отсутствовали у его родителей, например коротконогость у овец, отсутствие оперения у кур, альбинизм (отсутствие пигмента). Полезные, вредные и нейтральные мутации. Вред большинства мутаций для организма вследствие проявления новых признаков, не соответствующих среде его обитания.

Наследственная изменчивость — фактор эволюции. Появление новых признаков у организмов и их многообразие — материал для действия естественного отбора, сохранения особей с изменениями, соответствующими среде обитания, формирования приспособленности организмов к изменяющимся условиям внешней среды.

24.Естественный отбор идет в процессе борьбы за существование в виде: внутривидовой борьбы (между особями одного вида, конкуренция, взаимопомощь, косвенная борьба), межвидовой борьбы (борьба между видами, хищничество, паразитизм, симбиоз), борьбы с условиями внешней среды (например, длина и густота меха). В борьбе за существование выживают и размножаются более приспособленные, что является главным механизмом естественного отбора.

25. Вид – совокупность популяций, обладающих наследственным сходством морфологических, физических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную область – ареал. Критерии вида:

1.Морфологический – сходство внешнего и внутреннего строения, но имеются виды-двойники (черная крыса, малярийный комар).

2.Физиолого-биохимический – одинаковые процессы жизнедеятельности, активность ферментов, наличие определенных веществ, процессы скрещивания.

3.Эколого-географический – факторы внешней среды и занимаемое пространство – ареал.

4.Генетический – сходство ДНК и хромосом (например, домовая мышь имеет разное количество хромосом одного вида).

Нельзя отнести какую-либо особь к одному виду учитывая только один критерий, - необходимо учитывать совокупность всех критериев. Вид существует на большой территории (ландыш от Прибалтики до Дальнего Востока). На этой территории существуют популяции – относительно изолированные группы особей одного вида. Популяции изменяются во времени, они представляют собой элементарные единицы эволюции.

26.

Вопросы для сравнения

Естественный отбор

Искусственный отбор

Определение

Процесс, в результате которого выживают и оставляют потомство особи с полезными в данных условиях наследственными качествами

Отбор особей с нужными человеку хозяйственными признаками для последующего разведения

Что поставляет материал для отбора

НАСЛЕДСТВЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Отбирающий фактор

Условия среды

Потребности человека

Отбираемые признаки

Полезные для выживания в данных условиях среды

Нужные человеку хозяйственные признаки

Результаты отбора (творческая роль отбора)

Новые подвиды и виды, более совершенные в данных условиях среды

Новые породы животных, сорта растений и штаммы микроорганизмов

2. Движущая и стабилизирующая форма отбора.

Движущая форма отбора. Организмы, составляющие любую популяцию или вид, как вы знаете, очень разнообразны. Несмотря на это, каждая популяция характеризуется некоторым средним значением любого признака. Для количественных признаков средняя величина определяется как среднее арифметическое значение, например средним числом рождаемых потомков, средней длиной крыла, средней массой тела. Для характеристики популяции по качественным признакам определяется частота (процент или доля) особей с тем или иным признаком: например, частота черных и белых бабочек или частота комолых и рогатых животных. Изменение условий существования часто приводит к отбору особей с отклонениями от средней величины отбираемого признака. Например, было обнаружено, что ширина головогруди у крабов, обитающих в бухте г. Плимута (Англия), уменьшилась. Причина такого явления связана с лучшим выживанием в мутной воде мелких крабов с небольшой шириной головогруди. Это объясняется тем, что меловая взвесь забивала широкие дыхательные щели у крупных крабов, вызывая тем самым их гибель. Яркий пример, доказывающий существование движущей формы естественного отбора в природе,— так называемый индустриальный механизм. Многие виды бабочек в районах, не подвергнутых индустриализации, имеют светлую окраску тела и крыльев. Развитие промышленности, связанное с этим загрязнение стволов деревьев и гибель лишайников, живущих на их коре, привели к резкому возрастанию частоты встречаемости черных (механистических) бабочек. В окрестностях некоторых городов черные бабочки за короткое время стали преобладающими, тогда как сравнительно недавно они там полностью отсутствовали. Причина возрастания частоты встречаемости черных бабочек в промышленных районах состоит в том, что на потемневших стволах деревьев белые бабочки стали легкой добычей птиц, а черные бабочки, наоборот, стали менее заметными. Примеров, доказывающих существование движущей формы отбора, множество, но суть их одна: естественный отбор до тех пор смещает среднее значение признака или меняет частоту встречаемости особей с измененным признаком, пока популяция приспосабливается к новым условиям. Движущая форма естественного отбора приводит к закреплению новой нормы реакции организма, которая соответствует изменившимся условиям окружающей среды. Отбор всегда идет по фенотипам, но вместе с фенотипом отбираются и генотипы, их обусловливающие. Необходимо подчеркнуть, что любая адаптация (приспособление) никогда не бывает абсолютной. Приспособление всегда относительно в связи с постоянной изменчивостью организмов и условий среды. Отбор особей с уклоняющимся от ранее установившегося в популяции значением признака называют движущей формой отбора.

Стабилизирующая форма отбора. Приспособленность к определенным условиям среды не означает прекращения действия отбора в популяции. Поскольку в любой популяции всегда осуществляется мутационная и комбинативная изменчивость, то постоянно возникают особи с существенно отклоняющимися от среднего значения признаками. При стабилизирующем отборе устраняются особи с существенными отклонениями от средних значений признаков, типичных для популяции или вида. Наблюдаемое в любой популяции животных или растений большое сходство всех особей — результат действия стабилизирующей формы естественного отбора. Известно много примеров стабилизирующего отбора. Во время бури преимущественно гибнут птицы с длинными и короткими крыльями, тогда как птицы со средним размером крыльев чаще выживают; наибольшая гибель детенышей млекопитающих наблюдается в семьях, размер которых больше и меньше среднего значения, поскольку это отражается на условиях кормления и на способности защищаться от врагов. Стабилизирующая форма естественного отбора была открыта выдающимся отечественным биологам-эволюционистам академиком И.И. Шмальгаузеном. Говоря о естественном отборе в целом, нельзя упускать из вида его творческую роль. Накапливая полезные для популяции и вида наследственные изменения и отбрасывая вредные, естественный отбор постепенно создает новые, более совершенные и прекрасно приспособленные к среде обитания виды.

Соседние файлы в предмете Биология