История цитологии, клеточная теория

При скрещивании таких гибридов между собой F2 происходит расщепление признаков. При не полном доминировании первое поколение имеет гетерозиготный генотип Аа, расщепляет признаки в соотношениях: 1АА:2Аа:1аа второго поколения. По фенотипу 1 красны:2розовых:1белый. Это и есть неполное доминирование.

3) Биотехнологии

Производство необходимой для человека продукции с момощью биологических методов называется биотехнологией. В биотехнологическом процессе применяются микроорганизмы, клетки растений и животных, органоиды клеток или биологически активные вещества.

Началом биотехнологииявляется произдводсвто продуктов питания с помошью микроорганизмов., антибиотиков, аминокислот, витаминов, ферментов и др. Эти продукты синтезируются такими микроорганизмами как бактерии, плесневые грибы, которые питаются углеводами, синтезируемыми в процессе фотосинтеза у зеленых растений. В процессе развтития генетической и клеточной инженерии методами биотехнологии были получены новые препараты инсулин, интерферон, гормоны роста человека.

Одна из наиболее важных своременны проблем - производство продуктов питания, так как увелечение народонаселения на Земле сздает опасность возникновения голода. Биотехнология имеет прямое отношение к решению этой проблемы.синтез белковых вещест микробами приносит немалую пользу в увеличении продуктов питания.

Биотехнология помогает решать и энергитические проблемы. В настоящее время наблюдается уменьшение запасов нефти и газа. В связи с этим в некторых странах найдены способы проеобразования органических веществ, синтезированных зеленными растениями, в спирт и использовании его в качесвте горючего. Например, в Бразилии 75% потребляемого горючего планируется производить из этанола.

Защита окружающей среды - одна из важнейших задач биотехнологии. С помошью микроорганизмов очищаются загрязненую воду, почву. Промышленные остатки, вредные для организма, обезвреживают одноклеточной водорослью - хлореллой.

Биотехнологические ропцессы происходят в условиях нормальной температуры(20-40), это экологически выгодно. Работает производство в основном без отходов, но даже имея отходы, перерабатывают их в полезные для человека вещи.



Билет №10

1) Цитоплазма

Цитоплазма - полужидкое вещество, окружающее ядро клетки и ограниченная плазматической мембраной. В составе содержатся гранулированные тела, белков, ферментов, нуклеиновых кислот, углеводов и молекул АТФ. Под воздействием окружающей среды меняются физические свойства цитоплазмы: она может переходить из жидкого в твердое состояние, или наоборот. Содержимое цитоплазмы коллоидный раствор называется цитозоль. Вода 60-90%, белки 10-20% липиды 2-3%. Находится в постоянном движении. Функции цитоплазмы: поддерживает тургор клетки, терморегуляция, образует цитоскелет, участвует в передвижение веществ, служит средой для химических реакций.

2) Дигибридное скрещивание и закономерности независимого расщепления признаков

Скрещивание по двум парам противоположных признаков называется дигибридным скрещиванием. В природе встречаются не только скрещивания по одной паре признаков, так по двум и более. Все это исследовал Мендель. Для этого он скрестил горошины отличающиеся по двум парам признаков. В качестве объектов были взяты растения с желтыми гладкими семенами(оба признака доминируют) и зеленые морщинистые(оба признака рецессивные). Как и при моногибридном скрещивании Мендель взял гомозиготные растения - чистые линии - провел перекрестное опыление. Результаты у гибридов F1 были такими же, как и при моногибридном скрещивании. Наблюдалось единообразие. Все горошки имели только доминантные, т.е. были желтыми и гладкими. Эти потомки были названы дигетерозиготами, так как имели по два аллельных гена цвета (желтый и зеленый) и по два аллельных гена формы (гладкие и морщинистые). АаBb

Для получения гибридов второго поколения Мендель, как и в первом опыте, устроил самоопыление. Он предполагал получить расщепление в соотношении 3 части желтых гладких и 1 часть зленных морщинистых. В потомстве гибридов первого поколения присутствовали все 4 признака, причем, как в старых, так и в совершенно новых комбинациях. Общее число потомков составило 556 шт. из низ 315 были желтыми и гладкими, 101 - желтые и морщинистые, 108 - зеленые и гладкие, 32 - зеленые и морщинистые. Этот результат соответствует соотношению 9:3:3:1. Внуки дали совершенно новое сочетание признаков, которое отсутствовало у всех предков. В результате мейоза дигетерозиготы (АаВв) в гаметах образовались все возможные комбинации. Эта особь дала четыре разных сорта гамет: 1) АВ, 2)Ав, 3)аВ, 4)ав. Осталось только просчитать все возможные варианты оплодотворения, это можно сделать с помощью решетки Пенета.

Число возможных комбинаций гамет составляет 16, т.е образуется 16 типов зигот. Фенотипически возможно 4 вида: желтые и гладкие, желтые и морщинистые, зеленые и гладкие, зеленые и морщинистые. После анализа Мендель сформулировал свой закон, которые вошел в историю биологии как закон независимого наследования. Т.е наследование генов цвета не как не зависит от наследования генов формы. Закон звучит следующим образом: «при скрещивание двух гомозиготных организмов, отличающихся друг от друга по двум или более не альтернативным признакам, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируют во всех возможных сочетаниях. В потомстве гибридов возникает генетическая рекомбинация - новое сочетание признаков, нехарактерное не для одного родителя».

3) Медицинская генетика

Медицинская генетика изучает различны наследственные заболевания чеолвека, методы их диагностики и лечения. По мировой статистике, около 7-8% новорожденных детей имеют различные наследственные заболевания. Основная задача медицинской генетики - предупреждение и лечение наследственных заболеваний. Так же важным является выявление факторов, вызывающих наследственные изменения. Медицинская генетика определила несколько наследственных заболеваний, связанных с изменением хромосом. Из называют хромосомными заболеваниями. К ним относятся болезни КЛайнфельтера, Шершервского - Тернера, Дауна.

Болезнью Клайнфельтера страдают только мужчины. Признаки заболевания -недоразвитость половых желез, умственная отсталость, слишком длинные руки и ноги, не пропорциональность туловищу. Причина болезни - в присоединении к половой хромосоме лишней Х-хромосомы. Диплоидный набор хромосом у больного человека - 47, аа половых хромосом - ХХУ. По мировой статистике, на 1000 мальчиков приходится два страдающих заболеванием.

Некоторые хромосомные заболевания развиваются от неравномерного расхождения аутосомных хромосом. Например, признаки болезни Дауна: умственная отсталость, низкорослость, круглое лицо, расположенные близко с прищуром глаза, рот постоянно полуоткрыт. Заболевание связано с трисомией в 21-й паре хромосом, т.е. их не две а три. У такого больного ребенка в клетках вместо 46 бывает 47 хромосом.

Лечение наследственных заболеваний. Одно из основных задач медицинской генетики - определение биохимического механизма наследственных заболеваний и на его основе нахождения пути их лечения. Например, сахарный диабет. При этом заболевание гормоны поджелудочной железы вырабатывают недостаточно инсулина, что определяется рецессивным геном. Сахарный диабет лечится введение в организм инсулина, в этом случае лечат не только болезнь, но и фенотип вредного гена. Излеченный человек, сохранив этот ген в себе, передает его по наследству.

Хорошо изученным считается вопрос наследования групп крови у человека. Возьмем резус-фактор. Ген, определяющий резус-фактор в составе крови, бывает в двух состояниях: один положительный «+» резус отрицательных «-». Вступившие в брак женщина с «отрицательным» резус и мужчина «положительным» резусом получают плод с «+» резусом, так как ген, определяющий «положительный» резус отца, доминантный. В связи с тем, что у матери «отрицательный» резус, в её крови вырабатывается вещество антиген. Организм матери, реагируя на это вещество, вырабатывает антитела, которые разрушают кровеносную систему плода, в результате чего идет отравление организма матери и плода, что приводит к гибели плода.



Билет №11

1) Ядро - обязательная часть растительной и животной клеток

Организмы с хорошо сформированным ядром называются эукариотами, с несформированным ядром - прокариотами. Ядро имеет сложное строение, с его участием в клетке происходят жизненно важные процессы. Ядерная оболочка состоит из двух -, трехслойных мембран.

По строению ядерная мембрана сходна с мембраной цитоплазмы и напрямую связана с эндоплазматической сетью. Поры ядерной мембраны открываются подобно порам эндоплазматической сети. В период деления клеток мембрана ядра исчезает и вновь образуется в новых клетках.

Клетки бывают одноядерными и многоядерными в зависимости от количества ядер в них. К многоядерным относятся клетки печени, кости, мышечной ткан позвоночника животных и простейших организмов. Ядро, имея сложное строение, состоит из хромосом, сока ядра, ядрышка, РНК и других составных частей, сохраняющих наследственную информацию и свойства живого организма. Жизненный цикл клетки делится на две части: а) цикл деления(митоз или мейоз); б)интерфаза (период покоя). Цикл интерфазы - период подготовки ядра к делению.

Кариоплазма - сок ядра, полужидкое вещество заполняющее пространство внутри оболочки ядра. В его составе имеются белки, нуклеиновые кислоты и углеводы.

Ядрышко - круглое плотное тельце размером от 1-2 мкм до 10 мкм, содержит 1,5% ДНК и 8% белка. В нем синтезируется 70% РНК рибосомы и 30% РНК ядра. В момент деления клетки ядрышко исчезают.

Хромосома - важная часть ядра, состоит из нитей ДНК и белка. Окрасив хромосому соответствующей краской, в период деления клетки можно отчетливо увидеть её строение и состав. У человека 46 хромосом, у лошади - 66, лягушка - 26, дрозофила - 8.

Хромосомы - удлиненные плотные образования, состоящие из нитей ДНК. Содержат хромосомы 40% - ДНК, 40% гистона, 20% - других белков.

Биологическая роль ядра. Ядро сохраняет свойства организма и передает их следующим поколениям, что доказали опыты с простейшими.

2) Особенности пластического и энергетического обмена

Генетика и эволюционная теория.

Образование и сохранение множества видов связаны с законами изменчивости и наследственности. Английский ученый Дарвин определили, что движущими факторами эволюции являются наследственность, изменчивость и отбор.

Генетика популяции. Популяция - это группа особей одного вида с одинаковыми условиями обитания и способностью адаптации к ним, которые, которые скрещиваясь, дают потомство. К отдельным популяциям относятся породы животных, сорта растений, полученные при искусственном отборе.

Генетическую структуру популяции, впервые используя статистические методы, исследовал датский генетик Иоганнсен. В 1903г вышел его труд «наследственность чистых линий и популяций». Его учения продолжил и развил русский генетик Четвериков. Иоганнсен объектом исследования генетической структуры популяции выбрал самоопыляющиеся растения. Отобрал отдельно мелкие и крупные семена, взвесил. Затем по отдельности посадил, собрав снова взвесил и крупные семена имели вес 618,7мг, мелкие семена - 343,4мг. Результат этого опыта показал генетическую неоднородность популяции гороха и то, что каждый из них может стать началом чистых линий. Генотипы популяций самоопыляющихся растений и определяемые ими генотипы популяций самоопыляющихся растений и определяемые ими свойства являются гомозиготными по рецессиву и доминанту, поэтому образуют чистые линии. Но генотипы популяций животных и перекрестноопыляемых растений формируются в результате свободного скрещивания. И поэтому в большинстве случает генотипы гетерозиготные (Аа)

Закон Хайди - Вайнберг. В 1908 году английский математик Харди и немецкий ученый врач Вайнберг предложили формулу. По которой зная один определенный фенотип можно определить частоту распространения генотипа и фенотипа в популяции. Закон имеет большое практическое значение. Например, можно определить характер распространения некоторых наследственных заболеваний в популяции человека.

Каждый вид популяции представляет собой сложную гетерозиготную систему, вобравшую в себя наследственные изменения, которые появились с помощью естественного отбора в связи с изменениями жизненных условий популяции. Для каждой популяции характерен свой генофонд. Генофонд - это совокупность генов популяции, вида и систематической группы. Каждая популяция имеет вероятность изменения, соответствующую направлению своего естественного отбора.

В зависимости от условий среды действия естественного отбора на популяцию бывают разными. Если возникшие наследственные изменения будут полезными, то отбор проходит в одном направлении. Это приводит к постепенному изменению фенотипа и переходу нормы реакции изменчивости в одном направлении. Такой вид отбора называется движущим отбором. Например ствол березы растущий вблизи индустриальных центров, из за копоти и дыма становится грязно-коричневого цвета. Среди обитающих на ней белых бабочек появляются мутанты темной окраски. Если бы такое происходило в условиях чистой местности, то в результате отбора они бы исчезли, потому что темные бабочки на белом стволе березы склевывались бы птицами. а так естественный отбор сыграл защитную функцию в данном случае. Фактор, осуществляющий такой отбор, - птицы поедающие бабочек. при интенсивности отбора за короткий промежуток времени возникает популяция бабочек темной окраски. В окрестностях Манчестера бабочки темной окраски за 20 лет вытеснили белых бабочек. движущий отбор играет главную роль в эволюции.

Так же существует стабилизирующий отбор - это изменения, возникающие у видов, живущих в относительно постоянных условиях, могут быть и неблагоприятными. Например, изменяется одна малая часть цветка, опыляемого насекомыми. Это соответствует объему насекомого, в противном случае это оказало бы неблагоприятное воздействие.



Билет №12

1) Нуклеиновые кислоты - сложные молекулярные структуры, которые, сохраняя наследственную информацию организма, передают её из поколения в поколение

В 1868г Мишер выделил их состава клеточного ядра вещество с кислым основанием, назвал его нуклеиновой кислотой.

В 1951 г. Чараграфф определил четыре нуклеотида, сходящих в состав молекулы ДНК. Два нуклеотида - аденин и гуанин(2 бензоловых кольца) - относятся к пуриновым основания, тимин и цитозин (1 бензол. кольцо) к пиримидиновым.

Франклин был первым ученым, который получил рентгенограмму молекулы ДНК.

В 1953 году Дж. Уотсон и Крик открыли структуру ДНК и доказали, что она представляет собой двухцепочную Полинуклеотидную спираль.

Строение нуклеиновых кислот

РНК (рибонуклеиновая кислота)

Азотистые основания(А, Г, Ц, У), углевод - рибоза, остаток ФК

ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота)

Азотистые основания(А, Г, Ц, Т), углевод - дезоксирибоза, остаток ФК

(молекула ДНК имеет свойство, удваивается - репликация, нуклеотиды соединены в цепочке по принципу комплементарности: А=Т Г=Ц)

Соединение, состоящее из азотистого основания, Рибозы или дезоксирибозы и остатков фосфорной кислоты, называется нуклеотидом

ДНК - это биополимер состоящий из двух спирально закрученных цепочек. Находится в ядре.

Строение молекулы ДНК.

Цепи нуклеотидов образуют правозакрученные объемные спирали по 10 пар оснований в каждом ветке. Цепи закручиваются вокруг друг друга, а так же вокруг оси и образуют двойную цепь.

2) Цитологические основы дигибридного скрещивания

С развитием науки цитологии законы Менделя были пересмотрены с цитологической позиции. Моногибридное и дигибридное скрещивание были доказаны с точки зрения мейотического деления клетки. В диплоидном наборе хромосом расположены аллельные гены. Отдельные хромосомы могут свободно комбинироваться одна с другой при образовании гамет, а в половых клетках матки АаВв не могут быть вместе, например, А и а или В и в, но гены могут комбинироваться одна от другой при условии, когда гены парного признака находятся в хромосомах различных пар.

Так, например, у матки пчёл ААВВ (желтой окраски с черными глазами) гены АА можно представить в виде палочкообразных - желтой окраски, а гены ВВ - в сферическом виде - черной окраски.

У самцов ав - трутни (черной окраски с белыми глазами) - гены а будут иметь палочкообразный вид - черной окраски, а гены в - сферическую форму белой окраски (рис.27). В результате мейоза в половых органах матки (яичниках) будут нарождаться яйцеклетки с одной парой генов АВ.

При оплодотворении матки с яйцеклетками АВ трутнем ав в гетерозиготе по двум признакам АаВвв каждой паре хромосом будут находиться разные гены одной пары аллелей.

При мейозе у гибридов первого поколения F1 в разном количестве образуются четыре сорта гамет. Если, например, к одному полюсу отходит черная палочковидная хромосома, то из другой пары с одинаковой долей вероятности может отойти желтая палочка и т.д.

В результате оплодотворения матки АаВв с трутнем ав и развития второго поколения гибридов F2 будет одинаковое численное образование четырех категорий зигот женских особей.

А также из неоплодотворенных яиц могут народиться четыре категорий трутней - носителей сперматозоидов этих категорий.

Рис. Цитологические основы дигибридного скрещивания с распределением гамет пчёл в потомстве и типах гибридов зигот первого F1 и второго F2 поколения

Если все четыре категории парных генов трутней при случайных половых встречах или при искусственном осеменении попадут в семяприемник гетерозиготной молодой матки АаВв первого поколения имеющей четыре категории парных гамет в яйцеклетках, то в результате расхождения генов в мейозе и слиянии, по двум парам признаков, в зиготе, образуются женские особи различающиеся по двум парам признаков в 16 различных комбинациях (рис.).

3) Предупреждение и лечение некоторых наследственных заболеваний

Болезнью Клайнфельтера страдают только мужчины. Признаки заболевания -недоразвитость половых желез, умственная отсталость, слишком длинные руки и ноги, не пропорциональность туловищу. Причина болезни - в присоединении к половой хромосоме лишней Х-хромосомы. Диплоидный набор хромосом у больного человека - 47, аа половых хромосом - ХХУ. По мировой статистике, на 1000 мальчиков приходится два страдающих заболеванием. Некоторые хромосомные заболевания развиваются от неравномерного расхождения аутосомных хромосом. Например, признаки болезни Дауна: умственная отсталость, низкорослость, круглое лицо, расположенные близко с прищуром глаза, рот постоянно полуоткрыт. Заболевание связано с трисомией в 21-й паре хромосом, т.е. их не две а три. У такого больного ребенка в клетках вместо 46 бывает 47 хромосом. Лечение наследственных заболеваний. Одно из основных задач медицинской генетики - определение биохимического механизма наследственных заболеваний и на его основе нахождения пути их лечения. Например, сахарный диабет. При этом заболевание гормоны поджелудочной железы вырабатывают недостаточно инсулина, что определяется рецессивным геном. Сахарный диабет лечится введение в организм инсулина, в этом случае лечат не только болезнь, но и фенотип вредного гена. Излеченный человек, сохранив этот ген в себе, передает его по наследству. Хорошо изученным считается вопрос наследования групп крови у человека. Возьмем резус-фактор. Ген, определяющий резус-фактор в составе крови, бывает в двух состояниях: один положительный «+» резус отрицательных «-». Вступившие в брак женщина с «отрицательным» резус и мужчина «положительным» резусом получают плод с «+» резусом, так как ген, определяющий «положительный» резус отца, доминантный. В связи с тем, что у матери «отрицательный» резус, в её крови вырабатывается вещество антиген. Организм матери, реагируя на это вещество, вырабатывает антитела, которые разрушают кровеносную систему плода, в результате чего идет отравление организма матери и плода, что приводит к гибели плода.

Чтобы не произвести больное потомство, родители должны быть здоровыми. Имея в роду наследственные заболевания, есть вероятность, что у здоровых супругов может быть больное потомство. Например, юноша, имея здорового отца и мать с заболеванием эпилепсии, будет здоровым нормальны. Доминантный ген, полученный от отца, подавляет рецессивный ген. Если девушка с такими же данными в родословной выйдет замуж за этого юношу, то они, будучи здоровыми, могут принести больное потомство, так как оба имеют ген эпилепсии. Рождение больного или недоразвитость ребенка - большое горе для родителей. Поэтому все, создавая семью, особенно те, кто имеет генетические отклонения в роду, должны посетить медико-генетическую консультацию. В настоящее время такие центры имеются во многих городах Казахстана.

В последнее время большое внимание уделяют сохранению чистоты окружающей среды, воды, воздуха и продуктов питания от заражения мутагенными и канцерогенными веществами. Тщательно проверяются на «генетическую безвредность» лекарственные препараты и препараты бытовой химии, косметические средства - все это делается в целях уменьшения числа наследственных заболеваний человека.



Билет №13

1) Эндоплазматическая сеть - мембранный органоид

К. Портер в 1945 г. с помощью электронного микроскопа из ткани цыпленка выделил эндоплазматическую сеть. Эндоплазматическая сеть делится на два вида - гранулярную (шероховатую) и гладкую. Шероховатая эндоплазматическая сеть состоит из продолговатых канальцев и полостей. Ширина полостей зависит от выполняемых функции. На поверхности шероховатой ЭПС располагаются плотные гранулы. гранулы это есть нечто иное, как рибонуклеопротеиды, т.е. рибосомы. Количество рибосом на поверхности мембраны эндоплазматической сети зависит от процесса биосинтеза белка. Мембраны эндоплазматической сети участвуют в биосинтезе протеолитических ферментов (протеаз) и белка. синтезированные в рибосоме молекулы белка поступают в полости эндоплазматической сети и транспортируются к месту назначения. Поры ЭПС напрямую взаимосвязаны с порами ядерной мембраны. Поэтому ядерная мембрана считается одним из участков ЭПС.

Гладкая ЭПС участвует в синтезе молекул гликопротеидов и их транспортировке. ЭПС обнаружена в клетках животных, растений и простейших, кроме клеток эритроцитов и сине-зеленых водорослей. Синтезированные в мембранах гранулярной ЭПС молекулы белка и различные ферменты, такие как липаза, нуклеаза, альбумин, амилаза, рибонуклеаза и др., через её канальца транспортируются в полости комплекса Гольджи. Это ещё одна функция ЭПС - транспортировка синтезированных веществ .

2) хромосомная теория наследственности

Закон Т. Моргана. Американский генетик Т. Морган заложил основу хромосомной теории наследственности. Третий закон Менделя о независимом расщеплении признаков определил расположение генов в различных парных хромосомах. Известно, что количество генов, соответствующих любому организму, намного превышает количество хромосом. Как происходит наследование генов или передача признаков из поколения в поколение Т. Морган доказал со своими учениками в 1910-1915 гг. в результате проведенных экспериментов над дрозофилой. Дрозофила - очень удобны объект для генетических исследований, так как у неё восемь диплоидных и четыре гаплоидных набора хромосом. В лабораторных условиях при температуре +25 от одной пары каждый 10-15 дней можно получить около 100 особей потомства. Морган определил, что гены, расположены в одной хромосоме, не разъединяясь и наследуются вместе. Это можно увидеть из опыта. ААВВ - серую муху с развитыми крыльями он скрестил с аавв - зачаточнокрылой черной мухой. В первом поколению согласно закону единообразия, получил по генотипа АаВв дигетерозиготную, по фенотипу - серую муху с развитыми крыльями. Далее Морган, снова скрестив дигетерозиготную самку первого поколения с черным зачаточнокрылым самцом, во втором поколении получил особи с фенотипом четырех видов. В процентном соотношении они разнообразны: 41,5% - развитые крылья и серое тело; 41,5% - зачаточные крылья и черное тело; 8,5% -зачаточные крылья и черное тело. Таким образом, 17% дрозофил, не переняв исходные родительские формы, получили новые признаки. Равно соотношение похожих на родителей с разными крыльями серых мух и с зачаточными крыльями черных мух указывает на сцепленное наследование, т.е. 83% генов определяющих названные признаки, объединяются. Это явление Морган навал «сцепление генов», или законом сцепленного наследования. Группа генов, расположенных по ряду одной хромосомы и сцеплено наследуемых, образует группу сцепления. Их кол-во соответствует гаплоидному набору хромосом. Например, у дрозофилы четыре сцепления, гороха - семь групп, кукурузы - 10, человека - 23 группы.

Вдоль сходных парных хромосом располагаются несколько аллельных генов. Иногда эти пары хромосом, перекрещиваясь, образуют Х-образную фигуру - хиазму. Это явление называется перекрестом хромосом или кроссинговером. Открыл явление Морган в 1911г. В процессе кроссинговера идет обмен генами и образованием новых сочетаний генов. Значит в период оплодотворения в хромосомах появляются новые комбинации генов. Морган в опыте обнаружил 17% не похожих на родителей мух с новыми признаками: 8,5% - с развитыми крыльями и черным телом и 8,5% - с зачаточными крыльями и серым телом.

Основные положения хромосомной теории наследственности.

1. Гены в хромосоме расположены линейно. Каждый ген в хромосоме имеет конкретное место расположения (локус)

2. Гены, расположенные в одной хромосоме, создают группу сцепления. Количество групп сцепления равно количеству гаплоидных хромосом соответствующего организма.

3. Между гомологичными хромосомами идет обмен аллельных генов.

4. Расстояние между генами в хромосоме прямо пропорционально частоте перекреста.

3) Цитоплазматическая наследственность

Хромосомная тория наследственности определила, что главную роль в явлении наследования выполняют хромосомы, которые находятся в составе ядра. Но уже на начальном этапе формирования генетики как науки стали известны факты, что наследование некоторых признаков и свойств зависит от не хромосомных компонентов клетки и они не подчиняются законам Менделя. Так сформировалось мнение о в не хромосомных генах. В дальнейшем их назвали цитоплазматической наследственностью. Здесь наследование происходит в результате деления клеток и считается одним из её основных свойств. ядро это место хранения наследственной информации, а цитоплазму - механизм, обеспечивающий передачу наследственной информации. Основателем теории цитоплазматической наследственности считают немецких ученых Корренса и Баура.

Пластидное наследование. Пластиды, в том числе хлоропласты, имеют прямое отношение к процессу фотосинтеза растений. Сами пластиды состоят из специальных белков, РНК и ДНК. У высших и низших растений количество пластид разное в расчете на одну клетку и доходят от одного до ста. У водорослей встречаются виды, где в клетке имеется единственная пластида. Первые данные о пластическом обмене получили Корренс и Баур. Корренсом при исследования наследования пестролистности растения ночной красавицы были найдены различными группами клеток из его точки роста. У одних из них пластиды не участвовали в образовании хлорофилла, а у других, наоборот участвовали. Поэтому листья растений оказались пестрыми.

Наследования через митохондрии. При деление клеток митохондрии в одинаковых количествах, распределяются на образованных дочерних клетках. В составе митохондрий была найдена ДНК длиной 5 мкм(у животных) до 20-32 мкм (у растений). По своему химическому строению она отличается от ядерной ДНК. Гены митохондрий определяют в основном две группы признаков. К первой относятся признаки, связанные с работой дыхательной системы, ко второй - признаки, которые относятся к антибиотикам и клеточному ядру. В генетическом отношении больше исследовались митохондрии дрожжевых бактерий. Из всей ДНК клетки у них были лишь 10-20%. У некоторых из таких бактерий была обнаружена дыхательная недостаточность. Это связанно с изменениями в митохондриях.

Цитоплазматическая мужская стерильность(бесплодие). Это явление характерно для таких растений: кукуруза, лук, свекла, лен. Цитоплазматическую мужскую стерильность у кукурузы в 1930 г. Открыл американский ученый Родс. Кукуруза является однодомным растением, женские цветки находятся в початке, мужские - в метелке. У некоторых сортов кукурузы была обнаружена недоразвитая пыльца. При исследовании было выявлено, что это свойство зависит от некоторых особенностей цитоплазмы. Растения кукурузы опыляли пыльцой нормального растения, в результате большинство из полученного потомства были бесплодными, и это свойство в нескольких поколениях повторялось, не исчезая. Это доказывает, что данное свойство наследуется через цитоплазму.

В цитоплазматическом наследовании за единицу наследственности принято считать плазмоген.

Цитоплазматическая наследственность, как и хромосомное наследование, само по себе отдельный фактор. В отличии от ядерного наследования цитоплазматическое идет по женской линии. И здесь не бывает постоянного количественного соотношения расщепления признаков, т.е это не подчиняется законам Менделя.



Билет №14

1) Аппарат Гольджи и лизосомы

Итальянский ученый Гольджи, окрашивая раствором тяжелых металлов нервные клетки, обнаружил сетеобразные скопления, названные сетчатым аппаратом, или аппаратом Гольджи.

В некоторых клетках комплекс встречается в виде сети, соединений между собой системой полостей. Иногда бывает овальной или сердцевидной. Формы, такие формы называются диктиосомами (лизосомами).

В зависимости от функций комплекс Гольджи постоянно видоизменяется. Особенно он совершенен в клетках, выделяющих секреты. Аппарат Гольджи - органоид встречающийся во всех эукариотических клетках, кроме клеток эритроцитов млекопитающих. В период деления клетки комплекс Гольджи распадается до диктиосомы.

Функции комплекса Гольджи напрямую связана с эндоплазматической сетью, поэтому вещества, синтезированные в сети, проникают в полость и мешки комплекса. Затем, полностью пройдя процесс синтеза, выделяются из клетки в виде секрета. В полости эндоплазматической сети синтезируются многие ферменты и различные молекулы - белки, жиры, углеводы. Затем в расширяющихся участках комплекса Гольджи (полостях и мешках) синтезируются различные ферменты: протеазы, липазы, нуклеазы и т.д. молекулы, проникшие из эндоплазматической сети, и секретеры ферменты, синтезированные в комплексе Гольджи, смешиваются между собой. Далее они, собираются в трубочках, выделяются в виде вакуоли. В этом процессе важную роль выполняют диктиосомы. Таким образом, из вакуолей, образующихся из веществ, синтезированных в комплексе Гольджи, появляются органеллы и лизосомы.

Лизосомы. Бельгийский биохимик де Дюв в 1955 г. Открыл лизосомы. Лизосома означает «растворитель веществ». Лизосомы встречаются во всех клетках эукариот, особенно их, много в клетках лейкоцитов, способных к фагоцитозу. В растительной клетке встречаются в виде крупных вакуолей. В составе этих органоидов в большом количестве содержатся ферменты гидролиза. Лизосомы окружены липопротеидной мембраной, при её разрушении ферменты лизосом воздействуют на внешнюю среду (вещества клетки). в состав лизосом входит около 60 гидролизных ферментов: нуклеаза, липаза, фосфатаза, дезоксирибонуклаеза, рибонуклеаза и т.д. лизосомы делятся на четыре вида: это выделенная из диктиосомы пузырчатая первичная лизосома, лизосома измененного состава, аутофагосома и остаточные тельца.

Первичная лизосома, синтезируясь на гранулярной эндоплазматической сети, проникает в трубочки комплекса Гольджи, оттуда выходит в виде небольших вакуолей. Первичная лизосома присоединив вещества, поступившие в процессе пиноцитоза и фагоцитоза, увеличивает объем. И тогда её называют вторичной лизосомой. При помощи гидролизных ферментов она расщепляет присоединенные вещества, например полимер до мономеров. В этом процессе роль вторичной лизосомы неоценима. Расщепленные вещества поступают в гиалоплазму и участвуют в обмене веществ. Иногда вторичные лизосомы бывают не в состоянии полностью расщеплять биогенные вещества, и тогда они остаются нерасщепленными. В этом случае вторичные лизосомы превращаются в телолизосому, или остаточные тельца. Объем ферментов остаточных телец меньше вторичной лизосомы, из-за этого непереваренные остатки уплотняются и изменяют строение. Остаточные тельца из клеток выводятся путем экзоцитоза или сохраняются в виде «пигмента липофусцина». Их бывает много в клетках мозга, печени, мышечных волокнах стареющего организма человека, они сохраняются до самой смерти и названы «пигментом старости».



2) Мутационная изменчивость

Мутация - это наследственная изменчивость генотипа организма в результате случайного изменения генов. Это понятие впервые ввел голландский ботаник Г. Де Фриз. В некоторых признаках растения энотеры он заметило отклонения, передающиеся по наследству. На основе этих исследований в 1901 г. Опубликовал свой труд под названием «Мутационная теория». мутация возникает под воздействием внешних факторов, называемых мутагенами. Встречаются три вида мутагенов: физические, химические, биологические. К физическим мутагенам относятся радиоактивные лучи, ультрафиолетовые лучи, лазерные лучи и др. химические: колхицин, этиленимин, никотиновая кислота и другие химические соединения. Известно до 400 таких соединений. Высококонцентрированные гербициды и пестициды также вызывают мутации, поэтому нужно строго соблюдать правила их использования.

Некоторые продукты распада, образованные в процессе обмена вещества, и поступающие в организм с продуктами питания радиоактивные вещества (стронций, накапливаемый в костях) обладают мутагенными свойствами. Это биологические мутагены.

В зависимости от места возникновения мутации делятся на два вида: генеративная (в половых клетках) и соматическая (в клетках тела). Мутации половых клеток напрямую передаются потомству. В зависимости от характера изменения генотипа мутации подразделяются на генные, хромосомные, геномные и цитоплазматические.

Генная мутация. такой вид мутации встречается, и довольно часто, в отдельных генах. Генная мутация связана с изменением порядка расположения нуклеотидов в молекуле ДНК. Например, в двух нуклеотидах, расположенных рядом в составе ДНК, есть вероятность обмена местами или выпадения одного нуклеотида. Вследствие этого меняется генетический код и необходимый белок не синтезируется или же синтезированный белок меняет свойства. это ведет к изменению признаков организма. В результате генной мутации появляются новые аллели, что имеет важное значение для эволюции и селекции. Например, в селекции это используют как необходимый материал для выведения новых сортов растений, пород животных и видов микроорганизмов.

Хромосомные мутации. Связанна с хромосомными мутациями. Бывают врунтрихромосомные и внешнехромосомные. Внешнехромосомные дифешенсия - недостаточность кончиков хромосом; делеция - отрыв участка хромосом; инверсия - изменение порядка расположения генов в связи с поворотом участка хромосом на 180 градусов; дупликация - удвоение одного определенного участка хромосом.

Межхромосомные относятся замена одного участка хромосомы другой хромосомой, не сходной с ней, - это называют транслокацией. К ним можно отнести и появление «мостиков» между хромосомами.

Геномная мутация. связана с изменением количества хромосом в клетке. Совокупность генов в гаплоидном наборе хромосом называется геномом. При процессах митоза и мейоза, в некоторых случаях нарушаются процессы. Хромосомы расходятся неровно по полюсам клетки, появляются клетки с изменением количества хромосом. Геномная мутация связана с кратным или некратным увеличением числа хромосом в гаплоидном наборе. При кратном увеличении наблюдается полиплоидия, при некратном увеличение или уменьшении - анеуплоидия, или гетероплоидия. В результате полиплоидии увеличивается размер отдельных органов растения. На основе этого увеличивается размер клетки, соответственно увеличивается количество белков, углеводов, жиров, витаминов и других веществ в её составе. Организмы, у которых встречается полиплоидия не дают потомство. Например, обнаружены триплоидные зиготы у мыши, но они нежизнеспособны. Чаще она бывает при партеногенетическом размножении насекомых.

Анеуплоидия - результат некратного изменения хромосом в гаплоидном наборе. Например, если у человека в 21-й паре хромосом вместо обычных 46 обнаружена 47 хромосома, то это свидетельствует о признаках болезни Дауна - человек умственно отсталый, с различными аномалиями в физическом развитии. Явление анеуплоидии имеет практическое значение. Используется в селекции для получения новых, урожайных сортов путем изменения отдельных хромосом.

3) Искусственный мутагенез и его значение в селекции

Искусственный, или индивидуальный, мутагенез - это наследственная изменчивость организма, полученная в результате воздействия определенных мутагенных факторов. К таким мутагенным факторам относятся радиоактивные лучи, ультрафиолетовые лучи, лазерные лучи, химические соединения. Путем искусственного мутагенеза получены многие мутантные формы сельскохозяйственных растении: болезне- и засухоустойчивые высокоурожайные сорта хлопчатника, ржи, ячменя, кукурузы и полиплоидные сорта растений. Автополиплоидия - это увеличение количества хромосом организмов одного вида. В селекции методом Автополиплоидия выведены новые сорта ржи, гречихи, сахарной свеклы, яблок, винограда.

Мутации возникшие под влияние радиоактивных лучей, в большинстве случаев вредны для организма. Например, у человека они вызывают наследственные заболевания и аномалии. Наряду с этим могут возникнуть полезные изменения в организме, особенно у растений и микроорганизмов. Такие мутации широко используются в селекции растений.



Билет №15

1) Свойства и функции белков

Все свойства белка составляют основу жизнедеятельности организма. Свойства белков очень разнообразны и зависят от организма в котором расположены. Одно из свойств белков - различная растворимость белка в воде. Большинство белков хорошо растворяются в воде, друге с трудом, третьи совсем не растворяются, что обусловлено их коллоидными свойствами. Почти все белки хорошо растворяются в кислотах, а в органических растворах нет. Причина заключается в лиофильности коллоидных растворов. Молекула белка обычно имеет форму фибриллы или глобулы. Фибриллы похожи на вытянутую нить, например миозин, кератины, белок мышцы напоминает нить, которая имеет длину до сотен нанометров. Может удлиняться и сокращаться, что позволяет осуществлять двигательную функцию мышц. Глобулы - белки шаровидной формы, к ним относятся альбумины, глобулины, гистоны, ферменты, антитела, некоторые гормоны и др. фибриллярные белки выполняют строительную функцию. Например, разрушается связь между третичной, затем вторичной структурой в результате нагревания, облучения, химического и механического воздействия. Молекула меняет свою форму, это изменение называется денатурацией. Этот процесс изменяет свойства белка. Белок теряет способность растворятся и выполнять свои функции, доказательством чего теряет свою прозрачность. Денатурация бывает обратимой и необратимой, это зависит от силы внешнего воздействия.

Функции белка. Белок, являясь основой жизнедеятельности организма, выполняет самые разнообразные функции.

Строительная функция. мембраны клеточных и цитоплазменных органоидов состоят из белков молекулы. Внутренняя и внешняя поверхность клеточной мембраны и митохондрия. На 70 % состоит из белковой молекулы. Из белков состоят рога, копыта, крылья, шерсть, сухожилия, хрящи и стенки кровеносных сосудов животных.

Транспортная функция. белок гемоглобин, содержащийся в крови, транспортирует кислород из легких ко всем тканям и органам, обеспечивая им организм, и выводит продукты распада - углекислый газ - обратно через легкие наружу.

Двигательная функция. в этой функции принимают участия специальные белки, содержащиеся в мышечных клетках. Такие белки влияют и на внутриклеточное движение протоплазмы. Во время деления клетки из-за сжимания волокон ахроматина хромосомы распределяются поровну по полюсам от экватора.

Защитная функция. белки защищают организм от различных инфекционных заболеваний. При попадании бактерий (токсинов) в организм животных и человека вырабатываются специальные защитные белки - антитела. Они борются с чужеродными для организма белками и подавляют их жизнедеятельность. Антитела помогают организму выработать иммунитет.

Ферментативная функция(каталитическая). Обновление веществ организма происходит под влиянием ферментов. Они ускоряют реакции обмена в организме. В цитоплазме клетки насчитываются сотни ферментов - белков.

2) Взаимодействие генов

Имеется два типа взаимодействия генов - аллельные и неаллельные. Аллельный тип относится к полному доминированию. Например, скрещивая между собой ночную красавицу с белыми и красными цветками, в первом поколении получили гибрид с розовыми цветками. Так же, скрестив красную розу с белой розой, во втором поколении получили розовую розу. Это и есть результат скрещивания двух аллельных генов А и а. это обычные случаи когда доминантный ген подавляет рецессивный. Различают четыре типа взаимодействия неаллельных генов: комплементарность, эпистаз, полимерия и множественные аллели.

Комплементарность. Комплементарными называются образованные в результате взаимодействия двух или нескольких неаллельных доминантных генов новые признаки. Например, скрестив попугая с голубым оперением и попугая с желтым оперением, в первом поколении получают однообразные зеленые гибриды. Скрещивая их между собой во втором поколении, получают 4 вида фенотипа, т.е. образуется потомство из 9 зеленых, 3 голубоватых, 3 желтых и 1 с белым опылением. Здесь мы наблюдаем следствие двух пар неаллельных генов.

Эпистаз - процесс, обратный комплементарному взаимодействию, т.е. один ген подавляет другой теряя его признаки. Такой ген с подавляющим свойством, называют супрессором.

Полимерия. Гены, совокупно влияющее на формирование какого-либо одного признака, называются полимерными генами. Совместную деятельность нескольких неаллельных генов для усиления развития одного признака называют полимерией. В таких случаях два или нескольких ферментов, находящихся под влиянием алфавита с указанием индекса: А1А1 и а1а1; и А2А2 и а2а2 и т.д.

Многоаллельность. Аллеи могут состоять из нескольких генов. Так как часть хромосомы, где расположен ген, этот ген повторяется несколько раз. Это называют многоаллельностью. В их составе кроме основных доминантных и рецессивных генов бывают аллели промежуточного состояния. Такие аллели при совмещении с доминантными генами проявляют рецессивные свойства с рецессивными генами доминантные свойства. Наследование групп крови человека есть пример многоаллельности.



3) Вирусы - неклеточные формы жизни

Вирусы неклеточные формы жизни, способные проникать в живые организмы. Они состоят из нуклеопротеидов, образованных из РНК или ДНК, а также их капсид - оболочек, окруженных ферментативными белками. Такая оболочка защищает нуклеиновые кислоты в составе вируса от неблагоприятных воздействий внешней среды. В составе некоторых вирусов кроме нуклеиновых кислот встречаются углеводы, жироподобные вещества, биотин и молекулы меди. Вирусы приспособлены расти и размножаться только в клетках живых организмов. Под электронным микроскопом с увеличением в 300 тыс. раз было установлено, что вирусы имеют форму палочек, нитей, цилиндров. Вирусы отравляют все живые организмы. в настоящее время известно 500 видов вирусов, причиняющих вред теплокровным позвоночным, и более 300 видов, поражающих растения. Они очень устойчивы к влиянию среды и являются возбудителями многих инфекционных заболеваний.

Вирус гриппа был открыт в 1933 г. Эта болезнь известна давно, для человечества эпидемия гриппа обошлась не легче эпидемии холеры и оспы. В 1918 - 1920 гг. около 500 млн людей переболели гриппом, 20 млн из них погибли.

Полиомиелит - быстро распространяющая инфекция. Его вирусы по размеру меньше вирусов гриппа. От полиомиелита в 1916 г. В Нью-Йорке погибли около 2 тыс. человек, 7 тыс. остались парализованными. Особенно распространена болезнь среди детей. Возбудители передаются через воду, пищу и воздух.



Билет №16

1) Химический состав нуклеиновых кислот

Соединение, состоящее из азотистого основания, рибозы или дезоксирибозы и остатков фосфорной кислоты, называется нуклеотидом.

Нуклеотиды - мономеры нуклеиновой кислоты - делятся на две группы: пуриновые - аденин и гуанин, пиримидиновые - тимин, урацил и цитозин. Молекулы нуклеотидов по своей структуре явно отличаются друг от друга.

Молекула ДНК состоит из азотистого основания одной цепи соединены с азотистыми основаниями другой водородными связями. Расположение нуклеотидов подчинено правилу комплементарности. Против азотистого основания А одной цепи лежит азотистого основания Т другой цепи, значит, А комплементарен Т, Г комплементарен Ц. такое комплентарное расположение нуклеотидов создает, во-первых, прочные водородные связи между противолежащими основаниями. Таким образом, между Г и Ц, образуются водородные связи.

Каждый нуклеотид состоит из соединения пятиуглеродного сахара с фосфатной группой азотистого основания. Молекулу, состоящую из фосфатной группы и остатков сахара, называют сахарофосфатным телом. Молекула ДНК - трехмерная.

2) Закон гомологических рядов наследственной изменчивости

Вавилов определили, что у близкородственных видов встречаются одинаковые мутации, и на основе этого открыл закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Согласно данному закону, близкие друг другу по роду происхождения, а значит, сходные по морфологическим, физиологическим и другим свойствам, организмы имеют сходную наследственную изменчивость. Таким образом, согласно данному закону, определив мутационные изменения в близких к ним видах и родах.

В основе сходной изменчивости лежат две причины:

1) сходство генетической структуры близких видов и родов сходство по роду происхождения.

2) Влияние отбора в определенных условиях внешней среды.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости широко применяется в селекции, дает возможность правильного выбора необходимой мутации среди множества других. Определив мутационное изменение в одном виде, можно возродить его в другом родственном виде. Например, Чехурдин используя этот закон, вывел, твердый безостый сорт пшеницы. Гомологичные ряды наследственной изменчивости по альбинизму (белый цвет шерсти) встречаются среди животных, например, у зайцев, морских свинок, и многих других грызунов.

3) Первичные организмы с простейшим строением. Прокариоты

В природе встречается множество различных организмов. Среди них кроме представителей растительного и животного мира существуют не видимые глазу живые организмы. их называют микроорганизмами. Человек издавна использовал микроорганизмы в повседневной деятельности. Например, из молока способом окисления получают айран, шубат, кумыс, из фруктов и ягод способом брожения готовят разнообразные напитки.

В зависимости от развития ядра клетки делятся на два вида: прокариоты и эукариоты. К прокариотам относятся бактерии, а именно цианобактерии, или синезеленные водоросли, и архебактерии. Форма прокариот бывает различной, широко распространены три тип: шарообразные, палочковидные, спиралевидные. По строению бактерии очень простые, состоят из наружной оболочки, цитоплазмы, наполненной различными веществами, вакуоли и нуклеарных веществ.

Оболочка клетки слизистая, при изменении температуры она утолщается, образуя капсулу, защищает бактерию от неблагоприятных воздействий окружающей среды. Рядом со слизистой оболочкой клетки расположена цитоплазматическая мембрана. Она имеет два слоя: верхний - из молекул белка, нижний - из молекул липоидов. В прокариотических ДНК имеются гены, предрасположенные к удвоению. В них идет процесс редупликации ДНК, этим объясняется их способность размножатся каждые 22 мин. Прокариоты не имеют хлоропластов. Процесс фотосинтеза проходит на оболочках, содержащих хлорофилл. Сине-зеленые водоросли, имея в составе пигмент, хлорофилл, относятся к древней группе микроорганизмов.



Билет №17

1) Немембранные органоиды

Рибосома. Рибосома - органоид, в котором происходит биосинтез белка. Состоит из двух частей: большой и малой. При рассмотрении под электронными микроскопом видна яйцеобразная форма рибосомы. Средний диаметр - 15,0-35,0 нм. Рибосомы бывают двух видов: эукариотические и прокариотические. Количества рибосом меняется в зависимости от вида клетки и биосинтеза белка. Например, среднее количество рибосом в клетках бактерии 104-105. В синтезе белка участвуют несколько рибосом, их называют нескольких полисомами. Рибосома состоит из р-РНК(на 50-60%) и белков.

Синтезируются рибосомы и р-РНК в ядрышках, белки и составе рибосом бывают разнообразными. Рибосомы прокариот содержат около 55, а рибосомы эукариот - около 100 белков. Основная функция рибосомы - синтез молекулы белка. В малой части рибосомы идет процесс трансляции (передача), а в большей части аминокислоты, скапливаясь, образуют молекулу белка.

Клеточный центр. Состоит из двух центриолей. Центриоли имеют цилиндрическую форму, их длина около 1 мкм. Перед делением клетки центр делится пополам и подтягивается от экватора к полюсам. Затем между центриолями образуются нити ахроматина, один конец которого соединяется с центромерами хромосом. Центр напрямую участвует в мейозе и митозе клетки. Клеточный центр удваивается путем деления.

Органоид движения. Приводят организм в постоянное движение. Организмы в жидкой среде осуществляют перемещения с помощью выростов, ресничек, жгутиков и моижгутиков. Простейшие, такие как инфузория-туфелька, зеленая эвглена, передвигаются с помощью ресничек и жгутиков. Основная функция ресничек у животных фильтрация пыли из состава воздуха. В тельцах туфельки содержится около 15 000 ресничек.

Вакуоли. Заполненные жидкостью пространства в цитоплазме клеток растений и животных называются вакуолями. Их жидкий состав содержит растворы минеральных солей, углеводов, необходимые для жизни клеток органические кислоты, танины, пигменты и другие вещества. Вакуоли растительных клеток крупнее и лучше развиты, чем вакуоли животных клеток. Хорошо видны вакуоли в цитоплазме в период развития и старения клетки. наличие пигментов и танина обеспечивает разнообразие различных частей растения.

2) Закономерности наследования при моногибридном скрещивание

Закономерности наследования при моногибридном скрещивании впервые с научной точки зрения исследовал австрийский ученый Мендель. Мендель проводил опыты с горохом, удобным для эксперимента объектом. В сравнении с другими растениями горох имеет ряд преимуществ: 1) много сортов, отличающихся друг от друга по ряду признаков; 2) удобно выращивать, неприхотлив; 3) органы размножения полностью прикрыты лепестками, поэтому может самоопыляться.

...