17.05.2019

Koncept strukture organizma kao biološkog sistema. Organizam kao biološki sistem

hallux valgus

1 0 0

1. Raznolikost organizama. Virusi su nećelijski oblici.

2. Reprodukcija organizama.

3. Ontogeneza.

4. Genetika. Osnovni genetski koncepti.

5. Obrasci nasljeđa.

6. Varijabilnost osobina u organizmima.

7. Štetno djelovanje mutagena, alkohola, droga, nikotina na genetski aparat ćelije. Nasljedne ljudske bolesti.

8. Odabir. Vrijednost genetike za selekciju.

8.1. Genetika i selekcija.

8.2. Metode rada I.V. Michurin.

8.3. Centri porijekla gajenih biljaka.

9. Biotehnologija, ćelijski i genetski inženjering, kloniranje.

Poštovani posetioci sajta!

Bilješka:

U odeljcima ove stavke menija „Materijal za pripremu“ nalaze se veoma dobri materijali o programu pripreme za ispit.

Sav teorijski materijal neophodan za kvalitetnu pripremu za ispit iz biologije, praćen potrebnim osnovnim informacijama i tematskim testovima, prikupljen je u obliku posebne knjige (u elektronskom formatu).

Naziv: "Biologija. Sva teorija za pripremu ispita."

Pored tematskih, knjiga sadrži 2 kompletna testa sa odgovorima - ulazni i završni, koji će vam omogućiti da kontrolišete stepen svoje pripremljenosti za ispit.

Nastavnici i nastavnici biologije knjiga će pružiti dovoljno materijala za punopravno obrazovanje srednjoškolaca, praćenje stepena njihove spremnosti za polaganje ispita i omogućiće vam da ne držite gomilu udžbenika i zbirki na radnoj površini.

U bliskoj budućnosti biće spremno još nekoliko priručnika i udžbenika za pripremu ispita. Naći ćete informacije o njima u gornjem dijelu izbornika. "Plaćeni materijali" iu bloku sa desne strane "Plaćeno na sajtu."

Pratite vijesti!

S poštovanjem, Olga Orlova.

Organizam kao biološki sistem

Razmnožavanje organizama, njegov značaj. Metode razmnožavanja, sličnosti i razlike između spolne i aseksualne reprodukcije. Upotreba seksualne i aseksualne reprodukcije u ljudskoj praksi. Uloga mejoze i oplodnje u osiguravanju konstantnosti broja hromozoma u generacijama. Primjena umjetne oplodnje kod biljaka i životinja

Pojmovi i pojmovi testirani u ispitnom radu: aseksualno razmnožavanje, vegetativno razmnožavanje, hermafroditizam, zigota, ontogeneza, oplodnja, partenogeneza, spolno razmnožavanje, pupanje, spore.

razmnožavanje u organskom svijetu. Sposobnost reprodukcije jedan je od najvažnijih znakova života. Ova sposobnost se manifestuje već na molekularnom nivou života. Virusi, prodirući u ćelije drugih organizama, reproduciraju svoju DNK ili RNK i tako se razmnožavaju. reprodukcija- ovo je reprodukcija genetski sličnih jedinki određene vrste, osiguravajući kontinuitet i kontinuitet života.

Postoje sljedeći oblici reprodukcije:

Aseksualna reprodukcija. Ovaj oblik reprodukcije karakterističan je i za jednoćelijske i za višećelijske organizme. Međutim, aseksualna reprodukcija je najčešća u kraljevstvima bakterija, biljaka i gljiva. U carstvu Među životinjama se na ovaj način razmnožavaju uglavnom protozoe i crijevne šupljine.

Postoji nekoliko načina aseksualne reprodukcije:

– Jednostavna podjela matične ćelije na dvije ili više ćelija. Tako se razmnožavaju sve bakterije i protozoe.

- Vegetativno razmnožavanje po dijelovima tijela karakteristično je za višećelijske organizme - biljke, spužve, koelenterate, neke crve. Biljke se mogu vegetativno razmnožavati reznicama, raslojavanjem, korijenskim potomstvom i drugim dijelovima tijela.

- Pupanje - jedna od opcija vegetativne reprodukcije karakteristična je za kvasac i crijevne višećelijske životinje.

– Mitotička sporulacija je uobičajena među bakterijama, algama i nekim protozoama.

Aseksualna reprodukcija obično osigurava povećanje broja genetski homogenog potomstva, pa ga oplemenjivači često koriste za očuvanje korisnih svojstava sorte.

seksualna reprodukcija Proces u kojem se kombinuju genetske informacije od dvije individue. Kombinovanje genetskih informacija može se desiti kada konjugacija (privremeno povezivanje jedinki radi razmjene informacija, kao što se događa kod trepavica) i kopulacija (fuzija jedinki radi oplodnje) kod jednoćelijskih životinja, kao i tokom oplodnje kod predstavnika različitih kraljevstava. Poseban slučaj seksualne reprodukcije je partenogeneza kod nekih životinja (lisne uši, pčele trutovi). U ovom slučaju se iz neoplođenog jajeta razvija novi organizam, ali prije toga uvijek dolazi do stvaranja gameta.

Seksualno razmnožavanje kod kritosjemenjača odvija se dvostrukom oplodnjom. Činjenica je da se u prašniku cvijeta formiraju haploidna zrna polena. Jezgra ovih zrna dijele se na dva - generativna i vegetativna. Jednom na stigmi tučka, polenovo zrno klija, formirajući polenovu cijev. Generativno jezgro se ponovo dijeli, formirajući dva spermatozoida. Jedan od njih, prodirući u jajnik, oplodi jaje, a drugi se spaja sa dva polarna jezgra dviju centralnih ćelija embrija, formirajući triploidni endosperm.

Tokom seksualnog razmnožavanja, jedinke različitih spolova formiraju gamete. Ženke proizvode jajašca, mužjaci spermu, a biseksualne jedinke (hermafroditi) proizvode i jajašca i spermu. U većini algi spajaju se dvije identične zametne stanice. Fuzija haploidnih gameta rezultira oplodnjom i formiranjem diploidnog zigota. Zigota se razvija u novu jedinku.

Sve navedeno važi samo za eukariote. Prokarioti također imaju seksualnu reprodukciju, ali to se događa na drugačiji način.

Dakle, tokom seksualne reprodukcije, genomi dvije različite jedinke iste vrste se miješaju. Potomstvo nosi nove genetske kombinacije koje ih razlikuju od roditelja i jedni od drugih. Uzgajivači odabiru različite kombinacije gena koji se pojavljuju u potomstvu u obliku novih osobina od interesa za ljude kako bi razvili nove rase životinja ili biljnih sorti. U nekim slučajevima se koristi umjetna oplodnja. To se radi kako da bi se dobilo potomstvo sa željenim svojstvima, tako i da bi se prevazišla bezdjetnost nekih žena.

PRIMJERI ZADATAKA

dio A

A1. Osnovne razlike između seksualne i aseksualne reprodukcije su u tome što seksualna reprodukcija:

1) javlja se samo kod viših organizama

2) ovo prilagođavanje nepovoljnim uslovima životne sredine

3) obezbeđuje kombinativnu varijabilnost organizama

4) osigurava genetsku postojanost vrste

A2. Koliko spermatozoida nastaje kao rezultat spermatogeneze iz dvije primarne zametne stanice?

1) osam 2) dva 3) šest 4) četiri

A3. Razlika između oogeneze i spermatogeneze je u tome što:

1) četiri ekvivalentne gamete nastaju u oogenezi, a jedna u spermatogenezi

2) jajne ćelije sadrže više hromozoma od spermatozoida

3) u oogenezi se formira jedna punopravna gameta, a u spermatogenezi - četiri

4) oogeneza se odvija jednom diobom primarne zametne stanice, a spermatogeneza - sa dvije

A4. Koliko se podjela originalne ćelije dešava tokom gametogeneze

1) 2 2) 1 3) 3 4) 4

A5. Broj zametnih ćelija formiranih u telu, najverovatnije, može zavisiti od

1) snabdevanje hranljivim materijama u ćeliji

2) starost pojedinca

3) odnos muškaraca i žena u populaciji

4) vjerovatnoća susreta gameta jedna s drugom

A6. Aseksualna reprodukcija dominira životnim ciklusom

1) hidre 3) ajkule

A7. Formiraju se gamete u paprati

1) u sporangijama 3) na listovima

2) na rast 4) u sporovima

A8. Ako je diploidni skup hromozoma pčela 32, tada će u somatskim ćelijama biti 16 hromozoma

1) matica

2) pčela radilica

3) dronovi

4) sva navedena lica

A9. Endosperm kod cvjetnica nastaje fuzijom

1) spermatozoida i jajne ćelije

2) dva spermatozoida i jaje

3) polarno jezgro i spermatozoid

4) dva polarna jezgra i spermatozoid

A10. Dvostruka oplodnja se javlja u

1) kukavičja lanena mahovina 3) lekovita kamilica

2) paprat 4) obični bor

Dio B

U 1. Odaberite prave izjave

1) Formiranje gameta kod biljaka i životinja odvija se prema jednom mehanizmu

2) Sve vrste životinja imaju jaja iste veličine

3) Spore paprati nastaju kao rezultat mejoze

4) Iz jedne jajne ćelije formiraju se 4 jajne ćelije

5) Jajnu stanicu angiosperme oplođuju dva spermatozoida

6) Endosperm kritosjemenjača je triploidan.

U 2. Uspostavite korespondenciju između oblika reprodukcije i njihovih karakteristika

VZ. Postavite ispravan slijed događaja koji se dešavaju tokom dvostruke oplodnje cvjetnica.

A) oplodnja jajne ćelije i centralne ćelije

B) formiranje polenove cijevi

B) oprašivanje

D) formiranje dva spermatozoida

D) razvoj embriona i endosperma

Dio C

C1. Zašto je endosperm angiospermi triploidan, dok su ostale ćelije diploidne?

C2. Pronađite greške u datom tekstu, označite brojeve rečenica u kojima su napravljene i ispravite ih. 1) Diploidna polenova zrna se formiraju u prašnicima kritosjemenjača. 2) Jezgro polenovog zrna se deli na dva jezgra: vegetativno i generativno. 3) Polenovo zrno pada na žig tučka i klija prema plodištu. 4) U polenskoj cijevi se iz vegetativnog jezgra formiraju dvije sperme. 5) Jedan od njih se spaja sa jezgrom jajeta, formirajući triploidnu zigotu. 6) Drugi spermatozoid se spaja sa jezgrima centralnih ćelija, formirajući endosperm.

Ontogeneza i njene inherentne pravilnosti. Specijalizacija ćelija, formiranje tkiva, organa. Embrionalni i postembrionalni razvoj organizama. Životni ciklusi i smjena generacija. Uzroci poremećenog razvoja organizama

Ontogeneza. Ontogeneza - to je individualni razvoj organizma od trenutka formiranja zigote do smrti. U toku ontogeneze ispoljava se redovita promjena fenotipova karakterističnih za datu vrstu. Razlikovati indirektno i ravno ontogeneza. indirektni razvoj(metamorfoza) se javlja kod ravnih crva, mekušaca, insekata, riba, vodozemaca. Njihovi embrioni prolaze kroz nekoliko faza u svom razvoju, uključujući fazu larve. direktnog razvoja odvija se u nelarvalnom ili intrauterinom obliku. Obuhvata sve oblike ovoviviparnosti, razvoj embriona gmizavaca, ptica i sisara jajorodnih, kao i razvoj nekih beskičmenjaka (Orthoptera, paučnjaci i dr.). Intrauterini razvoj javlja se kod sisara, uključujući ljude. AT ontogenija razlikuju dva perioda embrionalni - od formiranja zigota do oslobađanja iz jajnih membrana i postembrionalni od trenutka rođenja do smrti. Embrionalni period višećelijski organizam se sastoji od sljedećih faza: zigote; blastula- faze razvoja višećelijskog embrija nakon drobljenja zigote. Zigota se u procesu blastulacije ne povećava u veličini, povećava se broj ćelija od kojih se sastoji; faze formiranja jednoslojnog embrija, pokrivenog blastoderm, i formiranje primarne tjelesne šupljine - blastoceles ; gastrulae- faze formiranja zametnih listova - ektoderma, endoderma (kod dvoslojnih koelenterata i sunđera) i mezoderma (u troslojnim kod drugih višećelijskih životinja). Kod crijevnih životinja u ovoj fazi se formiraju specijalizirane stanice, kao što su ubodne, genitalne, kožno-mišićne itd. Proces formiranja gastrule tzv gastrulacija .

Neirula- Faze polaganja pojedinih organa.

Histo- i organogeneza- faza pojave specifičnih funkcionalnih, morfoloških i biohemijskih razlika između pojedinih ćelija i delova embriona u razvoju. Kod kralježnjaka u organogenezi moguće je razlikovati:

a) neurogeneza - proces formiranja neuralne cijevi (mozga i kičmene moždine) iz ektodermalnog zametnog sloja, kao i kože, organa vida i sluha;

b) hordogeneza - proces formiranja iz mezoderm akordi, mišići, bubrezi, skelet, krvni sudovi;

c) proces formiranja iz endoderm crijeva i srodni organi - jetra, gušterača, pluća. Uzrok sukcesivnog razvoja tkiva i organa, njihove diferencijacije embrionalna indukcija- uticaj nekih delova embriona na razvoj drugih delova. To je zbog aktivnosti proteina koji su uključeni u rad u određenim fazama razvoja embrija. Proteini regulišu aktivnost gena koji određuju karakteristike organizma. Tako postaje jasno zašto se znakovi određenog organizma pojavljuju postepeno. Svi geni nikada ne rade zajedno. U određenom trenutku radi samo dio gena.

Postembrionalni period podijeljen je u sljedeće korake:

- postembrionalni (prije puberteta);

- period puberteta (provođenje reproduktivnih funkcija);

- starenje i smrt.

Kod ljudi početnu fazu postembrionalnog perioda karakteriše intenzivan rast organa i delova tela u skladu sa utvrđenim proporcijama. Općenito, postembrionalni period osobe dijeli se na sljedeće periode:

- dojenčad (od rođenja do 4 sedmice);

- grudi (od 4 sedmice do godinu dana);

- predškolske (jaslice, srednje, starije);

- škola (rana, tinejdžerska);

- reproduktivni (mladi do 45 godina, zreli do 65 godina);

- post-reproduktivni (stariji do 75 godina i senilni - nakon 75 godina).

PRIMJERI ZADATAKA

dio A

A1. Karakteristična je dvoslojna struktura toka

1) anelidi 3) koelenterati

2) insekti 4) protozoe

A2. nema mezoderma

1) glista 3) koralni polip

A3. Direktan razvoj se dešava u

1) žabe 2) skakavci 3) muhe 4) pčele

A4. Kao rezultat cijepanja zigota, a

1) gastrula 3) neurula

2) blastula 4) mezoderm

A5. Razvija se iz endoderme

1) aorta 2) mozak 3) pluća 4) koža

A6. Odvojeni organi višećelijskog organizma polažu se u fazi

1) blastula 3) oplodnja

2) gastrula 4) neurula

A7. Blastulacija je

1) rast ćelija

2) višestruko drobljenje zigote

3) ćelijska dioba

4) povećanje veličine zigote

A8. Gastrula psećeg embriona je:

1) embrion sa formiranom neuralnom cijevi

2) višećelijski jednoslojni embrion sa tjelesnom šupljinom

3) višećelijski troslojni embrion sa tjelesnom šupljinom

4) višećelijski dvoslojni embrion

A9. Diferencijacija ćelija, organa i tkiva nastaje kao rezultat

1) djelovanje određenih gena u određeno vrijeme

2) istovremeno djelovanje svih gena

3) gastrulacija i blastulacija

4) razvoj pojedinih organa

A10. Koju fazu embrionalnog razvoja kičmenjaka predstavlja mnoštvo nespecijalizovanih ćelija?

1) blastula 3) rana neurula

2) gastrula 4) kasna neurula

Dio B

U 1. Šta se od navedenog odnosi na embriogenezu?

1) oplodnja 4) spermatogeneza

2) gastrulacija 5) drobljenje

3) neurogeneza 6) oogeneza

U 2. Odaberite karakteristike karakteristične za blastulu

1) embrion u kojem se formira akord

2) višećelijski embrion sa tjelesnom šupljinom

3) embrion koji se sastoji od 32 ćelije

4) troslojni embrion

5) jednoslojni embrion sa tjelesnom šupljinom

6) embrion koji se sastoji od jednog sloja ćelija

VZ. Spojite organe višećelijskog embrija sa zametnim slojevima od kojih su ti organi formirani.

Dio C

C1. Navedite primjere direktnog i indirektnog postembrionalnog razvoja na primjeru insekata.

3.2. Razmnožavanje organizama, njegov značaj. Metode razmnožavanja, sličnosti i razlike između spolne i aseksualne reprodukcije. Upotreba seksualne i aseksualne reprodukcije u ljudskoj praksi. Uloga mejoze i oplodnje u osiguravanju konstantnosti broja hromozoma u generacijama. Upotreba umjetne oplodnje kod biljaka i životinja.

3.3. Ontogeneza i njene inherentne pravilnosti. Specijalizacija ćelija, formiranje tkiva, organa. Embrionalni i postembrionalni razvoj organizama. Životni ciklusi i smjena generacija. Uzroci poremećaja u razvoju organizama.

3.5. Obrasci nasljeđa, njihova citološka osnova. Mono- i dihibridno ukrštanje. Obrasci nasljeđivanja koje je ustanovio G. Mendel. Povezano nasljeđivanje osobina, kršenje veze gena. Zakoni T. Morgana. Hromozomska teorija nasljeđa. Seksualna genetika. Nasljeđivanje spolno vezanih osobina. Genotip kao integralni sistem. Razvoj znanja o genotipu. Ljudski genom. Interakcija gena. Rješenje genetskih problema. Izrada šema ukrštanja. G. Mendelovi zakoni i njihove citološke osnove.

3.6. Promjenjivost osobina u organizmima: modifikacija, mutacija, kombinacija. Vrste mutacija i njihovi uzroci. Vrijednost varijabilnosti u životu organizama iu evoluciji. brzina reakcije.

3.6.1. Varijabilnost, njeni tipovi i biološki značaj.

3.7. Štetno djelovanje mutagena, alkohola, droga, nikotina na genetski aparat ćelije. Zaštita životne sredine od zagađenja mutagenima. Identifikacija izvora mutagena u okolini (indirektno) i procjena mogućih posljedica njihovog utjecaja na vlastiti organizam. Nasljedne bolesti ljudi, njihovi uzroci, prevencija.

3.7.1. Mutageni, mutageneza.

3.8. Uzgoj, njegovi zadaci i praktični značaj. Učenje N.I. Vavilov o centrima raznolikosti i porijeklu gajenih biljaka. Zakon homolognih nizova u nasljednoj varijabilnosti. Metode oplemenjivanja novih sorti biljaka, pasmina životinja, sojeva mikroorganizama. Vrijednost genetike za selekciju. Biološke osnove za uzgoj kultiviranih biljaka i domaćih životinja.

3.8.1. Genetika i selekcija.

3.8.2. Metode rada I.V. Michurin.

3.8.3. Centri porijekla gajenih biljaka.

3.9. Biotehnologija, ćelijski i genetski inženjering, kloniranje. Uloga ćelijske teorije u formiranju i razvoju biotehnologije. Značaj biotehnologije za razvoj uzgoja, poljoprivrede, mikrobiološke industrije i očuvanje genofonda planete. Etički aspekti razvoja nekih istraživanja u biotehnologiji (kloniranje čovjeka, usmjerene promjene u genomu).

3.9.1. Ćelijski i genetski inženjering. Biotehnologija.

Raznolikost organizama: jednoćelijski i višećelijski; autotrofi, heterotrofi.

Jednoćelijski i višećelijski organizmi

Izuzetna raznolikost živih bića na planeti tjera nas da pronađemo različite kriterije za njihovu klasifikaciju. Dakle, svrstavaju se u stanične i nestanične oblike života, budući da su ćelije strukturna jedinica gotovo svih poznatih organizama - biljaka, životinja, gljiva i bakterija, dok su virusi nećelijski oblici.

U zavisnosti od broja ćelija koje čine telo i stepena njihove interakcije, razlikuju se jednoćelijski, kolonijalni i višećelijski organizmi. Unatoč činjenici da su sve stanice morfološki slične i sposobne za obavljanje uobičajenih funkcija stanice (metabolizam, održavanje homeostaze, razvoj itd.), stanice jednoćelijskih organizama obavljaju funkcije integralnog organizma. Podjela ćelija kod jednoćelijskih organizama povlači povećanje broja jedinki, a u njihovom životnom ciklusu nema višećelijskih faza. Općenito, jednoćelijski organizmi imaju isti ćelijski i organizmski nivo organizacije. Ogromna većina bakterija, dio životinja (protozoa), biljaka (neke alge) i gljiva su jednoćelijske. Neki taksonomisti čak predlažu da se jednostanični organizmi razlikuju u posebno kraljevstvo - protiste.

Colonial nazivaju se organizmi u kojima u procesu aseksualnog razmnožavanja jedinke kćeri ostaju povezane s matičnim organizmom, formirajući manje ili više složenu asocijaciju - koloniju. Pored kolonija višećelijskih organizama, kao što su koralni polipi, postoje i kolonije jednoćelijskih organizama, posebno algi pandorina i eudorina. Kolonijalni organizmi su, očigledno, bili posredna karika u procesu nastanka višećelijskih organizama.

Višećelijski organizmi, bez sumnje, imaju viši nivo organizacije od jednoćelijskih, jer njihovo tijelo formiraju mnoge ćelije. Za razliku od kolonijalnih ćelija, koje mogu imati i više ćelija, kod višećelijskih organizama ćelije su specijalizovane za obavljanje različitih funkcija, što se odražava i na njihovu strukturu. Cijena ove specijalizacije je gubitak sposobnosti njihovih ćelija da egzistiraju samostalno, a često i da razmnožavaju svoju vrstu. Podjela jedne ćelije dovodi do rasta višećelijskog organizma, ali ne i do njegove reprodukcije. Ontogenezu višećelijskih organizama karakterizira proces fragmentacije oplođenog jajašca na mnoge blastomerne stanice, od kojih se naknadno formira organizam s diferenciranim tkivima i organima. Višećelijski organizmi su općenito veći od jednoćelijskih organizama. Povećanje veličine tijela u odnosu na njihovu površinu doprinijelo je usložnjavanju i poboljšanju metaboličkih procesa, formiranju unutrašnjeg okruženja i, u konačnici, omogućilo im veću otpornost na utjecaje okoline (homeostaza). Dakle, višećelijski organizmi imaju niz prednosti u organizaciji u odnosu na jednoćelijske organizme i predstavljaju kvalitativni skok u evolucijskom procesu. Nekoliko bakterija je višećelijskih, većina biljaka, životinja i gljiva.

Autotrofi i heterotrofi

Prema načinu ishrane svi organizmi se dele na autotrofe i heterotrofe. Autotrofi su sposobni samostalno sintetizirati organske tvari iz anorganskih tvari, dok heterotrofi koriste isključivo gotove organske tvari.

Neki autotrofi mogu koristiti svjetlosnu energiju za sintezu organskih spojeva - takvi organizmi se nazivaju fotoautotrofi, oni su u stanju provoditi fotosintezu. Biljke i neke bakterije su fotoautotrofi. Oni su usko susjedni s kemoautotrofima, koji izvlače energiju oksidacijom anorganskih spojeva u procesu kemosinteze - to su neke bakterije.

Saprotrofi nazivaju heterotrofnim organizmima koji se hrane organskim ostacima. Oni igraju važnu ulogu u kruženju supstanci u prirodi, jer osiguravaju završetak postojanja organskih supstanci u prirodi, razlažući ih na neorganske. Dakle, saprotrofi učestvuju u procesima formiranja tla, prečišćavanja vode itd. Mnoge gljive i bakterije, kao i neke biljke i životinje, pripadaju saprotrofima.

Virusi su nećelijski oblici života

Karakterizacija virusa

Uz ćelijski oblik života, postoje i njegovi nećelijski oblici - virusi, viroidi i prioni. Virusi (od latinskog vira - otrov) su najmanji živi objekti koji nisu u stanju da daju nikakve znakove života izvan ćelija. Činjenicu njihovog postojanja dokazao je još 1892. godine ruski naučnik D. I. Ivanovski, koji je ustanovio da je bolest biljaka duhana - takozvani mozaik duhana - uzrokovana neobičnim patogenom koji prolazi kroz bakterijske filtere (slika 3.1), međutim, tek 1917. F d "Errel je izolovao prvi virus - bakteriofag. Viruse proučava nauka virologija (od latinskog vira - otrov i grčkog logos - riječ, nauka).

U naše vrijeme poznato je već oko 1000 virusa koji se klasificiraju prema objektima oštećenja, obliku i drugim osobinama, ali najčešća je klasifikacija prema kemijskom sastavu i strukturi virusa.

Za razliku od staničnih organizama, virusi se sastoje samo od organskih supstanci - uglavnom nukleinskih kiselina i proteina, ali neki virusi sadrže i lipide i ugljikohidrate.

Svi virusi se uslovno dijele na jednostavne i složene. Jednostavni virusi se sastoje od nukleinske kiseline i proteinske ljuske - kapsida. Kapsid nije monolitan, sastavljen je od proteinskih podjedinica - kapsomera. Kod kompleksnih virusa, kapsid je prekriven lipoproteinskom membranom - superkapsidom, koji također uključuje glikoproteine i nestrukturne enzimske proteine. Bakterijski virusi imaju najsloženiju strukturu - bakteriofage (od grčkog bacterion - štapić i phagos - žderač), u kojima su izolovani glava i nastavak, odnosno "rep". Glavu bakteriofaga formiraju proteinski kapsid i nukleinska kiselina zatvorena u njemu. U repu se razlikuju proteinski omotač i šuplji štap skriven unutra. Na dnu štapa nalazi se posebna ploča sa šiljcima i nitima odgovornim za interakciju bakteriofaga sa površinom ćelije.

Za razliku od staničnih oblika života, koji imaju i DNK i RNK, virusi sadrže samo jednu vrstu nukleinske kiseline (ili DNK ili RNK), pa se dijele na DNK viruse, velike boginje, herpes simplex, adenoviruse, neke viruse hepatitisa i bakteriofage) i Virusi koji sadrže RNA (virusi mozaika duhana, HIV, encefalitis, boginje, rubeola, bjesnilo, gripa, drugi virusi hepatitisa, bakteriofagi, itd.). Kod nekih virusa DNK može biti predstavljena jednolančanom molekulom, a RNK može biti dvolančana.

Budući da su virusi lišeni organela kretanja, infekcija nastaje direktnim kontaktom virusa sa ćelijom. Uglavnom se javlja kapljicama u vazduhu (gripa), kroz probavni sistem (hepatitis), krv (HIV) ili prenosilac (virus encefalitisa).

Virusi mogu slučajno ući u ćeliju direktno, sa tekućinom koja se apsorbira pinocitozom, ali češće njihovom prodiranju prethodi kontakt sa membranom ćelije domaćina, uslijed čega se nukleinska kiselina virusa ili cijela virusna čestica nalazi u citoplazmi. . Većina virusa ne prodire ni u jednu ćeliju organizma domaćina, već u strogo definiranu, na primjer, virusi hepatitisa inficiraju ćelije jetre, a virusi gripe inficiraju ćelije sluzokože gornjih dišnih puteva, jer su u stanju da stupe u interakciju. sa specifičnim receptorskim proteinima na površini ćelijske membrane - domaćina, kojih nema u drugim ćelijama.

Zbog činjenice da ćelije biljaka, bakterija i gljiva imaju jake stanične zidove, virusi koji inficiraju ove organizme razvili su odgovarajuće adaptacije za prodiranje. Dakle, nakon interakcije sa površinom ćelije domaćina, bakteriofagi je „probijaju“ svojim štapićem i uvode nukleinsku kiselinu u citoplazmu ćelije domaćina (slika 3.2). Kod gljiva se infekcija javlja uglavnom kada su stanični zidovi oštećeni, a kod biljaka je moguć i navedeni put i prodor virusa kroz plazmodezme.

Nakon prodora u ćeliju, dolazi do "svlačenja" virusa, odnosno gubitka kapsida. Daljnji događaji zavise od prirode nukleinske kiseline virusa: virusi koji sadrže DNK ubacuju svoju DNK u genom ćelije domaćina (bakteriofagi), a na RNK se prvo sintetizira bilo koja DNK, koja se zatim integrira u genom ćelije domaćina (HIV), ili može direktno doći do sinteze proteina (virus influence). Reprodukcija nukleinske kiseline virusa i sinteza kapsidnih proteina pomoću aparata stanice za sintezu proteina bitne su komponente virusne infekcije, nakon čega dolazi do samosastavljanja virusnih čestica i njihovog oslobađanja iz stanice. Virusne čestice u nekim slučajevima napuštaju ćeliju, postupno pupajući iz nje, au drugim slučajevima dolazi do mikroeksplozije, praćene smrću stanice.

Virusi ne samo da inhibiraju sintezu vlastitih makromolekula u ćeliji, već su također sposobni uzrokovati oštećenje ćelijskih struktura, posebno prilikom masovnog izlaska iz stanice. To dovodi, na primjer, do masovne smrti industrijskih kultura bakterija mliječne kiseline u slučaju oštećenja od strane nekih bakteriofaga, narušenog imuniteta zbog uništavanja HIV T4-limfocita, koji su jedna od središnjih karika obrambenih snaga organizma, do brojnih krvarenja i smrti osobe kao posljedica infekcije virusom ebole, do degeneracije stanica i stvaranja kancerogenog tumora itd.

Uprkos činjenici da virusi koji uđu u ćeliju često brzo potiskuju njene sisteme za popravku i uzrokuju smrt, vjerojatan je i drugi scenarij – aktiviranje obrambenih snaga organizma, što je povezano sa sintezom antivirusnih proteina, poput interferona i imunoglobulina. U tom slučaju se prekida reprodukcija virusa, ne stvaraju se nove virusne čestice, a ostaci virusa se uklanjaju iz stanice.

Virusi uzrokuju brojne bolesti kod ljudi, životinja i biljaka. U biljkama je ovo mozaik od duvana i tulipana, kod ljudi - gripa, rubeola, boginje, SIDA itd. U istoriji čovečanstva virusi velikih boginja, "španske gripe", a sada i HIV odneli su živote stotina miliona ljudi. Međutim, infekcija takođe može povećati otpornost organizma na različite patogene (imunitet), te tako doprinijeti njihovom evolucijskom napretku. Osim toga, virusi su u stanju da “uhvate” dijelove genetske informacije ćelije domaćina i prenesu ih na sljedeću žrtvu, čime se osigurava takozvani horizontalni prijenos gena, formiranje mutacija i, na kraju, opskrba materijalom za evolucioni proces.

U naše vrijeme virusi se široko koriste u proučavanju strukture i funkcija genetskog aparata, kao i principa i mehanizama za implementaciju nasljednih informacija, koriste se kao alat za genetski inženjering i biološku kontrolu patogena. određene bolesti biljaka, gljiva, životinja i ljudi.

AIDS bolest i HIV infekcija

HIV (virus humane imunodeficijencije) otkriven je tek početkom 1980-ih, ali širenje bolesti koju izaziva i nemogućnost izlječenja u ovoj fazi razvoja medicine zahtijevaju da mu se posveti povećana pažnja. Godine 2008. F. Barre-Sinoussi i L. Montagnier dobili su Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu za svoja istraživanja o HIV-u.

HIV je kompleksni virus koji sadrži RNK koji uglavnom inficira limfocite T4, koji koordiniraju rad cjelokupnog imunološkog sistema (slika 3.3). Na RNK virusa, pomoću enzima RNA-zavisne DNK polimeraze (reverzne transkriptaze), sintetiše se DNK, koja se integriše u genom ćelije domaćina, pretvara u provirus i „skriva“ na neodređeno vreme. Nakon toga, čitanje informacija o virusnoj RNK i proteinima počinje iz ovog dijela DNK, koji se sklapaju u virusne čestice i napuštaju ga gotovo istovremeno, osuđujući ih na smrt. Virusne čestice inficiraju sve nove ćelije i dovode do smanjenja imuniteta.

HIV infekcija ima nekoliko stadijuma, dok osoba dugo može biti nosilac bolesti i zaraziti druge ljude, ali koliko god taj period trajao, ipak dolazi poslednji stadijum koji se naziva sindrom stečene imunodeficijencije ili SIDA.

Bolest karakterizira smanjenje, a zatim i potpuni gubitak imuniteta organizma na sve patogene. Znaci AIDS-a su kronično oštećenje sluznice usne šupljine i kože uzročnicima virusnih i gljivičnih oboljenja (herpes, gljivične gljivice i dr.), teška upala pluća i druge bolesti povezane sa AIDS-om.

HIV se prenosi seksualnim putem, putem krvi i drugih tjelesnih tekućina, ali se ne prenosi rukovanjem i kućnim potrepštinama. U početku se kod nas HIV infekcija češće povezivala s promiskuitetom^ seksualnim kontaktima, posebno homoseksualnim, ovisnosti o injektirajućim drogama i transfuziji kontaminirane krvi, ali sada je epidemija prešla rizične grupe i ubrzano se širi na druge kategorije stanovništva.

Glavna sredstva prevencije širenja HIV infekcije su upotreba kondoma, razumljivost u seksualnim odnosima i odbijanje upotrebe droga.

Mjere za sprječavanje širenja virusnih bolesti

Glavno sredstvo prevencije virusnih bolesti kod ljudi je nošenje gaznih zavoja pri kontaktu sa oboljelim respiratornim bolestima, pranje ruku, povrća i voća, kiseljenje staništa prenosilaca virusnih bolesti, vakcinacija protiv krpeljnog encefalitisa, sterilizacija medicinskih instrumenata u medicinskom ustanovama itd. Da bi se izbjegla infekcija HIV-om treba odustati i od upotrebe alkohola, droga, imati jednog seksualnog partnera, koristiti ličnu zaštitnu opremu tokom seksualnog odnosa itd.

Viroidi

Viroidi (od latinskog virus - otrov i grčkog eidos - oblik, vrsta) su najmanji uzročnici biljnih bolesti, koji uključuju samo RNK niske molekularne težine.

Njihova nukleinska kiselina vjerovatno ne kodira sopstvene proteine, već se samo reprodukuje u ćelijama biljke domaćina koristeći njene enzimske sisteme. Često također može presjeći DNK ćelije domaćina na nekoliko dijelova, osuđujući tako ćeliju i biljku u cjelini na smrt. Dakle, prije nekoliko godina, viroidi su uzrokovali smrt miliona kokosovih stabala na Filipinima.

prioni

Prioni (skraćeno engleski proteinaceous infectious i -on) su mali infektivni agensi proteinske prirode, koji imaju oblik niti ili kristala.

Proteini istog sastava prisutni su u normalnoj ćeliji, ali prioni imaju posebnu tercijarnu strukturu. Ulazeći u organizam s hranom, pomažu odgovarajućim "normalnim" proteinima da steknu strukturu karakterističnu za same prione, što dovodi do nakupljanja "nenormalnih" proteina i manjka normalnih. Naravno, to uzrokuje poremećaje u funkcijama tkiva i organa, posebno centralnog nervnog sistema, i razvoj trenutno neizlječivih bolesti: „kravlje ludilo“, Creutzfeldt-Jakobova bolest, kuru itd.

Razmnožavanje organizama, njegov značaj

Sposobnost organizama da reprodukuju svoju vrstu jedno je od osnovnih svojstava živih bića. Unatoč činjenici da je život u cjelini kontinuiran, životni vijek jedne jedinke je konačan, stoga prijenos nasljednih informacija s jedne generacije na drugu tokom reprodukcije osigurava opstanak ove vrste organizama u dugim vremenskim periodima. Dakle, reprodukcija osigurava kontinuitet i sukcesiju života.

Preduvjet za reprodukciju je dobivanje većeg broja potomaka od roditeljskih jedinki, jer neće svi potomci moći doživjeti fazu razvoja u kojoj sami mogu proizvesti potomstvo, jer ih grabežljivci mogu uništiti, umrijeti od bolesti i prirodne katastrofe, kao što su požari, poplave itd.

Metode razmnožavanja, sličnosti i razlike između spolne i aseksualne reprodukcije

U prirodi postoje dva glavna načina razmnožavanja - aseksualna i seksualna.

Aseksualna reprodukcija je način razmnožavanja u kojem ne dolazi do formiranja niti spajanja specijalizovanih zametnih ćelija – gameta, već u tome učestvuje samo jedan roditeljski organizam. Aseksualna reprodukcija se zasniva na mitotičkoj deobi ćelija.

U zavisnosti od toga iz koliko ćelija majčinog tela nastaje nova jedinka, aseksualna reprodukcija se deli na zapravo aseksualnu i vegetativnu. Pravilnom aseksualnom reprodukcijom ćerka jedinka se razvija iz jedne ćelije majčinog organizma, a vegetativnom reprodukcijom iz grupe ćelija ili celog organa.

U prirodi postoje četiri glavna tipa pravilne aseksualne reprodukcije: binarna fisija, višestruka fisija, sporulacija i jednostavno pupanje.

Binarna fisija je u suštini jednostavna mitotička podjela jednoćelijskog majčinog organizma, u kojoj se prvo dijeli jezgro, a zatim citoplazma. Karakteristično je za različite predstavnike biljnog i životinjskog carstva, na primjer, Proteus ameba i ciliates-cipele.

Višestrukoj diobi, ili šizogoniji, prethodi ponovljena dioba jezgra, nakon čega se citoplazma dijeli na odgovarajući broj fragmenata. Ova vrsta aseksualne reprodukcije nalazi se kod jednoćelijskih životinja - sporozoana, na primjer, u malarijskom plazmodiju.

U mnogim biljkama i gljivama u životnom ciklusu dolazi do stvaranja spora - jednoćelijskih specijaliziranih formacija koje sadrže zalihe hranjivih tvari i prekrivene gustom zaštitnom ljuskom. Spore se raspršuju vjetrom i vodom, te u prisustvu povoljnih uslova klijaju, stvarajući novi višećelijski organizam.

Karakterističan primjer pupanja kao vrste same aseksualne reprodukcije je pupanje kvasca, u kojem se nakon nuklearne diobe na površini matične stanice pojavljuje mala izbočina u koju se pomiče jedno od jezgara, nakon čega se odvaja nova mala stanica. . Tako je očuvana sposobnost matične ćelije za dalju diobu, a broj jedinki se brzo povećava.

Vegetativno razmnožavanje može se vršiti u obliku pupanja, fragmentacije, poliembrionije itd. Prilikom pupanja, hidra formira izbočinu stijenke tijela, koja se postepeno povećava u veličini, na prednjem kraju se probija otvor za usta, okružen pipcima. Završava se formiranjem male hidre, koja se potom odvaja od majčinog organizma. Pupanje je također karakteristično za niz koraljnih polipa i anelida.

Fragmentaciju prati podjela tijela na dva ili više dijelova, a iz svakog se razvijaju punopravne jedinke (meduze, morske anemone, ravni i anelidi, bodljikaši).

U poliembrioniji, embrij, nastao kao rezultat oplodnje, podijeljen je na nekoliko embrija. Ovaj fenomen se redovno javlja kod oklopnika, ali se može pojaviti i kod ljudi u slučaju identičnih blizanaca.

Sposobnost vegetativnog razmnožavanja najviše je razvijena kod biljaka kod kojih gomolji, lukovice, rizomi, korijenske izbojke, brkovi, pa čak i pupoljci iz legla mogu dati početak novog organizma.

Za aseksualnu reprodukciju potreban je samo jedan roditelj, što štedi vrijeme i energiju potrebnu za pronalaženje seksualnog partnera. Osim toga, iz svakog fragmenta majčinog organizma mogu nastati nove jedinke, čime se također štedi materija i energija koja se troši na reprodukciju. Stopa aseksualne reprodukcije je također prilično visoka, na primjer, bakterije se mogu podijeliti svakih 20-30 minuta, povećavajući svoj broj izuzetno brzo. Ovim načinom reprodukcije formiraju se genetski identični potomci - klonovi, što se može smatrati prednošću, pod uslovom da uslovi okoline ostanu konstantni.

Međutim, zbog činjenice da su slučajne mutacije jedini izvor genetske varijabilnosti, gotovo potpuno odsustvo varijabilnosti među potomcima smanjuje njihovu prilagodljivost na nove uslove okoline tokom naseljavanja i kao rezultat toga umiru u mnogo većem broju nego tokom seksualnog odnosa. reprodukcija.

seksualna reprodukcija- metoda reprodukcije u kojoj se formira i spaja zametne stanice, odnosno gamete, u jednu ćeliju - zigotu, iz koje se razvija novi organizam.

Ako bi se tokom seksualne reprodukcije somatske ćelije sa diploidnim skupom hromozoma (kod ljudi 2n = 46) spojile, onda bi već u drugoj generaciji ćelije novog organizma već sadržavale tetraploidni set (kod ljudi 4n = 92), u treći - oktaploid, itd.

Međutim, dimenzije eukariotske ćelije nisu neograničene, one bi trebale fluktuirati unutar 10-100 mikrona, jer s manjim veličinama ćelije neće sadržavati kompletan skup tvari i struktura potrebnih za njenu vitalnu aktivnost, a kod velikih veličina ujednačen opskrba ćelije kisikom, ugljičnim dioksidom, vodom i drugim potrebnim tvarima. Shodno tome, veličina jezgra, u kojem se nalaze hromozomi, ne može biti veća od 1/5-1/10 zapremine ćelije, a ako se ovi uslovi prekrše, ćelija više neće moći da postoji. Dakle, za seksualnu reprodukciju neophodno je prethodno smanjenje broja hromozoma, koji će se obnoviti tokom oplodnje, što je obezbeđeno procesom mejotičke deobe ćelija.

Smanjenje broja hromozoma takođe mora biti striktno uređeno i ekvivalentno, jer ako novi organizam nema kompletne parove hromozoma sa njihovim ukupnim normalnim brojem, onda ili neće biti održiv, ili će to biti praćeno razvojem ozbiljne bolesti.

Dakle, mejoza osigurava smanjenje broja hromozoma, koji se obnavlja tijekom oplodnje, održavajući postojanost kariotipa u cjelini.

Posebni oblici seksualne reprodukcije su partenogeneza i konjugacija. U partenogenezi, odnosno djevičanskom razvoju, iz neoplođenog jajeta se razvija novi organizam, kao, na primjer, kod dafnije, medonosnih pčela i nekih kamenih guštera. Ponekad se ovaj proces stimuliše unošenjem sperme iz organizama druge vrste.

U procesu konjugacije, što je tipično, na primjer, za cilijate, pojedinci razmjenjuju fragmente nasljednih informacija, a zatim se razmnožavaju aseksualno. Strogo govoreći, konjugacija je seksualni proces, a ne primjer seksualne reprodukcije.

Za postojanje seksualne reprodukcije potrebna je proizvodnja najmanje dvije vrste zametnih stanica: muških i ženskih. Zovu se životinjski organizmi u kojima različite jedinke proizvode muške i ženske polne ćelije dvodomna, dok one sposobne da proizvode obe vrste gameta - hermafroditi. Hermafroditizam je karakterističan za mnoge ravne i anelide, puževe.

Biljke u kojima se na različitim jedinkama nalaze muški i ženski cvjetovi ili drugi reproduktivni organi različitih imena nazivaju se dvodomna, i imaju obje vrste cvijeća u isto vrijeme - jednodomni.

Seksualna reprodukcija osigurava nastanak genetske raznolikosti potomstva, koja se zasniva na mejozi i rekombinaciji roditeljskih gena tokom oplodnje. Najuspješnije kombinacije gena omogućavaju najbolju adaptaciju potomaka na okolinu, njihov opstanak i veću vjerovatnoću prenošenja nasljednih informacija na sljedeće generacije. Ovaj proces dovodi do promjene karakteristika i svojstava organizama i, u konačnici, do stvaranja novih vrsta u procesu evolucijske prirodne selekcije.

Istovremeno, materija i energija se neefikasno koriste tokom seksualne reprodukcije, budući da su organizmi često primorani da proizvode milione gameta, ali se samo nekoliko njih koristi tokom oplodnje. Osim toga, potrebno je trošiti energiju na obezbjeđivanje drugih uslova. Na primjer, biljke formiraju cvijeće i proizvode nektar kako bi privukle životinje koje prenose polen na ženske dijelove drugog cvijeća, a životinje provode mnogo vremena i energije tražeći par i udvaranje. Tada se mnogo energije mora potrošiti na brigu o potomstvu, budući da su u seksualnom razmnožavanju potomci u početku često tako mali da mnogi od njih umiru od grabežljivaca, gladi ili jednostavno zbog nepovoljnih uvjeta. Stoga su tokom aseksualne reprodukcije troškovi energije mnogo manji. Ipak, seksualna reprodukcija ima barem jednu neprocjenjivu prednost - genetsku varijabilnost potomstva.

Aseksualno i spolno razmnožavanje ljudi naširoko koriste u poljoprivredi, ukrasnom stočarstvu, uzgoju biljaka i drugim područjima za uzgoj novih sorti biljaka i pasmina životinja, očuvanje ekonomski vrijednih osobina, a također i brzo povećanje broja jedinki.

U aseksualnoj reprodukciji biljaka, uz tradicionalne metode - reznice, cijepljenje i razmnožavanje slojevima, suvremene metode povezane s upotrebom kulture tkiva postupno zauzimaju vodeću poziciju. U ovom slučaju, nove biljke se dobivaju iz malih fragmenata matične biljke (ćelija ili komada tkiva) uzgojenih na hranjivom mediju koji sadrži sve hranjive tvari i hormone potrebne za biljku. Ove metode omogućavaju ne samo brzo razmnožavanje sorti biljaka s vrijednim svojstvima, kao što je krumpir otporan na listanje, već i dobivanje organizama koji nisu zaraženi virusima i drugim biljnim patogenima. Kultura tkiva je također osnova proizvodnje takozvanih transgenih ili genetski modificiranih organizama, kao i hibridizacije somatskih biljnih stanica koje se ne mogu ukrstiti na drugi način.

Ukrštanjem biljaka različitih sorti moguće je dobiti organizme s novim kombinacijama ekonomski vrijednih svojstava. Za to se koristi oprašivanje polenom biljaka iste ili druge vrste, pa čak i roda. Ovaj fenomen se zove udaljena hibridizacija.

Budući da više životinje nemaju sposobnost prirodnog razmnožavanja aseksualno, njihov glavni način reprodukcije je seksualni. Za to se koristi ukrštanje jedinki iste vrste (pasmine) i interspecifična hibridizacija, što rezultira tako poznatim hibridima kao što su mazga i košulja, ovisno o tome koje jedinke koje vrste su uzete za majke - magarac i konj. Međutim, međuvrsni hibridi su često sterilni, odnosno nesposobni da daju potomstvo, pa ih svaki put treba iznova uzgajati.

Za reprodukciju domaćih životinja koristi se i umjetna partenogeneza. Izvanredni ruski genetičar B. L. Astaurov je podizanjem temperature izazvao veći prinos ženki svilene bube, koje tkaju čahure od finijeg i vrednijeg konca od mužjaka.

Kloniranje se može smatrati i aseksualnom reprodukcijom, jer koristi jezgro somatske ćelije, koje se unosi u oplođeno jaje sa ubijenim jezgrom. Organizam u razvoju mora biti kopija ili klon već postojećeg organizma.

Gnojidba kod cvjetnica i kičmenjaka

Gnojidba- ovo je proces fuzije muških i ženskih zametnih ćelija kako bi se formirala zigota.

U procesu oplodnje prvo dolazi do prepoznavanja i fizičkog kontakta muških i ženskih gameta, zatim do spajanja njihove citoplazme, a tek u posljednjoj fazi dolazi do spajanja nasljednog materijala. Oplodnja vam omogućava da obnovite diploidni set hromozoma, smanjen u procesu formiranja zametnih ćelija.

Najčešće u prirodi dolazi do oplodnje muškim reproduktivnim ćelijama drugog organizma, međutim u nizu slučajeva je moguć i prodor vlastitih spermatozoida - samooplodnja. Sa evolucijske tačke gledišta, samooplodnja je manje korisna, jer je vjerovatnoća pojave novih kombinacija gena minimalna. Stoga, čak i kod većine hermafroditskih organizama, dolazi do unakrsne oplodnje. Ovaj proces je svojstven i biljkama i životinjama, međutim, postoje brojne razlike u njegovom toku kod navedenih organizama.

Dakle, kod cvjetnica oplodnji prethodi oprašivanje- prenos polena koji sadrži muške polne ćelije - sperme - na stigmu tučka. Tamo klija, formirajući polenovu cijev uz koju se kreću dvije sperme. Došavši do embrionalne vrećice, jedan spermatozoid se spaja sa jajnom stazom u zigotu, a drugi sa centralnom ćelijom (2n), što dovodi do naknadnog skladišnog tkiva sekundarnog endosperma. Ovaj način oplodnje tzv dvostruka oplodnja(Sl. 3.4).

Kod životinja, posebno kralježnjaka, oplodnji prethodi konvergencija gameta, ili inseminacija. Uspjehu oplodnje doprinosi sinhronizacija izlučivanja muških i ženskih zametnih stanica, kao i oslobađanje specifičnih hemikalija iz jajašca kako bi se olakšala orijentacija spermatozoida u prostoru.

Prilikom uzgoja gajenih biljaka i domaćih životinja ljudski napori su uglavnom usmjereni na očuvanje i umnožavanje ekonomski vrijednih svojstava, dok se smanjuje otpornost ovih organizama na uslove okoline i ukupna održivost. Osim toga, soja i mnoge druge kulture se samooprašuju, tako da je potrebna ljudska intervencija za razvoj novih sorti. Poteškoće mogu biti i u samom procesu oplodnje, jer neke biljke i životinje mogu imati gene za sterilnost.

Biljke u uzgojne svrhe proizvode umjetno oprašivanje, za koje se s cvjetova uklanjaju prašnici, a zatim se polen s drugih cvjetova nanosi na žigme tučaka i oprašeni cvjetovi se pokrivaju izolatorskim kapicama kako bi se spriječilo oprašivanje polenom drugih biljaka. U nekim slučajevima provodi se umjetno oprašivanje radi povećanja prinosa, jer se sjeme i plodovi ne razvijaju iz jajnika neoprašenih cvjetova. Ova tehnika je ranije praktikovana u usevima suncokreta.

Udaljenom hibridizacijom, posebno ako se biljke razlikuju po broju hromozoma, prirodna oplodnja postaje ili potpuno nemoguća, ili se već pri prvoj diobi ćelije poremeti segregacija hromozoma i organizam umire. U ovom slučaju, oplodnja se vrši u veštačkim uslovima, a na početku deobe ćelija se tretira kolhicinom, supstancom koja uništava deobeno vreteno, dok se hromozomi raspršuju po ćeliji i tada se formira novo jezgro. sa udvostručenim brojem hromozoma, a prilikom narednih podela ovakvi problemi ne nastaju. Tako je nastao rijedak hibrid kupusa G.D. Karpechenko i tritikale, visokoprinosni hibrid pšenice i raži.

Kod glavnih vrsta domaćih životinja postoji još više prepreka za oplodnju nego kod biljaka, što čovjeka prisiljava na drastične mjere. Umjetno osjemenjivanje koristi se uglavnom u uzgoju vrijednih rasa, kada je potrebno dobiti što više potomaka od jednog proizvođača. U tim slučajevima se sjemena tekućina sakuplja, miješa sa vodom, stavlja u ampule, a zatim se po potrebi ubrizgava u genitalni trakt ženki. U ribogojilištima, prilikom vještačke oplodnje ribama, muška sperma dobijena iz mlijeka miješa se sa kavijarom u posebnim posudama. Mladunci uzgojeni u posebnim kavezima zatim se puštaju u prirodna vodena tijela i obnavljaju populaciju, na primjer, jesetra u Kaspijskom moru i na Donu.

Dakle, umjetna oplodnja služi osobi da dobije nove, visokoproduktivne sorte biljaka i pasmina životinja, kao i da poveća njihovu produktivnost i obnovi prirodne populacije.

Vanjska i unutrašnja oplodnja

Životinje razlikuju spoljašnju i unutrašnju oplodnju. At spoljna oplodnja izvode se ženske i muške zametne stanice, gdje se odvija proces njihovog spajanja, kao na primjer kod anelida, školjkaša, nekranijalnih, većine riba i mnogih vodozemaca. Unatoč činjenici da ne zahtijeva pristup jedinki za uzgoj, kod mobilnih životinja moguć je ne samo njihov pristup, već i nakupljanje, kao kod mrijesta ribe.

Unutrašnja oplodnja povezuje se s unošenjem muških reproduktivnih proizvoda u ženski genitalni trakt, a već oplođena jajna stanica se izlučuje van. Često ima guste ljuske koje sprečavaju oštećenje i prodiranje sljedećih spermatozoida. Unutrašnja oplodnja je karakteristična za veliku većinu kopnenih životinja, na primjer, ravne i okrugle crve, mnoge člankonošce i puževe, gmizavce, ptice i sisare, kao i niz vodozemaca. Također se nalazi u nekim vodenim životinjama, uključujući glavonošce i hrskavične ribe.

Postoji i srednja vrsta oplodnje - eksterno-unutrašnji, u kojem ženka hvata reproduktivne proizvode koje je mužjak posebno ostavio na nekom supstratu, kao što se događa kod nekih člankonožaca i repanih vodozemaca. Eksterno-unutrašnja oplodnja se može smatrati prelaznom sa spoljašnje na unutrašnje.

I vanjska i unutrašnja gnojidba imaju svoje prednosti i nedostatke. Dakle, tijekom vanjske oplodnje, zametne stanice se oslobađaju u vodu ili zrak, zbog čega velika većina njih umire. Međutim, ova vrsta oplodnje osigurava postojanje spolne reprodukcije kod takvih vezanih i neaktivnih životinja kao što su školjke i nekranijalni mekušci. Unutrašnjom oplodnjom gubitak polnih ćelija je svakako mnogo manji, ali se istovremeno materija i energija troše na pronalaženje partnera, a potomci koji se rađaju često su premali i slabi i zahtevaju dugotrajnu roditeljsku brigu.

Ontogeneza i njeni inherentni obrasci

Ontogeneza(iz grčkog. ontos- postojeća i geneza- nastanak, porijeklo) je proces individualnog razvoja organizma od rođenja do smrti. Ovaj termin je 1866. godine uveo njemački naučnik E. Haeckel (1834-1919).

Nastanak organizma smatra se pojavom zigote kao rezultat oplodnje jajne ćelije spermatozoidom, iako se zigota kao takva ne formira tokom partenogeneze. U procesu ontogeneze dolazi do rasta, diferencijacije i integracije dijelova organizma u razvoju. Diferencijacija(od lat. podrezati- razlika) je proces nastanka razlika između homogenih tkiva i organa, njihove promjene u toku razvoja pojedinca, što dovodi do formiranja specijalizovanih tkiva i organa.

Obrasci ontogeneze su predmet proučavanja embriologija(iz grčkog. embrion- klice i logos- riječ, nauka). Značajan doprinos njegovom razvoju dali su ruski naučnici K. Baer (1792-1876), koji je otkrio jajnu ćeliju sisara i stavio embriološke dokaze kao osnovu za klasifikaciju kičmenjaka, A. O. Kovalevsky (1849-1901) i I. I. Mečnikov (1845-1916) - osnivači teorije zametnih slojeva i komparativne embriologije, kao i A. N. Severtsov (1866-1936), koji je iznio teoriju o pojavi novih likova u bilo kojoj fazi ontogeneze.

Individualni razvoj tipičan je samo za višećelijske organizme, budući da se kod jednoćelijskih organizama rast i razvoj završava na nivou jedne ćelije, a diferencijacija je potpuno odsutna. Tok ontogeneze određen je genetskim programima fiksiranim u procesu evolucije, odnosno, ontogeneza je kratko ponavljanje istorijskog razvoja date vrste, odnosno filogeneze.

Unatoč neizbježnoj zamjeni pojedinih grupa gena u toku individualnog razvoja, sve promjene u tijelu nastaju postupno i ne narušavaju njegov integritet, međutim, događaji svake prethodne faze značajno utiču na tok narednih faza razvoja. . Dakle, svaki neuspjeh u procesu razvoja može dovesti do prekida procesa ontogeneze u bilo kojoj fazi, kao što je često slučaj s embrionima (tzv. pobačaji).

Dakle, proces ontogeneze karakterizira jedinstvo prostora i vremena djelovanja, budući da je neraskidivo povezan s tijelom pojedinca i odvija se jednosmjerno.

Embrionalni i postembrionalni razvoj organizama

Periodi ontogeneze

Postoji nekoliko perioda ontogeneze, ali najčešće se u ontogenezi životinja razlikuju embrionalni i postembrionalni period.

Embrionalni period počinje formiranjem zigote u procesu oplodnje i završava rođenjem organizma ili njegovim oslobađanjem iz membrane embriona (jajeta).

Postembrionalni period traje od rođenja do smrti. Ponekad izolovani i proembrionalni period, ili potomstvo, koji uključuju gametogenezu i oplodnju.

embrionalni razvoj, ili embriogeneza, kod životinja i ljudi podijeljena je u nekoliko faza: cijepanje, gastrulacija, histogeneza i organogeneza, kao i period diferenciranog embriona.

Razdvajanje- ovo je proces mitotičke podjele zigota na sve manje ćelije - blastomere (slika 3.5). Prvo se formiraju dvije ćelije, zatim četiri, osam itd. Smanjenje veličine ćelije je uglavnom zbog činjenice da u interfazi ćelijskog ciklusa, iz različitih razloga, nema Gj-perioda, u kojem se povećava treba da se pojavi veličina ćelija kćeri. Ovaj proces je sličan lomljenju leda, ali nije haotičan, već strogo uređen. Na primjer, kod ljudi je ova fragmentacija bilateralna, odnosno bilateralno simetrična. Kao rezultat drobljenja i naknadne divergencije ćelija, a blastula- jednoslojni višećelijski embrion, koji je šuplja lopta, čije zidove formiraju ćelije - blastomeri, a šupljina iznutra je ispunjena tečnošću i naziva se blastocoele.

Gastrulacija naziva se proces formiranja dvoslojnog ili troslojnog embrija - gastrulae(iz grčkog. gaster- želudac), koji se javlja neposredno nakon formiranja blastule. Gastrulacija se provodi pomicanjem stanica i njihovih grupa jedna u odnosu na drugu, na primjer, invaginacijom jednog od zidova blastule. Pored dva ili tri sloja ćelija, gastrula ima i primarna usta - blastopore.

Zovu se slojevi ćelija u gastruli zametnih slojeva. Postoje tri zametna sloja: ektoderm, mezoderm i endoderm. ektoderm(iz grčkog. ectos vani, vani i dermis- koža) je vanjski zametni omotač, mezoderm(iz grčkog. mezos- srednji, srednji) - srednji i endoderm(iz grčkog. enthos- unutra) - unutrašnja.

Uprkos činjenici da sve ćelije organizma u razvoju potiču iz jedne ćelije - zigota - i sadrže isti skup gena, odnosno da su njeni klonovi, budući da nastaju kao rezultat mitotičke deobe, proces gastrulacije je praćeno diferencijacijom ćelija. Diferencijacija nastaje izmjenom grupa gena u različitim dijelovima embrija i sintezom novih proteina, koji kasnije određuju specifične funkcije ćelije i ostavljaju otisak na njenu strukturu.

Specijalizacija ćelija je utisnuta blizinom drugih ćelija, kao i hormonskom pozadinom. Na primjer, ako se fragment na kojem se razvija notohorda iz jednog žabljeg embrija presađuje u drugi, to će uzrokovati stvaranje rudimenta nervnog sistema na pogrešnom mjestu, a dvostruki embrion će se početi formirati, takoreći. Ovaj fenomen je imenovan embrionalna indukcija.

Histogeneza nazivaju proces formiranja zrelih tkiva svojstven odraslom organizmu, i organogeneza- proces formiranja organa.

U procesu histo- i organogeneze iz ektoderma nastaje epitel kože i njegovi derivati (kosa, nokti, kandže, perje), epitel usne duplje i zubne cakline, rektum, nervni sistem, čulni organi, škrge itd. Endoderm derivati su crijeva i sa njima povezane žlijezde (jetra i gušterača), kao i pluća. A mezoderm stvara sve vrste vezivnog tkiva, uključujući koštano i hrskavično tkivo skeleta, mišićno tkivo skeletnih mišića, krvožilni sistem, mnoge endokrine žlijezde itd.

Polaganje neuralne cijevi na dorzalnoj strani embrija hordata simbolizira početak još jedne srednje faze razvoja - neurula(novolat. neurula, reducirati, od grčkog. neuron- nerv). Ovaj proces je također praćen polaganjem kompleksa aksijalnih organa, kao što je akord.

Nakon toka organogeneze, počinje period diferencirani embrion, koju karakterizira kontinuirana specijalizacija tjelesnih stanica i brz rast.

Kod mnogih životinja u procesu embrionalnog razvoja nastaju embrionalne membrane i drugi privremeni organi koji nisu korisni u daljnjem razvoju, kao što su posteljica, pupčana vrpca itd.

Postembrionalni razvoj životinja prema sposobnosti reprodukcije dijeli se na predreproduktivni (juvenilni), reproduktivni i postreproduktivni period.

Maloljetnički period traje od rođenja do puberteta, karakteriše ga intenzivan rast i razvoj organizma.

Rast organizma nastaje usled povećanja broja ćelija usled deobe i povećanja njihove veličine. Postoje dvije glavne vrste rasta: ograničen i neograničen. ograničeno, ili rast u zatvorenom prostoru javlja se samo u određenim periodima života, uglavnom prije puberteta. To je tipično za većinu životinja. Na primjer, osoba raste uglavnom do 13-15 godine, iako se konačno formiranje tijela događa prije 25. godine. neograničeno, ili otvoren rast nastavlja se tokom života pojedinca, kao kod biljaka i nekih riba. Takođe postoje periodični i neperiodični rast.

Procese rasta kontrolira endokrini, odnosno hormonski sistem: kod ljudi povećanje linearnih dimenzija tijela je olakšano oslobađanjem somatotropnog hormona, dok ga gonadotropni hormoni u velikoj mjeri potiskuju. Slični mehanizmi otkriveni su kod insekata, koji imaju poseban juvenilni hormon i hormon linjanja.

Kod cvjetnica do embrionalnog razvoja dolazi nakon dvostruke oplodnje, u kojoj jedan spermatozoid oplodi jajnu stanicu, a drugi centralnu ćeliju. Iz zigota se formira embrion koji prolazi kroz niz podjela. Nakon prve diobe, iz jedne ćelije se formira sam embrion, a iz druge se formiraju privjesci preko kojih se embrij opskrbljuje hranjivim tvarima. Centralna ćelija stvara triploidni endosperm koji sadrži hranljive materije za razvoj embriona (slika 3.7).

Embrionalni i postembrionalni razvoj sjemenskih biljaka često su vremenski razdvojeni jer zahtijevaju određene uslove za klijanje. Postembrionalni period kod biljaka dijeli se na vegetativni, generativni i period starenja. U vegetativnom periodu dolazi do povećanja biomase biljke, u generativnom periodu stiču sposobnost polne reprodukcije (u sjemenskim biljkama, do cvjetanja i plodonošenja), dok se u periodu starenja gubi sposobnost razmnožavanja.

Životni ciklusi i smjena generacija

Novoformirani organizmi ne stiču odmah sposobnost reprodukcije svoje vrste.

Životni ciklus- skup faza razvoja, počevši od zigote, nakon čega tijelo dostiže zrelost i stječe sposobnost razmnožavanja.

U životnom ciklusu dolazi do smjene razvojnih faza sa haploidnim i diploidnim skupovima hromozoma, dok kod viših biljaka i životinja prevladava diploidni skup, dok je u nižim biljkama obrnuto.

Životni ciklusi mogu biti jednostavni ili složeni. Za razliku od jednostavnog životnog ciklusa, u složenom se seksualna reprodukcija izmjenjuje s partenogenetskom i aseksualnom reprodukcijom. Na primjer, rakovi dafnije, koji daju aseksualne generacije tokom ljeta, razmnožavaju se spolno u jesen. Životni ciklusi nekih gljiva su posebno složeni. Kod brojnih životinja smjenjivanje spolnih i aseksualnih generacija dolazi redovno, a takav životni ciklus se naziva ispravan. To je tipično, na primjer, za brojne meduze.

Trajanje životnog ciklusa određeno je brojem generacija koje se razvijaju tokom godine, odnosno brojem godina tokom kojih se organizam razvija. Na primjer, biljke se dijele na jednogodišnje i višegodišnje.

Poznavanje životnih ciklusa neophodno je za genetsku analizu, jer se u haploidnom i diploidnom stanju delovanje gena otkriva na različite načine: u prvom slučaju postoje velike mogućnosti za ekspresiju svih gena, dok u drugom, neki geni nisu otkriveni.

Uzroci poremećenog razvoja organizama

Sposobnost samoregulacije i otpora štetnim uticajima okoline ne pojavljuje se u organizmima odmah. Tokom embrionalnog i postembrionalnog razvoja, kada mnogi odbrambeni sistemi tijela još nisu formirani, organizmi su obično osjetljivi na štetne faktore. Stoga je kod životinja i biljaka embrij zaštićen posebnim školjkama ili samim majčinim organizmom. Ili je snabdjevena posebnim hranljivim tkivom, ili prima hranljive materije direktno iz majčinog tela. Ipak, promjena vanjskih uvjeta može ubrzati ili usporiti razvoj embrija, pa čak i uzrokovati razne poremećaje.

Faktori koji uzrokuju odstupanja u razvoju embrija nazivaju se teratogen, ili teratogene. Ovisno o prirodi ovih faktora, dijele se na fizičke, hemijske i biološke.

To fizički faktori Prije svega, jedno od njih je jonizujuće zračenje koje izaziva brojne mutacije u fetusu, koje mogu biti nespojive sa životom.

Hemijski teratogeni su teški metali, benzapiren koji emituju automobili i industrijska postrojenja, fenoli, brojne droge, alkohol, droge i nikotin.

Upotreba alkohola, droga i pušenja od strane roditelja posebno štetno utiče na razvoj ljudskog embriona, jer alkohol i nikotin inhibiraju ćelijsko disanje. Nedovoljna opskrba embrija kisikom dovodi do toga da se u organima u razvoju formira manji broj stanica, organi su nedovoljno razvijeni. Nervno tkivo je posebno osetljivo na nedostatak kiseonika. Konzumacija alkohola, droga, pušenje duhana, zloupotreba droga buduće majke često dovodi do nepovratnog oštećenja embrija i kasnijeg rađanja djece s mentalnom retardacijom ili urođenim deformitetima.

3.4. Genetika, njeni zadaci. Nasljednost i varijabilnost su svojstva organizama. Osnovni genetski koncepti.

Genetika, njeni zadaci

Uspjesi prirodnih nauka i ćelijske biologije u 18.-19. stoljeću omogućili su brojnim naučnicima da spekulišu o postojanju određenih nasljednih faktora koji određuju, na primjer, razvoj nasljednih bolesti, ali ove pretpostavke nisu bile potkrijepljene odgovarajućim dokazima. Čak i teorija intracelularne pangeneze koju je formulirao X. de Vries 1889. godine, a koja je pretpostavljala postojanje određenih “pangena” u jezgru ćelije koji određuju nasljedne sklonosti organizma, te oslobađanje u protoplazmu samo onih od njih koji određuju ćelijski tip, nije mogao promijeniti situaciju, kao ni teorija "germinativne plazme" A. Weismana, prema kojoj se osobine stečene u procesu ontogeneze ne nasljeđuju.

Samo radovi češkog istraživača G. Mendela (1822-1884) postali su kamen temeljac moderne genetike. Međutim, uprkos činjenici da su njegovi radovi citirani u naučnim publikacijama, savremenici nisu obraćali pažnju na njih. I samo ponovno otkrivanje obrazaca nezavisnog nasljeđivanja od strane trojice naučnika odjednom - E. Chermak, K. Correns i H. de Vries - natjeralo je naučnu zajednicu da se okrene porijeklu genetike.

Genetika je nauka koja proučava zakone naslijeđa i varijabilnosti i metode upravljanja njima.

Zadaci genetike u sadašnjoj fazi su proučavanje kvalitativnih i kvantitativnih karakteristika nasljednog materijala, analiza strukture i funkcioniranja genotipa, dekodiranje fine strukture gena i metode za regulaciju aktivnosti gena, traženje gena koji uzrokuju razvoj ljudskih nasljednih bolesti i metoda za njihovu "korekciju", stvaranje nove generacije lijekova po tipu DNK vakcina, izgradnju organizama s novim svojstvima korištenjem alata genetskog i ćelijskog inženjeringa koji bi mogli proizvesti lijekove i hranu neophodnu ljudima , kao i potpuno dekodiranje ljudskog genoma.

Nasljednost i varijabilnost - svojstva organizama

Nasljednost- je sposobnost organizama da prenose svoje karakteristike i svojstva u više generacija.

Varijabilnost- svojstvo organizama da tokom života dobijaju nove karakteristike.

znakovi- to su bilo koje morfološke, fiziološke, biohemijske i druge karakteristike organizama u kojima se neki od njih razlikuju od drugih, na primjer, boja očiju. svojstva Oni također nazivaju bilo koje funkcionalne karakteristike organizama, koje se zasnivaju na određenoj strukturnoj osobini ili grupi elementarnih karakteristika.

Organizmi se mogu podijeliti na kvaliteta i kvantitativno. Kvalitativni znakovi imaju dvije ili tri kontrastne manifestacije, koje se nazivaju alternativne karakteristike, na primjer, plave i smeđe oči, dok kvantitativne (mliječnost krava, prinos pšenice) nemaju jasno definirane razlike.

Materijalni nosilac naslijeđa je DNK. Postoje dvije vrste naslijeđa kod eukariota: genotipski i citoplazmatski. Nosioci genotipskog naslijeđa lokalizirani su u jezgru, o čemu ćemo dalje govoriti, a nosioci citoplazmatskog naslijeđa su kružne DNK molekule smještene u mitohondrijima i plastidima. Citoplazmatsko nasljeđe prenosi se uglavnom jajnom stanicom, pa se tako naziva majčinski.

Mali broj gena je lokaliziran u mitohondrijima ljudskih stanica, ali njihova promjena može imati značajan utjecaj na razvoj organizma, na primjer, dovesti do razvoja sljepoće ili postepenog smanjenja pokretljivosti. Plastidi igraju podjednako važnu ulogu u životu biljaka. Dakle, u pojedinim dijelovima lista mogu biti prisutne ćelije bez klorofila, što dovodi, s jedne strane, do smanjenja produktivnosti biljaka, a s druge strane, ovako šareni organizmi se cijene u dekorativnom vrtu. Takvi se primjerci reproduciraju uglavnom aseksualno, jer se obične zelene biljke češće dobivaju tijekom spolnog razmnožavanja.

Genetske metode

Hibridološka metoda, odnosno metoda ukrštanja, sastoji se u odabiru roditeljskih jedinki i analizi potomstva. U isto vrijeme, genotip organizma se prosuđuje prema fenotipskim manifestacijama gena u potomstvu dobivenom određenom shemom ukrštanja. Ovo je najstarija informativna metoda genetike koju je prvi put najpotpunije primijenio G. Mendel u kombinaciji sa statističkom metodom. Ova metoda nije primjenjiva u ljudskoj genetici iz etičkih razloga.

Citogenetska metoda temelji se na proučavanju kariotipa: broja, oblika i veličine tjelesnih kromosoma. Proučavanje ovih karakteristika omogućava identifikaciju različitih razvojnih patologija.

Biohemijska metoda vam omogućava da odredite sadržaj različitih tvari u tijelu, posebno njihov višak ili nedostatak, kao i aktivnost brojnih enzima.

Molekularno-genetičke metode su usmjerene na identifikaciju varijacija u strukturi i dešifriranje primarne nukleotidne sekvence proučavanih dijelova DNK. Oni vam omogućavaju da identifikujete gene za nasljedne bolesti čak iu embrionima, utvrdite očinstvo itd.

Populaciono-statistički metod omogućava utvrđivanje genetskog sastava populacije, učestalosti određenih gena i genotipova, genetskog opterećenja, kao i skiciranje izgleda za razvoj populacije.

Metoda hibridizacije somatskih stanica u kulturi omogućuje vam da odredite lokalizaciju određenih gena u kromosomima kada se stapaju stanice različitih organizama, na primjer, miševi i hrčci, miševi i ljudi itd.

Osnovni genetski koncepti i simbolika

Gene- Ovo je dio molekule DNK, odnosno hromozoma, koji nosi informacije o određenoj osobini ili svojstvu organizma.

Neki geni mogu uticati na ispoljavanje nekoliko osobina odjednom. Takav fenomen se zove pleiotropija. Na primjer, gen koji određuje razvoj nasljedne bolesti arahnodaktilije (pauk prstiju) uzrokuje zakrivljenost sočiva, patologiju mnogih unutarnjih organa.

Svaki gen zauzima strogo određeno mjesto u hromozomu - locus. Pošto su u somatskim ćelijama većine eukariotskih organizama hromozomi upareni (homologni), svaki od uparenih hromozoma sadrži jednu kopiju gena odgovornog za određenu osobinu. Takvi geni se nazivaju alel.

Alelni geni najčešće postoje u dvije verzije - dominantnoj i recesivnoj. Dominantno naziva se alel koji se manifestira bez obzira na to koji se gen nalazi na drugom hromozomu i potiskuje razvoj osobine kodirane recesivnim genom. Dominantni aleli se obično označavaju velikim slovima latinske abecede (A, B, C i itd.), i recesivni - mala slova (a, b, With i sl.)- recesivan aleli mogu biti izraženi samo ako zauzimaju lokuse na oba uparena hromozoma.

Organizam koji ima isti alel na oba homologna hromozoma naziva se homozigot za taj gen, ili homozigot ( aa , aa, AABB,aabb itd.), a organizam u kojem oba homologna hromozoma sadrže različite varijante gena – dominantne i recesivne – naziva se heterozigot za taj gen, ili heterozigot (Aa, AaBb itd.).

Brojni geni mogu imati tri ili više strukturnih varijanti, na primjer, krvne grupe prema ABO sistemu su kodirane sa tri alela - I A , I B , i. Takav fenomen se zove višestruki alelizam. Međutim, čak i u ovom slučaju svaki hromozom iz para nosi samo jedan alel, odnosno ne mogu se predstaviti sve tri varijante gena u jednom organizmu.

Genom- skup gena karakterističan za haploidni skup hromozoma.

Genotip- skup gena karakterističan za diploidni set hromozoma.

Fenotip- skup znakova i svojstava organizma, koji je rezultat interakcije genotipa i okoline.

Budući da se organizmi međusobno razlikuju po mnogim osobinama, moguće je utvrditi obrasce njihovog nasljeđivanja samo analizom dvije ili više osobina u potomstvu. Ukrštanje, u kojem se razmatra nasljeđe i vrši tačan kvantitativni obračun potomstva za jedan par alternativnih osobina, naziva se monohibrid, za dva para dihibrid, za više znakova polihibrid.

Prema fenotipu jedinke daleko je od uvijek moguće utvrditi njegov genotip, jer će i organizam homozigot za dominantni gen (AA) i heterozigot (Aa) imati manifestaciju dominantnog alela u fenotipu. Stoga, za provjeru genotipa organizma unakrsnom oplodnjom, analiziranje krsta- ukrštanje, u kojem se organizam sa dominantnim svojstvom ukršta sa homozigotnim recesivnim genom. U ovom slučaju, organizam homozigot za dominantni gen neće proizvesti cijepanje u potomstvu, dok se u potomstvu heterozigotnih jedinki uočava jednak broj jedinki sa dominantnim i recesivnim osobinama.

Sljedeće konvencije se najčešće koriste za pisanje crossover shema:

R (od lat. roditelj- roditelji) - roditeljski organizmi;

♀ (alhemijski znak Venere - ogledalo sa drškom) - majčinska jedinka;

♂ (alhemijski znak Marsa - štit i koplje) - očinska osoba;

x - znak ukrštanja;

F 1, F 2, F 3 itd. - hibridi prve, druge, treće i narednih generacija;

F a - potomci iz analize ukrštanja.

Hromozomska teorija nasljeđa

Osnivač genetike G. Mendel, kao i njegovi najbliži sljedbenici, nisu imali pojma o materijalnoj osnovi nasljednih sklonosti, odnosno gena. Međutim, već 1902-1903. njemački biolog T. Boveri i američki student W. Setton su nezavisno sugerirali da ponašanje hromozoma tokom sazrevanja ćelije i oplodnje omogućava da se objasni cijepanje nasljednih faktora prema Mendelu, tj. po njihovom mišljenju, geni moraju biti locirani na hromozomima. Ove pretpostavke su postale kamen temeljac hromozomske teorije nasljeđa.

Godine 1906. engleski genetičari W. Batson i R. Pennet otkrili su kršenje Mendelovog cijepanja prilikom ukrštanja slatkog graška, a njihov sunarodnik L. Doncaster, u eksperimentima s leptirom ogrozdovog moljca, otkrio je nasljeđivanje vezano za spol. Rezultati ovih eksperimenata su jasno bili u suprotnosti s Mendelovim, ali s obzirom na to da se u to vrijeme već znalo da broj poznatih karakteristika za eksperimentalne objekte daleko premašuje broj hromozoma, a to je sugeriralo da svaki kromosom nosi više od jednog gena, a geni jednog hromozoma se nasljeđuju zajedno.

Godine 1910. počeli su eksperimenti grupe T. Morgana na novom eksperimentalnom objektu - voćnoj mušici Drosophila. Rezultati ovih eksperimenata omogućili su do sredine 20-ih godina 20. stoljeća da se formulišu glavne odredbe hromozomske teorije nasljeđa, da se odredi redoslijed rasporeda gena u hromozomima i udaljenost između njih, tj. prve mape hromozoma.

Glavne odredbe hromozomske teorije nasljeđa:

1) Geni se nalaze na hromozomima. Geni na istom hromozomu se nasljeđuju zajedno, ili su povezani, i nazivaju se grupa kvačila. Broj grupa veza je numerički jednak haploidnom skupu hromozoma.

Svaki gen zauzima strogo određeno mjesto u hromozomu – lokus.

Geni su raspoređeni linearno na hromozomima.

Poremećaj genske veze nastaje samo kao rezultat križanja.

Udaljenost između gena na hromozomu proporcionalna je procentu prelaska između njih.

Nezavisno nasljeđivanje je karakteristično samo za gene nehomolognih hromozoma.

Moderne ideje o genu i genomu

Početkom 40-ih godina 20. veka, J. Beadle i E. Tatum, analizirajući rezultate genetskih studija sprovedenih na gljivici neurospore, došli su do zaključka da svaki gen kontroliše sintezu enzima i formulisali su princip „jedan gen - jedan enzim".

Međutim, već 1961. F. Jacob, J.-L. Mono i A. Lvov uspjeli su dešifrirati strukturu gena Escherichia coli i proučiti regulaciju njegove aktivnosti. Za ovo otkriće dobili su Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu 1965. godine.

U toku istraživanja, pored strukturnih gena koji kontrolišu razvoj određenih osobina, uspeli su da identifikuju regulatorne, čija je glavna funkcija ispoljavanje osobina kodiranih drugim genima.

Struktura prokariotskog gena. Strukturni gen prokariota ima složenu strukturu, jer uključuje regulatorne regije i kodirajuće sekvence. Regulatorne regije uključuju promotera, operatera i terminatora (slika 3.8). promoter naziva se regija gena za koju je vezan enzim RNA polimeraza, koji osigurava sintezu mRNA tokom transkripcije. OD operater, koji se nalazi između promotora i strukturne sekvence, može se vezati represorski protein, koji ne dozvoljava RNA polimerazi da počne čitati nasljedne informacije iz kodirajuće sekvence, a samo njeno uklanjanje omogućava početak transkripcije. Struktura represora obično je kodirana u regulatornom genu koji se nalazi u drugom dijelu hromozoma. Čitanje informacija završava se na dijelu gena koji se zove terminator.

sekvenca kodiranja strukturni gen sadrži informacije o sekvenci aminokiselina u odgovarajućem proteinu. Kodni slijed kod prokariota se naziva cistronom, i ukupnost kodirajućih i regulatornih regiona prokariotskog gena - operon. Općenito, prokarioti, koji uključuju E. coli, imaju relativno mali broj gena smještenih na jednom prstenastom hromozomu.

Citoplazma prokariota također može sadržavati dodatne male kružne ili otvorene DNK molekule tzv plazmidi. Plazmidi su u stanju da se integrišu u hromozome i prenose iz jedne ćelije u drugu. Oni mogu nositi informacije o spolnim karakteristikama, patogenosti i rezistenciji na antibiotike.

Struktura eukariotskog gena. Za razliku od prokariota, eukariotski geni nemaju strukturu operona, jer ne sadrže operator, a svaki strukturni gen prati samo promotor i terminator. Osim toga, značajne regije u eukariotskim genima ( egzoni) naizmjenično sa beznačajnim ( introni), koji se u potpunosti transkribiraju u mRNK, a zatim izrezuju tokom njihovog sazrijevanja. Biološka uloga introna je da smanje vjerovatnoću mutacija u značajnim područjima. Regulacija eukariotskih gena je mnogo složenija od one opisane za prokariote.

Ljudski genom. U svakoj ljudskoj ćeliji postoji oko 2 m DNK u 46 hromozoma, gusto spakovanih u dvostruku spiralu, koja se sastoji od otprilike 3,2 x 10 9 parova nukleotida, što daje oko 10 1900000000 mogućih jedinstvenih kombinacija. Do kraja osamdesetih godina prošlog stoljeća bila je poznata lokacija oko 1.500 ljudskih gena, ali je njihov ukupan broj procijenjen na oko 100.000, budući da je samo oko 10.000 nasljednih bolesti kod ljudi, a da ne spominjemo broj različitih proteina sadržanih u stanicama.

Godine 1988. pokrenut je međunarodni projekat "Ljudski genom", koji je do početka 21. vijeka završen potpunim dekodiranjem nukleotidnog niza. On je omogućio da se shvati da dvije različite osobe imaju 99,9% slične sekvence nukleotida, a samo preostalih 0,1% određuju našu individualnost. Ukupno je otkriveno oko 30-40 hiljada strukturnih gena, ali je onda njihov broj smanjen na 25-30 hiljada. Među tim genima ima ne samo jedinstvenih, već i ponavljanih stotinama i hiljadama puta. Međutim, ovi geni kodiraju mnogo veći broj proteina, kao što su desetine hiljada zaštitnih proteina – imunoglobulina.

97% našeg genoma je genetsko "smeće" koje postoji samo zato što se može dobro razmnožavati (RNA koja se transkribuje u ovim regionima nikada ne napušta jezgro). Na primjer, među našim genima ne postoje samo "ljudski" geni, već i 60% gena sličnih genima voćne mušice, a do 99% naših gena je povezano sa čimpanzama.

Paralelno sa dekodiranjem genoma odvijalo se i mapiranje hromozoma, zbog čega je bilo moguće ne samo otkriti, već i odrediti lokaciju nekih gena odgovornih za razvoj nasljednih bolesti, kao i cilj lijeka. geni.

Dešifriranje ljudskog genoma još nema direktan učinak, jer smo dobili svojevrsno uputstvo za sastavljanje tako složenog organizma kao što je osoba, ali nismo naučili kako to napraviti ili barem ispraviti greške u njemu. Ipak, era molekularne medicine je već na pragu, u cijelom svijetu se razvijaju takozvani genski preparati koji mogu blokirati, ukloniti ili čak zamijeniti patološke gene kod živih ljudi, a ne samo u oplođenoj jajnoj stanici.

Ne treba zaboraviti da se DNK u eukariotskim stanicama nalazi ne samo u jezgri, već iu mitohondrijima i plastidima. Za razliku od nuklearnog genoma, organizacija gena mitohondrija i plastida ima mnogo zajedničkog sa organizacijom prokariotskog genoma. Unatoč činjenici da ove organele nose manje od 1% nasljednih informacija stanice i čak ne kodiraju kompletan skup proteina neophodnih za njihovo funkcioniranje, one mogu značajno utjecati na neke karakteristike tijela. Dakle, šarenilo kod biljaka klorofituma, bršljana i drugih nasljeđuje neznatan broj potomaka, čak i kada se ukrste dvije šarolike biljke. To je zbog činjenice da se plastidi i mitohondriji uglavnom prenose citoplazmom jajeta, pa se ovo nasljeđe naziva majčinskim, odnosno citoplazmatskim, za razliku od genotipskog, koji je lokaliziran u jezgri.

Obrasci nasljeđa, njihova citološka osnova

Prema kromosomskoj teoriji nasljeđa, svaki par gena je lokaliziran u paru homolognih hromozoma, a svaki od hromozoma nosi samo jedan od ovih faktora. Ako zamislimo da su geni točkasti objekti na ravnim hromozomima, onda se shematski homozigotne osobe mogu napisati kao A||A ili a||a, dok je heterozigot - A||a. Tokom formiranja gameta tokom mejoze, svaki od gena heterozigotnog para biće u jednoj od zametnih ćelija (slika 3.9).

Na primjer, ako se ukrste dvije heterozigotne individue, onda, pod uslovom da svaka od njih ima samo par gameta, moguće je dobiti samo četiri ćerka organizma, od kojih će tri nositi barem jedan dominantni gen. ALI, i samo jedan će biti homozigot za recesivni gen a, tj. obrasci nasljeđa su statističke prirode (slika 3.10).

U slučajevima kada se geni nalaze na različitim hromozomima, tada tokom formiranja gameta, distribucija alela iz datog para homolognih hromozoma između njih se odvija potpuno nezavisno od raspodele alela iz drugih parova (slika 3.11). To je slučajni raspored homolognih hromozoma na ekvatoru vretena u metafazi I mejoze i njihova naknadna divergencija u anafazi I koja dovodi do raznolikosti rekombinacije alela u gametama.

Broj mogućih kombinacija alela u muškim ili ženskim gametama može se odrediti općom formulom 2 n, gdje je n broj hromozoma karakterističan za haploidni skup. Kod ljudi, n = 23, a mogući broj kombinacija je 2 23 = 8388608. Naknadno spajanje gameta tokom oplodnje je također nasumično, pa se stoga u potomstvu može zabilježiti nezavisno cijepanje za svaki par znakova (Sl. 3.11).

Međutim, broj osobina u svakom organizmu je višestruko veći od broja njegovih hromozoma, koji se mogu razlikovati pod mikroskopom, stoga svaki kromosom mora sadržavati mnogo faktora. Ako zamislimo da određena individua, heterozigotna za dva para gena koja se nalaze u homolognim hromozomima, proizvodi gamete, onda treba uzeti u obzir ne samo vjerovatnoću formiranja gameta s originalnim hromozomima, već i gamete koje su primile hromozome promijenjene kao rezultat križanja u profazi I mejoze. Shodno tome, u potomstvu će se pojaviti nove kombinacije osobina. Osnovu su činili podaci dobijeni u eksperimentima na Drosophila hromozomska teorija nasljeđa.

Još jedna temeljna potvrda citološke osnove nasljeđa dobijena je proučavanjem raznih bolesti. Dakle, kod ljudi jedan od oblika raka nastaje zbog gubitka malog dijela jednog od kromosoma.

Obrasci nasljeđivanja koje je ustanovio G. Mendel, njihove citološke osnove (mono- i dihibridno ukrštanje)

Glavne obrasce samostalnog nasljeđivanja osobina otkrio je G. Mendel, koji je postigao uspjeh primjenom u svojim istraživanjima nove u to vrijeme hibridološke metode.

Uspjeh G. Mendela osigurali su sljedeći faktori:

1. dobar izbor predmeta proučavanja (sjetveni grašak), koji ima kratku vegetaciju, samooprašujuća je biljka, daje značajnu količinu sjemena i zastupljen je velikim brojem sorti sa dobro prepoznatljivim karakteristikama;

2. korištenje samo čistih linija graška, koje nekoliko generacija nisu davale cijepanje osobina u potomstvu;

3. koncentracija na samo jedan ili dva znaka;

4. planiranje eksperimenta i izrada jasnih šema ukrštanja;

5. tačan kvantitativni proračun nastalog potomstva.

Za istraživanje je G. Mendel odabrao samo sedam znakova koji imaju alternativne (kontrastne) manifestacije. Već pri prvim ukrštanjima uočio je da kod potomaka prve generacije, kada su ukrštane biljke sa žutim i zelenim sjemenkama, svi potomci imaju žuto sjeme. Slični rezultati dobijeni su i proučavanjem drugih znakova (tabela 3.1). Znakovi koji su preovladavali u prvoj generaciji, G. Mendel je nazvao dominantan. Zvali su se oni od njih koji se nisu pojavili u prvoj generaciji recesivan.

Pozvane su jedinke koje su dale cijepanje u potomstvu heterozigot, i pojedinci koji nisu dali cepanje - homozigot.

Tabela 3.1

Znakovi graška, čije je nasljeđivanje proučavao G. Mendel

sign	Opcija manifestacije
sign	Dominantno	Recesivan
bojenje semena
oblik semena		naborana
Oblik ploda (pasulj)		spojeni
obojenost voća
Boja vjenčića cvijeta
položaj cvijeta	aksilarno	Apical
dužina stabljike		Kratko

Ukrštanje, u kojem se ispituje ispoljavanje samo jedne osobine, naziva se monohibrid. U ovom slučaju se prate obrasci nasljeđivanja samo dvije varijante jedne osobine, čiji je razvoj posljedica para alelnih gena. Na primjer, osobina "boja vjenčića" u grašku ima samo dvije manifestacije - crvenu i bijelu. Sve ostale karakteristike karakteristične za ove organizme se ne uzimaju u obzir i ne uzimaju se u obzir u proračunima.

Shema monohibridnog ukrštanja je sljedeća:

Ukrštanjem dvije biljke graška, od kojih je jedna imala žuto sjeme, a druga zeleno, G. Mendel je u prvoj generaciji dobio biljke isključivo sa žutim sjemenkama, bez obzira koja je biljka izabrana za majku, a koja za oca. Isti rezultati su dobijeni i kod ukrštanja za druge osobine, što je G. Mendelu dalo razlog za formulisanje zakon uniformnosti hibrida prve generacije, koji se takođe zove Mendelov prvi zakon i zakon dominacije.

Mendelov prvi zakon:

Prilikom ukrštanja homozigotnih roditeljskih oblika koji se razlikuju po jednom paru alternativnih osobina, svi hibridi prve generacije će biti ujednačeni i po genotipu i po fenotipu.

A - žuto seme; a zeleno seme.

Prilikom samooprašivanja (ukrštanja) hibrida prve generacije pokazalo se da su 6022 sjemenke žute, a 2001 zelene, što približno odgovara omjeru 3:1. Otkrivena pravilnost se zove zakon podjele, ili Mendelov drugi zakon.

Mendelov drugi zakon:

Prilikom ukrštanja heterozigotnih hibrida prve generacije u potomstvu, uočit će se prevlast jednog od svojstava u omjeru 3:1 prema fenotipu (1:2:1 prema genotipu).

Međutim, po fenotipu jedinke daleko je od uvijek moguće utvrditi njen genotip, budući da oba homozigota za dominantni gen (AA) kao i heterozigoti (ah) imaće ekspresiju dominantnog gena u fenotipu. Stoga, za organizme sa unakrsnom oplodnjom se primjenjuje analiziranje krsta Ukrštanje u kojem se organizam s nepoznatim genotipom križa sa homozigotnim recesivnim genom radi testiranja genotipa. Istovremeno, homozigotne jedinke za dominantni gen ne daju cijepanje u potomstvu, dok se u potomstvu heterozigotnih jedinki uočava jednak broj jedinki s dominantnim i recesivnim osobinama:

Na osnovu rezultata vlastitih eksperimenata, G. Mendel je sugerirao da se nasljedni faktori ne miješaju tokom formiranja hibrida, već da ostaju nepromijenjeni. Budući da se veza među generacijama odvija preko gameta, pretpostavio je da u procesu njihovog formiranja samo jedan faktor iz para ulazi u svaku od gameta (tj. gamete su genetski čiste), a prilikom oplodnje par se obnavlja. . Ove pretpostavke se nazivaju pravila čistoće gameta.

Pravilo čistoće gameta:

Tokom gametogeneze, geni jednog para su razdvojeni, odnosno svaka gameta nosi samo jednu varijantu gena.

Međutim, organizmi se međusobno razlikuju po mnogo čemu, pa je moguće utvrditi obrasce njihovog nasljeđivanja samo analizom dvije ili više osobina u potomstvu. Ukrštanje, pri kojem se razmatra nasljeđe i pravi tačan kvantitativni račun potomstva prema dva para osobina, naziva se dihibrid. Ako se analizira ispoljavanje većeg broja nasljednih osobina, onda je to već polihibridnog ukrštanja.

Dihibridna unakrsna shema:

S većom raznolikošću gameta, određivanje genotipova potomstva postaje teško, stoga se za analizu naširoko koristi Punnettova rešetka, u koju se muške gamete unose horizontalno, a ženske gamete vertikalno. Genotipovi potomaka određeni su kombinacijom gena u kolonama i redovima.

Za dihibridno ukrštanje G. Mendel je odabrao dvije osobine: boju sjemena (žuto i zeleno) i njihov oblik (glatko i naborano). U prvoj generaciji poštovan je zakon ujednačenosti hibrida prve generacije, a u drugoj generaciji bilo je 315 žutih glatkih sjemenki, 108 zelenih glatkih sjemenki, 101 žuto naboranih i 32 zelenih naboranih. Proračun je pokazao da se cijepanje približilo 9:3:3:1, ali je odnos 3:1 zadržan za svaki od znakova (žuto - zeleno, glatko - naborano). Ovaj obrazac je imenovan zakon nezavisnog razdvajanja znakova, ili Mendelov treći zakon.

Mendelov treći zakon:

Prilikom ukrštanja homozigotnih roditeljskih oblika koji se razlikuju po dva ili više parova osobina, u drugoj generaciji će doći do nezavisnog razdvajanja ovih osobina u omjeru 3:1 (9:3:3:1 kod dihibridnog ukrštanja).

Mendelov treći zakon je primjenjiv samo na slučajeve nezavisnog nasljeđivanja, kada se geni nalaze u različitim parovima homolognih hromozoma. U slučajevima kada se geni nalaze u istom paru homolognih hromozoma, valjani su obrasci vezanog nasljeđivanja. Obrasci nezavisnog nasljeđivanja osobina koje je ustanovio G. Mendel također su često narušeni tokom interakcije gena.

Zakoni T. Morgana: povezano nasljeđivanje osobina, kršenje veze gena

Novi organizam od roditelja ne dobija raspršivanje gena, već cijele hromozome, dok je broj osobina i, shodno tome, gena koji ih određuju mnogo veći od broja hromozoma. U skladu sa hromozomskom teorijom naslijeđa, geni koji se nalaze na istom hromozomu nasljeđuju se povezani. Kao rezultat toga, kada se dihibrid ukršta, oni ne daju očekivano cijepanje od 9:3:3:1 i ne poštuju Mendelov treći zakon. Očekivalo bi se da je veza gena potpuna, a pri ukrštanju jedinki homozigotnih za ove gene iu drugoj generaciji daje početne fenotipove u omjeru 3:1, a kada se analiziraju hibridi prve generacije, cijepanje bi trebalo biti 1:1.

Da bi testirao ovu pretpostavku, američki genetičar T. Morgan odabrao je par gena u Drosophili koji kontrolišu boju tijela (sivo - crna) i oblik krila (dugo - rudimentaran), koji se nalaze u jednom paru homolognih hromozoma. Sivo tijelo i duga krila su dominantni likovi. Ukrštanjem homozigotne muhe sa sivim tijelom i dugim krilima i homozigotne muhe sa crnim tijelom i rudimentarnim krilima u drugoj generaciji, zapravo su uglavnom dobijeni roditeljski fenotipovi u omjeru blizu 3:1, međutim, bilo je i neznatan broj jedinki sa novim kombinacijama ovih osobina (slika 3.12).

Ove osobe se zovu rekombinantna. Međutim, nakon analize ukrštanja hibrida prve generacije sa homozigotima za recesivne gene, T. Morgan je otkrio da 41,5% jedinki ima sivo tijelo i duga krila, 41,5% ima crno tijelo i rudimentarna krila, 8,5% ima sivo tijelo i rudimentarna krila, a 8,5% - crno tijelo i rudimentarna krila. On je povezao rezultirajuće cijepanje s križanjem koji se dogodio u profazi I mejoze i predložio da se 1% križanja smatra jedinicom udaljenosti između gena u hromozomu, kasnije nazvanom po njemu morganid.

Obrasci povezanog nasljeđivanja, ustanovljeni tokom eksperimenata na Drosophila, nazivaju se T. Morganovim zakonom.

Morganov zakon:

Geni koji se nalaze na istom hromozomu zauzimaju određeno mjesto, zvano lokus, i nasljeđuju se na povezan način, pri čemu je snaga veze obrnuto proporcionalna udaljenosti između gena.

Geni koji se nalaze u hromozomu direktno jedan za drugim (vjerovatnost križanja je izuzetno mala) nazivaju se potpuno povezanim, a ako između njih postoji barem još jedan gen, onda oni nisu u potpunosti povezani i njihova veza je prekinuta tokom križanja. kao rezultat razmene delova homolognih hromozoma.

Fenomen povezivanja i ukrštanja gena omogućava da se napravi mapa hromozoma sa redosledom gena koji je ucrtan na njima. Genetske mape hromozoma kreirane su za mnoge genetski dobro proučene objekte: Drosophila, miševe, ljude, kukuruz, pšenicu, grašak, itd. Proučavanje genetskih mapa omogućava vam da uporedite strukturu genoma u različitim vrstama organizama, koji važan je za genetiku i uzgoj, kao i za evolucijske studije.

Sex Genetics

Kat- ovo je kombinacija morfoloških i fizioloških osobina tijela koje osiguravaju spolnu reprodukciju, čija se suština svodi na oplodnju, odnosno spajanje muških i ženskih zametnih stanica u zigotu, iz koje se razvija novi organizam.

Znakovi po kojima se jedan spol razlikuje od drugog dijele se na primarne i sekundarne. Primarne seksualne karakteristike uključuju genitalije, a sve ostale su sekundarne.

Kod ljudi, sekundarne polne karakteristike su tip tijela, tembar glasa, prevlast mišićnog ili masnog tkiva, prisustvo dlačica na licu, Adamove jabučice i mliječnih žlijezda. Dakle, kod žena je karlica obično šira od ramena, preovlađuje masno tkivo, izražene su mliječne žlijezde, a glas je visok. Muškarci se, pak, od njih razlikuju po širim ramenima, prevlasti mišićnog tkiva, prisustvu dlaka na licu i Adamove jabučice, a takođe i po tihom glasu. Čovječanstvo je dugo zanimalo pitanje zašto se muškarci i ženke rađaju u omjeru od otprilike 1:1. Objašnjenje za to dobijeno je proučavanjem kariotipova insekata. Ispostavilo se da ženke nekih buba, skakavaca i leptira imaju jedan hromozom više od mužjaka. Zauzvrat, mužjaci proizvode gamete koje se razlikuju po broju kromosoma, čime se unaprijed određuje spol potomstva. Međutim, naknadno je ustanovljeno da se kod većine organizama broj hromozoma kod mužjaka i ženki još uvijek ne razlikuje, ali jedan od spolova ima par hromozoma koji se međusobno ne uklapaju po veličini, dok drugi ima sve hromozome. upareno.

Slična razlika pronađena je i u ljudskom kariotipu: muškarci imaju dva nesparena hromozoma. Po obliku, ovi hromozomi na početku podjele podsjećaju na latinska slova X i Y, pa su stoga nazvani X- i Y-hromozomi. Spermatozoida muškarca može nositi jedan od ovih kromosoma i odrediti spol nerođenog djeteta. U tom smislu, ljudski hromozomi i mnogi drugi organizmi se dijele u dvije grupe: autozomi i heterohromozomi, odnosno polni hromozomi.

To autozomi nose hromozome koji su isti za oba pola, dok polni hromozomi- to su hromozomi koji se razlikuju kod različitih spolova i nose informacije o polnim karakteristikama. U slučajevima kada pol nosi iste polne hromozome, na primjer XX, kažu da on homozigot ili homogametičan(formira identične gamete). Drugi spol, koji ima različite polne hromozome (XY), se zove hemizigot(koji nemaju potpuni ekvivalent alelnih gena), ili heterogametičan. Kod ljudi, većine sisara, muhe Drosophile i drugih organizama, ženka je homogametna (XX), a mužjak je heterogametan (XY), dok je kod ptica mužjak homogametan (ZZ, ili XX), a ženka je heterogametna (ZW , ili XY).

X hromozom je veliki nejednak hromozom koji nosi preko 1500 gena, a mnogi njihovi mutirani aleli uzrokuju razvoj teških nasljednih bolesti kod ljudi, kao što su hemofilija i sljepoća za boje. Nasuprot tome, Y hromozom je vrlo mali, sadrži samo desetak gena, uključujući specifične gene odgovorne za razvoj muškaraca.

Muški kariotip je napisan kao ♂46,XY, a ženski kariotip je napisan kao ♀46,XX.

Pošto se gamete sa polnim hromozomima proizvode kod mužjaka sa jednakom verovatnoćom, očekivani odnos polova kod potomaka je 1:1, što se poklapa sa stvarno uočenim.

Pčele se razlikuju od drugih organizama po tome što iz oplođenih jaja razvijaju ženke, a mužjake iz neoplođenih. Njihov omjer spolova razlikuje se od gore navedenog, jer proces oplodnje regulira maternica, u čijem se genitalnom traktu spermatozoidi čuvaju cijelu godinu od proljeća.

Kod brojnih organizama spol se može odrediti na drugačiji način: prije ili nakon oplodnje, ovisno o uvjetima okoline.

Nasljeđivanje spolno vezanih osobina

Budući da se neki geni nalaze na polnim hromozomima koji nisu isti za pripadnike suprotnog pola, priroda nasljeđivanja osobina kodiranih ovim geni razlikuje se od opće. Ova vrsta nasljeđivanja naziva se križno nasljeđivanje jer muškarci nasljeđuju od majke, a žene od oca. Osobine određene genima koji se nalaze na polnim hromozomima nazivaju se vezana za pod. Primjeri spolno vezanih osobina su recesivne osobine hemofilije i sljepoće za boje, koje se uglavnom javljaju kod muškaraca jer nema alelnih gena na Y hromozomu. Žene boluju od ovakvih bolesti samo ako su takve simptome primile i od oca i od majke.

Na primjer, ako je majka bila heterozigotni nosilac hemofilije, tada će polovina njenih sinova imati poremećeno zgrušavanje krvi: X n - normalno zgrušavanje krvi X h- inkoagulabilnost krvi (hemofilija)

Osobine kodirane u genima Y hromozoma prenose se isključivo po muškoj liniji i nazivaju se holandski(prisutnost membrane između prstiju, povećana dlakavost ruba ušne školjke).

Gene Interaction

Provjera obrazaca samostalnog nasljeđivanja na raznim objektima već početkom 20. stoljeća pokazala je da, na primjer, kod noćne ljepotice, pri ukrštanju biljaka sa crvenim i bijelim vjenčićem, hibridi prve generacije imaju ružičaste vjenčiće, dok u u drugoj generaciji su jedinke sa crvenim, ružičastim i bijelim cvjetovima u odnosu 1:2:1. To je dovelo istraživače do ideje da alelni geni mogu imati određeni utjecaj jedni na druge. Kasnije je također utvrđeno da nealelni geni doprinose ispoljavanju znakova drugih gena ili ih potiskuju. Ova zapažanja su postala osnova za koncept genotipa kao sistema gena u interakciji. Trenutno se razlikuje interakcija alelnih i nealelnih gena.

Interakcija alelnih gena uključuje potpunu i nepotpunu dominaciju, kodominaciju i naddominaciju. Potpuna dominacija razmotriti sve slučajeve interakcije alelnih gena, u kojima se u heterozigotu uočava ispoljavanje isključivo dominantne osobine, kao što je, na primer, boja i oblik semena u grašku.

nepotpuna dominacija- ovo je vrsta interakcije alelnih gena, u kojoj manifestacija recesivnog alela u većoj ili manjoj mjeri slabi manifestaciju dominantnog, kao u slučaju boje vjenčića noćne ljepotice (bijela + crvena = ružičasta) i vuna kod goveda.

kodominacija naziva se ova vrsta interakcije alelnih gena, u kojoj se oba alela pojavljuju bez slabljenja efekata jedan drugog. Tipičan primjer kodominacije je nasljeđivanje krvnih grupa prema ABO sistemu (tabela 3.2). IV (AB) krvna grupa kod ljudi (genotip - I A I B).

Kao što se vidi iz tabele, krvne grupe I, II i III se nasljeđuju prema tipu potpune dominacije, dok je grupa IV (AB) (genotip - I A I B) slučaj ko-dominacije.

prevladavanje- ovo je pojava u kojoj se u heterozigotnom stanju dominantna osobina manifestuje mnogo jače nego u homozigotnom stanju; pretjerana dominacija se često koristi u uzgoju i smatra se da je uzrok heterosis- fenomeni hibridne moći.

Poseban slučaj interakcije alelnih gena može se smatrati tzv smrtonosni geni, koji u homozigotnom stanju dovode do smrti organizma najčešće u embrionalnom periodu. Razlog uginuća potomstva je pleiotropni učinak gena za sivu boju dlake kod astrahanskih ovaca, platinastu boju kod lisica i odsustvo ljuski kod zrcalnih šarana. Prilikom ukrštanja dvije jedinke heterozigotne za ove gene, podjela za ispitivanu osobinu kod potomstva će biti 2:1 zbog smrti 1/4 potomstva.

Glavne vrste interakcije nealelnih gena su komplementarnost, epistaza i polimerizacija. komplementarnost- ovo je vrsta interakcije nealelnih gena, u kojoj je za ispoljavanje određenog stanja osobine neophodno prisustvo najmanje dva dominantna alela različitih parova. Na primjer, u bundevi, prilikom križanja biljaka sa sfernim (AAbb) i dugo (aaBB) plodovi u prvoj generaciji pojavljuju se biljke sa diskastim plodovima (AaBb).

To epistaza uključuju takve pojave interakcije nealelnih gena, u kojima jedan nealelni gen potiskuje razvoj osobine drugog. Na primjer, kod pilića, jedan dominantni gen određuje boju perja, dok drugi dominantni gen potiskuje razvoj boje, što rezultira da većina pilića ima bijelo perje.

Polymeria naziva se fenomen u kojem nealelni geni imaju isti učinak na razvoj osobine. Dakle, najčešće se kodiraju kvantitativni znakovi. Na primjer, boju ljudske kože određuju najmanje četiri para nealelnih gena – što je dominantniji alel u genotipu, to je tamnija koža.

Genotip kao integralni sistem

Genotip nije mehanički zbir gena, jer mogućnost ispoljavanja gena i oblik njegovog ispoljavanja zavise od uslova sredine. U ovom slučaju okolina ne znači samo okolinu, već i genotipsko okruženje – druge gene.

Manifestacija kvalitativnih znakova rijetko ovisi o uvjetima okoline, iako ako se obrije bjelodlaki dio tijela zeca hermelina i na njega se nanese ledeni paket, tada će na ovom mjestu s vremenom izrasti crna kosa. .

Razvoj kvantitativnih osobina mnogo više zavisi od uslova sredine. Na primjer, ako se moderne sorte pšenice uzgajaju bez upotrebe mineralnih đubriva, tada će se njen prinos značajno razlikovati od genetski programiranih 100 ili više centnera po hektaru.

Dakle, u genotipu su zabilježene samo "sposobnosti" organizma, ali se one manifestiraju samo u interakciji sa uvjetima okoline.

Osim toga, geni međusobno djeluju i, budući da su u istom genotipu, mogu snažno utjecati na ispoljavanje djelovanja susjednih gena. Dakle, za svaki pojedinačni gen postoji genotipsko okruženje. Moguće je da je razvoj bilo koje osobine povezan s djelovanjem mnogih gena. Osim toga, otkrivena je ovisnost nekoliko osobina o jednom genu. Na primjer, kod zobi, boja ljuski i dužina sjemenke određuju jedan gen. Kod Drosophile gen za bijelu boju oka istovremeno utječe na boju tijela i unutrašnjih organa, dužinu krila, smanjenje plodnosti i smanjenje životnog vijeka. Moguće je da je svaki gen istovremeno gen glavnog djelovanja za "svoju" osobinu i modifikator za druge osobine. Dakle, fenotip je rezultat interakcije gena cijelog genotipa sa okolinom u ontogenezi pojedinca.

S tim u vezi, poznati ruski genetičar M.E. Lobashev definisao je genotip kao sistem gena u interakciji. Ovaj integralni sistem nastao je u procesu evolucije organskog svijeta, a opstali su samo oni organizmi kod kojih je interakcija gena dala najpovoljniju reakciju u ontogenezi.

ljudska genetika

Za čovjeka kao biološku vrstu, genetski obrasci nasljeđa i varijabilnosti utvrđeni za biljke i životinje u potpunosti vrijede. Istovremeno, ljudska genetika, koja proučava obrasce naslijeđa i varijabilnosti kod ljudi na svim nivoima njegove organizacije i postojanja, zauzima posebno mjesto među ostalim dijelovima genetike.

Humana genetika je i fundamentalna i primenjena nauka, budući da se bavi proučavanjem ljudskih naslednih bolesti, kojih je već opisano više od 4 hiljade. Podstiče razvoj savremenih oblasti opšte i molekularne genetike, molekularne biologije i kliničke lijek. U zavisnosti od problematike, ljudska genetika se deli na nekoliko oblasti koje su se razvile u samostalne nauke: genetika normalnih ljudskih osobina, medicinska genetika, genetika ponašanja i inteligencije i genetika ljudske populacije. S tim u vezi, u naše vrijeme, osoba kao genetski objekt proučavana je gotovo bolje od glavnih modelnih objekata genetike: Drosophila, Arabidopsis, itd.

Biosocijalna priroda čovjeka ostavlja značajan pečat na istraživanja u oblasti njegove genetike zbog kasnog puberteta i velikih vremenskih razmaka između generacija, malog broja potomaka, nemogućnosti usmjerenog ukrštanja za genetsku analizu, odsustva čistih linija, nedovoljne tačnosti. registracije nasljednih osobina i malih pedigrea, nemogućnosti stvaranja istih i strogo kontroliranih uvjeta za razvoj potomstva iz različitih brakova, relativno velikog broja slabo različitih hromozoma, te nemogućnosti eksperimentalnog dobivanja mutacija.

Metode za proučavanje ljudske genetike

Metode koje se koriste u ljudskoj genetici suštinski se ne razlikuju od onih koje su općenito prihvaćene za druge objekte - ovo genealoški, blizanac, citogenetski, dermatoglifski, molekularno biološki i populacijsko-statističke metode, metoda hibridizacije somatskih ćelija i metodom modeliranja. Njihova upotreba u ljudskoj genetici uzima u obzir specifičnosti osobe kao genetskog objekta.

metoda blizanaca pomaže u određivanju doprinosa nasljednosti i uticaja uslova sredine na ispoljavanje osobine na osnovu analize podudarnosti ovih osobina kod jednojajčanih i bratskih blizanaca. Dakle, većina identičnih blizanaca ima iste krvne grupe, boju očiju i kose, kao i niz drugih znakova, dok oba tipa blizanaca obolijevaju od malih boginja u isto vrijeme.

Dermatoglifska metoda temelji se na proučavanju individualnih karakteristika kožnih uzoraka prstiju (daktiloskopija), dlanova i stopala. Na osnovu ovih karakteristika često omogućava pravovremeno otkrivanje nasljednih bolesti, posebno hromozomskih abnormalnosti, kao što su Downov sindrom, Shereshevsky-Turnerov sindrom itd.

genealošku metodu- ovo je metoda sastavljanja rodovnika, uz pomoć koje se utvrđuje priroda nasljeđivanja proučavanih osobina, uključujući nasljedne bolesti, i predviđa rođenje potomstva s odgovarajućim osobinama. Omogućio je otkrivanje nasljedne prirode takvih bolesti kao što su hemofilija, sljepoća za boje, Huntingtonova koreja i druge čak i prije otkrića glavnih obrazaca naslijeđa. Prilikom sastavljanja rodovnika vodi se evidencija o svakom od članova porodice i vodi se računa o stepenu srodstva među njima. Dalje, na osnovu dobijenih podataka, koristeći posebne simbole, gradi se porodično stablo (slika 3.13).

Genealoška metoda se može koristiti na jednoj porodici ako postoje podaci o dovoljnom broju direktnih srodnika osobe čiji se rodoslov sastavlja - proband,- po očevoj i majčinoj liniji, inače prikupljaju podatke o nekoliko porodica u kojima se ova osobina manifestuje. Genealoška metoda vam omogućava da utvrdite ne samo nasljednost osobine, već i prirodu nasljeđivanja: dominantno ili recesivno, autosomno ili spolno vezano, itd. Dakle, prema portretima austrijskih habsburških monarha, nasljeđe prognatije (snažno izbočena donja usna) i "kraljevska hemofilija" ustanovljena je među potomcima britanske kraljice Viktorije (slika 3.14).

Rješenje genetskih problema. Izrada shema ukrštanja

Sva raznolikost genetskih problema može se svesti na tri tipa:

1. Računski problemi.

2. Zadaci za određivanje genotipa.

3. Zadaci utvrđivanja vrste nasljeđivanja osobine.

karakteristika računski problemi je dostupnost informacija o nasljeđivanju osobine i fenotipovima roditelja, po kojima je lako ustanoviti genotipove roditelja. Oni moraju utvrditi genotipove i fenotipove potomstva.

Organizam kao biološki sistem

aseksualno razmnožavanje, vegetativno razmnožavanje, hermafroditizam, zigota, ontogeneza, oplodnja, partenogeneza, spolno razmnožavanje, pupanje, spore.

Postoje sljedeći oblici reprodukcije:

Postoji nekoliko načina aseksualne reprodukcije:

– Jednostavna podjela matične ćelije na dvije ili više ćelija. Tako se razmnožavaju sve bakterije i protozoe.

- Pupanje - jedna od opcija vegetativne reprodukcije karakteristična je za kvasac i crijevne višećelijske životinje.

– Mitotička sporulacija je uobičajena među bakterijama, algama i nekim protozoama.

Aseksualna reprodukcija obično osigurava povećanje broja genetski homogenog potomstva, pa ga oplemenjivači često koriste za očuvanje korisnih svojstava sorte.

Sve navedeno važi samo za eukariote. Prokarioti također imaju seksualnu reprodukciju, ali to se događa na drugačiji način.

PRIMJERI ZADATAKA dio A

A1. Osnovne razlike između seksualne i aseksualne reprodukcije su u tome što seksualna reprodukcija:

1) javlja se samo kod viših organizama

2) ovo prilagođavanje nepovoljnim uslovima životne sredine

3) obezbeđuje kombinativnu varijabilnost organizama

4) osigurava genetsku postojanost vrste

A2. Koliko spermatozoida nastaje kao rezultat spermatogeneze iz dvije primarne zametne stanice?

1) osam 2) dva 3) šest 4) četiri

A3. Razlika između oogeneze i spermatogeneze je u tome što:

1) četiri ekvivalentne gamete nastaju u oogenezi, a jedna u spermatogenezi

2) jajne ćelije sadrže više hromozoma od spermatozoida

3) u oogenezi se formira jedna punopravna gameta, a u spermatogenezi - četiri

4) oogeneza se odvija jednom diobom primarne zametne stanice, a spermatogeneza - sa dvije

A4. Koliko se podjela originalne ćelije dešava tokom gametogeneze

1) 2 2) 1 3) 3 4) 4

A5. Broj zametnih ćelija formiranih u telu, najverovatnije, može zavisiti od

1) snabdevanje hranljivim materijama u ćeliji

2) starost pojedinca

3) odnos muškaraca i žena u populaciji

4) vjerovatnoća susreta gameta jedna s drugom

A6. Aseksualna reprodukcija dominira životnim ciklusom

1) hidre 3) ajkule

A7. Formiraju se gamete u paprati

1) u sporangijama 3) na listovima

2) na rast 4) u sporovima

A8. Ako je diploidni skup hromozoma pčela 32, tada će u somatskim ćelijama biti 16 hromozoma

1) matica

2) pčela radilica

3) dronovi

4) sva navedena lica

A9. Endosperm kod cvjetnica nastaje fuzijom

1) spermatozoida i jajne ćelije

2) dva spermatozoida i jaje

3) polarno jezgro i spermatozoid

4) dva polarna jezgra i spermatozoid

A10. Dvostruka oplodnja se javlja u

1) kukavičja lanena mahovina 3) lekovita kamilica

2) paprat 4) obični bor

Dio B

U 1. Odaberite prave izjave

1) Formiranje gameta kod biljaka i životinja odvija se prema jednom mehanizmu

2) Sve vrste životinja imaju jaja iste veličine

3) Spore paprati nastaju kao rezultat mejoze

4) Iz jedne jajne ćelije formiraju se 4 jajne ćelije

5) Jajnu stanicu angiosperme oplođuju dva spermatozoida

6) Endosperm kritosjemenjača je triploidan.

U 2. Uspostavite korespondenciju između oblika reprodukcije i njihovih karakteristika

VZ. Postavite ispravan slijed događaja koji se dešavaju tokom dvostruke oplodnje cvjetnica.

A) oplodnja jajne ćelije i centralne ćelije

B) formiranje polenove cijevi

B) oprašivanje

D) formiranje dva spermatozoida

D) razvoj embriona i endosperma

Dio C

C1. Zašto je endosperm angiospermi triploidan, dok su ostale ćelije diploidne?

Ontogeneza. Ontogeneza - to je individualni razvoj organizma od trenutka formiranja zigote do smrti. U toku ontogeneze ispoljava se redovita promjena fenotipova karakterističnih za datu vrstu. Razlikovati indirektno i ravno ontogeneza. indirektni razvoj(metamorfoza) se javlja kod ravnih crva, mekušaca, insekata, riba, vodozemaca. Njihovi embrioni prolaze kroz nekoliko faza u svom razvoju, uključujući fazu larve. direktnog razvoja odvija se u nelarvalnom ili intrauterinom obliku. Obuhvata sve oblike ovoviviparnosti, razvoj embriona gmizavaca, ptica i sisara jajorodnih, kao i razvoj nekih beskičmenjaka (Orthoptera, paučnjaci i dr.). Intrauterini razvoj javlja se kod sisara, uključujući ljude. AT ontogenija razlikuju dva perioda embrionalni - od formiranja zigota do oslobađanja iz jajnih membrana i postembrionalni od trenutka rođenja do smrti. Embrionalni period višećelijski organizam se sastoji od sljedećih faza: zigote; blastula- faze razvoja višećelijskog embrija nakon drobljenja zigote. Zigota se u procesu blastulacije ne povećava u veličini, povećava se broj ćelija od kojih se sastoji; faze formiranja jednoslojnog embrija, pokrivenog blastoderm, i formiranje primarne tjelesne šupljine - blastoceles; gastrulae- faze formiranja zametnih listova - ektoderma, endoderma (kod dvoslojnih koelenterata i sunđera) i mezoderma (u troslojnim kod drugih višećelijskih životinja). Kod crijevnih životinja u ovoj fazi se formiraju specijalizirane stanice, kao što su ubodne, genitalne, kožno-mišićne itd. Proces formiranja gastrule tzv gastrulacija.

Neirula- Faze polaganja pojedinih organa.

a) neurogeneza - proces formiranja neuralne cijevi (mozga i kičmene moždine) iz ektodermalnog zametnog sloja, kao i kože, organa vida i sluha;

b) hordogeneza - proces formiranja iz mezoderm akordi, mišići, bubrezi, skelet, krvni sudovi;

Postembrionalni period podijeljen je u sljedeće korake:

- postembrionalni (prije puberteta);

- period puberteta (provođenje reproduktivnih funkcija);

- starenje i smrt.

- dojenčad (od rođenja do 4 sedmice);

- grudi (od 4 sedmice do godinu dana);

- predškolske (jaslice, srednje, starije);

- škola (rana, tinejdžerska);

- reproduktivni (mladi do 45 godina, zreli do 65 godina);

- post-reproduktivni (stariji do 75 godina i senilni - nakon 75 godina).

PRIMJERI ZADATAKAdio ALI

A1. Karakteristična je dvoslojna struktura toka

1) anelidi 3) koelenterati

2) insekti 4) protozoe

A2. nema mezoderma

1) glista 3) koralni polip

A3. Direktan razvoj se dešava u

1) žabe 2) skakavci 3) muhe 4) pčele

A4. Kao rezultat cijepanja zigota, a

1) gastrula 3) neurula

2) blastula 4) mezoderm

A5. Razvija se iz endoderme

1) aorta 2) mozak 3) pluća 4) koža

A6. Odvojeni organi višećelijskog organizma polažu se u fazi

1) blastula 3) oplodnja

2) gastrula 4) neurula

A7. Blastulacija je

1) rast ćelija

2) višestruko drobljenje zigote

3) ćelijska dioba

4) povećanje veličine zigote

A8. Gastrula psećeg embriona je:

1) embrion sa formiranom neuralnom cijevi

2) višećelijski jednoslojni embrion sa tjelesnom šupljinom

3) višećelijski troslojni embrion sa tjelesnom šupljinom

4) višećelijski dvoslojni embrion

A9. Diferencijacija ćelija, organa i tkiva nastaje kao rezultat

1) djelovanje određenih gena u određeno vrijeme

2) istovremeno djelovanje svih gena

3) gastrulacija i blastulacija

4) razvoj pojedinih organa

A10. Koju fazu embrionalnog razvoja kičmenjaka predstavlja mnoštvo nespecijalizovanih ćelija?

1) blastula 3) rana neurula

2) gastrula 4) kasna neurula

Dio B

U 1. Šta se od navedenog odnosi na embriogenezu?

1) oplodnja 4) spermatogeneza

2) gastrulacija 5) drobljenje

3) neurogeneza 6) oogeneza

U 2. Odaberite karakteristike karakteristične za blastulu

1) embrion u kojem se formira akord

2) višećelijski embrion sa tjelesnom šupljinom

3) embrion koji se sastoji od 32 ćelije

4) troslojni embrion

5) jednoslojni embrion sa tjelesnom šupljinom

6) embrion koji se sastoji od jednog sloja ćelija

VZ. Spojite organe višećelijskog embrija sa zametnim slojevima od kojih su ti organi formirani.

dio OD

C1. Navedite primjere direktnog i indirektnog postembrionalnog razvoja na primjeru insekata.

3.4. Genetika, njeni zadaci. Nasljednost i varijabilnost su svojstva organizama. Osnovni genetski koncepti

alelni geni, analiza ukrštanja, interakcija gena, gen, genotip, heterozigotnost, hipoteza čistoće gameta, homozigotnost, dihibridno ukrštanje, G. Mendelovi zakoni, kvantitativne osobine, ukrštanje, letenje, višestruki aleli, monohibridno ukrštanje, nezavisno nasljeđivanje, nepotpuna dominacija pravilo, cijepanje, fenotip, citološka osnova Mendelovih zakona.

Genetika- nauka o naslijeđu i varijabilnosti organizama. Ova dva svojstva su neraskidivo povezana jedno s drugim, iako imaju suprotne smjerove. Nasljednost uključuje očuvanje informacija, a varijabilnost mijenja ove informacije. Nasljednost- ovo je svojstvo organizma da ponavlja svoje znakove i karakteristike svog razvoja u nizu generacija. Promjenjivost je svojstvo organizama da mijenjaju svoje karakteristike pod uticajem spoljašnje ili unutrašnje sredine, kao i kao rezultat novih genetskih kombinacija koje nastaju tokom polnog razmnožavanja. Uloga varijabilnosti je u tome što ona „opskrbljuje“ nove genetske kombinacije koje su podložne djelovanju prirodne selekcije, a nasljeđe čuva te kombinacije.

Glavni genetski koncepti uključuju sljedeće:

Gene- dio molekule DNK koji kodira informacije o slijedu aminokiselina u jednom proteinskom molekulu.

alel- par gena odgovoran za alternativno (različito) ispoljavanje iste osobine. Na primjer, dva alelna gena smještena na istim lokusima (mjestima) homolognih hromozoma odgovorna su za boju očiju. Samo jedan od njih može biti odgovoran za nastanak smeđih očiju, a drugi za razvoj plavih očiju. U slučaju kada su oba gena odgovorna za isti razvoj osobine, govore o homozigot organizma po ovoj osnovi. Ako alelni geni određuju različit razvoj neke osobine, oni govore o tome heterozigot tijelo.

Alelni geni mogu biti dominantan koji potiskuju alternativni gen, i recesivan , potisnuto.

Totalnost gena nekog organizma naziva se genotip ovog organizma. Genotip organizma opisuje se riječima - "homozigot" ili "heterozigot". Međutim, nisu svi geni izraženi. Sveukupnost vanjskih karakteristika organizma naziva se njegovim fenotipom. Smeđooki, puni, visoki je način da se opiše fenotip organizma. Oni također govore o dominantnom ili recesivnom fenotipu.

Genetika proučava obrasce nasljeđivanja osobina. Glavna metoda genetike je hibridološka metoda ili ukrštanje. Ovu metodu je razvio austrijski naučnik Gregor Mendel 1865. godine.

Razvoj genetike doveo je do razvoja mnogih naučnih oblasti i prije svega evolucijske teorije, uzgoja biljaka i životinja, medicine, biotehnologije, farmakologije itd.

Na prelazu iz 20. u 21. vek dešifrovan je ljudski genom. Naučnici su bili zapanjeni da imamo samo 35.000 gena, a ne 100.000, kako se ranije mislilo. Okrugli crv ima 19 000 gena, dok senf ima 25 000. Razlika između ljudi i čimpanzi je 1% gena, a kod miša 10%. Čovjek je također naslijedio gene stare 3 milijarde godina i relativno mlade gene.

Šta čitanje genoma daje nauci? Prije svega, ovo znanje omogućava ciljano genetsko istraživanje kako bi se identificirali i patološki i neophodni, korisni geni. Naučnici ne ostavljaju nadu za izliječenje ljudi od bolesti kao što su rak i AIDS, dijabetes itd. Ne ostavljaju nadu ni za prevladavanje oronule starosti, prerane smrti i mnogih drugih nevolja čovječanstva.

Pojmovi i pojmovi testirani u ispitnom radu: alelni geni, analizirajuće ukrštanje, gen, genotip, heterozigotnost, hipoteza o čistoći gameta, homozigotnost, dihibridno ukrštanje, Mendelovi zakoni, monohibridno ukrštanje, morganid, nasljedstvo, nezavisno nasljeđivanje, nepotpuna dominacija, pravilo uniformnosti, cijepanje, fenotipska teorija herozoma, zasniva Mendelove zakone.

Uspjeh rada Gregora Mendela bio je rezultat činjenice da je ispravno odabrao predmet proučavanja i slijedio principe koji su postali osnova hibridološke metode:

1. Predmet istraživanja bile su biljke graška koje pripadaju istoj vrsti.

2. Eksperimentalne biljke su se jasno razlikovale po svojim karakteristikama - visoko - nisko, sa žutim i zelenim sjemenkama, sa glatkim i naboranim sjemenkama.

3. Prva generacija od prvobitnih roditeljskih oblika uvijek je bila ista. Visoki roditelji dali su visoko potomstvo, niski roditelji male biljke. Tako su originalne sorte bile takozvane "čiste linije".

4. G. Mendel je vodio kvantitativni prikaz potomaka druge i narednih generacija, kod kojih je uočeno cijepanje u osobinama.

Zakoni G. Mendela opisuju prirodu nasljeđivanja individualnih osobina kroz nekoliko generacija.

Mendelov prvi zakon ili pravilo uniformnosti. Zakon je izveden na osnovu statističkih podataka koje je dobio G. Mendel prilikom ukrštanja različitih sorti graška, koji su imali jasne alternativne razlike u sledećim karakteristikama:

– oblik sjemena (okrugla/okrugla);

- boja sjemena (žuta/zelena);

– omotač sjemena (glatka / naborana) itd.

Prilikom ukrštanja biljaka sa žutim i zelenim sjemenkama, Mendel je otkrio da su svi hibridi prve generacije bili sa žutim sjemenom. Ovu osobinu je nazvao dominantnom. Svojstvo koje određuje zelenu boju sjemena nazivalo se recesivno (povlačenje, potisnuto).

Budući da ispitni rad zahtijeva od učenika da pravilno sastavljaju bilješke prilikom rješavanja genetskih zadataka, prikazaćemo primjer takvog zapisa.

1. Na osnovu dobijenih rezultata i njihove analize, Mendel je formulisao svoju prvi zakon. Prilikom ukrštanja homozigotnih jedinki koje se razlikuju po jednom ili više parova alternativnih osobina, svi hibridi prve generacije će biti ujednačeni po ovim osobinama i slični roditelju sa dominantnim svojstvom.

Kada nepotpuna dominacija samo 25% jedinki je fenotipski slično roditelju sa dominantnom osobinom, a 25% jedinki će biti slično fenotipskom recesivnom roditelju. Preostalih 50% heterozigota će se fenotipski razlikovati od njih. Na primjer, od zmajeva s crvenim i bijelim cvjetovima u potomstvu, 25% jedinki je crveno, 25% je bijelo, a 50% je ružičasto.

2. Utvrditi heterozigotnost jedinke za određeni alel, tj. koristi se prisustvo recesivnog gena u genotipu analiziranje krsta. Za ovo se jedinka sa dominantnom osobinom (AA? ili Aa?) ukršta sa jedinkom homozigotom za recesivni alel. U slučaju heterozigotnosti jedinke sa dominantnom osobinom, cijepanje u potomstvu će biti 1:1

AA? aa > 100% Aa

ah? aa > 50% Aa i 50% aa

Mendelov drugi zakon ili zakon cijepanja. Prilikom međusobnog ukrštanja heterozigotnih hibrida prve generacije, u drugoj generaciji, otkriva se cijepanje prema ovoj osobini. Ovo razdvajanje je prirodne statističke prirode: 3:1 u smislu fenotipa i 1:2:1 u smislu genotipa. U slučaju ukrštanja oblika sa žutim i zelenim sjemenkama, u skladu s drugim Mendelovim zakonom, dobijaju se sljedeći rezultati ukrštanja.

Sjemenke se pojavljuju i žute i zelene boje.

Mendelov treći zakon ili zakon nezavisnog nasljeđivanja kod dihibridnog (polihibridnog) ukrštanja. Ovaj zakon je izveden na osnovu analize rezultata dobijenih ukrštanjem jedinki koje se razlikuju po dva para alternativnih osobina. Na primjer: biljka koja daje žuta, glatka sjeme se ukršta s biljkom koja daje zeleno, naborano seme.

Za daljnju notaciju koristi se Punnettova rešetka:

U drugoj generaciji mogu se pojaviti 4 fenotipa u omjeru 9:3:3:1 i 9 genotipova.

Kao rezultat analize, pokazalo se da se geni različitih alelnih parova i njihove odgovarajuće osobine prenose nezavisno jedan od drugog. Ovaj zakon je tačan:

– za diploidne organizme;

– za gene koji se nalaze na različitim homolognim hromozomima;

- sa nezavisnom divergencijom homolognih hromozoma u mejozi i njihovom nasumičnom kombinacijom tokom oplodnje.

Ova stanja su citološka osnova dihibridnog ukrštanja.

Isti obrasci važe i za polihibridna ukrštanja.

U Mendelovim eksperimentima ustanovljena je diskretnost (diskontinuitet) nasljednog materijala, što je kasnije dovelo do otkrića gena kao elementarnog materijalnog nosioca nasljedne informacije.

U skladu sa hipotezom o čistoći gameta, samo jedan od homolognih hromozoma datog para je uvek u normi u spermiju ili jajnoj ćelije. Zbog toga se tokom oplodnje obnavlja diploidni set hromozoma datog organizma. Podijeliti rezultat je nasumične kombinacije gameta koje nose različite alele.

Pošto su događaji nasumični, obrazac je statističke prirode, tj. određen je velikim brojem jednako vjerovatnih događaja - susreta gameta koje nose različite (ili identične) alternativne gene.

PRIMJERI ZADATAKA dio A

A1. Dominantni alel je

1) par identičnih gena

2) jedan od dva alelna gena

3) gen koji potiskuje djelovanje drugog gena

4) potisnuti gen

A2. Dio molekule DNK smatra se genom ako kodira informacije o

1) nekoliko znakova na tijelu

2) jedan znak organizma

3) nekoliko proteina

4) tRNA molekula

A3. Ako se osobina ne pojavljuje kod hibrida prve generacije, onda se zove

1) alternativa

2) dominantan

3) nije u potpunosti dominantan

4) recesivan

A4. Alelni geni se nalaze u

1) identični delovi homolognih hromozoma

2) različiti dijelovi homolognih hromozoma

3) identične regije nehomolognih hromozoma

4) različiti dijelovi nehomolognih hromozoma

A5. Koji unos odražava diheterozigotni organizam:

1) AABB 2) AaBv 3) AaBvSs 4) aaBBss

A6. Odredite fenotip bundeve sa CC BB genotipom, znajući da bijela boja dominira nad žutom, a pločasti plodovi dominiraju sfernim

1) bijeli, sferni 3) žuti diskoidni

2) žuti, sferni 4) bijeli, diskoidni

A7. Koje će potomstvo nastati ukrštanjem homozigotne krave (bezroge) (dominira gen bika s rogovima) sa bikom s rogovima.

3) 50% BB i 50% BB

4) 75% BB i 25% BB

A8. Kod ljudi, gen za isturene uši (A) dominira genom za normalno spljoštene uši, a gen za necrvenu (B) kosu dominira genom za crvenu kosu. Kakav je genotip crvenokosog oca s klempavim ušima, ako je u braku sa necrvenom ženom sa normalno spljoštenim ušima imao samo klemouhu, necrvenu djecu?

1) AABB 2) AaBB 3) AABB 4) AABB

A9. Kolika je vjerovatnoća da ćete imati plavooko (a), svijetlokoso (c) dijete iz braka plavookog, tamnokosog (B) oca i smeđeoke (A), svijetlokose majke , heterozigot za dominantne osobine?

1) 25% 2) 75% 3) 12,5% 4) 50%

A10. Mendelov drugi zakon je zakon koji opisuje proces

1) povezanost gena

2) uzajamni uticaj gena

3) podjela karakteristika

4) nezavisna distribucija gameta

A11. Koliko tipova gameta formira organizam sa genotipom AABvCs

1) jedan 2) dva 3) tri 4) četiri

Dio C

C1. Odredite moguće genotipove roditelja i petoro djece, među kojima su bila djeca rimskog i pravog nosa, punih i tankih usana, ako se zna da je muškarac rimskog nosa i tankih usana oženio djevojku rimskog nosa i punih usana . Dokažite svoj odgovor pisanjem rješenja zadatka u obliku dvije sheme ukrštanja. Koliko ukrštanja shema se može analizirati u rješavanju ovog problema?

Hromozomska teorija nasljeđa. Osnivač hromozomske teorije Thomas Gent Morgan, američki genetičar, nobelovac. Morgan i njegovi studenti su otkrili da:

- svaki gen ima specifičan locus(mjesto);

- geni u hromozomu se nalaze u određenom nizu;

- najbliže locirani geni jednog hromozoma su povezani, stoga se nasljeđuju uglavnom zajedno;

- grupe gena koji se nalaze na istom hromozomu formiraju grupe veza;

– broj grupa povezivanja je haploidni skup hromozoma u homogametičan pojedinci i n+1 heterogametičan pojedinci;

- između homolognih hromozoma može doći do razmene regiona ( prelazeći preko); kao rezultat križanja nastaju gamete čiji hromozomi sadrže nove kombinacije gena;

– učestalost (u %) križanja između nealelnih gena proporcionalna je udaljenosti između njih;

je skup hromozoma u ćelijama ovog tipa ( kariotip) je karakteristična karakteristika vrste;

- učestalost križanja između homolognih hromozoma zavisi od udaljenosti između gena koji se nalaze na istom hromozomu. Što je ova udaljenost veća, to je veća frekvencija skretnice. Jedna jedinica udaljenosti između gena uzima se kao 1 morganid (1% križanja) ili postotak pojavljivanja crossover individua. Sa vrijednošću ove vrijednosti od 10 morganida, može se tvrditi da je učestalost ukrštanja hromozoma na tačkama lokacije ovih gena 10% i da će se nove genetske kombinacije otkriti kod 10% potomaka.

Da bi se utvrdila priroda lokacije gena u hromozomima i odredila učestalost križanja između njih, izrađuju se genetske mape. Mapa odražava redoslijed gena na hromozomu i udaljenost između gena na istom hromozomu. Ovi zaključci Morgana i njegovih saradnika nazivaju se hromozomskom teorijom nasljeđa. Najvažnije posljedice ove teorije su moderne ideje o genu kao funkcionalnoj jedinici nasljeđa, njegovoj djeljivosti i sposobnosti interakcije s drugim genima.

Zadaci koji ilustruju teoriju hromozoma su prilično složeni i glomazni za zapisivanje, stoga se u ispitnim radovima Jedinstvenog državnog ispita daju zadaci za nasljeđivanje vezano za spol.

Seksualna genetika. Naslijeđe vezano za spol. Skupovi hromozoma različitih polova razlikuju se po strukturi polnih hromozoma. Muški Y hromozom ne sadrži mnogo alela koji se nalaze na X hromozomu. Osobine određene genima polnih hromozoma nazivaju se spolno vezanim. Priroda nasljeđivanja ovisi o raspodjeli hromozoma u mejozi. Kod heterogametnih spolova, osobine vezane za X hromozom i bez alela na Y hromozomu pojavljuju se čak i kada je gen koji određuje razvoj ovih osobina recesivan. Kod ljudi, Y hromozom se prenosi sa oca na sinove, a X hromozom na kćerke. Djeca dobijaju drugi hromozom od svoje majke. To je uvijek X hromozom. Ako majka nosi patološki recesivni gen na jednom od X hromozoma (na primjer, gen za sljepoću za boje ili hemofiliju), ali ona sama nije bolesna, onda je ona nosilac. Ako se ovaj gen prenese na sinove, oni mogu biti bolesni od ove bolesti, jer na Y hromozomu ne postoji alel koji potiskuje patološki gen. Pol organizma se određuje u trenutku oplodnje i zavisi od hromozomskog seta nastalog zigota. Kod ptica su ženke heterogametne, a mužjaci homogametni.

Primjer nasljeđivanja vezanog za spol. Poznato je da kod ljudi postoji nekoliko osobina povezanih sa X hromozomom. Jedan od ovih znakova je i nedostatak znojnih žlezda. Ovo je recesivna osobina, ako X hromozom, koji nosi gen koji ga određuje, dođe do dječaka, tada će se ta osobina definitivno pojaviti u njemu. Ako ste čitali čuveni roman Patrika Saskinda Parfem, onda ćete se setiti da je reč o bebi koja nije imala miris.

Razmotrite primjer nasljeđivanja vezanog za spol. Majka ima znojne žlezde, ali je nosilac recesivnog svojstva - Xp X, otac je zdrav - XY. Polne ćelije majke - Xp, X. Očeve polne ćelije - X, Y.

Iz ovog braka mogu se roditi djeca sa sljedećim genotipovima i fenotipovima:

Genotip kao integralni, istorijski uspostavljen sistem. Termin genotip je 1909. godine predložio danski genetičar Wilhelm Johansen. Uveo je i termine: gen, alel, fenotip, linija, čista linija, populacija.

Genotip je ukupnost gena jednog organizma. Prema najnovijim podacima, osoba ima oko 35 hiljada gena.

Genotip, kao jedinstven funkcionalni sistem organizma, razvio se u procesu evolucije. Znak sistemske prirode genotipa je interakcija gena .

Alelni geni (tačnije, njihovi proizvodi - proteini) mogu međusobno komunicirati:

– unutar hromozoma– primjer je potpuno i nepotpuno povezivanje gena;

– na paru homolognih hromozoma– primjeri su potpuna i nepotpuna dominacija, nezavisna ekspresija alelnih gena.

Nealelni geni također mogu međusobno komunicirati. Primjer takve interakcije može biti pojava neoplazmi kada se ukrste dva spolja identična oblika. Na primjer, nasljeđivanje oblika češlja kod pilića određuju dva gena - R i P: R - češalj u obliku ruže, P - češalj u obliku graška.

F1 RrPp - pojava grebena oraha u prisustvu dva dominantna gena;

kod genotipa ggrr pojavljuje se greben u obliku lista.

PRIMJERI ZADATAKA dio A

A1. Koliko je parova hromozoma odgovorno za nasljeđivanje spola kod pasa ako je njihov diploidni set 78?

3) trideset šest

4) osamnaest

A2. Povezani obrasci nasljeđivanja odnose se na gene koji se nalaze u

1) različiti nehomologni hromozomi

2) homologni hromozomi

3) u jednom hromozomu

4) nehomologni hromozomi

A3. Daltonist je oženio ženu normalnog vida, nosioca gena za sljepoću za boje. Dijete s kojim genotipom ne može imati?

1) X d X 2) XX 3) X d X d 4) XY

A4. Koliki je broj grupa veza gena ako se zna da je diploidni skup hromozoma organizma 36?

1) 72 2) 36 3) 18 4) 9

A5. Učestalost križanja između K i C gena je 12%, između B i C gena 18%, a između K i B gena 24%. Koji je vjerojatni redoslijed gena na hromozomu ako se zna da su povezani.

1) K-S-B 2) K-B-S 3) S-B-K 4) B-K-S

A6. Kakvo će biti cijepanje fenotipa kod potomstva dobivenog ukrštanjem crnih (A) dlakavih (B) zamoraca, heterozigotnih za dvije osobine povezane na istom hromozomu?

1) 1: 1 2) 2: 1 3) 3: 1 4) 9: 3: 3: 1

A7. Ukrštanjem dva siva štakora heterozigotna po dvije osobine boje, dobijeno je 16 jedinki. Koliki će biti omjer potomaka ako se zna da je gen C glavni gen za boju iu njegovom prisustvu se pojavljuju sivi, bijeli i crni jedinci, a drugi gen A utiče na raspodjelu pigmenta. U njegovom prisustvu pojavljuju se sive osobe.

1) 9 sive, 4 crne, 3 bijele

2) 7 crna, 7 crna, 2 bijela

3) 3 crne, 8 bijelih, 5 sivih

4) 9 sive, 3 crne, 4 bijele

A8. Par je imao sina sa hemofilijom. Odrastao je i odlučio se oženiti zdravom ženom koja nije nosila gen za hemofiliju. Koji su mogući fenotipovi buduće djece ovog bračnog para, ako je gen vezan za X hromozom?

1) sve devojčice su zdrave i nisu nosioci, već dečaci sa hemofilijom

2) svi dečaci su zdravi, a devojčice hemofilične

3) polovina devojčica je bolesna, dečaci zdravi

4) sve devojčice su nosioci, dečaci zdravi

dio OD

C1. Napravite prognozu za pojavu daltonista unuka daltonista i zdrave žene koja ne nosi gen daltonista, pod uslovom da se svi njegovi sinovi ožene zdravim ženama koje ne nose gen daltonista, a njegov ćerke se udaju za zdrave muškarce. Dokažite svoj odgovor pisanjem sheme ukrštanja.

3.6. Promjenjivost osobina u organizmima: modifikacija, mutacija, kombinacija. Vrste mutacija i njihovi uzroci. Vrijednost varijabilnosti u životu organizama iu evoluciji. brzina reakcije

Glavni termini i koncepti testirani u ispitnom radu: blizanačka metoda, genealoška metoda, mutacije gena, genomske mutacije, genotipska varijabilnost, zakon homolognog niza nasljedne varijabilnosti, kombinativna varijabilnost, modifikaciona varijabilnost, mutacije, nenasljedna varijabilnost, poliploidija, Rh faktor, pedigre, Downov sindrom mu, kromos, citogenetska metoda.

3.6.1. Varijabilnost, njeni tipovi i biološki značaj

Varijabilnost- ovo je opće svojstvo živih sistema povezano s promjenama fenotipa i genotipa koje nastaju pod utjecajem vanjskog okruženja ili kao rezultat promjena u nasljednom materijalu. Razlikovati nenasljednu i nasljednu varijabilnost.

Nenasljedna varijabilnost . Nenasljedno, ili grupno (definirano), ili varijabilnost modifikacije- to su promene fenotipa pod uticajem uslova sredine. Varijabilnost modifikacije ne utiče na genotip jedinki. Genotip, dok ostaje nepromijenjen, određuje granice unutar kojih se fenotip može promijeniti. Ove granice, tj. prilike za fenotipsko ispoljavanje osobine nazivaju se brzina reakcije i naslijeđeno. Norma reakcije postavlja granice unutar kojih se određena karakteristika može promijeniti. Različiti znakovi imaju različitu brzinu reakcije - široku ili usku. Tako se, na primjer, takvi znakovi kao što su krvna grupa, boja očiju ne mijenjaju. Oblik oka sisara se neznatno mijenja i ima usku brzinu reakcije. Mliječnost krava može varirati u prilično širokom rasponu ovisno o uvjetima rase. Druge kvantitativne karakteristike takođe mogu imati široku brzinu reakcije - rast, veličina lista, broj zrna po klipu, itd. Što je šira stopa reakcije, to pojedinac ima više mogućnosti da se prilagodi uvjetima okoline. Zato ima više jedinki sa prosečnom izraženošću neke osobine nego pojedinaca sa njenim ekstremnim izrazima. To je dobro ilustrovano primjerom kao što je broj patuljaka i divova kod ljudi. Malo ih je, dok je hiljadama puta više ljudi sa visinom od 160-180 cm.

Na fenotipske manifestacije osobine utiče kumulativna interakcija gena i uslova okoline. Promjene modifikacije nisu naslijeđene, ali nemaju nužno grupni karakter i ne pojavljuju se uvijek kod svih jedinki neke vrste pod istim uvjetima okoline. Modifikacije osiguravaju da je osoba prilagođena ovim uvjetima.

nasledna varijabilnost (kombinativni, mutacijski, neodređeni).

Varijabilnost kombinacije nastaje tokom seksualnog procesa kao rezultat novih kombinacija gena koje nastaju tokom oplodnje, crossing overa, konjugacije, tj. u procesima praćenim rekombinacijama (preraspodjelom i novim kombinacijama) gena. Kao rezultat kombinovane varijabilnosti nastaju organizmi koji se razlikuju od svojih roditelja po genotipovima i fenotipovima. Neke kombinovane promjene mogu biti štetne za pojedinca. Za vrstu su kombinovane promjene, općenito, korisne, jer. dovode do genotipske i fenotipske raznolikosti. To doprinosi opstanku vrsta i njihovom evolucijskom napretku.

Mutacijska varijabilnost povezan sa promenama u redosledu nukleotida u molekulima DNK, brisanjem i insercijama velikih delova u DNK molekulima, promenama u broju DNK molekula (hromozoma). Takve promjene se nazivaju mutacije. Mutacije se nasljeđuju.

Mutacije uključuju:

– genetski- izazivanje promjena u slijedu nukleotida DNK u određenom genu, a samim tim i u mRNA i proteinu koji je kodiran ovim genom. Genske mutacije su i dominantne i recesivne. Mogu dovesti do pojave znakova koji podržavaju ili deprimiraju vitalnu aktivnost organizma;

– generativno mutacije utiču na zametne ćelije i prenose se tokom seksualne reprodukcije;

– somatski mutacije ne utječu na zametne stanice i ne nasljeđuju se kod životinja, dok se kod biljaka nasljeđuju tijekom vegetativne reprodukcije;

– genomski mutacije (poliploidija i heteroploidija) povezane su s promjenom broja hromozoma u kariotipu ćelije;

– hromozomski mutacije su povezane s preuređivanjem u strukturi hromozoma, promjenom položaja njihovih dijelova kao rezultatom lomova, gubitkom pojedinih sekcija itd.

Najčešće su genske mutacije, kao rezultat kojih dolazi do promjene, gubitka ili umetanja DNK nukleotida u gen. Mutantni geni prenose različite informacije na mjesto sinteze proteina, a to, zauzvrat, dovodi do sinteze drugih proteina i pojave novih osobina. Mutacije mogu nastati pod uticajem zračenja, ultraljubičastog zračenja, raznih hemijskih agenasa. Nisu sve mutacije efikasne. Neki od njih se koriguju tokom popravke DNK. Fenotipski, mutacije se manifestuju ako nisu dovele do smrti organizma. Većina genskih mutacija je recesivna. Od evolucijske važnosti su fenotipski manifestirane mutacije koje su pojedincima davale ili prednosti u borbi za egzistenciju, ili obrnuto, koje su uzrokovale njihovu smrt pod pritiskom prirodne selekcije.

Proces mutacije povećava genetsku raznolikost populacija, što stvara preduvjete za evolucijski proces.

Učestalost mutacija se može povećati umjetno, što se koristi u naučne i praktične svrhe.

PRIMJERI ZADATAKA dio ALI

A1. Promjenjivost modifikacije podrazumijeva se kao

1) fenotipska varijabilnost

2) genotipska varijabilnost

3) brzina reakcije

4) bilo kakve promjene u osobini

A2. Navedite osobinu sa najširom stopom reakcije

1) oblik krila lastavice

2) oblik kljuna orla

3) vrijeme linjanja zeca

4) količina vune u ovci

A3. Navedite tačnu izjavu

1) faktori sredine ne utiču na genotip jedinke

2) nije naslijeđen fenotip, već sposobnost njegovog ispoljavanja

3) promjene modifikacije su uvijek naslijeđene

4) promjene modifikacije su štetne

A4. Navedite primjer genomske mutacije

1) pojava anemije srpastih ćelija

2) pojava triploidnih oblika krompira

3) stvaranje pasmine bezrepa

4) rođenje albino tigra

A5. Sa promjenom sekvence nukleotida DNK u genu,

1) mutacije gena

2) hromozomske mutacije

3) genomske mutacije

4) kombinativna preuređivanja

A6. Oštar porast procenta heterozigota u populaciji žohara može dovesti do:

1) povećanje broja genskih mutacija

2) formiranje diploidnih gameta kod većeg broja jedinki

3) hromozomska preuređivanja kod nekih članova populacije

4) promjena temperature okoline

A7. Primjer je ubrzano starenje kože ruralnih stanovnika u odnosu na urbane

1) mutaciona varijabilnost

2) varijabilnost kombinacije

3) mutacije gena pod uticajem ultraljubičastog zračenja

4) varijabilnost modifikacije

A8. Glavni uzrok hromozomske mutacije može biti

1) zamjena nukleotida u genu

2) promjena temperature okoline

3) kršenje mejotičkih procesa

4) umetanje nukleotida u gen

Dio B

U 1. Koji primjeri ilustruju varijabilnost modifikacije

1) ljudski ten

2) rodni znak na koži

3) gustina dlake zeca iste rase

4) povećanje mlečnosti kod krava

5) šestoprsti kod ljudi

6) hemofilija

U 2. Navedite događaje povezane s mutacijama

1) višestruko povećanje broja hromozoma

2) mijenjanje podlake zeca zimi

3) zamjena aminokiselina u molekulu proteina

4) pojava albina u porodici

5) rast korenovog sistema kaktusa

6) formiranje cista kod protozoa

VZ. Spojite obilježje koje karakterizira varijabilnost s njegovim tipom

dio OD

C1. Koji su načini da se postigne vještačko povećanje učestalosti mutacija i zašto bi to trebalo učiniti?

C2. Pronađite greške u datom tekstu. Popravi ih. Navedite brojeve rečenica u kojima su napravljene greške. Objasnite ih.

1. Promjenjivost modifikacije praćena je genotipskim promjenama. 2. Primjeri modifikacije su posvjetljivanje dlake nakon dugog izlaganja suncu, povećanje mliječnosti krava uz poboljšanje ishrane. 3. Informacije o modifikacijskim promjenama sadržane su u genima. 4. Sve promjene modifikacije su naslijeđene. 5. Na ispoljavanje modifikacionih promena utiču faktori sredine. 6. Sve znakove jednog organizma karakteriše ista brzina reakcije, tj. granice njihove varijabilnosti.

Glavni termini i koncepti testirani u ispitnom radu: biohemijska metoda, metoda blizanaca, hemofilija, heteroploidija, daltonizam, mutageni, mutageneza, poliploidija.

3.7.1. Mutageni, mutageneza

Mutageni- to su fizički ili hemijski faktori čiji uticaj na organizam može dovesti do promene njegovih naslednih karakteristika. Ovi faktori uključuju rendgenske i gama zrake, radionuklide, okside teških metala, određene vrste hemijskih đubriva. Neke mutacije mogu biti uzrokovane virusima. Takvi uobičajeni agensi u modernom društvu kao što su alkohol, nikotin, droge također mogu dovesti do genetskih promjena u generacijama. Brzina i učestalost mutacija zavise od intenziteta uticaja ovih faktora. Povećanje učestalosti mutacija dovodi do povećanja broja osoba s urođenim genetskim anomalijama. Mutacije koje utiču na zametne ćelije su naslijeđene. Međutim, mutacije koje se javljaju u somatskim stanicama mogu dovesti do raka. Trenutno se provode istraživanja kako bi se identificirali mutageni u okolišu i razvijaju se efikasne mjere za njihovu neutralizaciju. Unatoč činjenici da je učestalost mutacija relativno niska, njihova akumulacija u ljudskom genskom fondu može dovesti do naglog povećanja koncentracije mutiranih gena i njihove manifestacije. Zato je potrebno znati o mutagenim faktorima i poduzeti mjere na državnom nivou u borbi protiv njih.

medicinska genetika - poglavlje antropogenetika proučavanje nasljednih bolesti ljudi, njihovo porijeklo, dijagnostiku, liječenje i prevenciju. Glavno sredstvo prikupljanja informacija o pacijentu je medicinsko genetičko savjetovanje. Provodi se u odnosu na osobe kod kojih su uočene nasljedne bolesti kod srodnika. Cilj je predvidjeti vjerovatnoću rađanja djece sa patologijama, odnosno isključiti pojavu patologija.

Faze savjetovanja:

- identifikacija nosioca patogenog alela;

- izračunavanje vjerovatnoće rođenja bolesne djece;

– saopštavanje rezultata studije budućim roditeljima, rođacima.

Nasljedne bolesti koje se prenose na potomstvo:

- gen vezan za X hromozom - hemofilija, daltonizam;

- gen vezan za Y-hromozom - hipertrihoza (rast dlake ušne školjke);

- autozomni gen: fenilketonurija, dijabetes melitus, polidaktilija, Huntingtonova koreja itd.;

- hromozomske, povezane s mutacijama hromozoma, na primjer, sindrom mačjeg krika;

- genomska - poli- i heteroploidija - promjena u broju hromozoma u kariotipu organizma.

Poliploidija - dvostruko ili višestruko povećanje broja haploidnog seta hromozoma u ćeliji. Nastaje kao rezultat neraspadanja hromozoma u mejozi, duplikacije hromozoma bez naknadne diobe ćelije, fuzije jezgara somatskih ćelija.

Heteroploidija (aneuploidija) - promjena broja hromozoma karakterističnih za datu vrstu kao rezultat njihove neravnomjerne divergencije u mejozi. Manifestuje se pojavom dodatnog hromozoma ( trisomija na hromozomu 21 dovodi do Downove bolesti) ili odsustva homolognog hromozoma u kariotipu ( monosomija). Na primjer, nedostatak drugog X kromosoma kod žena uzrokuje Turnerov sindrom, koji se manifestira fiziološkim i mentalnim poremećajima. Ponekad postoji polisomija - pojava nekoliko dodatnih hromozoma u hromozomskom setu.

Metode ljudske genetike. Genealoški - metoda sastavljanja rodoslovlja iz različitih izvora - priča, fotografija, slika. Pojašnjavaju se znakovi predaka i utvrđuju se vrste nasljeđivanja znakova.

Vrste nasljeđivanja: a) autosomno dominantno, b) autosomno recesivno, c) nasljeđivanje vezano za spol.

Poziva se osoba za koju se sastavlja rodovnik proband.

Blizanci. Metoda za proučavanje genetskih obrazaca na blizancima. Blizanci su identični (monozigotni, identični) i bratstvenici (dizigoti, neidentični).

citogenetički. Mikroskopska studija ljudskih hromozoma. Omogućava vam da identifikujete genske i hromozomske mutacije.

Biohemijski. Na osnovu biohemijske analize, omogućava identifikaciju heterozigotnog nosioca bolesti, na primjer, nosilac gena za fenilketonuriju može se identificirati povećanom koncentracijom fenilalanin u krvi.

Populaciona genetika. Omogućava vam da napravite genetsku karakteristiku populacije, da procijenite stepen koncentracije različitih alela i mjeru njihove heterozigotnosti. Za analizu velikih populacija primjenjuje se Hardy-Weinbergov zakon.

PRIMJERI ZADATAKA dio OD

C1. Huntingtonova horeja je teška bolest nervnog sistema, naslijeđena kao autozomna osobina (A).

Fenilketonurija - bolest koja uzrokuje metaboličke poremećaje, određena je recesivnim genom, nasljeđuje se prema istom tipu. Otac je heterozigot za gen Huntingtonove horeje i ne boluje od fenilketonurije. Majka ne boluje od Hantingtonove koreje i ne nosi gene koji određuju razvoj fenilketonurije. Koji su mogući genotipovi i fenotipovi djece iz ovog braka?

C2. Žena svadljivog karaktera udala se za muškarca nježnog karaktera. Iz ovog braka rođene su dvije kćerke i sin (Elena, Ljudmila, Nikolaj). Elena i Nikolaj su se ispostavili kao apsurdni likovi. Nikolaj je oženio djevojku Ninu nježnog karaktera. Imali su dva sina, od kojih je jedan (Ivan) bio svađalica, a drugi blag čovjek (Petar). Navedite genotipove svih njenih članova u pedigreu ove porodice.

3.8. Uzgoj, njegovi zadaci i praktični značaj. Učenje N.I. Vavilov o centrima raznolikosti i porijeklu gajenih biljaka. Zakon homolognih nizova u nasljednoj varijabilnosti. Metode oplemenjivanja novih sorti biljaka, pasmina životinja, sojeva mikroorganizama. Vrijednost genetike za selekciju. Biološka osnova za uzgoj kultiviranih biljaka i domaćih životinja

Glavni termini i koncepti testirani u ispitnom radu: heteroza, hibridizacija, zakon homoloških nizova nasledne varijabilnosti, veštačka selekcija, poliploidija, rasa, selekcija, sorta, centri porekla gajenih biljaka, čista linija, inbriding.

3.8.1. Genetika i selekcija

Oplemenjivanje je znanost, grana praktične djelatnosti koja ima za cilj stvaranje novih sorti biljaka, pasmina životinja, sojeva mikroorganizama sa stabilnim nasljednim osobinama koje su korisne za ljude. Teorijska osnova selekcije je genetika.

Zadaci selekcije:

– kvalitativno poboljšanje osobine;

– povećanje prinosa i produktivnosti;

- povećanje otpornosti na štetočine, bolesti, klimatske uslove.

metode selekcije. veštačka selekcija - očuvanje organizama neophodnih za osobu i eliminaciju, odstrel drugih koji ne ispunjavaju ciljeve odgajivača.

Uzgajivač postavlja zadatak, odabire roditeljske parove, odabire potomstvo, provodi niz blisko povezanih i udaljenih ukrštanja, zatim odabire u svakoj narednoj generaciji. Događa se vještačka selekcija pojedinac i masivan.

Hibridizacija - proces dobijanja novih genetskih kombinacija u potomstvu radi poboljšanja ili nove kombinacije vrijednih roditeljskih osobina.

Blisko srodna hibridizacija (brodsko spajanje) koristi se za crtanje čistih linija. Nedostatak je ugnjetavanje održivosti.

udaljena hibridizacija pomera brzinu reakcije u pravcu jačanja osobine, pojave hibridne moći (heteroze). Nedostatak je neukrštanje dobivenih hibrida.

Prevazilaženje sterilnosti međuvrstnih hibrida. Poliploidija. G.D. Karpečenko je 1924. tretirao sterilni hibrid kupusa i rotkvice kolhicinom. Kolhicin je izazvao nedisjunkciju hromozoma hibrida tokom gametogeneze. Fuzija diploidnih gameta dovela je do proizvodnje poliploidnog hibrida kupusa i rotkvice (kapredki). Eksperiment G. Karpečenka može se ilustrovati sljedećom shemom.

1. Prije djelovanja kolhicina

2. Nakon djelovanja kolhicina i vještačkog umnožavanja hromozoma:

3.8.2. Metode rada I.V. Michurin

I. V. Michurin, domaći uzgajivač, uzgojio je oko 300 sorti voćaka koje su kombinirale kvalitete južnog voća i nepretencioznost sjevernih biljaka.

Osnovne metode rada:

– udaljena hibridizacija geografski udaljenih sorti;

– stroga individualna selekcija;

- "obrazovanje" hibrida teškim uslovima uzgoja;

- “upravljanje dominacijom” metodom mentora - kalemljenje hibrida na odraslu biljku koja prenosi svoje kvalitete na uzgojenu sortu.

Prevazilaženje neukrštanja u udaljenoj hibridizaciji:

- metoda preliminarnog pristupa - kalemljenjem na krošnju kruške cijepljena je reznica jedne vrste (jasen). Nekoliko godina kasnije, cvjetovi rowan su oprašeni polenom kruške. Tako je dobiven hibrid planinskog pepela i kruške;

– metoda medijatora – hibridizacija u 2 koraka. Badem je ukrštan sa polukultivisanom breskvom David, a zatim je dobijeni hibrid ukršten sa sortom. Dobio "Northern Peach";

- Oprašivanje mješovitim polenom (sopstvenim i tuđim). Primjer je proizvodnja cerapadusa, hibrida trešnje i ptičje trešnje.

3.8.3. Centri porijekla gajenih biljaka

Najveći ruski naučnik - genetičar N.I. Vavilov je dao ogroman doprinos oplemenjivanju biljaka. Otkrio je da sve kultivisane biljke koje se danas uzgajaju u različitim regijama svijeta imaju određene geografske karakteristike

centri porekla. Ovi centri se nalaze u tropskim i suptropskim zonama, odnosno tamo gde je nastala kultivisana poljoprivreda. N.I. Vavilov je izdvojio 8 takvih centara, tj. 8 samostalnih područja upoznavanja sa kulturom raznih biljaka.

Raznolikost kultiviranih biljaka u središtima njihovog porijekla, u pravilu, predstavlja ogroman broj botaničkih sorti i mnoge nasljedne varijante.

Zakon homolognog niza nasljedne varijabilnosti.

1. Genetski bliske vrste i rodovi odlikuju se sličnim nizovima nasljedne varijabilnosti sa takvom pravilnošću da se, znajući broj oblika unutar jedne vrste, može predvidjeti pojavu paralelnih oblika u drugim vrstama i rodovima. Što su vrste i rodovi bliže genetski locirani u opštem sistemu, to je potpunija sličnost u nizu njihove varijabilnosti.

2. Čitave porodice biljaka, generalno, karakteriše određeni ciklus varijabilnosti, koji prolazi kroz sve rodove i vrste koje čine porodicu.

Ovaj zakon je uveo N.I. Vavilov na temelju proučavanja ogromnog broja genetski srodnih vrsta i rodova. Što je bliži odnos između ovih taksonomskih grupa i unutar njih, to je njihova genetska sličnost veća. Upoređujući različite vrste i rodove žitarica, N.I. Vavilov i njegovi saradnici su otkrili da sve žitarice imaju slične karakteristike, kao što su grananje i gustina klipa, pubescencija ljuski itd. Znajući ovo, N.I. Vavilov je sugerirao da takve grupe imaju sličnu nasljednu varijabilnost: "ako možete pronaći oblik pšenice bez osa, možete pronaći i oblik raži bez šilja." Poznavajući moguću prirodu promjena kod predstavnika određene vrste, roda, porodice, uzgajivač može namjerno tražiti, stvarati nove oblike i ili iskorijeniti ili spasiti pojedince s potrebnim genetskim promjenama.

PRIMJERI ZADATAKAdio A

A1. Pripitomljavanje životinja i biljaka zasniva se na

1) veštačka selekcija 3) pripitomljavanje

2) prirodna selekcija 4) metodička selekcija

A2. U mediteranskom centru gajenog bilja,

1) pirinač, dud 3) krompir, paradajz

2) hlebno voće, kikiriki 4) kupus, maslina, šveđan

A3. Primjer genomske varijacije je

1) anemija srpastih ćelija

2) poliploidni oblik krompira

3) albinizam

3) daltonizam

A4. Ruže koje su slične po izgledu i genetski, umjetno

uzgajaju uzgajivači

1) rasa 2) sorta 3) vrsta 4) sorta

A5. Prednosti heterozisa su

1) izgled čistih linija

2) prevazilaženje neukrštanja hibrida

3) povećanje produktivnosti

4) povećanje plodnosti hibrida

A6. Kao rezultat poliploidije

1) plodnost se javlja kod međuvrstnih hibrida

2) plodnost nestaje kod međuvrstnih hibrida

3) održava se čista linija

4) inhibirana je održivost hibrida

A7. Inbreeding u oplemenjivanju se koristi za

1) jačanje hibridnih svojstava

2) crtanje čistih linija

3) povećati plodnost potomstva

4) povećanje heterozigotnosti organizama

A8. Zakon o homolognim serijama nasljedne varijabilnosti omogućio je uzgajivačima veću pouzdanost

1) prikazati poliploidne forme

2) prevazići neukrštanje različitih vrsta

3) povećati broj slučajnih mutacija

4) predvidjeti sticanje željenih osobina kod biljaka

A9. Inbreeding se povećava

1) heterozigotnost populacije

2) učestalost dominantnih mutacija

3) homozigotnost populacije

4) učestalost recesivnih mutacija

Dio B

U 1. Uspostavite korespondenciju između karakteristika metode selekcije i njenog naziva.

Dio C

C1. Uporedite rezultate korištenjem metoda selekcije kao što su inbreeding, poliploidija. Objasnite ove rezultate.

Glavni termini i koncepti testirani u ispitnom radu: biotehnologija, genetski inžinjering, ćelijski inženjering.

3.9.1. Ćelijski i genetski inženjering. Biotehnologija

Ćelijsko inženjerstvo je pravac u nauci i oplemenjivačkoj praksi koji proučava metode hibridizacije somatskih ćelija koje pripadaju različitim vrstama, mogućnost kloniranja tkiva ili čitavih organizama iz pojedinačnih ćelija.

Jedna od uobičajenih metoda uzgoja biljaka je haploidna metoda - dobivanje punopravnih haploidnih biljaka iz sperme ili jaja.

Dobivene su hibridne ćelije koje kombinuju svojstva limfocita krvi i tumora, aktivno proliferišući ćelije. To vam omogućava da brzo i u pravim količinama dobijete antitijela.

kultura tkiva - koristi se za dobijanje u laboratoriji biljnih ili životinjskih tkiva, a ponekad i celih organizama. U biljnoj proizvodnji koristi se za ubrzavanje proizvodnje čistih diploidnih linija nakon tretiranja originalnih oblika kolhicinom.

Genetski inženjering- umjetna, svrsishodna promjena genotipa mikroorganizama kako bi se dobile kulture sa unaprijed određenim svojstvima.

Glavni metod- izolacija potrebnih gena, njihovo kloniranje i uvođenje u novu genetsku sredinu. Metoda uključuje sljedeće radne korake:

- izolacija gena, njegova kombinacija sa molekulom DNK ćelije, koja može reproducirati donor gen u drugoj ćeliji (uključivanje u plazmid);

– uvođenje plazmida u genom bakterijske ćelije – primaoca;

– odabir potrebnih bakterijskih ćelija za praktičnu upotrebu;

– istraživanja u oblasti genetskog inženjeringa ne protežu se samo na mikroorganizme, već i na ljude. Posebno su relevantni u liječenju bolesti povezanih s poremećajima u imunološkom sistemu, u sistemu koagulacije krvi, u onkologiji.

Kloniranje . S biološke tačke gledišta, kloniranje je vegetativna reprodukcija biljaka i životinja, čije potomstvo nosi nasljedne informacije identične roditelju. U prirodi su biljke, gljive i protozoe klonirane; organizmi koji se razmnožavaju vegetativno. Poslednjih decenija ovaj termin se koristi kada se jezgra jednog organizma presađuju u jaje drugog organizma. Primjer takvog kloniranja bila je poznata ovca Dolly, nabavljena u Engleskoj 1997. godine.

Biotehnologija- proces upotrebe živih organizama i biološki procesi u proizvodnji lijekova, đubriva, bioloških sredstava za zaštitu bilja; za biološki tretman otpadnih voda, za biološku ekstrakciju vrijednih metala iz morske vode itd.

Uključivanje u genom Escherichia coli gena odgovornog za stvaranje inzulina kod ljudi omogućilo je uspostavljanje industrijske proizvodnje ovog hormona.

Poljoprivreda je uspjela genetski modificirati desetine prehrambenih i krmnih kultura. U stočarstvu, upotreba biotehnološki proizvedenog hormona rasta povećala je prinose mlijeka;

koristeći genetski modificirani virus za stvaranje cjepiva protiv herpesa kod svinja. Uz pomoć novosintetiziranih gena unesenih u bakterije, dobiva se niz najvažnijih biološki aktivnih supstanci, posebno hormoni i interferon. Njihova proizvodnja činila je važnu granu biotehnologije.

S razvojem genetskog i ćelijskog inženjeringa, u društvu je sve veća zabrinutost zbog moguće manipulacije genetskim materijalom. Neke zabrinutosti su teoretski opravdane. Na primjer, nemoguće je isključiti transplantaciju gena koji povećavaju otpornost nekih bakterija na antibiotike, stvaranje novih oblika prehrambenih proizvoda, ali te poslove kontrolišu država i društvo. U svakom slučaju, opasnost od bolesti, pothranjenosti i drugih šokova mnogo je veća nego od genetskih istraživanja.

Izgledi za genetski inženjering i biotehnologiju:

- stvaranje organizama korisnih za ljude;

– nabavka novih lijekova;

– korekcija i korekcija genetskih patologija.

PRIMJERI ZADATAKA dio A

A1. Proizvodnja lijekova, hormona i drugih bioloških supstanci se bavi u smjeru kao što je

1) genetski inženjering

2) biotehnološka proizvodnja

3) poljoprivredna industrija

4) agronomija

A2. Kada bi kultura tkiva bila najkorisnija metoda?

1) po prijemu hibrida jabuke i kruške

2) kod uzgoja čistih linija graška glatkog sjemena

3) ako je potrebno, presaditi kožu osobi sa opekotinama

4) po prijemu poliploidnih oblika kupusa i rotkvice

A3. Da bi se ljudski inzulin umjetno dobio metodama genetskog inženjeringa u industrijskim razmjerima, neophodno je

1) uvesti gen odgovoran za sintezu inzulina u bakterije koje će početi sintetizirati ljudski inzulin

2) ubrizgati bakterijski inzulin u ljudsko tijelo

3) umjetno sintetizirati inzulin u biohemijskoj laboratoriji

4) uzgajati ćelijsku kulturu ljudskog pankreasa odgovornu za sintezu inzulina.

dio OD

C1. Zašto se mnogi u društvu plaše transgenih proizvoda?

Vježbajte	Primarni rezultat	Stavke sadržaja pregledane od strane radnih naloga
birali	maksimum
A1			Biologija je nauka o živoj prirodi.
A2			Ćelijska teorija. Raznolikost ćelija, hemijska organizacija ćelije.
A3			Ćelija: hemijski sastav, struktura, funkcije.
A4			hromozomi. Životni ciklus ćelije. Podjela ćelije.
A5			Raznolikost organizama. Virusi.
A6			reprodukcija organizama. Ontogeneza.
A7			Genetika, njeni zadaci. Osnovni genetski koncepti.
A8			Obrasci nasljeđa.
A9			Pravilnosti varijabilnosti. Mutacije i njihov uticaj na organizam.
A10			Klasifikacija organizama. Bakterije, pečurke.
A11			Biljke. Struktura, vitalna aktivnost, raznolikost, klasifikacija.
A12			Raznolikost i klasifikacija biljaka.
A13			Beskičmenjaci. Klasifikacija, struktura, život.
A14			hordati. Klasifikacija, struktura, život.
A15			Čovjek. Tkanine. Organi, sistemi organa. Varenje. Dah. Cirkulacija.
A16			Čovjek. Organi, sistemi organa. Mišićno-koštani, integumentarni, ekskretorni sistem. Reprodukcija i razvoj.
A17			Unutrašnje okruženje, imunitet, metabolizam.
A18			Struktura i funkcije nervnog i endokrinog sistema. Neurohumoralna regulacija. Analizatori.
A19			Zdravlje i faktori rizika. Ljudska higijena.
A20			vrsta, populacija. Mikroevolucija.
A21			Doktrina evolucije. faktori evolucije.
A22			Sposobnost organizama je rezultat evolucije. Dokazi za evoluciju.
A23			Evolucija organskog svijeta. Human Origins.
A24			staništa. faktori životne sredine. Odnos organizama.
A25			Ekosistem i njegove komponente. Lanci ishrane. Diverzitet i razvoj ekosistema. Agroekosistemi.
A26			Biosfera. Kruženje materije. Globalne promjene u biosferi.
A27			Strukturno-funkcionalna i hemijska organizacija ćelije.
A28			Metabolizam. Matrične reakcije.
A29			Podjela ćelije. reprodukcija organizama.
A30			Obrasci nasljednosti i varijabilnosti. Rješenje genetskih problema.
A31			Odabir. Biotehnologija.
A32			Diverzitet i klasifikacija organizama.
A33			Čovjek. Životni procesi. Unutrašnje okruženje tela. Metabolizam.
A34			Čovjek. Neurohumoralna regulacija. Analizatori. BND.
A35			Evolucija organskog svijeta. Pokretačke snage i rezultati evolucije. Putevi i pravci evolucije. Dokazi za evoluciju.
A36			Ekosistemi. Samoregulacija i promjena ekosistema. Biosfera. Kruženje materije. Evolucija biosfere.
Ukupno za dio A
B1			Uopštavanje i primena znanja o ćelijsko-organističkom nivou organizacije života.
B2			Generalizacija i primjena znanja o čovjeku i raznolikosti organizama.
B3			Generalizacija i primjena znanja o evoluciji i ekološkim obrascima.
B4			Poređenje karakteristika strukture i funkcioniranja organizama različitih kraljevstava.
B5			Poređenje karakteristika strukture i funkcioniranja ljudskog tijela.
B6
B7			Poređenje bioloških objekata, procesa, pojava, manifestovanih na svim nivoima organizacije života.
B8			Uspostavljanje slijeda evolucijskih pojava, bioloških objekata i procesa na različitim nivoima organizacije žive prirode.
Ukupno za dio B
C1			Primjena bioloških znanja u praktičnim situacijama.
C2			Sposobnost rada sa tekstom, crtežima, dijagramima, grafikonima.
C3			Generalizacija i primjena znanja o raznolikosti organizama.
C4			Generalizacija i primena znanja o biološkim sistemima u novoj situaciji.
C5			Rješavanje bioloških problema za primjenu znanja u novoj situaciji u citologiji, ekologiji, evoluciji.
C6			Rješavanje problema o primjeni znanja u novoj situaciji u genetici.
Ukupno za dio C
Ukupno za sve radove

Program

ćelija kao biološki sistem organizam kao biološki sistem
raznolikost organizama covek i njegovo zdravlje evolucija organskog svijeta
ekosistemi i njihovi inherentni obrasci

Biologija - nauka o živoj prirodi Biologija kao nauka, njena dostignuća, metode istraživanja, veze sa drugim naukama. Uloga biologije u životu i praktičnim aktivnostima čovjeka. Znakovi i svojstva živih bića: ćelijska struktura, hemijski sastav, metabolizam i konverzija energije, homeostaza, razdražljivost, reprodukcija, razvoj. Glavni nivoi organizacije žive prirode: ćelijski, organizmski, populacijsko-vrsta, biogeocenotski, biosferski.Ćelija kao biološki sistem Ćelijska teorija, njene glavne odredbe, uloga u formiranju savremene prirodno-naučne slike svijeta. Razvoj znanja o ćeliji. Stanična struktura organizama, sličnost strukture ćelija svih organizama - osnova jedinstva organskog svijeta, dokaz odnosa žive prirode.

Ćelija je jedinica strukture, životne aktivnosti, rasta i razvoja organizama. raznovrsnost ćelija. Uporedne karakteristike ćelija biljaka, životinja, bakterija, gljiva.

Hemijska organizacija ćelije. Odnos strukture i funkcija neorganskih i organskih supstanci (proteini, nukleinske kiseline, ugljikohidrati, lipidi, ATP) koje čine ćeliju. Opravdanje odnosa organizama na osnovu analize hemijskog sastava njihovih ćelija.

Struktura pro- i eukariotskih ćelija. Odnos strukture i funkcija dijelova i organela ćelije je osnova njenog integriteta. Metabolizam: energetski i plastični metabolizam, njihov odnos. Enzimi, njihova hemijska priroda, uloga u metabolizmu. Faze energetskog metabolizma. Fermentacija i disanje. Fotosinteza, njen značaj, kosmička uloga. Faze fotosinteze. Reakcije svjetlosti i tame fotosinteze, njihov odnos. Hemosinteza.

Biosinteza proteina i nukleinskih kiselina. Matrična priroda biosintetskih reakcija. Geni, genetski kod i njegova svojstva. Kromosomi, njihova struktura (oblik i veličina) i funkcije. Broj hromozoma i konstantnost njihove vrste. Određivanje seta hromozoma u somatskim i zametnim ćelijama. Životni ciklus ćelije: interfaza i mitoza. Mitoza je podjela somatskih ćelija. Mejoza. Faze mitoze i mejoze. Razvoj zametnih stanica u biljkama i životinjama. Sličnosti i razlike između mitoze i mejoze, njihov značaj. Podjela ćelija je osnova za rast, razvoj i reprodukciju organizama.

Organizam kao biološki sistem

Razmnožavanje organizama, njegov značaj. Metode razmnožavanja, sličnosti i razlike između spolne i aseksualne reprodukcije. Upotreba seksualne i aseksualne reprodukcije biljaka i životinja u poljoprivrednoj praksi. Uloga mejoze i oplodnje u osiguravanju konstantnosti broja hromozoma u generacijama. Upotreba umjetne oplodnje kod biljaka i životinja.

Genetika, njeni zadaci. Nasljednost i varijabilnost su svojstva organizama. Osnovni genetski koncepti. Hromozomska teorija nasljeđa. Genotip kao integralni sistem. Razvoj znanja o genotipu. Ljudski genom.

Obrasci nasljeđa, njihova citološka osnova. Mono- i dihibridno ukrštanje. Obrasci nasljeđivanja koje je ustanovio G. Mendel. Povezano nasljeđivanje osobina, kršenje veze gena. Zakoni T. Morgana. Seksualna genetika. Nasljeđivanje spolno vezanih osobina. Interakcija gena. Rješenje genetskih problema. Izrada šema ukrštanja. Promjenjivost osobina u organizmima: modifikacija, mutacija, kombinacija. Vrste mutacija i njihovi uzroci. Vrijednost varijabilnosti u životu organizama iu evoluciji. brzina reakcije. Štetno djelovanje mutagena, alkohola, droga, nikotina na genetski aparat ćelije. Zaštita životne sredine od zagađenja mutagenima. Identifikacija izvora mutagena u okolini (indirektno) i procjena mogućih posljedica njihovog utjecaja na vlastiti organizam. Nasljedne bolesti ljudi, njihovi uzroci, prevencija.

Selekcija, njeni zadaci i praktični značaj. Učenje N.I. Vavilov o centrima raznolikosti i porijeklu gajenih biljaka. Zakon homolognih nizova u nasljednoj varijabilnosti. Metode oplemenjivanja novih sorti biljaka, pasmina životinja, sojeva mikroorganizama. Vrijednost genetike za selekciju. Biološke osnove za uzgoj kultiviranih biljaka i domaćih životinja.

Biotehnologija, ćelijski i genetski inženjering, kloniranje. Uloga ćelijske teorije u formiranju i razvoju biotehnologije. Značaj biotehnologije za razvoj uzgoja, poljoprivrede, mikrobiološke industrije i očuvanje genofonda planete. Etički aspekti razvoja nekih istraživanja u biotehnologiji (kloniranje čovjeka, usmjerene promjene u genomu).

Raznolikost organizama

Sistematika. Glavne sistematske (taksonomske) kategorije: vrsta, rod, porodica, red (red), klasa, tip (odjeljenje), carstvo; njihovu podređenost. Carstvo bakterija, karakteristike strukture i života, uloga u prirodi. Bakterije su uzročnici bolesti kod biljaka, životinja i ljudi. Prevencija bolesti uzrokovanih bakterijama.

Kraljevstvo gljiva, struktura, život, reprodukcija. Upotreba gljiva za hranu i lijekove. Prepoznavanje jestivih i otrovnih gljiva. Lišajevi, njihova raznolikost, karakteristike strukture i životne aktivnosti. Uloga gljiva i lišajeva u prirodi.

Biljno carstvo. Osobine strukture tkiva i organa. Vitalna aktivnost i reprodukcija biljnog organizma, njegov integritet. Prepoznavanje (na crtežima) biljnih organa. Raznolikost biljaka. Znakovi glavnih odjela, klasa i porodica kritosjemenjača. Uloga biljaka u prirodi i životu čovjeka. Svemirska uloga biljaka na Zemlji.

Animal Kingdom. Glavne karakteristike potkraljevstava jednoćelijskih i višećelijskih životinja. Jednoćelijske i beskičmenjačke životinje, njihova klasifikacija, karakteristike građe i života, uloga u prirodi i životu čovjeka. Karakteristike glavnih vrsta beskičmenjaka, klase artropoda.

Hordati, njihova klasifikacija, karakteristike građe i života, uloga u prirodi i životu čovjeka. Karakteristike glavnih klasa hordata. Ponašanje životinja. Prepoznavanje (na crtežima) organa i organskih sistema kod životinja.

Čovjek i njegovo zdravlje

Tkanine. Građa i vitalna aktivnost organa i organskih sistema: probava, disanje, krvotok, limfni sistem. Prepoznavanje (na crtežima) tkiva, organa, sistema organa.

Struktura i vitalna aktivnost organa i organskih sistema: mišićno-koštani, integumentarni, izlučni. Reprodukcija i ljudski razvoj. Prepoznavanje (na crtežima) organa i organskih sistema.

Unutrašnje okruženje ljudskog tela. Krvne grupe. Transfuzija krvi. Imunitet. Metabolizam i pretvaranje energije u ljudskom tijelu. Vitamini.

Nervni i endokrini sistemi. Neurohumoralna regulacija vitalnih procesa organizma kao osnova njegovog integriteta, povezanosti sa okolinom.

Analizatori. Čulni organi, njihova uloga u tijelu. Struktura i funkcije. Viša nervna aktivnost. Spavanje, njegovo značenje. Svijest, pamćenje, emocije, govor, mišljenje. Osobine ljudske psihe.

Lična i javna higijena, zdrav način života. Prevencija zaraznih bolesti (virusnih, bakterijskih, gljivičnih, uzrokovanih životinjama). Prevencija povreda, prva pomoć. Mentalno i fizičko zdravlje osobe. Zdravstveni faktori (auto-trening, kaljenje, fizička aktivnost). Faktori rizika (stres, fizička neaktivnost, preopterećenost, hipotermija). Loše i dobre navike. Zavisnost ljudskog zdravlja od stanja životne sredine. Poštivanje sanitarno-higijenskih standarda i pravila zdravog načina života.

©2015-2019 stranica
Sva prava pripadaju njihovim autorima. Ova stranica ne tvrdi autorstvo, ali omogućava besplatno korištenje.
Datum kreiranja stranice: 2018-01-08

hallux valgus

1 0 0

Ako pronađete grešku, odaberite dio teksta i pritisnite Ctrl+Enter.

Koncept strukture organizma kao biološkog sistema. Organizam kao biološki sistem

Organizam kao biološki sistem

Izbor urednika