Войти
Закрыть

Поняття про мінливість. Спадкова мінливість

10 Клас

Мінливість - властивість живих організмів набувати нових ознак у межах виду. Мінливість відіграє важливу роль у забезпеченні еволюційного процесу. Зумовлена мінливістю різноманітність форм організмів має вирішальне значення для стійкості екосистем. За особливостями передавання з покоління в покоління розрізняють спадкову та неспадкову форми мінливості (рис. 1). Спадкова (генетична) мінливість зумовлена зміною генетичного матеріалу: нуклеотидної послідовності генів, структури певних хромосом, набору хромосом у ядрі тощо. Розрізняють комбінативну та мутаційну форми спадкової мінливості (рис. 170). Комбінативна мінливість зумовлена утворенням різних наборів, комбінацій наявних алелів (без зміни структури генів, тобто без появи нових алелів). Її причинами можуть бути кросинговер, незалежне розходження хромосом до дочірніх клітин під час мейозу й випадкове об’єднання гамет під час запліднення (рис. 171). Мутаційна мінливість. Мутації - це стійкі (які не проходять із часом) зміни спадкової інформації, що призводять до появи нових або зміни наявних ознак і можуть передаватися наступним поколінням....
0 Переглянути

Цитоплазматична спадковість

10 Клас

У попередніх параграфах ми з’ясували, як гени, що містяться в хромосомах ядра, можуть визначати різні ознаки, як ці гени передаються з покоління в покоління та до яких закономірностей успадкування ознак це призводить. Проте ви пам’ятаєте, що не весь геном еукаріотичних клітин міститься в ядрі - частина ДНК зберігається в мітохондріях і пластидах. Така ДНК також містить гени, які можуть зумовлювати певні ознаки. Успадкування ознак, за які відповідають гени, що містяться в ДНК мітохондрій або пластид, називають цитоплазматичним, або позаядерним. Особливості цитоплазматичного успадкування. Геном мітохондрії складається з кількох кільцевих молекул ДНК (мтДНК). Розмноження цих органел відбувається шляхом простого поділу, а метаболічно активні клітини можуть мати сотні таких органел. Тому в разі виникнення в мтДНК мутації, у клітині швидко може накопичитися значна кількість копій ушкодженого гена, що негативно вплине на роботу мітохондрій, а отже - на енергетичний обмін у клітині. Це може супроводжуватися розвитком патологій. їхнє успадкування відрізняється від того, що ми розглядали раніше. Ви пам’ятаєте, що в багатьох організмів, включаючи людину, статеві клітини мають суттєво різну будову. Сперматозоїди є невеликими клітинами, що містять мало цитоплазми та мітохондрій (у людини це одна спіральна органела). Натомість яйцеклітини мають порівняно великий об’єм цитоплазми зі значною кількістю мітохондрій (сотні або тисячі)....
0 Переглянути

Зчеплене успадкування ознак

10 Клас

Досі ми розглядали успадкування генів, локуси яких розташовані в різних хромосомах. Під час формування статевих клітин у процесі мейозу хромосоми передаються як одна цілісна одиниця. Це значить, що всі алелі, які містяться в одній хромосомі, передаються від батьківського до наступного покоління єдиною групою (а не по одному гену). Таку особливість називають зчепленим успадкуванням. Ознаки, зумовлені зчепленими генами, успадковуватимуться не незалежно, як це відбувається згідно з третім законом Менделя. Зчеплене успадкування. Феномен зчепленого успадкування та його закономірності встановив американський біолог Томас Морган. Об’єктом його досліджень була муха дрозофіла. Вона має всього 4 пари хромосом, у яких містяться близько 14 000 генів. Це означає, що велика кількість ознак має успадковуватися зчеплено. Морган вибрав дві: колір тулуба (сірий - домінантний, чорний - рецесивний) і довжину крил (нормальна - домінантна, недорозвинуті - рецесивна). Локуси генів, що відповідають за наведені ознаки, містяться в одній хромосомі й позначаються АВ (рис. 156, а). Схрестивши сіру муху з нормальними крилами та чорну з недорозвиненими, він отримав гібриди, які мали обидві домінантні ознаки (див. рис. 156, а). Наступне схрещування було проведено з організмом, гомозиготно рецесивним за обома генами (ви пам’ятаєте, що таке схрещування називається аналізуючим). Утворений у результаті попереднього схрещування гібрид має дві хромосоми: в одній містяться два домінантні алелі, в іншій - два рецесивні (рис. 156, б). Гомозиготний організм продукує лише один тип гамет. Отже, можна було б очікувати в поколінні від наступного схрещування появу мух із двома фенотипами - сірих з довгими крилами й чорних з короткими крилами у співвідношенні 1:1 (рис. 156, б). Але реальність виявилася дещо іншою: крім описаних двох фенотипів, з’являлися мухи із сірим тілом і короткими крилами, а також із чорним тілом і нормальними крилами (рис. 156, в). У таких мух мають бути хромосоми з комбінаціями алелів (Ab) і (aB), яких немає в батьківських організмів (рис. 156, в). Ці хромосоми формуються під час кросинговеру (рис. 157). Кросинговер відбувається випадково в довільному місці хромосоми, тому в кожному конкретному випадку це не обов’язково буде на ділянці між генами А і В - частина утворених гамет залишиться незміненою. В описаному експерименті (рис. 1, в) сумарна кількість несхожих на батьківські організми мух становить 17 %. Імовірність...
0 Переглянути

Неменделівське успадкування ознак

10 Клас

Незважаючи на важливість законів Менделя, вони справедливі для успадкування не всіх ознак. Для них необхідне дотримання низки умов. По-перше, один ген повинен визначати одну певну ознаку з двома альтернативними станами, подібно до того, як ми розглядали вище. По-друге, локуси досліджуваних генів повинні розташовуватися в різних нестатевих хромосомах. По-третє, білкові продукти аналізованих генів не повинні суттєво взаємодіяти між собою. Кожний з перелічених пунктів має низку винятків, що призводять до відхилень від установлених Менделем чисельних характеристик успадкування. Взаємодія алельних генів. Деякі з цих відхилень зумовлені складною взаємодією алелів одного гена. Неповне домінування. Раніше ми розглядали лише один варіант взаємодії алелів - повне домінування, коли домінантний повністю пригнічує рецесивний. Проте в деяких випадках гетерозиготні організми виявляють ознаку, що є проміжною між домінантною та рецесивною. Наприклад, у ротиків садових під час схрещування рослин з червоними та білими квітками утворюються гібриди з рожевими квітками. У гібридів другого покоління в цьому випадку спостерігатимуться червоні, рожеві та білі квітки у співвідношенні 1:2:1, що відповідає співвідношенню між носіями різних генотипів (рис. 148). Такий спосіб успадкування ознаки називають неповним домінуванням....
0 Переглянути

Гібридологічний метод. Закономірності, відкриті Менделем

10 Клас

Як ви знаєте, перші наукові відомості про закономірності успадкування ознак було отримано Грегором Менделем. Пізніше було виявлено, що вони є справедливими аж ніяк не для всіх ознак (ми розглянемо це в наступних параграфах). Тим не менше, ці закономірності, відомі як закони Менделя, є дуже важливими - за ними успадковується велика кількість ознак, у тому числі й притаманних людині. Схеми схрещування. Для визначення особливостей успадкування ознак можуть проводитися експериментальні схрещування (рис. 139). Організми, які мають певний варіант досліджуваної ознаки і чиї потомки виявляють цю ж ознаку з покоління в покоління, називають чистою лінією. Схрещуючи особини, що належать до різних ліній, дослідники та дослідниці отримують гібриди. Під час подальшого схрещування гібридів між собою отримують гібриди другого покоління. Ви пам’ятаєте, що диплоїдні організми мають по два алелі кожного гена (окрім тих, локуси яких розташовані в статевих хромосомах - їх ми розглянемо окремо). Якщо обидва алелі є однаковими, організм називається гомозиготним (від грец. όμόζ - однаковий), коли ж вони різні - гетерозиготним (від грец. έτερος - різний). Залежно від того, які саме алелі є в гомозиготних організмів, вони можуть бути домінантно або рецесивно гомозиготними, виявляючи відповідні ознаки. Гетерозиготи виявляють домінантні ознаки. Під час запису генотипів різні гени зазвичай позначають різними латинськими літерами: домінантні алелі великими, рецесивні - малими (рис. 139). Інколи використовують перші літери алфавіту (ABCD...), інколи - літери слів, пов’язаних з ознаками....
0 Переглянути

Реалізація спадкової інформації: синтез білків і формування ознак

10 Клас

Молекули РНК, синтезовані на матриці ДНК, можуть виконувати самостійні функції (тРНК, рРНК), але більшість із них слугує переносником інформації про структуру білків (мРНК). Мономерами нуклеїнових кислот є нуклеотиди, а білки складаються з амінокислот. Отже, інформація про амінокислотну послідовність білків, тобто їхню первинну структуру, закодована в послідовності нуклеотидів молекул мРНК. Відтак синтез білкової молекули має відбуватися за правилом перетворення «нуклеотидної» інформації на «амінокислотну». Таким правилом є генетичний код - система запису послідовності амінокислотних залишків білкових молекул за допомогою послідовності нуклеотидів молекул РНК. Для генетичного коду (рис. 133) характерні певні властивості. 1. Інформація з РНК зчитується порціями з трьох нуклеотидів. Послідовність із трьох нуклеотидів називають триплетом або кодоном. Якщо уявити нуклеотиди як літери (їх є чотири - А, У, Г, Ц), то триплети - це слова, що складаються з цих літер. Триплети кодують 20 амінокислот і три спеціальні стоп-послідовності, що означають закінчення кодованого білка. 2. Інформація зчитується безперервно. Кожен наступний триплет починається відразу за попереднім (рис. 134). Триплети не перекриваються й не накладаються один на одного. Жоден нуклеотид не може водночас бути складовою двох триплетів....
0 Переглянути

Реалізація спадкової інформації: транскрипція та процесинг РНК

10 Клас

Збереження та передача наступним поколінням спадкової інформації є важливими процесами, але для формування ознак організму потрібно, щоб ця інформація була використана, реалізована в правильний спосіб. Утворення на основі генетичної інформації функціональних продуктів (білків або РНК) називають експресією гена. Цей процес складається з низки послідовних етапів (рис. 129), першим з яких є зчитування інформації з ДНК або транскрипція. Транскрипція - синтез молекули РНК з використанням молекули ДНК як матриці. Етапи транскрипції. В еукаріотичних клітинах транскрипція відбувається в ядрі, де зберігається ДНК, і забезпечується ферментами. Основним ферментом транскрипції є РНК-полімераза, яка «працює» на всіх її етапах (рис. 130), першим з яких є зв’язування з промотором гена. Для цього РНК-полімераза має бути з’єднаною з одним або кількома іншими важливими білками - транскрипційними факторами. Вони визначають, з яким саме геном зв’язуватиметься зазначений фермент, а отже, впливають на активність генів, що має важливе значення для регуляції росту та розвитку організму. Гени, які кодують транскрипційні фактори, є регуляторними. Наступним етапом є синтез молекули РНК (рис. 130). РНК-полімераза роз’єднує дві нитки ДНК і рухається вздовж лише однієї з них. Вона розпізнає нуклеотиди ДНК і включає в молекулу РНК комплементарні до них РНК-нуклеотиди (рис. 131)....
0 Переглянути

Передавання генетичної інформації з покоління в покоління

10 Клас

Ми вже з’ясували, як генетична інформація зберігається в клітинах. Для того, щоб гени, які входять до її складу, могли передатися наступним поколінням та зумовити певні ознаки, існують процеси її передавання, пов’язані з поділом клітин. Дуже важливим етапом клітинного циклу є подвоєння наявної в клітині ДНК - реплікація (рис. 127). Вона відбувається перед клітинним поділом. Реплікація - процес подвоєння ДНК, у якому на основі однієї молекули утворюються дві її копії. Ви пам’ятаєте, що важливою особливістю будови молекул ДНК є те, що вона складається з двох лінійних ланцюжків нуклеотидів. Структура кожного з них комплементарно повторює структуру іншого - напроти аденілового (А) нуклеотиду одного ланцюга в іншому завжди тимідиловий (Т), а напроти гуанілового (Г) завжди цитидиловий (Ц). Під час реплікації спеціалізовані ферменти розділяють нитки ДНК та добудовують до кожної з них нову, дотримуючись принципу комплементарності. У результаті формуються дві ідентичні молекули, що будуть у процесі поділу передані до двох дочірніх клітин. Існує кілька варіантів передавання генетичної інформації наступним поколінням. У найпростішому з них, що притаманний, наприклад, прокаріотам, вихідна клітина ділиться простим поділом на дві дочірні, кожна з яких отримує копію материнської молекули ДНК (яка в прокаріотів одна). У більш складному варіанті розмноження організмів пов’язано з обміном між ними генетичною інформацією. Такий спосіб розмноження називають статевим, він здійснюється шляхом формування спеціалізованих статевих клітин....
0 Переглянути

Зберігання генетичної інформації в клітинах

10 Клас

Ви пам’ятаєте, що генетична інформація зберігається в структурі молекул ДНК, які є обов’язковим компонентом клітин усіх організмів. Передавання ДНК до клітин наступних поколінь є основою спадковості. Сукупність молекул ДНК, що містяться в одній клітині, називають геномом. У еукаріотів більша частина ДНК міститься в ядрі. Саме в ньому відбуваються ключові процеси, які забезпечують збереження, реалізацію та передавання наступним поколінням генетичної інформації. Усі ядра мають подібну будову, а саме - поверхневий апарат (оболонку) і внутрішнє середовище (матрикс) (рис. 122). Поверхневий апарат ядра утворюють дві мембрани - зовнішня та внутрішня, між якими є заповнена рідиною щілина. Внутрішній вміст ядра контактує із цитоплазмою крізь отвори великого розміру - ядерні пори. Вони сформовані білками, що контролюють транспортування великих молекул усередину ядра та з нього. Речовини, які проникають усередину ядра, можуть змінити рівень активності генів (§ 39), а тому контроль такого транспортування важливий для регуляції роботи клітини. Головна за функціями частина ядерного вмісту - хроматин (рис. 123), який складається з молекул ДНК, сполучених з білками - гістонами. Гітони, зокрема, захищають ДНК від впливу хімічних сполук, запобігаючи виникненню мутацій (§ 37)....
0 Переглянути

Генетика як наука

10 Клас

Здатність організмів зберігати й передавати спадкову інформацію наступним поколінням називається спадковістю. Разом з мінливістю - здатністю організмів набувати різних форм і мати різні ознаки - вона є однією з ключових властивостей живого. Без спадковості було б неможливим самовідтворення живого. Мінливість створює різноманітність організмів, яка є матеріалом для еволюції, а відтак - для розвитку життя на Землі. У цьому розділі ми розглянемо закономірності передавання ознак з покоління в покоління, які вивчає розділ біології як генетика. Методи генетики. Перші дані щодо успадкування різних ознак, отримувалися шляхом спонтанного спостереження. Наукові ж результати вперше було отримано Г. Менделем, який використав гібридологічний метод - схрещування організмів з різними ознаками та аналіз їхнього потомства (рис. 118). Ми розглянемо його в наступних параграфах. Зрозуміло, що експериментальне схрещування не можна застосувати для дослідження успадкування ознак людини. Для цього розроблено низку інших методів. Так, за допомогою генеалогічного аналізу досліджують вияв ознак у родичів у ряді поколінь (рис. 119). Крім того, можна порівнювати розвиток і ступінь вияву ознак у близнят - такий метод називають близнюковим. На основі його результатів можна зробити висновок, наскільки ті чи інші ознаки зумовлені генетичною інформацією, а наскільки - впливом середовища (§43). Учених у галузі біології, медицини цікавлять не лише механізми формування нормальних ознак, а першочергово механізми розвитку та шляхи корекції захворювань. Сукупність таких досліджень становить медичну генетику (§ 43)....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57
Назад

Навігація