Войти
Закрыть

Статеве розмноження організмів

11 Клас

Аби краще засвоїти матеріал цього параграфа, слід пригадати: які особливості статевого розмноження порівняно з нестатевим? Що таке зигота, гаплоїдний, диплоїдний та поліплоїдний набір хромосом? Як відбувається статевий процес у прокаріотів? Які будова та функції акросоми? Що таке центріолі? Статевий процес — поєднання в одній клітині спадкового матеріалу двох клітин. Статеве розмноження забезпечує різноманіття спадкового матеріалу нащадків і генофонду популяції в цілому. Чим різноманітніший генофонд популяції, тим більше в неї шансів пристосуватись до змін умов навколишнього середовища. Статевий процес притаманний більшості видів еукаріотів (він невідомий у деяких одноклітинних організмів, як-от амеби, евглени зеленої, хлорели). Статевий процес еукаріотів здійснюється у формах кон’югації та копуляції. Що таке кон’югація? Кон’югація (від лат. кон’югатіо - сполучення) - це різні форми статевого процесу, за якого клітини одноклітинних (частина видів бактерій, водоростей, тварин) чи багатоклітинних (деякі гриби, нитчасті зелені водорості) організмів обмінюються спадковим матеріалом. У деяких водоростей і грибів вміст однієї клітини (її умовно називають чоловічою) через тимчасові цитоплазматичні містки переходить в іншу (жіночу). Так утворюється зигота, яка після певного періоду спокою ділиться шляхом мейозу (мал. 2.1. I). В інфузорій під час кон’югації відбуваються складні перетворення ядерного апарату (мал. 2.1. II). Перед кон’югацією велике (вегетативне) ядро руйнується, а мале (генеративне) кілька разів ділиться. Частина утворених ядер зникає; залишаються лише два - мігруюче (чоловіче) та нерухоме (жіноче). Далі дві клітини зближуються і через цитоплазматичні містки обмінюються мігруючими ядрами, які зливаються з нерухомими. Потім клітини розходяться і після кількох поділів у кожної з них відновлюються велике та мале ядра....
0 Переглянути

Типи розмноження організмів. Нестатеве розмноження

11 Клас

Нестатеве розмноження спостерігають в одноклітинних організмів (прокаріотів, тварин, водоростей і грибів) і деяких багатоклітинних. Нестатеве розмноження відбувається за допомогою нестатевих клітин, які ще називають соматичними (від грец. сома - тіло). Один із способів нестатевого розмноження, за якого в багатоклітинних організмів відокремлюються групи клітин, називають вегетативним (від лат. вегетативус - рослинний або вегето - оживлюю). Нестатеве розмноження може відбуватись поділом клітин навпіл, їхнім множинним поділом, брунькуванням, утворенням спор (мал. 1.1). У разі поділу клітини навпіл (мал. 1.1, 1) утворюються дві дочірні, удвічі дрібніші за материнську. Спочатку ділиться ядро, потім - цитоплазма. Органели материнської клітини зазвичай більш-менш рівномірно розподіляються між дочірніми. Якщо певна органела наявна в материнській клітині в однині, то вона потрапляє в одну з дочірніх клітин, а в іншій формується заново (наприклад, довгий джгутик у евглени зеленої). Дочірні клітини живляться, ростуть і починають розмножуватись лише коли досягнуть розмірів материнської клітини. Еукаріотичні клітини діляться переважно шляхом мітозу. Під час множинного поділу спочатку багаторазово ділиться ядро материнської клітини, і вона стає багатоядерною. Потім ділиться цитоплазма та утворюються одноядерні дочірні клітини (мал. 1.1, 2). У разі брунькування від материнської клітини відокремлюється менша - дочірня. За простого брунькування зазвичай ядро ділиться навпіл, після чого одне з дочірніх ядер наближується до поверхні клітини та відокремлюється разом з ділянкою цитоплазми (мал. 1.1, 3). За множинного брунькування ядро ділиться кілька разів, і кожне з дочірніх відокремлюється разом з ділянками цитоплазми (наприклад, в інфузорій, які ведуть прикріплений спосіб життя). Розмноження спорами відоме у різних одно- та багатоклітинних еукаріотів: грибів, водоростей, мохів, хвощів, плаунів, папоротей. Спори - це спеціалізовані клітини, які слугують не тільки для розмноження, а й у деяких випадках - для переживання несприятливого періоду та поширення. Вони можуть мати джгутики (у хламідомонади, улотрикса) або позбавлені їх (у хлорели). Спори із джгутиками (зооспори) (мал. 1.1, 4) здатні до активного руху, а спори, які їх не мають, поширюються течією води, вітром, різними організмами. Тривалість існування зооспор незначна, а вкриті щільною оболонкою нерухомі спори можуть зберігати життєздатність протягом довгого часу...
0 Переглянути

Біологія та майбутнє людства

11 Клас

У ХХІ ст. біологія є і буде одним із наріжних каменів існування цивілізації, бо саме ця наука забезпечує розуміння функціонування людського організму й біосфери Землі, від якої ми залежимо. Такі знання є вкрай важливими з огляду на прийдешні часи: лише докорінно зрозумівши себе й те, чим живе світ довкола, ми зможемо свідомо змінювати їх, більше створюючи, ніж руйнуючи. Однією з нагальних потреб медицини є розуміння процесів, що відбуваються в організмі на молекулярному та клітинному рівнях, бо саме тут починаються всі хвороби. І допомогти з'ясувати це має біологія. Завдяки все більшому розширенню арсеналу підходів і методів біодосліджень, експериментам над штучно створеними тканинами й органами, зростанню можливостей моделювання та комп'ютерної обробки даних амбітна ціль — зрозуміти, як працює людський організм і чому та в який спосіб виникають хвороби, — є усе ближчою до досягнення. Після розшифрування геному людини було розпочато рух до розшифрування й мапування інших важливих її систем: змін геному без зміни послідовності нуклеотидів (епігеному), набору матричних РНК (транскриптому), білків (протеому), нейронів головного мозку (коннектому, рис. 47.1), мікрофлори організму (мікробіому) тощо. Усі ці «-оми» якраз і є тим шляхом, що веде до створення всеохопної картини функціонування нашого організму. А отримані знання потрібні не лише для вирішення проблем людського здоров'я, але і є передумовою впровадження багатьох технологій медицини майбутнього. Розвиток ефективних і дешевих методів діагностики й аналізу людського організму та розуміння процесів, що відбуваються в ньому, дозволить у майбутньому зробити медицину персоналізованою. Річ у тім, що чутливість до лікарських препаратів і ймовірність розвитку побічних ефектів від їх прийому залежать від індивідуальних особливостей кожної людини. А вони так само визначаються геномом. Тому, з'ясувавши генотип організму за допомогою ДНК-чіпів чи послідовність нуклеотидів у ДНК завдяки секвенуванню1, можна визначити існування факторів, що можуть знижувати ефективність терапії чи сприяти розвитку побічних ефектів. Наприклад, препарат від естрогензалежного раку грудей (тамоксифен) не давав результату під час лікування 65 % жінок, оскільки в них наявний специфічний алель гена, продукт якого швидко руйнував препарат. Тож тепер перед застосуванням тамоксифену визначають генотип за цим геном і призначають препарат лише тим, хто до нього чутливий. Зрештою, у...
0 Переглянути

Біологічна безпека

11 Клас

Численні живі організми та продукти їхньої життєдіяльності негативно діють на здоров'я людини, сільськогосподарських тварин і рослин, а також стан природних біологічних об'єктів — спричиняють хвороби, порушення життєдіяльності та навіть смерть. Такий вплив називають біологічною небезпекою (рис. 46.1), а компоненти живої природи, що його здійснюють, біологічно небезпечними агентами. У цьому параграфі ми зосередимось на небезпеці для людини й суспільства, а питання негативного впливу організмів на довкілля були об'єктом розгляду в § 23 і § 27. Найпоширенішими біологічно небезпечними агентами для людини є пріони, віруси, бактерії й інші паразити, що здатні спричиняти хвороби, та утворені ними токсини, алергени й отрути. Згідно з класифікацією ВООЗ усі небезпечні біологічні організми, із якими працюють у лабораторних умовах, поділяють на чотири групи ризику залежно від патогенності й здатності поширюватися (табл. 46.1). При цьому передаватися від людини до людини ці біологічні агенти можуть різними шляхами (про шляхи поширення інфекційних захворювань ішлося в § 38). Не меншу небезпеку становлять середовища, обладнання й посуд, які використовувалися для роботи з такими агентами, а також вода й повітря, до яких вони могли потрапити. Ці об'єкти підлягають спеціальним очищенню й дезінфекції. Основними джерелами біологічної небезпеки для людини є поширення природних епідемій, не дотримання правил біобезпеки (Див. нижче), аварії чи диверсії на біологічно небезпечних об’єктах, використання біологічної зброї та біотероризм. Крім того, у багатьох галузях людської діяльності робітники часто зустрічаються з біологічно небезпечними агентами: крім природодослідницького й медичного кіл, це працівники й працівниці сільського, лісового, сміттєзбирального господарства, харчової промисловості та навіть співробітники й співробітниці музеїв, архівів і бібліотек....
0 Переглянути

Медична біотехнологія

11 Клас

Як уже зазначалося в попередньому параграфі, сучасні біотехнології застосовують у багатьох сферах людської діяльності, зокрема й у медицині. Галузь біотехнологій, що займається розробкою нових методів діагностики та лікування, а також створенням і виробництвом ліків має назву медична біотехнологія. Сучасна медична біотехнологія забезпечила медицину величезним арсеналом потужних і чутливих методів аналізу, що дозволяють виявити в пробі біомаркери захворювань. Імуноферментний аналіз заснований на взаємодії молекул у пробі (антигенів) зі штучно отриманими антитілами (рис. 45.1, А). Антигеном може бути білок оболонки бактерії або капсида вірусу, білок-маркер запального процесу або ракової пухлини тощо. До антитіла прикріплено фермент, що каталізує певну реакцію, за продуктами якої можна говорити про наявність антигенів у пробі. Наприклад, за наявності антитіла з ферментом може змінюватися забарвлення, з'являтися світіння. Імуноферментний аналіз часто виконують на спеціальних планшетах, які дозволяють досліджувати водночас значну кількість проб (рис. 45.1, Б). Домашні тести на вагітність (рис. 44.7, Б) використовують цей вид аналізу у своїй роботі. Метод полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР), як ви вже знаєте, дозволяє багаторазово скопіювати певну ділянку ДНК в пробірці, використовуючи бактеріальні ферменти реплікації. Для того, щоб реплікація почалася, до проби додають короткі фрагменти одноланцюгової нуклеїнової кислоти — праймери. Якщо в ДНК проби є ділянки комплементарні праймерам, то реплікація буде відбуватися (рис. 45.2). ПЛР використовують для визначення наявності певної ділянки ДНК, синтезування великої кількості ДНК для подальшого аналізу. Як діагностичний метод ПЛР-аналіз дозволяє знаходити мутації під час пренатальної діагностики, визначати батьківство, виявляти наявність збудників захворювання в пробі....
0 Переглянути

Сучасна біотехнологія

11 Клас

Термін «біотехнологія» вперше було вжито в 1917 році інженером Карлом Ерекі для описання процесу великомасштабного вирощування свиней із використанням як корму цукрового буряка. Ерекі визначив біотехнологію як усі види робіт, під час яких із сировинних матеріалів за допомогою живих організмів виробляють продукти. Вочевидь, що під таке визначення потрапляло величезне різноманіття технологічних процесів, які вже існували на той час: виноробство й пивоваріння, виробництво силосу1 й оцту тощо. Але успіхи біологічної науки у XX ст. дозволили значно розширити межі застосування живих організмів у виробництві. Тому зараз біотехнологію визначають ширше — як будь-яке технологічне використання біологічних систем, живих організмів або їхніх похідних для виробництва та зміни продуктів і процесів із заздалегідь визначеною метою. Тобто будь-яка дія, під час якої свідомо використовують компоненти живої природи, буде біотехнологічною: чи то вирощування картоплі, чи то генна терапія людини. Нині біотехнологія перетворилася на самостійну галузь біології. У багатьох університетах усього світу біотехнологію викладають як окрему дисципліну. Проте варто пам'ятати, що вона є сукупністю методів і підходів, а не цілісною наукою, оскільки не створює нові фундаментальні теорії, що покликані пояснити природні явища. Завданням біотехнології є використання знання про функціонування живих організмів для отримання необхідних продуктів або зміни природних процесів. Фундаментом біотехнології є різні біологічні науки Біотехнологія заснована на успіху різноманітних біологічних дисциплін і тісно переплетена з ними. Вона широко використовує досягнення фундаментальних біологічних наук. Здобутки молекулярної біології слугують основою для створення генетично модифікованих організмів. Біосинтез нових ліків, промислове застосування ферментів ґрунтується на даних біохімії, а клітинна біологія необхідна для розвитку технологій трансплантації тканин і органів та репродуктивних технологій. Фізіологія людини використовується в медичній біотехнології, мікробіологія — під час роботи з мікроорганізмами, а ботаніка й зоологія — із макроорганізмами. Крім того, знання багатьох технічних наук і дисциплін знайшли своє застосування під час створення виробничих процесів і установок. Знання хімії важливі у фармацевтичній та інших галузях хімічної промисловості, де використовується біотехнологія, а багато аспектів медицини стали фундаментом розвитку медичної та...
0 Переглянути

Генна інженерія людини

11 Клас

Із часу свого зародження медицина здійснила значний прорив у лікуванні захворювань. Люди більше не вмирають від застуди, а апендицит, який у Середньовіччі призводив до 100 % летального наслідку, тепер може бути прооперований у будь-якій районній лікарні. Проте досі існують захворювання, вилікувати які медицина не здатна. Насамперед це генетичні хвороби, зумовлені вродженими порушеннями ДНК. Для деяких із них можлива терапія, спрямована на усунення або полегшення симптомів. Так, наприклад, при фенілкетонурії в організмі порушується процес метаболізму амінокислоти фенілаланіну. Це спричиняє накопичення в тканинах токсичних проміжних продуктів її розкладу, які негативно впливають на роботу головного мозку, спричиняючи розвиток ідіотії. Полегшити перебіг захворювання й усунути його симптоми дозволяє дієта з пониженим умістом фенілаланіну. Але звичайна медицина не здатна лікувати першоджерело захворювань — власне генетичні дефекти. Надії на їх лікування покладають на нову галузь медицини, спрямовану на виправлення генетичних дефектів на рівні молекул ДНК — генну (генетичну) терапію. Генна терапія може здійснюватися як у організмі, так і поза ним Існує два основних способи генної терапії: in vivo та ex vivo1 (рис. 43.1). У першому випадку лікувальний фрагмент ДНК доставляють безпосередньо до клітин і модифікація відбувається в організмі, у другому ж — клітини виділяють із тіла, модифікують їх геном поза організмом і повертають оновлені назад. Найчастіше для доставки ДНК до клітин організму людини використовують видозмінені віруси. Такий спосіб доставки зручний тим, що віруси мають еволюційно досконалі механізми проникнення в клітину. При цьому віруси-носії не здатні розмножуватися й спричиняти хвороби в тілі людини....
0 Переглянути

Генна й клітинна інженерія

11 Клас

Традиційну селекцію можна розглядати як певну генетичну маніпуляцію — дії селекціонера/селекціонерки призводять до спрямованих змін генофонду популяції. Але такий вплив на генотипи є опосередкованим. Нині знання базових генетичних механізмів відкриває шлях до безпосередніх маніпуляцій із генетичним матеріалом — ДНК організму. Сукупність методів зміни спадкового матеріалу організмів із метою отримання в них або їх нащадків заданих властивостей називають генною (генетичною) інженерією. Організм, чий геном було змінено, уважають генетично модифікованим організмом (ГМО). У генній інженерії можливі два основних підходи. Перший — редагування генома з метою покращення властивостей. Цей підхід дозволяє позбутися небажаних ознак або посилити необхідні. Другий підхід — перенесення гену із генома одного організму до генома іншого. Метою цього підходу є отримання одним організмом бажаної ознаки, що характерна іншому — донорові гена. Такий організм, у геномі якого є чужорідний ген, отримав назву трансгенний. Важливо розуміти, що ГМО є ширшим поняттям, ніж трансгенний організм, але будь-який трансгенний організм в будь-якому разі є ГМО. Завдяки генетичній рекомбінації формуються нові молекули ДНК Ключовим етапом отримання генетично модифікованого організму є об'єднання різних молекул ДНК для подальшої генної модифікації. Процес об'єднання декількох молекул ДНК в одну називають генетичною рекомбінацією. Здійснюють цей процес так: обидві молекули ДНК обробляють спеціальними ферментами — рестриктазами, які розрізають дволанцюгову ДНК у певних місцях. При цьому утворюються «липкі кінці» — ділянки одноланцюгової ДНК, що мають властивість формувати дволанцюгову структуру разом із комплементарною ділянкою іншої ДНК — іншим «липким кінцем». Під час змішування різних молекул ДНК, які мають липкі кінці, відбувається їх об'єднання в єдину рекомбінантну молекулу ДНК. Далі обидва однониткові розриви зшивають за допомогою ферменту ДНК-лігази (рис. 42.1)....
0 Переглянути

Селекція мікроорганізмів

11 Клас

Коли йде мова про використання живих організмів людиною для господарських потреб, насамперед, наводять приклади використання рослин і тварин. Проте людина з найдавніших часів навчилася застосовувати мікроорганізми: бактерії, одноклітинні еукаріоти, а також мікроскопічні гриби й водорості. Отримання кисломолочних продуктів, пива, вина, сиру, квашених овочів неможливе без роботи мікроорганізмів-бродильників (табл. 41.1). Найімовірніше, першим продуктом, отриманим із використанням мікроорганізмів, є пиво. Найдавніші пивні дріжджі було знайдено ще в єгипетських гробницях. Спочатку дикі дріжджі випадково потрапляли до замоченого зерна, що призводило до початку бродіння. Потім люди під час виготовлення пивних напоїв почали додавати до нового сусла закваску від попередньої, що вже містила дріжджі1. Отже, людина, сама того не усвідомлюючи, почала культивувати дріжджі. Пізніше виявилося, що закваски відрізняються: із деяких виходить пиво кращої якості, ніж з інших. Так почався процес штучного добору. Подібний добір працював і під час отримання інших продуктів. Унаслідок цього було виведено нові штами дріжджів, бактерій і грибків, продуктивніших або зручніших у застосуванні. Кожен із цих штамів адаптований до спеціальних умов, що використовуються в технології отримання того чи того продукту. Цікаво, але про роль дріжджів у бродінні людство дізналося лише в середині XIX ст., завдяки роботам великого французького мікробіолога Луї Пастера. Також мікроорганізми застосовуються для виробництва антибіотиків. Найвідомішими виробниками антибіотиків є плісняві гриби пеніцили, а також бактерії стрептоміцети й актиноміцети2. Шляхом штучного добору було отримано штами цих мікроорганізмів, які виробляють антибіотики в значно більшій кількості, ніж їхні природні предки. 1 Більша частина штамів дріжджів, які використовуються людиною у випіканні хліба, виноробстві й пивоварінні, отримана з пекарських дріжджів Saccharomyces cerevisiae, але є і штами, отримані від інших видів. 2 Виділення антибіотиків є способом конкуренції за відмерлі органічні рештки: пригнічення чи смерть конкурентів підвищує кількість поживного субстрату, доступного продуцентам антибіотиків. Окрім продуктів харчування й антибіотиків, організми мікроскопічного розміру культивують для отримання білків, вітамінів, спиртів і карбонових кислот, амінокислот, ферментів, пігментів та інших біологічно активних речовин. Селекція мікроорганізмів...
0 Переглянути

Селекція рослин і тварин

11 Клас

Штучний добір наприкінці XIX ст. значно змінив характер своєї дії. Якщо до цього він відбувався переважно шляхом несвідомого добору рослин і тварин, для отримання потомства, то із розвитком уявлень про успадкування ознак набув цілеспрямованого характеру. Штучний добір буває двох видів: масовий та індивідуальний. Під час масового добору селекціонери й селекціонерки виділяють із початкової популяції групу особин із бажаними ознаками й використовують їх для отримання потомства. Найчастіше такий добір застосовують до перехреснозапильних рослин. Проблема масового добору в тому, що організми, відібрані для розмноження, можуть мати різні генетичні причини прояву вигідної ознаки. Тому, унаслідок схрещування їх між собою, прояв ознаки може послаблюватися (розмиватися), а не посилюватися. Проте численні повтори актів масового добору все-таки призведуть до бажаного результату. Індивідуальний добір ґрунтується на виокремленні особин із бажаними ознаками з метою отримання потомства лише від них. Для цього оцінюють не тільки фенотип (прояв ознаки), але й генотип (його першопричину) шляхом проведення аналізувального схрещування або дослідження родоводу. Такий вид добору найчастіше застосовують до самозапильних рослин і до більшості видів тварин. Існують різні способи використання гібридизації в селекції Інший важливий метод селекції — гібридизація (схрещування). Гібридизація дозволяє створювати нові комбінації ознак у потомства. Залежно від того, чи належать організми, що схрещуються, до одного виду, розрізняють внутрішньовидову й міжвидову гібридизацію. Під час внутрішньовидової гібридизації схрещують організми одного виду. Вирізняють два підвиди внутрішньовидової гібридизації: споріднену (інбридинг) і неспоріднену. У першій із них для схрещування використовують організми, що є родичами й належать до одного сорту чи породи. За такого схрещування цінна ознака в нащадків зберігається й посилюється, оскільки гени, що її визначають, переходять до гомозиготного стану1. У самозапильних рослин, зрештою, формуються групи особин, що при схрещуванні між собою не дають розщеплення ознак, оскільки є гомозиготними — чисті лінії. Однак у інбридингу є й другий бік медалі — до гомозиготного стану переходять також гени, що пригнічують життєдіяльність. Унаслідок цього у нащадків проявляються різноманітні порушення, що роблять їх менш плодовитими й життєздатними....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 9 10 11 12 13 14 15 16 17 ... 56
Назад

Навігація