Войти
Закрыть

Закономірності індивідуального розвитку

9 Клас

ОНТОГЕНЕЗ (від грец. онтос - те, що існує; генезіс - походження) - це індивідуальний розвиток особини від її зародження до смерті. Термін «онтогенез» ввів у науку німецький природодослідник Е. Геккель ще в 1866 р. Дослідженнями онтогенезу займається біологія розвитку. Основними завданнями цієї відносно молодої науки, що виникла упродовж останніх сорока років ХХ ст., є вивчення закономірностей реалізації генетичної інформації організмів упродовж життя, пізнання механізмів росту й диференціації клітин, формування тканин й органів та процесів регуляції функцій, регенерації, старіння та ін. Особливості онтогенезу різних організмів залежать від рівня організації, особливостей життєдіяльності, походження тощо. Так, у багатоклітинних тварин в процесі утворення зародка виникають зародкові листки (ектодерма, ентодерма та мезодерма), з яких формуються тканини (епітеліальна, сполучна, м’язова і нервова), і органи, притаманні дорослим особинам. А у вищих рослин зародок має зародкові органи (зародковий корінець, стебельце й брунечку), що формуються із зародкової твірної тканини. Незважаючи на суттєві відмінності, онтогенез різних організмів має й загальні спільні закономірності. 1. Запрограмованість онтогенезу. Програма індивідуального розвитку - це закодована в генах спадкова інформація, що реалізується у взаємодії з чинниками середовища. 2. Нерівномірність процесів онтогенезу. Процеси онтогенезу (ріст, диференціація, розмноження, регенерація, старіння) здійснюються з різною інтенсивністю в різні періоди й стадії розвитку особин. Наприклад, швидкість росту вища на початку онтогенезу, з віком спостерігається зниження адаптаційних можливостей та життєздатності організму. 3. Незворотність онтогенезу. Під час реалізації генетичної програми повернення до попередніх стадій онтогенезу неможливе. Хоча науковці описали вид медузи турітопсіс (Turritopsis dohrnii), яка унікальна тим, що демонструє певну форму безсмертя. Це єдиний відомий екземпляр серед тварин, який здатний після досягнення статевої зрілості повністю повертатись до статевонезрілої колоніальної стадії розвитку....
0 Переглянути

Статеві клітини та запліднення

9 Клас

Статеве розмноження - це відтворення багатоклітинними організмами собі подібних за допомогою гамет. Переваги цього способу розмноження над нестатевим пов’язані з тим, що нащадки є генетично різноманітними. Це істотно підвищує стійкість виду до мінливих умов середовища. А яку роль у цьому відіграють статеві клітини? ЗМІСТ Що визначає особливості статевих клітин? СТАТЕВІ КЛІТИНИ, або гамети, - це клітини з гаплоїдним набором хромосом, які виконують функцію передачі спадкової інформації від особин батьківського покоління нащадкам під час статевого розмноження. Ці клітини утворюються в процесі мейозу і по його завершенні мають половинний набір хромосом та змінену генетичну інформацію. Можливості рекомбінації ДНК, що відіграють основну роль у зміні спадкового матеріалу, вражають. Немає двох абсолютно подібних чоловічих чи жіночих гамет, що утворюються батьківськими організмами. А якщо до цього джерела спадкової мінливості додати ще незалежне розходження гомологічних хромосом, випадковість запліднення, постійний мутагенний вплив середовища, то ми зрозуміємо, чому немає, не було і не буде двох абсолютноподібних організмів одного виду. Чоловічі гамети називаються сперматозоонами. Це здебільшого рухливі клітини, які мають видовжену форму. Рух відбувається за допомогою одного чи декількох джгутиків або псевдоніжок (наприклад, у ракоподібних). Важливе значення при цьому має реотаксис - здатність рухатися проти течії. У частини рослин, тварин й грибів сперматозоони джгутиків не мають, тому їх називають сперміями....
0 Переглянути

Мейоз. Рекомбінація ДНК

9 Клас

«Науковий інтерес до мейозу значно зріс, коли виявилось, що одні й ті самі ферменти можуть брати участь в реплікації ДНК, обміні її окремих ділянок та репарації. Нині деякі біологи розвивають оригінальну гіпотезу про те, що в процесі мейозу відбувається перевірка ланцюгів ДНК і відновлення пошкоджень. При цьому спостерігається повне "омолодження” клітин, що беруть участь у статевому розмноженні». Що ж таке мейоз? ЗМІСТ Яке біологічне значення мейозу? Мейоз був уперше описаний у морських їжаків німецьким біологом О. Гертвігом (1849-1922) у 1876 р. А. Вайсману (1834-1914) належить пояснення біологічного значення мейозу. А один із засновників цитогенетики С. Дарлінгтон (1903-1981) розробив теорію, що пояснює механізм поєднання хромосом у мейозі (1932). Вивченням мейозу займається цитогенетика. МЕЙОЗ (від грец. мейозіз - зменшення) - це поділ еукаріотичних клітин, внаслідок якого утворюються дочірні клітини з удвічі меншим набором хромосом (іл. 75). Мейоз є одним із найважливіших біологічних процесів. Його значення полягає в підтримці в поколіннях стабільності хромосомних наборів та у створенні нових поєднань батьківських й материнських генів, що сприяє мінливості. Згідно із сучасними дослідженнями під час мейозу відбувається й репарація ДНК за участі гомологічної рекомбінації. Мейоз є основою розмноження. У тварин унаслідок мейозу утворюються статеві клітини - гамети (гаметний мейоз), у вищих рослин - спори для безстатевого розмноження (споровий мейоз), а у грибів й нижчих рослин - клітини міцелію чи талому, що формуються із зиготи (зиготний мейоз) (іл. 76). Із гаплоїдної спори проростає статеве покоління вищих рослин (гаметофіт), яке продукує гамети. У тварин статеві клітини, що утворилися, зливаються з утворенням зиготи, в якої після запліднення відновлюється диплоїдний набір хромосом. Якби в процесі мейозу число хромосом не зменшувалось, то в кожному наступному поколінні під час злиття яйцеклітини і сперматозоона кількість хромосом збільшувалася б удвічі. А у грибів й водоростей із диплоїдної зиготи утворюються гаплоїдні клітини грибниці й талому, що згодом утворюють гамети чи спори....
0 Переглянути

Поділ клітин. Клітинний цикл. Мітоз

9 Клас

«Щосекунди в нашому тілі сотні мільйонів маленьких балерин сходяться й розходяться, розташовуються в ряд й розбігаються в різні сторони, немов танцюристи на балі, які виконують складні на старовинного танцю. Цей танець - найдавніший на Землі. Це танець життя», - так описував це явище американський генетик Г. Д. Меллер (1890-1967). Про який танець йдеться? ЗМІСТ Яке значення поділу клітин? Спадкова інформація від одного покоління клітин передається наступному поколінню клітин за допомогою хромосом. Ці структури перед поділом клітин подвоюються й розподіляються між новими клітинами. Цей упорядкований розподіл і є «танцем життя». ПОДІЛ КЛІТИН - сукупність процесів, унаслідок яких спадкова інформація клітини передається наступному поколінню клітин. Поділ прокаріотичних клітин простіший, оскільки нуклеоїд містить лише одну кільцеву молекулу ДНК. Ця «бактеріальна хромосома» перед поділом самоподвоюється. Під час цього процесу ущільнення «хромосоми» не відбувається. Потім обидві молекули ДНК прикріплюються до плазматичної мембрани і розподіляються. Далі відбуваються процеси поділу цитоплазми й утворення з однієї материнської двох дочірніх клітин (іл. 71). Таке самовідтворення клітин називається бінарним поділом, що відбувається дуже швидко. Наприклад, за сприятливих умов кишкова паличка ділиться через кожні 20-30 хв. Поділ навпіл, або бінарний поділ, забезпечує нестатеве розмноження прокаріотів (архей та еубактерій)....
0 Переглянути

Подвоєння ДНК. Репарація пошкоджень ДНК

9 Клас

Однією з унікальних й неповторних властивостей молекул ДНК є їхня здатність до самоподвоєння (реплікації). З однієї материнської ДНК утворюється дві дочірні молекули ДНК. Цей процес відбувається в ядрі (або нуклеоїді) клітин перед їхнім поділом і забезпечує передачу генетичної інформації з покоління в покоління. Механізм реплікації в організмів різних класів дещо різниться, проте його основа однакова для всіх. Головними принципами реплікації є: • комплементарність - до нуклеотидів кожного материнського ланцюга приєднуються вільні нуклеотиди на основі А = Т, а Г = Ц; • напівконсервативність - кожна з двох дочірніх молекул ДНК одержує один ланцюг від материнської молекули, а другий - синтезується з нуклеотидів; • антипаралельність - на одному ланцюзі синтез здійснюється в одному напрямку, а на іншому - в протилежному. Реплікація - складний багатоетапний процес, в якому беруть участь багато ферментів (іл. 68). Процес починається з того, що певні ферменти розкручують спіральну молекулу ДНК, після чого до неї приєднуються білки, які не дають молекулі знову згорнутись. Інші ферменти розщеплюють ДНК на два окремі ланцюги з утворенням реплікаційної вилки. Далі до кожного з материнських ланцюгів приєднуються ДНК-полімерази, що каталізують утворення нових дочірніх ланцюгів. Ці ферменти здатні також виправляти можливі помилки реплікації та перевіряти комплементарність. Синтез нових ланцюгів відбувається асиметрично, тобто один з них синтезується безперервно, інший ланцюг будується в протилежному напрямку і короткими фрагментами. Після завершення реплікації з однієї молекули ДНК утворюються дві ідентичні, які скручуються у подвійну спіраль....
0 Переглянути

Генетичний код. Біосинтез білка

9 Клас

Код (від лат. codex - звіт законів) - система умовних знаків для передачі, обробки та збереження інформації. Наприклад, у інтернаціональному телеграфному коді кожній літері чи цифрі відповідає певна комбінація тривалості імпульсів струму, а на письмі - крапок й тире. На сьогодні в суспільстві використовуються штрихкод, двійковий код, QR-код, PLU-код та ін. А що і як шифрується за допомогою генетичного коду? ЗМІСТ Які особливості генетичного коду? ГЕНЕТИЧНИЙ КОД - система запису спадкової інформації про амінокислотний склад білків у молекулах нуклеїнових кислот у вигляді послідовностей нуклеотидів. Ця послідовність визначає порядок розташування амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі під час його синтезу. БІОСИНТЕЗ БІЛКІВ - сукупність процесів утворення молекул білків з амінокислот на основі інформації генів ДНК. Біосинтез білків є дуже складним процесом, потребує значних затрат енергії і відбувається за участі багатьох ферментів. Основними етапами біосинтезу білків є транскрипція й трансляція (іл. 66). Транскрипція - переписування інформації про первинну структуру білка з молекули ДНК на молекулу попередника іРНК (про-іРНК), що здійснюється в цитоплазмі (у прокаріотів) або в ядрі (в еукаріотів). Під час утворення про-іРНК одночасно відбувається її дозрівання (процесинг іРНК). Воно полягає в наданні РНК стабільності, захисті від ферментів, можливості переміщення з ядра та участі у трансляції. Зріла іРНК крізь ядерні пори надходить у цитоплазму (експорт іРНК). Трансляція (лат. translatio — перенесення) - сукупність процесів перетворення спадкової інформації іРНК у білок первинної структури (іл. 67). Трансляція відбувається на рибосомах. З однією молекулою іРНК можуть водночас зв’язуватися кілька рибосом з утворенням полірибосоми (полісоми)....
0 Переглянути

Транскрипція. Основні типи РНК

9 Клас

Експресії (від лат. expressio - вираження) бувають різними. За створення нових поетичних експресій в американській пісенній традиції лауреатом Нобелівської премії з літератури у 2016 р. став Боб Ділан. Всесвітньо відома картина «Синій кінь» прославила художню експресію німецького живописця Ф. Марка. Літературна експресія властива творам таких відомих українських письменників, як В. Стефаник, О. Турянський, М. Хвильовий. А що таке експресія в молекулярній біології? ЗМІСТ Які особливості вирізняють біологічну експресію генів? Експресія генів - процеси використання спадкової інформації генів для синтезу функціональних продуктів — молекул РНК та білків. Якщо кінцевим продуктом експресії генів є білок, то процес експресії називається біосинтезом білків, а ген - білковим. Інформація з таких генів переписується на іРНК, що переносить її до рибосом. На цих органелах у процесі трансляції синтезуються білки. Якщо на генах ДНК відбувається синтез транспортних РНК, то це гени тРНК, якщо синтез рибосомальних РНК - то це гени рРНК. Біосинтез РНК називається транскрипцією. Таким чином, завдяки експресії генів у клітинах з’являються білки, іРНК, тРНК і рРНК. Процес експресії генів властивий усім неклітинним формам життя та клітинним організмам, але першим для реалізації генетичної інформації потрібна клітина хазяїна. Реалізація спадкової інформації потребує великих затрат енергії АТФ, задіює велику кількість ферментів та структур клітини. Експресія генів активно регулюється і є основою росту й розвитку клітин та їхньої адаптації до умов навколишнього середовища. На реалізацію спадкової інформації впливають як внутрішні (гормони, фактори росту), так і зовнішні (температура, випромінювання, антибіотики) (іл. 61). Так, гальмівну дію на синтез РНК чинить аманітин - отруйна речовина із блідої поганки, що діє на РНК-полімеразу і блокує синтез іРНК (іл. 62)....
0 Переглянути

Хромосоми, їхні функції та будова

9 Клас

ХРОМОСОМИ (від грец. хроматос - забарвлений, сома - тільце) - структури клітин еукаріотів, що забезпечують збереження, розподіл та передачу спадкової інформації. Частіше за інших першовідкривачем хромосом називають німецького анатома В. Флеммінга (1843-1905). Саме він застосував анілінові барвники для обробки ядерних структур. Термін «хромосоми» в 1888 р. ввів у науковий обіг Г. Вальдеєр (1836-1921). Ці дослідження започаткували цитогенетеку - розділ, що вивчає роль хромосом у спадковості. Хромосоми формуються з ядерного матеріалу хроматину перед поділом клітин. У їхньому складі основна частка припадає на ДНК та ядерні білки. Нуклеотиди ДНК кодують спадкову інформацію, а ядерні білки-гістони організовують компактне просторове розташування молекул ДНК для зберігання цієї інформації. Перед поділом клітини однохроматидні хромосоми подвоюються, ущільнюються й стають двохроматидними. Відбуваються ці процеси для розподілу й передачі спадкової інформації наступному поколінню клітин. Кількість хромосом у клітинах еукаріотів різних видів є різною і не залежить від рівня організації, а також не завжди вказує на філогенетичну спорідненість (табл. 5). Основні функції хромосом взаємопов’язані з будовою. Для збереження, розподілу та передачі спадкової інформації в хромосомах наявні такі елементи будови, як сайти початку реплікації, центромери і теломери. Сайти початку реплікації - послідовність нуклеотидів, що визначає початок самоподвоєння молекули ДНК. Центромера - частина хромосоми, що поділяє її на два плеча. На ній розташовуються білки-кінетохори, до яких під час розподілу генетичного матеріалу прикріплюються нитки веретена поділу. Теломери - ділянки на кінцях лінійних хромосом, що перешкоджають їх з’єднанню між собою та відновленню за допомогою ферменту теломерази втрачених після поділу ділянок (іл. 58)....
0 Переглянути

Геном про- та еукаріотів

9 Клас

Досліджуючи геном бактерії Mycoplasma mycoides, вчені виявили 901 ген, з яких корисними, на їхню думку, є лише 473. Така кількість є найменшою відомою необхідною кількістю для виконання клітиною всіх життєво важливих функцій. Сконструювавши геном й штучну бактерію JCVI-syn3.0, що не містили жодного зайвого гена, вчені виявили, що без «надлишкової ДНК» клітина не спроможна жити. Як ви гадаєте, чому? ЗМІСТ Як організований геном організмів? ГЕНОМ - сукупність спадкової інформації у клітинах організму певного виду. Геном поєднує основні компоненти, якими є структурні й регуляторні гени та нефункціональні (некодувальні) послідовності ДНК. Геноми клітинних організмів побудовані з ДНК, і лише окрема група вірусів мають геноми із РНК. Розділ біології, що вивчає геноми, називається геномікою. Спадкова інформація клітин міститься не лише в нуклеоїді та ядрі, а й у структурах цитоплазми. У прокаріотів - це плазміди (малі молекули ДНК в цитоплазмі), в клітинах еукаріотів - мітохондрії й хлоропласти, що мають власні ДНК. Тому в клітинах еукаріотів окрім ядерного геному розрізняють ще мітохондріальний й пластидний геноми. Розмір геному має тенденцію до збільшення в міру ускладнення організмів. Так, геном кишкової палички налічує 4,6 млн, геном дрозофіли - 130 млн, а геном людини - 3,2 млрд пар нуклеотидів. Зростання розмірів геному супроводжується збільшенням кількості генів. Так, в кишкової палички структурних генів близько 1 тисячі, у дрозофіли - до 10 тисяч, а в людини - 20-25 тисяч. Проте факти вказують на те, що розмір геному не завжди відповідає еволюційній складності організму. Так, найбільший геном виявлено в рослини вороняче око (Paris japonica). У ньому 149 млрд пар нуклеотидів (іл. 54). До цього відкриття найбільшим геномом вважався геном дводишної риби протоптеруса (Protopterus aethiopicus) - 130 млрд пар нуклеотидів....
0 Переглянути

Ген та його будова

9 Клас

ГЕН (від грец. генос - рід, походження) - це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК і визначає можливість розвитку ознаки. Карі очі людини, блакитний колір крові кальмара, товстий стовбур баобаба, отруйність мухомора зеленого - все це визначається властивостями закодованих білків, що синтезуються в клітинах. Уявлення про ген як про спадковий фактор істотно змінювалися й доповнювалися. У 1865 р. Г. Мендель довів існування спадкових «задатків», які данський генетик В. Йогансен в 1909 р. назвав генами. У першій третині ХХ ст. завдяки генетичним дослідженням дрозофіл Т. Х. Морган установив, що гени лінійно розташовані в хромосомах ядра, вони можуть зазнавати мутацій, і під час передачі від батьків до нащадків відбувається їх перерозподіл - рекомбінація (іл. 52). На початку 40-х років XX ст. дослідження гриба нейроспори (Neurospora crassa) дало змогу сформулювати поняття про гени як ділянки ДНК, а відкриття Дж. Уотсоном і Ф. Кріком просторової структури ДНК у 1953 р. розпочало бурхливий розвиток молекулярної біології гена. Незабаром було розкрито способи запису генетичної інформації (Р. В. Холлі, Г. Г. Корана, М. В. Ніренберг) і механізми її збереження та реалізації (С. Очоа, А. Корнберг). У подальшому були досліджені особливості організації генетичного матеріалу у прокаріотів, еукаріотів і вірусів, клітинних органел - мітохондрій і хлоропластів, механізми контролю діяльності генів (Ф. Жакоб, А. Львов, Ж. Моно), відкрито мобільні генетичні елементи (Б. Мак-Клінток), переривчасту структуру генів (Р. Робертс, Ф. Шарп), розшифровано структуру геномів ряду організмів. Уже понад 150 років науковці вивчають гени, зроблені наукові відкриття, що пояснюють структуру, властивості, взаємодію генів, але пошуки відповідей на запитання «Що таке ген?» тривають....
0 Переглянути
Вперед
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 56
Назад

Навігація