Войти
Закрыть

Особливості селекції рослин, тварин і мікроорганізмів. Біотехнологія. Генна і клітинна інженерія

11 Клас

Можливість отримання великої кількості вихідного матеріалу дозволяє використовувати в селекції рослин різні форми штучного добору (як масовий, так і індивідуальний). У селекції рослин застосовують різні форми гібридизації: споріднену, неспоріднену, міжвидову. Міжвидові гібриди рослин часто безплідні, проте їх розмножують вегетативним шляхом або долають безпліддя, подвоюючи число хромосом. Зокрема, створені гібриди пшениці й пирію, які відрізняються високою продуктивністю (до 300-450 ц зеленої маси з гектара) і стійкістю до полягання; пшениці та жита; плодово-ягідних культур (наприклад, малини та ожини, сливи та терену). Створені поліплоїдні високопродуктивні сорти різних культурних рослин: картоплі, садових суниць, цукрового буряку, гречки, льону, кавуна, м’якої пшениці, жита, кукурудзи, проса тощо. Для селекції рослин важливі мутанти з гаплоїдним числом хромосом. Штучно подвоївши це число, можна швидко отримати гомозиготні за більшістю генів форми. Щеплення (мал. 18.1) - особливий спосіб штучного об’єднання частин різних особин. Нагадаємо, що частину рослини, яку прищеплюють, називають прищепою, а рослину, до якої прищеплюють, - підщепою. Щеплення відрізняється від справжньої гібридизації тим, що приводить лише до модифікаційних змін фенотипу прищепленої особини, не змінюючи генотипи обох рослин. Щеплення здійснюють для підсилення бажаних змін фенотипу поєднанням властивостей прищепи й підщепи та поширення їх на весь новостворений організм (наприклад, прищеплення до зимостійкої дички живців від південних високопродуктивних сортів плодових культур забезпечує поєднання високих смакових якостей прищепи з холодостійкістю підщепи). Більшість сортів плодових культур є наслідком мутацій нестатевих клітин; тому при розмноженні насінням нащадки повертаються до фенотипів батьківських форм. Отже, єдиними способами підтримати їхні властивості є вегетативне розмноження або щеплення. Унаслідок взаємодії прищепи й підщепи нащадки отримують нові корисні властивості, які можна використовувати в подальшій селекційній роботі. Отримані за допомогою щеплення гібриди необхідно постійно підтримувати, проводячи періодичні повторні щеплення, інакше виродження (повернення до предкових диких форм) сорту неминуче. У селекції рослин для підвищення різноманітності вихідного матеріалу застосовують різні форми гібридизації спільно із штучним мутагенезом. Завдяки цьому та подальшому добору мутантних нащадків створено сотні нових...
0 Переглянути

Завдання та методи сучасної селекції

11 Клас

Селекція (від лат. селекціо - вибір, добір) - наука про теоретичні основи і методи створення нових і поліпшення існуючих сортів рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів, пристосованих до сучасних вимог сільського господарства і промисловості. Теоретичними основами селекції слугують результати генетичних досліджень і вчення про штучний добір. Для досягнення ефективних результатів селекціонер повинен бути добре обізнаним також з особливостями розмноження, індивідуального розвитку та процесів життєдіяльності видів, з якими він працює. Які завдання селекції? Селекція відіграє значну роль у вирішенні основного завдання сільського господарства - забезпеченні максимального обсягу виробництва високоякісних харчових продуктів за мінімальних вкладених коштів і витрат енергоносіїв. У нашій країні селекційна робота зосереджена в науково-дослідних інститутах, племінних господарствах, на сортовипробувальних станціях тощо. Запам’ятайте: для успіху селекційної роботи дуже важливе генетичне різноманіття вихідного матеріалу. Генофонд існуючих порід свійських тварин і сортів культурних рослин значно обмежений порівняно з вихідними природними популяціями. Тому для його урізноманітнення вчені постійно шукають ознаки, що їх цікавлять, серед диких видів. Ці види слугують резервом спадкового матеріалу для проведення селекційної роботи. Тож генофонд диких видів потребує охорони. Що таке сорт рослин, порода тварин та штам мікроорганізмів? Породою тварин або сортом рослин називають сукупність особин одного виду з певними спадковими ознаками (особливостями будови, процесів життєдіяльності, продуктивності тощо), створену людиною внаслідок штучного добору. Штам (від нім. штам - стовбур, родина) - це чиста культура (тобто нащадки однієї клітини) мікроорганізмів. Від однієї материнської клітини внаслідок селекції можливо отримати різні штами, які відрізняються за продуктивністю, чутливістю до антибіотиків тощо....
0 Переглянути

Роль генотипу і факторів навколишнього середовища у формуванні фенотипу людини. Медична генетика

11 Клас

§ 16. Роль генотипу і факторів навколишнього середовища у формуванні фенотипу людини. Медична генетика Аби краще засвоїти матеріал цього параграфа, слід пригадати: як можуть взаємодіяти алельні та неалельні гени між собою? Що таке множинна дія генів? Як здійснюється та регулюється експресія генів? Чим зумовлена позаядерна спадковість? Які особливості будови та функціонування імунної системи людини? Які є групи мутагенів? Формування фенотипу - генетично визначений процес, який залежить від умов середовища життя. Особливості фенотипу визначають взаємодія алельних (повне та неповне домінування, проміжний характер успадкування) та неалельних (епістаз, комплементарність, полімерія) генів та їхня множинна дія. Чи впливає на формування фенотипу людини позаядерна спадковість? Як ви пам’ятаєте, мітохондрії мають власний спадковий матеріал - кільцеву молекулу ДНК. Оскільки сперматозоїди не передають своїх мітохондрій при заплідненні, то до зиготи мітохондрії потрапляють з цитоплазмою яйцеклітини. Отже, ознаки, закодовані в генах мітохондрій, можуть проявитись у фенотипах особин обох статей, однак успадковуються по материнській лінії. До таких ознак належать втрата зору у центральній частині зорового поля або утворення доброякісної1 пухлини нирок. Як фактори навколишнього середовища впливають на формування фенотипу людини? Дані щодо впливу умов довкілля на організм отримують, застосовуючи близнюковий метод досліджень. Оскільки генотипи однояйцевих близнюків однакові, то розбіжності в їхніх фенотипах будуть спричинені виключно впливом факторів середовища життя. Це дає можливість з’ясувати, формування яких саме ознак визначає генотип, а на які з них впливають умови середовища життя (табл. 16.1). 1 Доброякісна пухлина характеризується тим, що її клітини не вростають у сусідні тканини, а тільки стискають та відсувають їх. Таблиця 16.1 Відсотки збігу певних ознак однояйцевих близнюків Ознака Збіг, % Група крові 100 Колір очей 99 Колір волосся 89 Розумова відсталість 97 Епілепсія 72 Туберкульоз 56 Заяча губа 42 Шизофренія 46 ...
0 Переглянути

Генетика людини

11 Клас

Генетика людини - розділ генетики, що вивчає особливості організації та функціонування геному людини, закономірності її спадковості та мінливості. Ця наука зародилася в надрах євгеніки (від грец. євгенес - доброго роду) - вчення про спадкове здоров’я людини та шляхи його поліпшення. Його започаткував Френсіс Гальтон (мал. 15.1) - двоюрідний брат Ч. Дарвіна. Він вперше розглядав спадковість людини як предмет самостійного дослідження. Ф. Гальтон та його послідовники вважали, що особливими заходами можна поліпшити людський рід. І хоча євгеніка мала гуманну мету - збільшити у генотипі людини кількість «корисних» генів і зменшити кількість «шкідливих», її положення з часом використали для обґрунтування расистських теорій. Расизм - це світогляд, що ґрунтується на расовій дискримінації, тобто визнанні вродженої фізичної та інтелектуальної переваги представників певної раси над іншими. Послідовники расистських поглядів стверджують, що різниця між представниками різних рас і народів зумовлена механізмами спадковості і не повністю зникає у результаті виховання, соціалізації та інших культурних процесів. Відповідно расистські теорії «доводять» право на експлуатацію і навіть винищення одних народів іншими. Це призвело до заборони євгенічних досліджень у більшості цивілізованих країн, а частину питань, які досліджували у рамках цього вчення, нині вивчає генетика людини, зокрема медична генетика. Як і будь-яка наука, генетика людини має свої специфічні методи досліджень. Закономірності спадковості і мінливості людини, на відміну від інших організмів, заборонено вивчати за допомогою методів, пов’язаних із втручанням у її спадковий матеріал (наприклад, генетичної інженерії, коли певні гени вилучають або замінюють). Тому в генетиці людини застосовують лише генеалогічний, популяційно-статистичний, близнюковий, цитогенетичний і молекулярно-генетичний методи....
0 Переглянути

Основні закономірності функціонування генів у еукаріотів

11 Клас

В еукаріотів значна частина геному представлена послідовностями нуклеотидів, які не кодують структури молекул білків та РНК. Учені з’ясували, що 20-50 % генів еукаріотів мають одну, інші - кілька зазвичай не ідентичних копій. Понад 50 % усієї кількості ДНК припадає на повтори. Завдяки копіям, мутації окремих генів мало впливають на фенотип. Повторювані послідовності нуклеотидів зосереджені переважно на кінцях хромосом і в зоні прикріплення ниток веретена поділу (центромера). Генам еукаріотів, на відміну від генів прокаріотів, притаманний мозаїчний характер будови: кодуючі ділянки (екзони) чергуються з некодуючими (інтронами). Серед інтронів є ділянки, що здійснюють важливі регуляторні функції. Регуляторні ділянки є й у складі міжгенної ДНК. Обов’язковим етапом, необхідним для здійснення молекулою іРНК своїх функцій, є процес сплайсингу: інтрони за участі відповідних ферментів вирізаються, а екзони зшиваються, утворюючи матрицю для синтезу білкової молекули (див. мал. 9.1). Які особливості регуляції експресії генів у еукаріотів? На відміну від прокаріотів, у клітинах еукаріотів молекули іРНК синтезуються на молекулах ДНК в ядрі і вже звідти транспортуються до цитоплазми. Таким чином, такі основні етапи експресії гена, як транскрипція та трансляція (синтез білкової молекули на матриці іРНК) в еукаріотів розділені у просторі та часі. Гени багатоклітинних організмів поділяють на дві функціональні групи: одні з них активні в усіх клітинах, де забезпечують універсальні функції живого, а інші - активні лише у клітинах певних типів. Особливу групу становлять псевдогени - змінені внаслідок мутацій послідовності нуклеотидів, які нагадують певні гени, однак інформація з них не зчитується. До регуляторних елементів експресії генів належать промотори (послідовність нуклеотидів, з якої розпочинається процес транскрипції), послідовності нуклеотидів, які впливають на ефективність процесу транскрипції, а також ті, що забезпечують припинення транскрипції та трансляції....
0 Переглянути

Основні особливості геному вірусів і прокаріотів

11 Клас

Аби краще засвоїти матеріал цього параграфа, слід пригадати: що таке ген, геном, генотип, регуляторні та структурні гени, екзони, інтрони? Які особливості організації та функціонування бактеріофагів? Що таке плазміди? Дослідження організації геному неклітинних форм життя (віруси, віроїди тощо) та різних груп організмів, а також закономірностей функціонування генів має теоретичне та важливе практичне значення. Зокрема ці знання вчені з успіхом використовують у селекції організмів, біотехнології тощо. Які особливості організації геному вірусів? Досить детально вивчений геном одного з бактеріофагів - φХ-174. Його кільцева молекула ДНК містить лише 10 генів. Така незначна кількість генів компенсується тим, що спадкова інформація з одних і тих само генів може зчитуватись у різний спосіб. Наприклад: АУГ_ГАЦ_ЦГУ_ААЦ_ЦГГ_УАА - один варіант зчитування спадкової інформації А_УГГ_АЦЦ_ГУА_АЦЦ_ГГУ_АА - інший варіант зчитування спадкової інформації Завдяки тому, що межі генів можуть перекриватись своїми кінцями, забезпечується компактність зберігання спадкової інформації. В еукаріотів це явище спостерігають дуже рідко. Запам’ятайте: невелика кількість ДНК у вірусів забезпечує зберігання відносно істотної кількості спадкової інформації. Гени вірусів кодують різні білки, зокрема ферменти, які забезпечують процеси подвоєння їхньої нуклеїнової кислоти. Серед білків є регуляторні білки, які впливають на процеси обміну речовин клітини-хазяїна, змушуючи її синтезувати вірусні білки та білки, що забезпечують розчинення оболонки клітини-хазяїна. У бактеріофага-β до складу молекули ДНК також входять гени, які впливають на процеси транскрипції. Вони пригнічують або стимулюють активність інших генів....
0 Переглянути

Причини мутацій. Закон гомологічних рядів спадкової мінливості

11 Клас

У живих істот весь час виникають спонтанні (від лат. спонтанеус - самочинний) мутації, наприклад, як помилки при відтворенні генетичного коду. Їх можуть також спричиняти переміщення фрагментів з однієї ділянки молекули ДНК до іншої, природний радіаційний фон, космічні промені, які сягають поверхні Землі, тощо. Частота спонтанних мутацій залежить від віку клітин та організмів в цілому. Так, зі збільшенням віку матерів підвищується частота мутацій, пов’язаних з нерозходженням гомологічних хромосом під час мейозу. Тому частота народження дітей із синдромом Дауна зростає від 0,1 % у 30-річних жінок до 2 % у 45-річних. Загальна ймовірність виникнення різноманітних спонтанних мутацій у дітей, народжених матерями віком понад 42 роки, становить близько 30 %. На частоту спонтанних мутацій впливає і вік батька. Так, у сорокарічних чоловіків кількість нащадків з карликовим зростом, вкороченими кінцівками, сідлоподібним носом зростає вдесятеро порівняно з двадцятирічними. Тривалий час причини мутацій залишалися нез’ясованими. Лише 1927 року американський генетик Г.Дж. Меллер (мал. 12.1), опромінюючи рентгенівськими променями дрозофіл, викликав у них різноманітні мутації. Фактори, здатні спричиняти збільшення частоти мутацій, називають мутагенними (від лат. мутатіо - зміна та грец. генезис - походження). Мутації, спричинені мутагенними факторами, називають індукованими (від лат. індукціо — спонукання). За походженням розрізняють фізичні, хімічні та біологічні мутагенні фактори, або скорочено - мутагени. Серед фізичних мутагенів найбільше значення має іонізуюче випромінювання, зокрема рентгенівське. Проходячи через живу речовину, рентгенівські промені вибивають електрони із зовнішньої оболонки атомів або молекул, унаслідок чого ті стають позитивно зарядженими. А вибиті електрони спричинюють неконтрольовані хімічні перетворення різних сполук живих організмів. До фізичних мутагенів також належать ультрафіолетові промені, підвищена температура тощо. Їхня дія призводить до виникнення насамперед генних мутацій, рідше - хромосомних. Хімічні мутагени були відкриті пізніше за фізичні. Значний внесок в їхнє вивчення зробила українська генетична школа, очолювана академіком С.М. Гершензоном (мал. 12.2). Дослідники щорічно відкривають нові хімічні мутагени (зокрема, акридинові барвники, нітритна кислота, гідроген пероксид, формальдегід (метаналь), деякі лікарські препарати тощо). Наприклад, алкалоїд колхіцин унеможливлює...
0 Переглянути

Мутаційна мінливість

11 Клас

Однією із загальних властивостей живої матерії є відносна консервативність спадкової інформації. У роздільностатевих організмів нащадки отримують частину алельних генів від матері, іншу - від батька, що зумовлює певну подібність батьків і нащадків. Унаслідок нестатевого розмноження нащадки часто є генетичною копією материнського організму. Однак існує спадкова мінливість, пов’язана зі змінами в генотипі особин певного виду. Вона може бути комбінативною та мутаційною. Які особливості комбінативної мінливості? Комбінативна, або комбінаційна, мінливість пов’язана із виникненням різних комбінацій алельних генів (рекомбінацій). Нові комбінації алельних генів можуть виникати: внаслідок кросинговеру під час кон’югації гомологічних хромосом у профазі та їхнього подальшого незалежного розходження в анафазі першого поділу мейозу, а також випадкового поєднання алельних генів батьків при злитті гамет під час запліднення. Отже, комбінативна мінливість зумовлює появу особин з різними варіантами фенотипу, тобто є одним із джерел мінливості. Джерелом комбінативної мінливості є й кон’югація - одна з форм статевого процесу, під час якої відбувається обмін спадковою інформацією між двома особинами (бактерії, інфузорії, водорості, гриби). Комбінативну мінливість спостерігають також в організмів, які розмножуються нестатево. Наприклад, у прокаріотів передача спадкової інформації можлива від клітини до клітини за участю вірусів-бактеріофагів. Які особливості мутаційної мінливості? Які існують типи мутацій? Як ви пам’ятаєте, мутації (від лат. мутатіо - зміна) - стійкі зміни генетичного матеріалу, які виникають раптово і можуть призводити до зміни тих чи інших спадкових ознак організму. Підвалини вчення про мутації заклав голландський учений Г. де Фріз (мал. 11.1), який і запропонував сам термін. Подальші дослідження показали, що здатність до мутацій - універсальна властивість всіх живих істот....
0 Переглянути

Модифікаційна мінливість - наслідок взаємодії генотипу та умов довкілля

11 Клас

З’ясування взаємодії генотипу та умов довкілля у формуванні фенотипу - одна з центральних проблем генетики. Наприклад, якщо однояйцеві близнюки зростатимуть у різних умовах, вони матимуть більше зовнішніх відмінностей, ніж ті, які живуть разом. Це прояв неспадкової (модифікаційної) мінливості. Її дослідження дають можливість з’ясувати, як саме спадкова інформація реалізується за певних умов середовища життя. Які властивості неспадкової мінливості? Модифікаційна (від лат. модус - міра, вигляд і фаціо - роблю), або неспадкова, мінливість - це зміни фенотипу, набуті під час індивідуального розвитку організму, спричинені впливом умов довкілля і не пов’язані зі змінами генотипу. Модифікаційні зміни (модифікації) - реакції організмів на зміну інтенсивності дії певних факторів довкілля. Модифікаційна мінливість зумовлена не змінами нуклеотидних послідовностей молекул ДНК, а характером реалізації спадкової інформації. Модифікації однакові для всіх генотипно однорідних істот. Спадкова програма будь-якого організму реалізується не тільки під контролем генів, а й під впливом навколишнього середовища. Від середовища часто залежить ступінь прояву спадкової ознаки. Так, у всіх занурених у воду особин стрілиці (мал. 10.1) утворюються довгі й тонкі листки, а в тих, що ростуть на суходолі, - стрілоподібні. У рослин, частково занурених у воду, формуються листки обох типів. У людини та тварин кількість та якість спожитої їжі впливають на розміри тіла....
0 Переглянути

Генотип як цілісна система. Цитоплазматична спадковість

11 Клас

Тривалий час, доки не було з’ясовано структуру нуклеїнових кислот і генетичний код, ген вважали неподільною одиницею спадкової інформації, рекомбінації і мутації. Але згодом з’ясували, що мутації можуть зачіпати не цілісний ген, а лише певну його частину. Так само і під час кросинговеру гомологічні хромосоми можуть обмінюватись як цілісними генами, так і їхніми частинами. Мінімальна ділянка молекули нуклеїнової кислоти, яка може розділятися під час кросинговеру, становить усього 1-2 пари нуклеотидів. Ген є цілісною функціональною одиницею спадковості, оскільки будь-які порушення його структури змінюють закодовану в ньому інформацію або призводять до її втрати. У різних організмів кількість генів у геномі може значно варіювати. Найпростіше організований геном вірусів. Він може включати від декількох генів до декількох сотень. Геном прокаріотів складніший, наприклад ДНК кишкової палички складається з 4,6 • 106 пар нуклеотидів, а кількість структурних генів - приблизно 4100. Геном еукаріотів іще складніший: геном дрозофіли складається з майже 1,1 • 108 пар нуклеотидів і нараховує приблизно 14 000 структурних генів. У геномі людини кількість структурних генів близько 20 000-25 000. Дослідження генома різних еукаріотичних організмів показали, що кількість ДНК у ядрі перевищує необхідну для кодування всіх структурних генів більше ніж у 10 разів. Причини цього явища різні. По-перше, ДНК еукаріотів містить велику кількість послідовностей нуклеотидів, кожна з яких повторюється до сотень тисяч разів. По-друге, частина ДНК взагалі не несе генетичної інформації. По-третє, є багато регуляторних генів, які не кодують структуру білків або РНК. Гени еукаріотів складаються з окремих блоків, одні з яких - екзони (від англ. експрешн - вираження) несуть інформацію про структуру певних сполук (наприклад, білків), а інші - інтрони (від англ. інтервенін секвенс - проміжна послідовність) - ні (мал. 9.1). Окремі інтрони можуть включати від 100 до 1 000 000 пар нуклеотидів і більше. Кількість інтронів усередині окремих генів може бути різною (у гені, який кодує структуру гемоглобіну, - 2, білка яйця - 7, білка-колагену курки - 51). Кількість інтронів специфічні для кожного гена....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 295 296 297 298 299 300 301 302 303 ... 343
Назад

Навігація