Войти
Закрыть

Генетика статі. Успадкування, зчеплене зі статтю

11 Клас

Аби краще засвоїти матеріал цього параграфа, слід пригадати: який каріотип у дрозофіли? Чим відрізняються хромосомні набори чоловіка і жінки? Що таке статеві хромосоми та аутосоми, що таке партеногенез? Які рослини називають дводомними? Які статеві гормони утворюються в організмі людини? Визначення статі організмів під час їхнього індивідуального розвитку - одна з найцікавіших проблем біології. Як визначається стать різних організмів? Ще наприкінці XIX сторіччя вчені звернули увагу на те, що хромосомні набори самців і самок різняться за будовою хромосом однієї з пар. У диплоїдних нестатевих клітинах самок багатьох видів тварин хромосоми всіх пар подібні за будовою, тоді як у самців хромосоми однієї з пар розрізняються. Такі хромосоми назвали статевими, або гетерохромосомами. Наприклад, у самців дрозофіл одна зі статевих хромосом має паличкоподібну форму (Х-хромосома), інша - гачкоподібну (Y-хромосома). У самок дрозофіл обидві статеві хромосоми мають однакову будову (Х-хромосоми), тож їхній каріотип можна умовно позначити як 6А + XX, а каріотип самців - 6А + XY (символом «А» позначають нестатеві хромосоми - аутосоми, однакові за будовою в особин різної статі). Різні набори хромосом притаманні й дводомним рослинам. Оскільки під час мейозу гомологічні хромосоми розходяться до різних гамет, то в особин однієї статі формується лише один тип гамет (гомогаметна стать; від грец. гомойос - однаковий та гамете - жінка або гаметес - чоловік), тоді як у особин протилежної - два (гетерогаметна стать; від грец. гетерос - інший). У багатьох організмів гомогаметною статтю є жіноча, а гетерогаметною - чоловіча (мухи, клопи, жуки, ссавці, більшість видів риб, деякі земноводні і дводомні рослини тощо), а в інших - навпаки (метелики, плазуни, птахи, деякі риби і земноводні) (мал. 8.1). У деяких видів особини різних статей відрізняються за кількістю статевих хромосом. Так, у коників або таргана чорного в диплоїдному наборі самки є обидві статеві хромосоми, а самця - лише одна. В організмів, у яких гетерогаметна стать жіноча, статеві хромосоми мають інше умовне позначення: статеві хромосоми, які зустрічаються в обох статей, позначають літерою Z, а ту, яка зустрічається лише в гетерогаметної (жіночої), - W....
0 Переглянути

Явище зчепленого успадкування. Хромосомна теорія спадковості

11 Клас

Аби краще засвоїти матеріал цього параграфа, слід пригадати: що таке кросинговер та аналізуюче схрещування? Які хромосоми називають гомологічними і негомологічними? Як відбувається мейоз? Яка будова ДНК? Учені, намагаючись повторювати досліди Г. Менделя на різних організмах (не тільки на рослинах, а й на тваринах), часто спостерігали варіанти розщеплення, які не відповідали очікуваним згідно із законами спадковості. Деякі з причин цього ми згадували раніше: це й проміжний характер успадкування, кодомінантність, вплив летальних алелів. Одна з основних причин відхилень варіантів розщеплення від передбачених законами спадковості - це явище зчепленого успадкування. У чому проявляється явище зчепленого успадкування? Закон незалежного комбінування ознак базується на таких положеннях: розвиток різних варіантів ознак зумовлений алельними генами, які розташовані в однакових локусах у гомологічних хромосомах; гамети та інші гаплоїдні клітини, які мають по одній хромосомі з кожної пари гомологічних хромосом, несуть лише один алельний ген з певної їхньої кількості; гени, які контролюють розвиток ознак, що успадковуються незалежно, розташовані в негомологічних хромосомах. Коли ми доводили статистичний характер законів спадковості, встановлених Г. Менделем, то для спрощення припускали, що кожна хромосома несе лише один алель одного гена. Але кількість спадкових ознак організмів значно перевищує кількість їхніх хромосом у гаплоїдному наборі. Наприклад, у гаплоїдному наборі мухи дрозофіли всього чотири хромосоми, а кількість структурних генів, які визначають різні спадкові ознаки становить близько 14 тис. Відповідно, у кожній хромосомі є не один, а багато генів. Отже, разом з ознаками, які успадковуються незалежно одна від одної існують і такі, які успадковуються зчеплено, оскільки контролюються генами, розташованими в одній хромосомі....
0 Переглянути

Закономірності спадковості, встановлені Г. Менделем. Статистичний характер законів спадковості та їхні цитологічні основи

11 Клас

Аби краще засвоїти матеріал цього параграфа, слід пригадати: які варіанти ознак називають домінантними, а які - рецесивними? Що таке генотип і фенотип? Які набори хромосом називають гаплоїдним, диплоїдним і поліплоїдним? Яке схрещування відносять до моно-, ди- та полігібридного? У чому полягає гібридологічний метод генетичних досліджень? Для чого застосовують аналізуюче схрещування? Як відбувається мейотичний поділ і гаметогенез? Основні закономірності спадковості встановив видатний чеський учений Грегор Мендель (мал. 6.1). Як це інколи буває, геніальні ідеї вченого дещо випередили свій час. Адже, коли він проводив свої дослідження, ще нічого не було відомо про гени, хромосоми, механізми розподілу спадкового матеріалу під час поділу клітини. Що досліджував Г. Мендель? Для своїх генетичних досліджень Г. Мендель вибрав дуже вдалий об’єкт - горох посівний з родини Бобові. По-перше, відомо багато сортів цієї культурної рослини, які розрізняються за різними варіантами певних спадкових ознак (забарвленням насіння, віночка, квіток, довжиною стебла, структурою поверхні насіння тощо) (мал. 6.2). По-друге, її життєвий цикл досить короткий, що дає можливість простежити передачу спадкової інформації нащадкам протягом багатьох поколінь. Крім того, горох посівний - самозапильна рослина. Тому нащадки кожної особини, яку розмножували за допомогою самозапилення, є прикладами чистих ліній. Чисті лінії — це генотипно однорідні нащадки однієї особини, гомозиготні за досліджуваними генами. Чисті лінії отримують унаслідок самозапилення рослин або близькоспорідненого схрещування тварин упродовж кількох поколінь. Але горох посівний можна запилювати і перехресно. Це дає змогу здійснювати гібридизацію чистих ліній (поміркуйте, як можна запобігти самозапиленню квіткових рослин). Попередники Г. Менделя також намагалися простежити успадкування різних варіантів ознак досліджуваних організмів, але успіху не досягли. На відміну від них, Г. Мендель сконцентрував свою увагу не на всьому комплексі різноманітних спадкових ознак, а лише на окремих. Тож на прикладі досліджень Г. Менделя можна пересвідчитись, наскільки важливо в науці чітко сформулювати мету досліджень і ретельно продумати методи, за допомогою яких цієї мети можна досягнути. Ще одна особливість дослідів Г. Менделя - це чистота наукового досліду. Перед тим як схрещувати рослини, він переконувався, що має справу із чистими лініями. Крім того, результати досліджень...
0 Переглянути

Методи генетичних досліджень

11 Клас

Кожна наука має свій набір методів досліджень. Про такі методи, як порівняльно-описовий, експериментальний, моніторинг, моделювання ви дізналися раніше. Розглянемо основні методи, які використовують у своїх дослідженнях учені-генетики. Які методи застосовують генетики у своїх дослідженнях? Одним з перших у генетичних дослідженнях почали застосовувати гібридологічний метод. Він полягає у схрещуванні (гібридизації) організмів, які різняться певними варіантами однієї чи кількох ознак. Отриманих у результаті цього нащадків називають гібридами (від лат. гібрида - суміш). На гібридизації базується гібридологічний аналіз - дослідження характеру успадкування варіантів ознак за допомогою системи схрещувань. Для цього підраховують кількість особин з певним фенотипом серед нащадків, отриманих унаслідок схрещування. Схрещування — це поєднання генетичного матеріалу різних особин в одній. Схрещування може бути моногібридним, дигібридним і полігібридним. Моногібридне схрещування - це гібридизація батьківських форм, які відрізняються різними варіантами лише однієї досліджуваної спадкової ознаки (наприклад, забарвленням насіння); дигібридне - двох (наприклад, забарвленням насіння та структурою його поверхні), полігібридне - трьох і більше. Якими символами позначають процес схрещування? Погляньте на малюнок 5.1. На ньому зображено квітки трьох рослин гороху посівного з різними варіантами генотипів. За умови повного домінування два варіанти генотипу - АА (гомозигота за домінантним алелем А) та Аа (гетерозигота) - визначають один і той самий варіант фенотипу - фіолетове забарвлення віночка. А ось біле забарвлення віночка однозначно вказує на генотип особини - це гомозигота за рецесивним алелем гена, який визначає біле забарвлення віночка....
0 Переглянути

Генетика - наука про закономірності спадковості і мінливості організмів

11 Клас

Чому діти схожі на своїх батьків? Чому різні особини одного виду більш-менш схожі між собою, а різних видів - здебільшого ні? Тому що всі організми мають універсальну властивість спадковість, тобто здатність передавати свої ознаки та особливості індивідуального розвитку нащадкам. Завдяки спадковості забезпечується генетичний зв’язок між різними поколіннями організмів. Разом з тим протягом життя ваш організм так само, як і організми інших людей, змінюється. До того ж надзвичайно важко знайти двох людей, повністю ідентичних. Це пов’язано з іншим універсальним біологічним явищем - мінливістю, тобто здатністю організмів набувати нових ознак у процесі індивідуального розвитку. Спадковість і мінливість - протилежні властивості живих організмів. Завдяки спадковості зберігається стабільність біологічних видів. Завдяки мінливості виникають нові ознаки та їхні варіанти, отже, стає можливим утворення нових видів й історичний розвиток біосфери в цілому. Два загальнобіологічні явища - спадковість і мінливість - є предметом досліджень науки генетики (від грец. генезис - походження). Датою її народження вважають 1900 рік, коли три вчені - голландець Г. де Фріз, німець К. Корренс та австрієць Е. Чермак - під час досліджень з гібридизації рослин незалежно один від одного заново відкрили закони спадковості, встановлені раніше чеським дослідником Грегором Менделем. Результати своїх дослідів він виклав у праці «Досліди над рослинними гібридами» (1865 р.). Назву «генетика» новій науці запропонував 1906 року англійський учений Уільям Бетсон. Якими основними термінами послуговуються генетики? Людський організм складається з мільярдів нестатевих клітин, у всіх них набори генів повністю ідентичні. Кожна нестатева клітина (окрім деяких; назвіть їх) містить ядро зі звичайно диплоїдним набором хромосом. У складі кожної пари хромосом одна успадкована від матері й одна - від батька. Кожна хромосома після інтерфази складається з двох хроматид, кожна з яких містить одну молекулу ДНК, у якій закодована інформація про будову білків та молекул РНК (мал. 4.1)....
0 Переглянути

Будова статевих клітин. Гаметогенез

11 Клас

Функція статевих клітин (гамет) - передача спадкової інформації від особин батьківського покоління нащадкам. Порівняно з диплоїдними нестатевими вони мають наполовину менший (гаплоїдний) набір хромосом. У заплідненій яйцеклітині (зиготі) відновлюється набір хромосом, характерний для соматичних клітин. Яйцеклітини часто мають значний запас поживних речовин та оточені кількома оболонками. Наприклад, у птахів яйцеклітина послідовно вкрита товстою білковою оболонкою, двома тонкими підшкаралупними, твердою шкаралупою з карбонату кальцію та зовнішньою плівкою, або надшкаралупною оболонкою (мал. 3.1). Поверхневі оболонки виконують захисну функцію, а білкова, окрім того, слугує джерелом води для розвитку зародка. Яйцеклітини ссавців також оточені кількома оболонками, які виконують захисну та живильну функцію (мал. 3.2). У них оболонок менше, ніж у плазунів чи птахів, чий зародок тривалий час розвивається поза організмом матері. Розміри яйцеклітини залежать від кількості запасних поживних речовин у цитоплазмі. Наприклад, у більшості ссавців, зародки яких отримують поживні речовини від організму матері через плаценту, розміри яйцеклітин (без урахування зовнішніх оболонок) варіюють від 50 мкм (мишоподібні гризуни - полівки) до 180 мкм (вівця). У людини діаметр яйцеклітини - близько 90 мкм. Якщо в яйцеклітині міститься значний запас поживних речовин (жовток), її діаметр може сягати до 5-7 см (акули), 8 см (страуси) тощо. З урахуванням зовнішніх оболонок розміри таких яйцеклітин ще більші. Наприклад, яйце африканського страуса понад 15 см завдовжки і масою 1,5-2 кг. Чоловічі статеві клітини дрібніші за яйцеклітини. Їхня довжина коливається від 10 до 800 мкм. Чоловічі гамети, які мають джгутики і здатні до активного руху (зелені водорості, вищі спорові рослини, більшість тварин тощо), зазвичай називають сперматозоїдами. У червоних водоростей, хвойних і покритонасінних рослин, грибів, частини тварин (круглі черви, річкові раки, краби) чоловічі гамети позбавлені джгутиків, їх називають сперміями. У деяких тварин спермії здатні до амебоїдного руху (як-от, в аскариди)....
0 Переглянути

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
Вперед
1 ... 296 297 298 299 300 301 302 303 304 ... 343
Назад

Навігація