Skip to content

Биология. 11 класс. Базовый уровень. Учебник И. Н. Пономарева, О. А. Корнилова, Т. Е. Лощилина, П. В

У нас вы можете скачать книгу Биология. 11 класс. Базовый уровень. Учебник И. Н. Пономарева, О. А. Корнилова, Т. Е. Лощилина, П. В в fb2, txt, PDF, EPUB, doc, rtf, jar, djvu, lrf!

У большинства млекопитающих зигота и образовавшийся из неё зародыш претерпевают внутреннее развитие в половых органах самки. У млекопитающих кроме яйцекладущих — утконоса и ехидны для выращивания зародыша эмбриона в матке формируется так называемое детское место или плацента.

Через плаценту устанавливается связь между кровеносными руслами эмбриона и самки. Благодаря этому обеспечивается газообмен в теле зародыша, его питание и удаление продуктов распада и, конечно, защита зародыша от неблагоприятных условий внешней среды. Внутреннее оплодотворение у животных — процесс, возникший в ходе эволюции позднее наружного оплодотворения, и значительно более прогрессивное морфобиологическое явление. То же следует отметить о появлении плаценты в истории развития животного мира.

Они обеспечивают воспроизведение здорового молодого поколения при существенной защите, сохранении и экономии половых клеток размножающихся организмов и заботе матери о развитии зародышей. Способность спермы животных к длительному хранению послужила основой развития искусственного оплодотворения сельскохозяйственных животных.

Оно используется для разведения племенного скота в крупном мясо-молочном животноводстве, коневодстве, свиноводстве, птицеводстве и др. Искусственное оплодотворение опыление широко используется в растениеводстве для выведения новых сортов растений. На искусственном оплодотворении основано размножение ценных проходных рыб, у которых в естественных условиях далеко не вся икра оказывается оплодотворенной и огромная часть её погибает.

В конце XIX в. Он основан на том, что в воде спермин быстро теряют подвижность, в итоге часть икры остаётся неоплодотворенной.

При использовании метода Врасского икру выпускают в ёмкость, куда затем отцеживают молоки самцов. Содержимое ёмкости осторожно перемешивают так, чтобы молоки равномерно распределились среди икринок и вероятность оплодотворения стала наибольшей, и только после этого наливают воду.

Оплодотворённую таким путём икру закладывают в специальные ёмкости с проточной водой, в которых икринки развиваются под постоянным контролем специалистов;. Впоследствии мальков выпускают в реку, по которой они скатываются в море.

Результаты работы по искусственному оплодотворению рыб на рыборазводных заводах оказываются значительными. Оказалось, что зародыши, развившиеся в пробирке, могут быть имплантированы затем в матку женщины, где они дальше нормально развиваются. При этом рождаются вполне здоровые, нормальные дети.

Двойное оплодотворение цветковых растений. Это особый тип оплодотворения, который наблюдается только у цветковых покрытосеменных растений рис 4. Из проросшей на рыльце пестика пылинки по пыльцевой трубке в зародышевый мешок доставляются два спермия. Один из них сливается с яйцеклеткой, а другой спермий сливается с двойным ядром, находящимся в центральной части мешка. Процесс двойного оплодотворения был открыт у цветковых растений на примере лилейных и детально изучен отечественным ботаником Сергеем Гавриловичем На-вашиным в г.

Биологическое значение двойного оплодотворения у растений не совсем ясно. Однако несомненным является то, что в семенах очень быстро опережая развитие зародыша образуются питательные ткани с запасом высокоэнергетических питательных веществ только после оплодотворения. У цветковых растений при развитии семязачатков не тратится время на создание питательных веществ, как у голосеменных растений, поэтому развиваются они го- -7 8 9 Ю Рис.

Двойное оплодотворение цветковых растений: Таким образом, благодаря двойному оплодотворению ускоряется процесс формирования и семяпочки, и яйцеклетки, и семени. Какова функция гамет каждого организма, участвующего в оплодотворении? Охарактеризуйте биологическое преимущество полового размножения организмов. Сравните оплодотворение цветковых и голосеменных растений: Развитие организма от зарождения до смерти онтогенез Понятие об онтогенезе.

Индивидуальное развитие особи многоклеточных организмов начинается от одной-единственной оплодотворенной яйцеклетки, или зиготы. В ходе этого удивительного по сложности и стройности комплекса ростовых и формообразующих процессов развивается высокоорганизованный многоклеточный организм, наследующий по законам генетики специфические индивидуальные, родовые и соответствующие каждому виду анатомо-физиологические особенности, а у людей и некоторых видов высших млекопитающих ещё и психологические черты.

Вся совокупность преобразований, совершающихся у особи от зарождения и до её смерти, называется индивидуальным развитием оргатиша, или онтогенезом греч. Развитие любого организма в том числе и человека в течение жизни — это реализация генотипа, заложенного в зиготе, как программы признаков, передаваемых из поколения в поколение.

I В онтогенезе обычно выделяют два периода — эмбриональный и постэмбриональный — и стадии взрослого организма. Эмбриональный зародышевый период развития многоклеточного организма, или эмбриогенез, у животных охватывает процессы, происходящие от первого деления зиготы до выхода из яйца или рождения молодой особи, а у растений — от деления зиготы до прорастания семени и появления проростка.

Эмбриональный период у большинства многоклеточных животных включает три основных этапа: Рассмотрим эти этапы на примере развития. При делении образовавшиеся дочерние клетки не расходятся и не увеличиваются в размерах. С каждым последующим шагом они становятся все мельче, так как в них не происходит увеличения объёма цитоплазмы. Поэтому процесс деления клеток без увеличения объёма цитоплазмы называют дроблением. Со временем зародыш принимает вид пузырька со стенкой, образованной одним слоем клеток.

Такой однослойный зародыш называют бластулой, а образующуюся внутри полость — бластоцелью рис. В ходе дальнейшего развития бластоцель превращается в первичную полость тела у ряда беспозвоночных, а у позвоночных почти полностью вытесняется вторичной полостью тела. После образования многоклеточной бластулы начинается процесс гаструляции: В результате образуется гаструла. Она состоит из двух пластов клеток — зародышевых листков: Схема стадий развития ланцетника Энтодерма Гаструла Нейрула 29 энтодермы.

У большинства многоклеточных животных в процессе гаструля-ции образуется третий зародышевый листок — мезодерма. Она расположена между эктодермой и энтодермой.

В процессе гаструляции клетки дифференцируются, т. Биохимическая специализация клеток обеспечивается различной дифференцированной активностью генов. Дифференцировка клеток каждого зародышевого листка приводит к образованию различных тканей и органов, т. У хордовых в мезодерме одновременно с её появлением начинается формирование впоследствии у всех позвоночных хорда за- мещается позвоночником. В процессе роста зародыша боковые края этой пластинки приподнимаются, а центральна!

Постепенно верхние края складок нервной пластинки смыкаются, и желобок превращается в нервную трубку. Так из нейральной эктодермы возникает зачаток центральной нервной системы. Процесс образования нервной трубки и осевого комплекса органов зародыша называют нейруляцией, а зародыш на этой стадии — нейрулой. Нервная трубка, хорда, а также кишечник со. Зародыш животных как и растений — единый организм. В нём все клетки, ткани и органы развиваются в тесном взаимодействии. При этом каждый зачаток своим развитием оказывает влияние на другие.

Кроме того, на темпы роста и развития. Сравнение эмбриогенеза различных позвоночных животных, например рыб, амфибий, птиц и млекопитающих, показывает, что их ранние с тадии развития очень сходны между собой. Но на поздних стадиях эмбрионы этих животных ра. Среди них — наш отечественный учёный-эмбриолог Карл Максимович Бэр. При этом в ходе эмбриогенеза у разных классов позвоночных общие признаки типа формируются раньше, чем видовые при.

Бэром закономерности эмбрионального развития Ч. Сходство стадий эмбрионального развития позвоночных: В этот период завершаются процессы формообразования и роста, что определяется прежде всего генотипом, а также взаимодействием генов между собой и с факторами внешней среды. У человека продолжительность этого периода составляет 1, лет. У многих животных выделяют два типа постэмбрионального развития — прямое и непрямое. При непрямом типе развития у животных организмов вначале образуется личинка, которая по внешним и внутренним признакам значительно отличается от взрослого организма, а лишь затем — взрослая особь плоские и кольчатые черви, моллюски, ракообразные, насекомые, земноводные.

Например, из яиц лягушки вначале появляются головастики и лишь через несколько стадий формируется взрослое животное. У насекомых например, жуков из яйца выводится личинка и только на стадии куколки формируется взрослое животное. Такое непрямое формирование организма называют развитием с превращением, или метаморфозом греч. При этом метаморфоз у насекомых может быть полным жуки, бабочки, муравьи и неполным кузнечики, тараканы, термиты.

Согласно современным представлениям, в зиготе имеется программа в виде кода наследственной информации определяющая ход развития данного организма особи. Эта программа реализуется в процессах взаимодействия между ядром и цитоплазмой в каждой клетке зародыша, между разными его клетками и между комплексами клеток в.

Индивидуальное развитие организма всегда находится под контролем генов. Однако перед учёными встал вопрос; каким образом единый генотип зиготы обеспечивает дифференциацию развивающегося зародыша но различные типы клеток и тканей?

Впервые на этот вопрос попытался ответить немецкий зоолог и эволюционист Август Вейсмон. Он обратил внимание но неравномерное распределение наследственного материала по объёму яйцеклетки, о также но различие между половыми и соматическими клетками у некоторых видов. Однако оказалось, что эти положения имеют лишь частное значение. Но смену гипотезе Вейсмоно в х гг.

Согласно этой концепции во всех клетках организма имеется одинаковый набор генов, но функционируют они по-разному в различных клетках. Обнаружены гены, контролирующие скорость первых делений дробления. Вейссхау за открытия, касающиеся генетического контроля на раннем этапе эмбрионального развития, были удостоены Нобелевской премии. Показано, что в каждом типе клеток одновременно проявляется лишь небольшая доля генов. При этом в клетках разных типов наблюдается специфичный спектр проявляющих свое действие генов.

Кроме того, обнаружены онкогены греч. Взрослым считается организм, достигший состояния половой зрелости и способный к размножению. Генеративная стадия взрослого организма путём размножения обеспечивает появление потомства. Таким образом реализуется непрерывность существования популяций и вида. У многих организмов этот период длится долго — много лет, даже у тех, кто лишь один раз в жизни даёт потомство лососевые рыбы, угорь речной, подёнки, а у растений — многие виды бамбука, зонтичных и агавы.

Однако существует много видов, у которых взрослые организмы на протяжении ряда лет неоднократно производят потомство.

На стадии старения наблюдаются различные изменения организма, ведущие к снижению его адаптивных возможностей, к увеличению вероятности смерти. Сравните эмбриональный и постэмбриональный этап онтогенеза. Охарактеризуйте особенности онтогенеза у рыб и бабочек.

Включите недостающие слова в утверждения. На Руси издавна говорили: Предполагали, например, что пол потомков определяется количеством вводимых половых продуктов или направлением ветра в момент спаривания животных. Поэтому для увеличения поголовья овец пастухи производили их спаривание при южном тёплом ветре, так как считали, что холодный северный ветер даёт самцов.

Подобные умозрительные представления о механизме наследственности высказывали и античные учёные. Так, например, Гиппократ V в. Дарвин выдвинул теорию пангенезиса греч. Согласно этой теории все клетки животных и растений отделяют от себя крошечные геммулы, которые, скапливаясь в половых органах, образуют половые клетки и передают признаки потомкам.

Вскоре эту гипотезу подвергли экспериментальной проверке, и она была отвергнута. Но при её обсуждении был выдвинут ряд идей, в частности о том, что в ядре клетки содержатся некие пангены, которые и определяют все признаки целого организма.

Была также высказана идея о некой особой наследственной субстанции в виде зародышевой плазмы, содержащейся в половых клетках. Многочисленные идеи и дискуссии вокруг этих идей подготовили биологов к необходимости коренного пересмотра взглядов на наследственность и передачу наследственных свойств у организмов.

Лишь в начале XX в. Первым научным трудом о наследственности, сформулировавшим ряд важных генетических правил и положений, явилась работа Грегора Менделя, опубликованная в г. Мендель, на основе многочисленных экспериментов, проведённых в течение ряда лет, открыл некоторые закономерности наследования свойств организмов. Менделем, не были востребованы его современниками. Это объясняется тем, что к тому времег1и ещё не была исследована роль ядра и хромосом при делении Ю1етки митоз описали только в г.

Лишь в г. Вейсман высказал предположение, что количество хромосом в половых клетках должно быть вдвое меньше, чем в соматических клетках. Поэтому все выявленные Менделем закономерности наследования и методы генетических исследований были но достоинству оценены только в г. С тех пор учение Менделя прочно вошло в науку. В начале XX в. Они были установлены на основе построения генетических карт при исследошнии таких проблем, как хромосомный механизм определения пола, сцепление генов, кроссинговер и наследование признаков, сцепленных с полом.

В итоге были получены убедительные доказательства локализации определённых генов в определённых участках отдельных хромосом у многих растений, животных и микроорганизмов. Всё это легло в основу хромосомной теории наследственности. Согласно этой теории ген является основным и элементарным носителем наследственной информации, а наследственность представляется как свойство организмов, заключающее в себе генетическую информацию, на основе которой происходит развитие признаков организма.

П тем наследования генетической информации генов обеспечивается материальная и функциональная преемственность между поколениями организмов и, следовательно, непрерывность жизни при смене поколений. Была доказана роль молекул нуклеиновых кислот, в частности молекул ДНК, в передаче наследственной информации и локализации гена.

При этом было доказано, что молекулы ДНК являются цитологической основой генов. Расшифровка структуры молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты ДНК , опубликованная в г. В настоящее время установлены многие закономерности наследования свойств признаков организмов.

Все они находят отражение в хромосомной теории наследования признаков организма. Назовём основные положения этой теории. Установлено, что ген служит основой для построения белка с его важнейшими — ферментативными — функция. Поскольку именно ферменты управляют химическими реакциями, в результате которых формируются признаки организма, то эта роль гена в жизнедеятельности организма оказывается очень важной.

Эту роль гена можно выразить схемой: Генотип представляет собой систему взаимодействующих генов организма особи. Его проявление в реальном выражении у организмов называют фенотипом греч. Фенотип представляет собой совокупность всех признаков и свойств особи, формирующихся в процессе взаимодействия её генотипа и внещней среды.

Однозначного соответствия между генотипом и фенотипом нет, так как изменения генотипа не всегда сопровождаются изменением фенотипа, а изменения фенотипа не всегда обусловлены изменениями генотипа.

В фенотипе реализуются многие генотипические возможности организма, но не все. Поэтому фенотип как внешнее проявление генотипа обычно является частным случаем проявления генотипа в данных конкретных условиях среды. Хотя характер проявления фенотипа всегда обусловлен генотипом. Способность признака организма данного вида вариативно реагировать в пределах генотипа на неоднородность условий среды называют его нормой реакции.

Генотип выражает совокупность генетической информации особи организма , а совокупность генов вида, в состав которого входит организм особь , называют геномом. Геномом также именуют совокупность генов, характерных для гаплоидного In набора хромосом данного вида организмов, или основной гаплоидный набор хромосом. В то же время геном рассматривается и как функциональная единица, и как характеристика вида, необходимая для нормального развития организмов данного вида.

Какую роль в познании свойств живого выполняет изучение генсР типа организмов? Назовите основные положения хромосомной теории наследственности. Изменчивость признаков организма и её типы Понятие об изменчивости.

Организмы обитают и развиваются в определённых условиях окружающей среды, испытывая на себе действие внешних факторов. Поэтому проявление признаков даже у близко родственных организмов может быть разным. Свойство живых организмов существовать в различных формах, обеспечивающих им способность выживать в изменяющихся условиях, называют изменчивостью.

Изменчивость может быть вызвана действиями факторов окружающей среды, не затрагивая генотип организма. Но она может быть вызвана изменениями в генотипе и сопровождаться при этом изменением признаков, проявлением новых качеств, наследуемых организмом. Это особенно часто встречается у особей, возникших в результате скрещивания, то есть у организмов, размножающихся половым путём.

Наследственность и изменчивость — это важнейшие свойства живого, присущие всем организмам. От них зависит непрерывность жизни и способность существовать в изменяющихся условиях окружающей внешней среды.

Непрерывность жизни организмов обусловлена наследственностью, а способность жить в условиях нашей планеты обеспечена изменчивостью. Условия среды, в которой обитают организмы, влияют на проявление признаков и обусловливают характер и степень их выражения. Взаимодействие 37 наследственности и среды определяет, каким яшшется организм в данный момент, как он будет развиваться в будущем, какое оставит потомство.

Таким образом, наследственность характеризует возможность организма. Однако то, каким организм будет в действительности, решается взаимодействием наследственности и изменчивости признаков организма.

Изменчивость может реализоваться у отдельных организмов в ходе их индивидуального развития онтогенеза. Таким образом, признаки организма определяются не только наследственностью, но и изменчивостью, которая проявляется у организмов в различных формах.

По механизмам возникновения и характеру изменений признаков различают ненаследственную и наследственную изменчивости. Известно, что условия внешней среды модифицируют изменяют характер проявления признаков у организма. Такие изменения, совершаемые под влиянием условий среды, называют моди-фикационной лат. Модификационная фенотипическая изменчивость отражает ра. Модификацией называют изменения признаков организма его фенотипа , произошедшие под влиянием условий существования организма, но не затрагивающие генотип т.

Степень выраженности признака может изменяться в зависимости от условий среды, но в пределах нормы реакции организма, определяемой генотипом. Эволюционное значение такой изменчивости заключается в том, что она позволяет организмам адаптироваться к изменяющимся в течение их онтогенеза факторам внешней среды. Модификационнстя изменчивость часто несёт приспособительные для организма изменения признаков, но в случае действия экстремальных факторов облучение, высокое содержание углекислого газа в воздухе, влияние ядовитых веществ и пр.

Изучение взаимодействий генотипа и среды на примере организмов многих видов показало, что реакции генотипа на действие факторов внешней среды всегда проявляются в некотором диапа. Модификации проявляются в течение всей жизни организма, позволяя ему существовать и размножаться в изменяющихся условиях внешней среды. Но все появившиеся модификационтяе изменения, даже адаптивные, полезные для особи, не наследуются.

Наследственная изменчивость — это изменение признаков и свойств организма, вызванное изменениями его генетического материала. В основе 38 Рис. Модификация формы растений, обитающих в разных условиях: Наследственная изменчивость организмов обычно возникает с появлением мутаций или новых комбинаций генов, обра. Поэтому наследственную генотипическую именчивость подразделяют на два типа: В обоих случаях изменения структуры генов или хромосом, последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК и числа хромосом определяются нарушениями генотипа.

Всё это приводит к изменению генотипа и признаков, им контролируемых. Комбинативная изменчивость может быть результатом рекомбинаций генов и хромосом, несущих различные аллели т.

Это выражается в разнообразии потомков, получивших новые, иные; чем у организмов родителей, комбинации генов. Рекомбинация обычно происходит в мейозе при развитии половых клеток организмов и при оплодотворении в зиготе. Комбинативная изменчивость — универсальный тип наследственной изменчивости, свойственный всему живому миру на Земле.

Этот тип наследственной изменчивости имеет большое значение в эволюционных преобразованиях живого мира. Мутациоутая изменчивость является следствием внезапно возникающих стойких изменений генетического материала — мутаций. Напомним, что мутационные изменения — это скачкообразные и ненаправленные изменения исходной формы генотипа, обеспечивающие возникновение у живых организ- 39 MOB качественно новых наследственных признаков и свойств, которых ранее в природе не существовало.

Мутационная изменчивость широко распространена в природе, но она может быть вызвана и искусственно, путём специальных воздействий человека на генотип организма. Этот тип наследственной изменчивости широко используется селекционерами для получения новых форм.

Процесс возникновения мутаций именуют мутагенезом, а фактор, вызывающий м тацию, — мутагеном. Организм, приобретший какой-либо новый признак и тем самым изменивший свой фенотип в результате мутации, называют мутантом. Различают мутации естественные, т. Типы мутаций разнообразны, как разнообразны и причины мутаций. По природе изменения генетического материала и проявлению в изменчивости признаков у организмов м тации подразделяют на хромосомные и генные.

Хромосомные мутации, или хромосомные перестройки, выражаются в изменешти. Генные, или точковые, мутации — результат изменения нуклеотидной последовательности молекул ДНК в определённых участках хромосом.

Все эти виды наследственной изменчивости служат источником генетического разнообразия в потомстве каждой особи, чем обусловливают эволюцию видов в природе и отбор лучших форм в селекции. Дальнейшее развитие знания о наследственной изменчивости получили в трудах крупного отечественного учёного Николая Ивановича Вавилова Этот закон обобщает огромный фактический материал о параллелизме изменчивости близких родов и видов и, таким образо.

Этот закон явился крупным шагом на пути последующего синтеза генетики и эволюционного учения. Необходимо отметить, что в природе наблюдается ещё один тип изменчивости — онтогенетическая изменчивость.

Она выражает закономерные изменения организма, обусловленные ходом онтогенеза — индивидуального развития организма. Поэтому онтогенетическую изменчивость часто называют возрастной. При этом типе изменчивости генотип остается неизменным, но реализация всех генетических задатков в признаки зависит от воздействия внутренних и внешних факторов среды на каждом этапе онтогенеза.

В итоге могут но том или ином этапе развития организма особенно на стадии зиготы, дробления и дифференциации появиться новые свойства в генотипе. Поэтому онтогенетическая изменчивость занимает промежуточное положение между наследственной и ненаследственной изменчивостью рис.

Формы изменчивости Таким образом, путём передачи наследственных свойств на примере отдельных особей т. Происходящие при этом изменения самих наследственных задатков генотипа наследственная изменчивость создают возможность микроэволюционным п тём с помощью естественного отбора через ряд поколений потомков приобрести популяциям и виду новые приспособительные признаки, которые будут обеспечивать более удачное существование их организмов в новых и изменяющихся условиях среды обитания. Охарактеризуйте действие наследственности и изменчивости в передаче свойств у организмов.

Поясните значение модификационной изменчивости в жизни организма. Применимы ли явления изменчивости к человеку? Мендель изучал наследование у организмов по единичным признакам, пользуясь парой их контрастирующих проявлений например, жёлтая и зелёная окраска семян или гладкая и морщинистая их форма , и ввёл для них буквенные обозначения Аа, ВЬ.

Это было новым в гибридологических исследованиях, так как до него другие исследователи изучали наследственность как единое целое. Кроме того, он взял для исследования самоопыляющееся растение — горох, у которого хорошо различимы контрастные признаки, постоян- 41 но повторяющиеся у потомков. Мендель специально вывел у гороха чистые линии по отдельным признакам и проводил строгий количественный учёт гибридных растений в ряду последовательных поколений.

Это давало возможность выявить статистические закономерности. Своими опытами с горохом Мендель решал чётко поставленную им задачу: Изучив проявления признака при скрещивании одной пары, Мендель переходил к изучению наследования следующей пары контрастирующего признака. При этом он вел точный учёт наследования этих признаков у всех особей.

Итогом этих исследований явилось не только открытие ряда закономерностей наследования, но и формулирование правил ведения гибридологических исследований: Мендель строго следовал этим правилам в своей работе. Скрещивания, в которых родительские организмы отличаются по одному признаку, Мендель называл моногибридньши. Мендель опылял пурпурные цветки пыльцой белых цветков и наоборот. При этом он обнаружил, что гибриды первого поколения Fj очень похожи друг на друга, т.

В настоящее время гены, ответственные за проявление одного признака например, гладкая или морщинистая форма , называют аллелями греч.

Если организм содержит в паре гомологичных хромосом одинаковые аллели одного гена обе морщинистые или обе гладкие , то его называют го. Эта же закономерность наблюдалась в опытах и по другим признакам, т. Это значит, что при скрещивании двух гомозиготных особей, контрастно отличающихся друг от друга по разным аллелям АА и аа , все их потомки первого поколения будут генетически однородны, но гетерозиготны по этим аллелям Аа, Аа, Аа, Аа.

Одновременно с этим Мендель также установил, что при самоопылении гибридов первого поколения доминантные и рецессивные признаки аллели оказываются у потомства F, в различных сочетаниях. Это сочетание выражается в их генотипах следующим образом: S три растения с пурпурными цветками и одно с белыми. Второй закон Менделя устанавливает: Согласно этому закону гибриды первого поколения дают расщепление генов, в их потомстве снова появляются особи с рецессивными признаками, составляющие примерно четвёртую часть от всего числа потомства.

На рисунке 11 показана схема цитологических основ моногибридного скрещивания. Схема расщепления признаков при моногибридном скрещивании , Закон расщепления является общим для всех живых организмов.

Для объ- яснения явлений единообразия гибридов первого поколения и расщепления признаков у гибридов второго поколения Мендель предложил гипотезу чистоты гамет, согласно которой развитие любого признака организма определяется соответствующим ему наследственным фактором в современном понимании — геном. Гаметы каждого из родителей чистой линии несут только по одному из этих генов.

В гибридах они соединяются, но, поскольку действует закон доминирования, внещне гибридные растения выглядят одинаково. Гипотеза утверждает, что при образовании половых клеток гамет в каждой из них оказывается только один из гегюв, ответственных за данный признак. Мендель не свя- 44 зывал наследственные факторы и процесс их распределения при образовании гамет с какими-либо конкретными материальными структурами клетки и процессами клеточного деления.

Однако последующее развитие генетики показало, что в гипотезе чистоты гамет задолго до создания хромосомной теории наследственности им было предугадано существование генов и механизма мейоза. Какие правила ведения гибридологических исследований были сформулированы Г.

В чём отличие гетерозиготных организмов от гомозиготных? Установив закон расщепления на примере моногиб-ридных скрещиваний, Мендель стал выяснять, как проявляются не одиночные, а парные альтернативные признаки гена. Для этого провел серию опытов дигибридного скрещивания, т. В качестве материнского растения использовался горох с круглыми жёлтыми семенами, а отцовского — с зелёными морщинистыми семенами. У первых горошин оба признака по генотипу являлись доминантными АВ , а у вторых — рецессивными аЬ.

В результате скрещивания, согласно правилу доминирования и закону единообразия гибридов, в первом поколении F, все семена оказались круглыми и жёлтыми. На следующий год из этих семян выросли растения, в цветках которых произошло самоопыление.

Семена, полученные таким путём второе поколение — Fg , показали, что произошло расщепление признаков, причём наряду с родительскими, круглыми жёлтыми и морщинистыми зелёными, появились и совершенно новые — морщинистые жёлтые и круглые зелёные. Оказалось, что гетерозиготы по двум парам аллельных генов образуют четыре типа гамет в равных количествах АВ, АЬ, аВ, аЬ. В двух из них гены находятся в таком же сочетании, как у исходных родителей, а в двух других — в новых сочетаниях — рекомбинациях лат.

Как видим, в расщеплении при дигибридном скрещивании преобладают фенотипы с жёлтыми гладкими семенами рис. РасщеплёНйё признаков при дигибридпом скрещивании С расщеплением другой пары круглая и морщинистая форма. Из этого Мендель сделал совершенно правильный вывод, что расщепление в обоих парах признаков происходит независимо друг от друга и при этом возможно рекомбинирование перераспределение признаков в генотипах потомков. Этот вывод отражает сущность третьего закона Менделя — закона независимого наследования признаков, или закона независимого комбинирования гегюв.

Менделя зв шит так; если родители отличаются по двум или более признакам, то в потомстве эти признаки распределяются независимо друг от друга. Закон независимого наследования по каждой паре признаков ещё раз подчёркивает дискретный характер любого гена. Дискретность проявляется и в независимом комбинировании аллелей разных генов, и в их независимом действии — в фенотипическом выражении. Независимое распределение генов может быть объяснено поведением хромосом при мейозе: Заслуга Грегора Менделя заключается в том, что в конкретных цифрах, полученных в опытах на горохе, он смог увидеть закономерности, характеризующие в итоге влияние материальных факторов наследственности.

Правильность своих выводов о независимом комбинировании генов при дигибридном скрещивании Г. В результате такого скрещивания АаВЬ X aabb получилось четыре типа форм: В каждой из этих групп было одинаковое число особей. Так как во всех четырёх скрещиваниях от отцовского сорта передавались одинаковые гаметы — аЬ, то равное число особей во всех четырёх группах анализирующего скрещивания является результатом того, что гиб- 46 риды F АаВЬ образовали гаметы АВ, АЬ, аВ и аЬ в равных количествах, а это возможно только на основе независимого комбинирования генов.

Особенности анализирующего дигибридного скрещивания показаны на схеме рис. Схема наследования признаков при анализирующем скреищвании Анализирующее скрещивание всегда проводят для определения неизвестного генотипа особи. Такой анализ не только представляет теоретический интерес, но и имеет большое значение в практике селекционной работы. Многие выводы Менделя считаются важными и в настоящее время. Отклонения от статистических закономерностей. Многочисленные генетические опыты на ра. В то же время были получены и такие результаты, которые свидетельствовали об отклонениях от менделев-ских.

Особенно это касалось третьего закона Менделя — о независимом наследовании генов. Оказалось, что в отличие от первого и второго законов Менделя, которые справедливы в большинстве случаев, третий справедлив лишь тогда, когда исследуемые гены расположены в разных парах гомологичных хромосом.

На основе наблюдаемых отклонений Т. Морган пришёл к выводу о сцепленном наследовании генов. В экспериментах с мушкой дрозофилой было обнаружено большое число примеров сцепленного наследования генов. Оно выражается в том, что аллели сцепленных генов, находящиеся в одной группе сцепления, имеют тенденцию наследоваться савместно.

Сцепление доминантных или рецессивных аллелей друг с другом называют фазой сцепления, а сцепление доминантных аллелей с рецессивными — фазой отталкивания. Различают неполное и полное сцепление генов. Неполное сцепление является результатом кроссинговера перекреста между сцепленными генами, тогда как полное сцепление возможно лишь в случаях, когда кроссинговер не происходит. Чем больше расстояние между генами в хромосоме, тем меньше сила сцепления между ними и, следовательно, чаще образуются путём кроссинговера ре-комбинативные типы гамет.

Изучив явление сцепления генов и кроссинговер, можно построить генетические карты организмов. Генетической картой хромосомы называют схему взаимного расположения генов. Изучение сцепления генов и сцепленного наследования признаков послужило мошным толчком создания теории кроссинговера и стало одним из важных подтверждений хромосомной теории наследственности.

Почему явление независимого наследования признаков выявляется лишь у гибридов второго поколения F2? Каковы условия соблюдения третьего закона Менделя? Почему в анализирующем скрещивании для выявления генотипа не используются особи, гомозиготные по доминантным аллелям? Приложение Взаимодействие генов Типы взаимодействия генов. Простейшие взаимодействия аллельных генов — отношения доминирования — происходят в соответствии с законами Г. Однако известно ещё несколько типов взаимодействия генов, которые приводят к отклонению в распределении частот встречаемости признаков от ожидаемого согласно 48 законам Менделя.

Это наблюдается при взаимодействи и аллельных, и неаллельных генов. Рассмотрим некоторые отклонения, наблюдаемые при взаимодействии аллельных генов. Неполное доминирование обычно наблюдается среди гибридов F. Например, у гибридов растения ночная красавица, полученных от скрещивания особей с красными АА и белыми аа цветками, полностью не воспроизводится окраска цветка ни одного из родителей. Проявление признака у этих гибридов оказывается промежуточным — цветки имеют розовую окраску Аа.

Случаи, когда гетерозиготные потомки имеют фенотип промежуточного типа, называют неполным доминированием рис. Полагают, что доминирование одного аллеля над другим появляется не только в связи с взаимодействием аллелей, но и в результате воздействия каких-то внешних условий, влияющих на степень доминирования.

В данном случае наблюдается совместное участие обоих аллелей в определении признака у гетерозиготной особи как частный случай доминантности. Классическим примером кодоминирования служит взаимодействие аллелей, определяющих группы крови в системе АВО, когда два доминирующих гена вместе, не подавляя друг друга, определяют признак группа АВ.

Наследование окраски цветков у ночной красавицы при неполном доминировании 49 у иммуногенетического гена I известны три основных аллеля — 1о, lb, i, детерминирующих группы крови А, В, АВ и О. Группа крови А определяется гомозиготным состоянием lolo — эритроциты имеют только поверхностный антиген А.

При гомозиготности по другому аллелю — 1ЫЬ но мембране эритроцитов имеется другой антиген — В группа крови В. В случае гомозиготности по аллелю ii эритроциты лишены А- и В-антигенов группа крови О. В случае гетерозиготности lai или Ibi будет соответственно группа крови А или В, т.

Если же человек гетерозиготен одновременно по двум аллелям — 1а и 1Ь, то наблюдается случай кодоминирования: Менделю приводит и взаимодействие неаллельных генов: Комплементарное взаимодействие доминантных или рецессивных аллелей обычно рассматривается дигибридное скрещивание обусловливают ра. Проявление этого признака обычно совпадает с диким типом. Например, у плодовой мушки дрозофилы имеются две рецессивно наследуемые мутации: При скрещивании между собой гибридов первого поколения во втором поколении F2 наблюдается расщепление в соотношении 9 красные глаза: Таким образом, в первом поколении появляется признак, отличный от родительских вариантов, что свидетельствует о взаимодействии генов.

Появление же во втором по-, колонии F2 четырёх, а не двух, как при моногибридном скрещивании, фенотипических классов указывает на дигибридное скрещивание с сохранением полного доминирования по обоим признакам. Схему скрещивания можно представить следующим образом: Каждый из рецессивных аллелей имеет самостоятельное фенотипическое проявление stst — ярко-красная окраска, а bwbw — коричневая. По тому же типу комплементарности взаимодействуют гены, определяющие, например, форму плода у тыквы рис.

Такие гены-подавители называют ингибиторами лат. Они могут наследоваться как доминантно, так и рецессивно. Примером, иллюстрирующим первый случай взаимодействия неаллельных генов, является окраска плода у тыквы. Она бывает жёлтой А и. В этом случае все плоды получаются белые, а в р2 наблюдается расщепление в соотношении 12 ;. Существует множество примеров, показывающих, что степень развития одного и того же признака обусловлена действием целого ряда неаллельных генов, проявляющихся сходным образом: Такое множественное действие генов называют полимерией, а сами гены полимерными.

Их обозначают одними и теми же буквенными символами: Комплементарное взаимодействие генов, определяющих форму плода тыквы соотношение 9: По типу полимерии наследуются цвет кожи человека, высота растений, количество белка в эндосперме семян, скорость роста и масса тела животных, яйценоскость кур, молочность коров и многие другие количественные признаки организма.

Обычно при наследовании количественных признаков необходимо учитывать влияние факторов внешней среды, так как их вклад в фенотип может быть очень велик. Такие признаки, как масса тела и рост человека, жирность молока коров, размер зёрен в колосе и многие другие, определяются в результате взаимо действия как генетических, так и негенетических факторов — питания, климата, болезней и т.

Чем большее число неаллельных генов влияет на количественный признак, тем более плавными будут колебания в проявлении таких признаков, тем шире амплитуда их изменчивости. Именно поэтому количественные признаки обычно нельзя точно подразделить на классы, соответствующие генотипам.

Эти гены, не определяя какую-либо конкретную реакцию или развитие признака, способны усиливать или ослаблять, т. Многие гены одновременно могут быть основными по одним признакам и модификаторами по другим. Это частный случай множественного действия генов, когда один ген влияет одновременно сразу на несколько признаков организма. Как влияет на проявление признаков организма комплементарное взаимодействие генов? Вавилова в развитие селекции Задачи селекции. Селекцией также называют отрасль сельскохо.

Вавилову селекция как наука объединяет в себе те подходы, которые характерны для эволюционной биологии и генетики. В связи с этим все действия селекции должны быть основаны на законах генетики как науки о наследственности и изменчивости. На основе сходства между эволюционным процессом и селекцией Вавилов называет селекцию эволюцией, направляемой человеком. Исходя из этого, селекция разрабатывает конкретные приемы и рекомендации, которые находят практическое применение в селекции отдельных видов.

Цели селекции обусловлены уровнем агротехники и животноводства. При этом она должна учитывать и потребности рынка сбыта продукции. Искусственный отбор — это выбор человеком наиболее ценных в хо-. Различают бессознательный искусственный отбор и методический искусственный отбор. Первый — очень древний способ, который проводился человеком без какого-либо специального плана по улучшению качеств культивируемых растений и животных.

Методический искусственный отбор — это целенаправленный отбор и селекция, которые всегда совершаются по плану и направлены на получение тех или иных конкретных признаков организма в соответствии с желаниями селекционера. Гибридизация — это особый метод селекции, основанный на получении гибридов путем скрещивания, в результате которого происходит объединение генетического материала разных клеток в одной клетке — зиготе. Гибридизация может осуществляться между организмами одного вида внутривидовая гибридизация и между организмами разных видов межвидовая или отдаленная гибридизация.

Выделяют близкородственное скрещивание, или инбридинг, в животноводстве, самоопыление в растениеводстве и неродственное скрещивание, или аутбридинг.

Инбридинг — скрещивание организмов, имеющих общих предков; создаёт в гетерозиготном состоянии вредные рецессивные мутации. Поэтому при инбридинге часто наблюдается существенное понижение жизнеспособности и устойчивости к заболеваниям у гибридного организма. На этом основано запрещение родственных браков в человеческом обществе. Аутбридинг подразумевает отсутствие общих предков в ближайших четырёх — шести поколениях.

При неродственном скрещивании аутбридинге вредные рецессивные мутации, находящиеся в гомозиготном состоянии, перейдут в гетерозиготное и будут оказывать влияние на повышение жизнеспособности гибридного организма.

На этом основан весь положительный опыт практики сельского хозяйства. Для первого поколения гибридов Fj характерно проявление лучшей жизнестойкости, большей плодовитости, крупных размеров плодов. При отдалённой гибридизации гибриды нередко оказываются неплодовитыми или бесплодными. Такое явление называют гибридной мощностью, или гетерозисом греч.

Как правило, гетерозис характерен только для гибридов первого поколения F. В последующих поколениях при скрещивании гибридов между собой его эффект ослабляется и исчезает благодаря нарушению принципа чистоты гамет.

Обычно гибриды получают на ochoejc ееолового процесса, но гибридизация возможЕта и среди соматических клеток клеток тела.

Гибридизация in vitro заключается в том, что проЕЕЗЕюдится слияееис двух соматических клеток в одну с формированием обЕцего ядра. Такие эксперименты, начатые в генетике в е гг. Е Зее , тетраплоидЕЕЕ. Е 4ее , гексаЕЕлоидны 6п и др. Они представляют важный источник природной изменчивости и могут быть использованы как исходный материал для селекции. Практически все современные культурные растения, выращиваемые человеком, являются полиплоидами.

Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений. Успех работы селекционеров всегда зависит от исходного материала. При этом значительную роль в этой работе выполняют дикорастущие виды растений. Использование их осуществлялось давно, но лишь с Н.

Вавилов обосновал необходимость широкомасштабных исследований дикорас-ту1цей флоры для выявления её генетического богатства. Вавилов настаивал на необходимости тщательного изучения наследственных качеств диких видов, что очень важно для выявления устойчивости растений к неблагоприятным условиям погодным, почвенным, биотическим и пр.

Для изучения многообразия флоры культурных растений Н. Вавилов посетил множество стран. Отовсюду из экспедиций он привозил образцы семян различных культур. Семена культурных и дикорастущих растений, собранные им в центрах их исторического происхождения, составили большую коллекцию видов и сортов, представляющую собой уникальный богатейший генофонд растений для новых селекционных работ.

Эта коллекция и в настоящее время сохраняется и поддерживается сотрудниками Всероссийского института растениеводства ВИР имени Н. Большие ботанико-географические исследования, участие в экспедициях, собрание и изучение огромного коллекционного материала в единстве с историей земледелия на планете дали возможность Н. Вавилову сделать важные теоретические обобщения о центрах многообразия и происхождения культурных растений. Вавилов установил семь основных центров происхождения культурных растений.

Большинство центров происхождения культурных форм растений совпадает с древними очагами земледелия, причём раз. Обозначенные регионы Вавилов назвал первичными центрами происхождения — то есть центрами, где находится родина культурных растений и их диких предков.

Учёный отметил, что наряду с первичными центрами происхождения есть вторичные центры — это районы возникновения новых форм культурных растений, но уже не от диких предков, а от предшествующих культурных форм, сосредо- 55 точенных в каком-то ином географическом месте, иногда очень далёком от первичного центра.

Очень многие культурные растения выращиваются в настоящее время в новых для них местах. Это произошло главным образом благодаря человеку, который своими миграциями, торговлей, мореплаванием, экономическими и политическими связями способствовал многочисленному и многократному перемещению растений в другие районы земного шара.

Какие цели преследует селекция? Почему триплоидные сорта некоторых видов растений считаются более ценными, чем диплоидные?

Генетика пола и наследование, сцепленное с полом Механизм определения пола. Пол — это совокупность признаков и свойств организма, обеспечивающая его участие в воспроизводстве потомства и передаче наследственной информации за счёт образования гамет. Различие особей по полу в основном наблюдается у животных. Долгое время биологи не могли объяснить, почему среди потомков появляются особи то мужского, то женского пола. Научное обоснование этому явлению дала хромосомная теория определения пола.

В природе существуют различные механизмы определения пола у потомков. У тлей, кольчатых червей рода Rotatoria и некоторых других организмов пол определяется еще в оогенезе как результат неравномерного распределения цитоплазмы в процессе созревания половых клеток. При этом яйце- 56 клетки становятся различными по размеру еще до момента оплодотворения. Из сформировавшихся крупных оплодотворенных яйцеклеток развиваются самки, а из мелких — только самцы. У других организмов пол определяется после момента оплодотворения, под влиянием внешних условий.

Например, у морского кольчатого червя бо-неллии зелёной развитие мужского или женского организма зависит от того, прикрепится или нет личинка к телу другой особи: Мужская и женская гаметы, несущие одинарный гаплоидный набор генов, соединяясь между собой в процессе оплодотворения, образуют зиготу — клетку с двойным диплоидным набором генов. От распределения хромосом в зиготе в момент оплодотворения и зависит определение пола у таких организмов. Мужские и женские гаметы всегда имеют специфические наследственные свойства.

Поэтому выражают генотипы мужского или женского организмов. Среди всего набора хромосом, содержащихся в клетках, различают ау-тосомные телесные хромосомы и половые хромосомы. При этом часть наследственных свойств определяется именно половыми хромосомами. По размеру и генетическому богатству, заключённому в них, различают женские и мужские хромосомы. Женские называют Х-хромосомами, а мужские — Y-хромосомами.

Аутосомные хромосомы обозначаются буквой А. Сочетание в зиготе одинаковых половых хромосом XX называется гомо-гаметным, а сочетание разных половых хромосом XY — гетерогаметным. У млекопитающих, в том числе и у человека, из зиготы, гомогаметной по Х-хромосоме, развивается женский организм XX , а из гетерогаметной зиготы развивается мужской организм XY.

Позже, когда уже развившийся из зиготы организм будет способен формировать свои гаметы, то в женском организме XX появятся яйцеклетки только с Х-хромосомами, тогда как в мужском организме будут образовываться сперматозоиды двух типов: Наследование признаков, сцепленное с полом. Признаки, которые определяются генами, находящимися в половых хромосомах X или Y , называются сцепленными с полом.

Пол, образую1ций одинаковые в отношении пола гаметы, назвали гомо-гаметным, а пол, обра. Женский организм млекопитающих и некоторых насекомых является гомогамет-ным XX , а мужской — гетерогаметным XY. Они передаются от отца всем сыновьям, внукам и т. Существуют также признаки, которые передаются только с женскими половыми хромосомами.

Открытие учёными сцепленного с полом наследования позволило доказать, что передача генов от родителей к потомгам совпадает с поведением X- и Y-хромосом. У многих видов X- и Y-хромосомы резко различны по величине и объёму генетической информации.

Так, если в Y-хромосоме человека содержится всего несколько генов, то в Х-хромосоме их более Но в том и другом случае набор генов, сцепленных с Х-хромосомой, будет преобладать в зиготах потомства. По такой же схеме передаются некоторые наследственные заболевания человека сцепленные с Х-хромосомой признаки.

Среди них гемофилия не-свёртываемость крови и дальтонизм красно-зелёная слепота. Гены этих болезней находятся в Х-хромосоме. Поэтому мать, будучи совершенно здоровой, является, тем не менее, носителем патологического гена. Рассмотрим путь передачи заболевания рис. Аналогичный характер носит наследование дальтонизма.

Давно замечено, что вероятность проявления заболеваний, подобных гемофилии и дальтонизму, как и других наследственных. Для предотвращения таких наследственных аномалий близкородственные браки запрещены законом в нашей стране, так же как и во многих других странах. Генотип всегда BbiCT TiaeT как единая целостная система, поэтому у представителей различных видов довольно часто можно наблюдать явление взаимодействия генов, контролирующих формирование половых признаков и других функций организма, зависимых от пола или 58 ограниченных полом.

Однако признаки, наследственно связанные с полом, передаются дочерним организмам не только половыми, но и аутосомными хромосомами. Примером такого взаимодействия являются признаки, проявление которых зависит от пола. Контролирующие их гены могут находиться в любой из аутосом, а не только в половых хромосомах. Процессы жизнедеятельности многоклеточных организмов Типы питания и способы добывания пищи стр.

Оплодотворение и его значение стр. Развитие организма от зарождения до смерти онтогенез стр. Из истории развития генетики стр. Изменчивость признаков организма и её типы стр. Генетические закономерности, открытые Г. Вавилова в развитие селекции стр. Генетика пола и наследование, сцепленное с полом стр. Их влияние на живую природу и человека стр. Этические аспекты медицинской генетики стр. Достижения биотехнологии и этические аспекты её исследований.

Факторы, определяющие здоровье человека стр. Творчество в жизни человека и общества. Семинарское занятие Царство Вирусы: Вирусология — наука о вирусах стр. Клеточный уровень жизни стр. Клеточный уровень организации живой материи и его роль в природе стр. Клетка как этап эволюции живого в истории Земли. Органоиды как структурные компоненты цитоплазмы.

Особенности клеток прокариот и эукариот стр. Деление клетки — митоз и мейоз. Особенности образования половых клеток стр.

Структура и функции хромосом. Роль бактерий в природе стр. История развития науки о клетке. Дискуссионные проблемы цитологии стр. Гармония и целесообразность в живой природе. Молекулярный уровень жизни стр. Основные химические соединения живой материи стр. Структура и функции нуклеиновых кислот стр. Процессы синтеза в живых клетках стр. Процессы биосинтеза белка стр.

© 2018 All rights reserved.