Биология

Читайте также:

Установлено, что у человека имеется 30000 генов. В геноме у человека очень много генетического материала, не относящегося к генам. Почти 40% генома не относится к генам. У человека в организме 100 триллионов клеток, причем, эти клетки отличаются друг от друга. Оказалось, что все клетки генетически идентичны, но в одних клетках функционируют одни клетки, а в других – другие. Функционирует лишь 5% генов.

В 1961 году три ученых: Франсуа Жакобб, Жан Люсьен Мано, Андре Мишель … выступии с идей, как происходи генетическая регуляция. Они добавляли в питательную среду кишечной палочки различные сахара. Оказалось, Что если добавить один сахар, до бактерия вырабатывает фермент, который разлагает этот сахар. Если добавить другой сахар, то бактерия прекращает вырабатывать первый фермент и начинает выпускать другой. На основании этого они выдвинули теорию о существовании регуляторных генов. Разделили на гены «Господа» и гены «рабочие».

Систему назвали оперонной системой регуляции генетической активности. В начале оперона стоит участок-активатор, далее идет промотор, потом – оператор, затем – спейсер (прокладка), три структурных гена: z,y,a, после которых стоит терминатор. Недалеко от оперона находится регуляторный ген. Состоит из трех частей. Оказалось: к промотору присоединяется рнк-полимераза и начинает считывать информацию, образовывая РНК. Образованный белок имеет сродство к оператору оперона. Он подходит к оператору и блокирует его. На промотор оперона садится рнк-полимераза, но она не может считывать информацию, потому что оператор заблокирован. Блок сохраняется до появления определенного вещества (на который настроен фермент). После снятия блока начинают создаваться ферменты, с помощью которых вещество разрушается.

Кар (Сар) - белок соединяется с циклической аминофосфорной кислотой и присоединяется к активатору, и только после этого возможно присоединение рнк-полимеразы к промотору.

Активатор вместе с промотором занимают 85 нуклеотидов. Оператор – 21 нуклеотид, все структурные гены вместе с терминатором – 6000 нуклеотид.

z-ген ведает продукцией фермента бэттагалоктозидаза, который расщпляет лактозу.

У-ген - Галлонтопремиаза (необходим для проникновения лактозы в клетку)

А-ген – трансацетилаза (способен превращать лактозу в глюкозу).

Предположили, что должно быть 4 типа регуляции методом оперона. Во-первых, это индуцируемые опероны. Когда эффектор (лактоза) индуцирует транскрипцию в структурных генах. Как правило, это катаболические гены, т.е гены, направленные на расщепление сложных веществ и получние энергии. Их разделили на два типа: с позитивным и негативным контролем. Негативный контроль – что-то присоединяется к оператору и блокирует транскрипцию. Но был открыт арбенозный оперон, где присоединение стимулирует транскрипцию – это позитивный контроль.

Анаболические гены: из простых веществ строятся сложные вещества.

Впервые немецкий ученый Чальз Яновский открыл триптофановый оперон. Этот оперон способен провести каскад реакций и из простого вещества хоризмата синтезировать АК триптофан. Этот оперон чем-то похож на лактозный оперон, но здесь 5 структурных генов. И, в отличие о лакт-оперона, синтез триптофана строго контролируется, его не должно выработаться много, т.к эта АК обладает токсическим действием. Она тут же должна встроиться в белок. Оказалось, что регуляторный белок сам по себе не может присоединиться к оператору. Если в окружающей среде будут излишки триптофана, то регуляторный белок соединяется с ним и присоединяется к оператору. И рнк-полимераза не может двигаться вперед. Как только триптофана не станет, оператор открывается. И рнк-полимераза с промотора движется на 5 структурных генов. Синтезируется 5 ферментов. И образуется триптофан. Кроме того, Яновский установил, что вслед за оператором имеются образования, которые он назвал «Аттенюатор». Это образование позволяет более тонко регулировать процессы транскрипции. За счет того, Что в этом месте имеются кадоны УГГ и эти кадоны ведают встраиванием триптофана в белок. Если в окр. среде триптофана нет, то рибосомы застревают на этих кадонах, и тогда процесс образования и-рнк происходит успешно. Если застревания не происходит, то нить и-рнк обрывается на аттенюаторе. Это анаболический оперон. Такого типы опероны стали называть репрессированными оперонами, потому что эффектор подавляет транскрипцию. Триптофановый оперон имеет негативный контроль, как и лактоза, т.е присоединение блокирует транскрипцию.

Должны еще существовать опероны с позитивным контролем. Но пока это только теоретически.

Еще в начале прошлого века ученые пришли к выводу, что плотно упакованный хроматин (гетерохроматин) содержит неактивные гены. А слабоупакованный, деконденсированный или эухроматин, содержит активно работающие гены. Установлено, что процесс гетерохроматизации и эухроматизации связан с белками – гистонами, которые образуют нуклеосомы, вокруг которых скручивается молекула ДНК. Но оказалось. Что этот процесс обусловлен метилированием ДНК, присоединением метильной группы к цитозину.

В ДНК разбросаны цитозиногуаниновые зоны. Эти зоны могут активно метилироваться. После чего наступает процесс конденсации, скручивания. С возрастом метилирование увеличивается, практически большинство генов у пожилых генов не функционируют из-за метилирования.

Было установлено, что очень часто наследование некоторых признаков не связано с менделевскими закономерностями. А связано с эффектом метилирования данного гена у отца или матери. Это явление назвали импринтингом. Возникает парадоксальное явление: индивидууму попал патологический доминантный ген. Который должен проявиться. Но если он метиирован, может и не проявиться.

Ученые начинают подбирать механизмы импринтирования генов.

Геодоген полагает, что ген, возникшие у мужчин, никогда не метилируются и будут доминировать. Эпигенетика – изменение в генетическом аппарате, которое не вязано с изменениями последовательности в молекуле ДНК.

Еще 1984 году группа английских ученых провела эксперимент: они попытались создать гибридды. Они выделили яйцеклетки у мышей, из яйцеклеток выделили ядро и в одну яйцеклетку запустили 2 женских ядра, после чего ее внедрили в матку. В другую яйцеклетку поместили ядра спермий. Оказалось, что когда было два отцовских ядра, то образовалась плацента, но не было эмбриона. При двух женских – был эмбрион, но не было плаценты. Плацента образовывается под влиянием отцовских генов, а эмбрион развивается под влиянием материнских генов. Известно, что у женщин метилированию подвергается одна из Х-хромосом. Она гетерохроматизируется и выглядит как плоно упакованный комочек, находящися около ядерной мембраны. Его называют тельцем Барра. Полагают, что это связано с тем, что У-хромосома очень мала, и чтобы компенсировать дохху генов у женщин происходит инактивация. При этом инактивирование происходит случайным образом, т.е в одних клетках инактивируется отцовская х-хромосома, а в других – материнская. Таким образом регуляция генетической активности может происходить у человека за счет блокирования и деблокирования целых хромосом.

Барбара МакКлинтон обнаружила, что некоторые гены способны к активному перемещению по геному. Она экспериментировала на кукурузе и обнаружила, что у кукурузы может быть три типа пигментации зерен: белые, окрашенные и пятнистые. Она установила, что пигмент образуется в гене С. И, оказывается, если ядро белое, то внутри сидит диссоциатор, которые блокирует образование пигмента. Если зерна окрашены. То этого элемента нет. Когда оно пятнистое, то диссоциатор «бегает» туда сюда. Дальнейшие исследования показали, что этим диссоциатором ведает другой ген – активатор. Он гораздо больше и вырабатывает два фермента: транспозаза (вырезает диссоциатор и перемещает) и резольваза (встраивает диссоциатор внутрь гена). В настоящее время такие генетические элементы, как активатор, начали называть … Инсекций – диссоциатор. Делеция – утрата части генетического материала. У каждого активатора есть целая сеть диссоциаторов. Т.е регуляция может происходить за счет генетических элементов.

Регуляция происходит: с помощью оперонной системы, с помощью метилирования, с помощью мигрирующих генетических эллементов. Почти 40% генома способны перемещаться.

В ходе эволюции каждый новый организм не проектируется с нуля, а получается из старого за счет последовательности небольших изменений. У образовавшихся таким образом структур есть ряд характерных особенностей, указывающих на их эволюционное происхождение. Сравнительно-анатомические исследования позволяют выявить такие особенности. Пятипалая конечность, характерная для четвероногих позвоночных — пример гомологии органов. Более того, прослеживается гомология пятипалой конечности и плавников некоторых ископаемых видов кистепёрых рыб, от которых, по всей видимости, произошли первые земноводные. Основные части ротового аппарата насекомых — верхняя губа, пара жвал, подглоточник, две максиллы и нижняя губа. У разных видов эти составные части различаются по форме и размеру, у многих видов некоторые из частей утрачены. Особенности строения ротового аппарата позволяют насекомым использовать различные источники пищи. Аналогичные органы.Внешне схожие органы или их части, происходящие из различных исходных зачатков и имеющие неодинаковое внутреннее строение, называются аналогичными. Внешнее сходство возникает в ходеконвергентной эволюции, то есть в ходе независимого приспособления к сходным условиям существования.

22)Гомология(соответствие)-это соответствие общего плана стронеия органов различных видов,обусл.их общим происхождением.,часто вследствие адаптаций к разным условиям среды гомологичные органы различных видов существенно отличаются между собой и единство их происхождения устанавливают лишь на основании изучения эмбриогенеза,палеонтологичнских данных и др. исследований.Например,все видоизменения кормя(корнеклубни,луковицы и пр.)гомологичны по отношению друг к другу и самому корню.

23)Анологии(подобие)-это подобие строения органов разного происхождения, но выполняющих сходные функции.Пример:крыло пртицы-крыло цикады,усики гороха-усы земляники,жабры рыбы и жабры рака.

24)Рудименты(зачаток)-это органы недоразвитые или упрощенные по сравнению с предковыми видами вследствие утраты своих функций на протяжении филогенеза.Например-остатки тахового поясв китообразных,аппендис и копчик у человека.

25)Атавизмы(предок)-проявление у отдельных особей определенного вида черт предков.Например у некоторых людей встречается многососковость или короткий хвост.

26) Критика дарвинизма, особенно усилилась в период возникновения генетикиВ это время (конец XIX– начало XX в.) не только в биологии, но и в других областях естествознания нападки на материалистические взгляды усилились. Судьбы эволюционного учения и теории естественного отбора разошлись. Эволюционное учение распространялось все шире и шире, а теория естественного отбора – центральное звено всей эволюционной теории – стала подвергаться все более жесткой критике. Причин тому было несколько, но основная – отсутствие достаточно строгих научных представлений о двух важнейших явлениях жизни и общих характеристиках живого на Земле – наследственности и изменчивости. Вскоре после выхода «Происхождения видов...» Ф. Дженкин выдвинул серьезное возражение против предполагаемой Ч. Дарвином возможности действия отбора как эволюционного фактора в природе. Ход его рассуждений был следующим. Возникшее случайное наследственное изменение, которое должно быть поддержано отбором, всегда единично. Вероятность встречи двух особей с одинаковыми наследственными изменениями и оставлением ими потомства чрезвычайно мала. Поэтому если один из родителей имеет признак А, то у его детей количественное выражение признака будет А/2, у внуков – А/4, у правнуков – А/8 и т.д., т.е. произойдет «растворение признака в скрещивании». В работе В. Иоганнсена была показана неэффективность отбора в чистых линиях (в потомстве одной самооплодотворяющейся особи, гомозиготном по большинству признаков).

27) Синтетическая теория эволюции (СТЭ) — современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма. СТЭ также опирается на палеонтологию, систематику, молекулярную биологию и другие.СТЭ-это комплекс представлений об эволюционном процессе,возникший в результате объединения положений классического дарвинизма с учением о мутациях и представлением о популяции как элементарной еденицы эволюции.Она сложилась в 20-50гг. 20ст.благодаря исследованиям многих ученых в частности А.Е.Сиверцова и И.И.Шмальгаузена.

28)Осн-е положения синтетической гипотезы эволюции:1-Мутации-главный источник наследственной изменчивости.2-популяция-элементарная единица эволюции гда действуют элементарные факторы эволюции-волны жизни,дрейф генов и изоляция.3-эволюц-й процесс происходит в формах микроэволюции,видообразования и макроэволюции.4-движущие силы эволюции-это естественный отбор,действующий на совокупность фенотипов популяции и борьба за существование в различных формах.5-любая системат-я группа или процветает(биологический прогресс),или вымирает(биолог-й регресс).Биологический процесс достигается за счет изменения строения(ароморфоз,идиоадаптация или дегенерация).

29) При первом появлении новой мутации носителями мутантного гена бывают лишь один или несколько членов популяции, а затем они скрещиваются с другими особями популяции, в которой возник мутант. Изменение генофонда, приводящее ко все большему увеличению частоты мутантного гена в популяции, — процесс постепенный, растянутый на много поколений. При эволюционных изменениях в относительно крупной популяции успешное распространение нового мутантного гена зависит главным образом от того, удастся ли его обладателям оставить большее число выживающих потомков в следующем поколении.Большинство, а может быть и все гены вызывают много различных фенотипических эффектов (это называется плейотропным действием). При этом одни эффекты данного гена могут быть благоприятными для выживания (положительное давление отбора), а другие — неблагоприятными (отрицательное давление отбора). Частота гена увеличивается или уменьшается в зависимости от того, каким окажется суммарное давление отбора — положительным или отрицательным (т. е. в зависимости от общего баланса полезных и вредных эффектов данного гена).

30) Популя́ция (от лат. populatio — население) — это совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории.Популяция — группа особей, способная к более-менее устойчивому самовоспроизводству (как половому, так и бесполому), относительно обособленная от других групп, с представителями которых (при половой репродукции) потенциально возможен генетический обмен. С точки зрения популяционной генетики, популяция — это группа особей, в пределах которой вероятность скрещивания во много раз превосходит вероятность скрещивания с представителями других подобных групп. Обычно говорят о популяциях как о группах в составе вида или подвида.

31)в популяции происходят все элементарные эволюционные процессы.Отдельные особи не имеют своей собственной эволюционной судьбы,так как все изменения происходят во время смены поколений.Согласно синететической теории в популяциях,кроме наследственной изменчивости,отбора и борьбы за существование,действуют еще и особые элементарные факторы эволюции-дрейф генов,волны жизни и изоляция.

32)Факторы эволюции-Этофакторы спсобствующие адаптационным изменениям организмов,популяций и видов.Довольно распространено понимание эволюции как следствие влияния внутренних факторов.Многие ученые считают эволюцию результатом влияния внешних условий.Эти взгляды не учитывают многоуровневой организации живой материи:то что для клетки является внешним воздействием,для организма-внутренний фактор.Согласно современнм представлениям на каждом из уровней организации живого действуют специфические факторы эволюции;адаптации организмов и популиции к условиям среды возникают вследствие совместного действия этих факторов.

33)Дрейф генов(дрийвен-плавать)-случайное и ненаправленное изменение частот встречаемости аллелей и их сочетание в популяции.Это одна из причин изменения генетической структуры популяции.Среди последствий дрейфа генов в малочисленных популяциях наиболее важным является увеличение частоты встречаемости гомозигот.

34)Популяционные волны-резкие колебания численности особей популяции вследствие ес тественных причин. Благодоря популяц.волнам может быстро возрастать частота встречаемости одних аллелей,тогда как другие могут быть утрачены полностью.Таким образом популяции имевшие изначнльно сходную генетическую структуру со временем могут различаться все более независимо от характера изменений условий среды обитания.

35) При географической изоляции различные популяции одного вида разъеденены непреодолимым для них барьером-рекой,горным хребтом,лесным массивом,степями.Экологическая изоляция возникает когда внутри популяции формируются различные группы особей каждая из которых отличается требованиями к условиям существования.Часто образуются группы отличающиеся видом пищи.Изоляцию обеспечивают также особенности поведения(этологическая изоляция).Различные формы изоляции действуют независимо одна от другой и зачастую одновременно в популяциях определенного вида.

36)Стабилизирующий отбор появляется в более или менее постоянных условиях постоянной среды.Его следствие становится соершенная приспособленность к определенным условиям внешней среды,то есть специализация(ярусность растений).Движущий отбор осуществл.при изменении окруж. Среды или приспособления к новым условиям при расширении ареала.Он сохраняет наследственные изменения в определенном направлении,перемещая соответственно и норму реакции.Разрывающий отбор действует одновременно в двух или более направлениях но не способствует сохранению усредненных состояний признаков.Такой отбор способствует возникновению различных фенотипов в одной популяции.

37)Микроэволюция-это совокупность эволюционных прцессов присходящих в популяциях одного вида.Естественный отбор направляет случайные элементарные изменения фенотипов,возникшие вследствие мутации,на путь образования приспособлений целостных организмов к изменениям внешней среды.В этом состоит творческая роль естественного отбора,поэтому его часто называют движущей силой эволюции.

38)Вид-это совокупность популяции особей подобных между собой по строению,функциям,занимаемому положению в биогеоценозе,населяющих определенную часть биосферы,свободно скркщивающихся между собой в природе.Морфологический критерий это подобие строения особей.Включает в себя все материальные структуры-от хромосом до особенностей строения органов и их систем.Признаки,уникальные для определенного вид называют диагностическими.Физиологический крит.-это подобие или отличие в прцессах жизнедеятельности особей одного или различных видов.Биохимический критерий-это особенности строения определенных органических вещ-в и протекания биохим.реакций характерных для особей определенного вида.Географический критерий-популяции каждого вида занимают определенную часть биосферы,которая отличается от ареалов всех остальных видов.Экологический крит.охватывает все остальные критерии вида,потому что каждый вид имеет присущую только ему экологическую нишу.

39)Видообразование-это эволюционный процесс возникновения новых видов.В отличие от микроэволюции оно имеет необратимый характер.

40)Географическое видообразование происходит вследствие географической изоляции.Для его обьяснения следует учитывать данные полеографии и геологии.Напимер в Северной Америке обитают виды бобров и норок близкие к евразийским.Экологическое видообразование происходит вследствие развития разных форм экологической изолиции.Например,несколько видов синиц обитают в одних и тех же экосистемах и образуют смешанные стаи.

41)Макроэволюция это совокупность эволюционных процессов которые приводят к образованию надвидовых систематических категорий.Реально в природе существуют только виды а надвидовые категории ввели ученые.Поэтому особых механизмов макроэволюции не существует.Ее»закономерности» это результат обобщений исследователями различий между родственными видами.

42)Разнообразие видов возникает в результате приспособлений к различным условиям существования,сопровождающийся дивергенцией.Это явление получило название адаптивная радиация.

44) Под биологическим прогрессом следует понимать возрастание приспособленности организмов в окружающей среде, ведущее к увеличению численности и более широкому распространению вида.
Ароморфоз (морфологический процесс) - возникновение в ходе эволюции признаков, которые существенно повышают уровень организации живых организмов. Ароморфоз дают большие преимущества в борьбе за существование, открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания.Идиоадаптация - это приспособления живого мира к окружающей среде, открывающие перед организмами возможность прогрессивного развития без принципиальной перестройки их биологической организации. Общая дегенерация – резкое упрощение организации, связанное с исчезновением целых систем, органов и функций. Очень часто дегенерация наблюдается при переходе видов к паразитическому образу существования. Несмотря на то, что общая дегенерация приводит к значительному упрощению организации, виды, идущие по этому пути, могут увеличивать свою численность и ареал, т. е. двигаться по пути биологического прогресса.

45)Биологический прогресс проявляется в росте численности,расширении ареала и видообразовании в пределах той или иной систематической группы и является следствием ее эволюционного успеха.например в наше время в состоянии биологического прогресса находятся покрытосеменные,членистоногие,моллюски,птицы и млекопитающие.

46)Биологический регресс-следствие неспособности вида,роад и т.д.приспособиться к новым условиям среды,он проявляется в уменьшении численности популяций,сужения ареала и может привести к вымиранию.например из когда-то процветающего отряда Хоботные в наше время остались только два вида-африканский и индийские слоны,существование которых находится под угрозой.В следствие того что реально существуют лишь виды,понятие о биологическоим прогрессе и регрессе применимо только к каждому из них в отдельности.

47) Ароморфоз (морфологический процесс) - возникновение в ходе эволюции признаков, которые существенно повышают уровень организации живых организмов. Ароморфоз дают большие преимущества в борьбе за существование, открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания. Идиоадаптация - это приспособления живого мира к окружающей среде, открывающие перед организмами возможность прогрессивного развития без принципиальной перестройки их биологической организации. Общая дегенерация – резкое упрощение организации, связанное с исчезновением целых систем, органов и функций. Очень часто дегенерация наблюдается при переходе видов к паразитическому образу существования. Несмотря на то, что общая дегенерация приводит к значительному упрощению организации, виды, идущие по этому пути, могут увеличивать свою численность и ареал, т. е. двигаться по пути биологического прогресса.

48) Ароморфоз (греч. airomorphosis — поднимаю форму) — прогрессивное эволюционное изменение строения, приводящее к общему повышению уровня организации организмов. Ароморфоз — это расширение жизненных условий, связанное с усложнением организации и повышением жизнедеятельности.Появление челюстей дало возможность позвоночным животным питаться крупной добычей;образование цветка у покрытосеменных привело к развитию опыления насекомыми.

49) Идиоадаптация – определенное изменение строения,не изменяющее общий уровень организации и представляющее собой приспособление к конкретным условиям.например так появились различия в строении цветков покрытосеменных,ротовых частей насекомых,конечностей млекопитающих.

50) Общая дегенерация – резкое упрощение организации, связанное с исчезновением целых систем, органов и функций. Очень часто дегенерация наблюдается при переходе видов к паразитическому образу существования. Несмотря на то, что общая дегенерация приводит к значительному упрощению организации, виды, идущие по этому пути, могут увеличивать свою численность и ареал, т. е. двигаться по пути биологического прогресса.Изчезают органы чувств и даже целые сис-мы органов,пищеварительная-у ленточных червей).

Биология

Наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими называется

+1) генетика

2) селекция

3) эмбриология

4) физиология