Перші 20 хв уроку - тестування:
перейдіть за посиланням join.naurok.ua та введіть код 1032811
Взаємодія генів — це спільна дія кількох генів (алельних або неалельних), що призводить до формування певної ознаки, її посилення, пригнічення або появи нової ознаки, якої не було у батьків. Генотип функціонує як цілісна система, де гени взаємовпливають через свої продукти (білки-ферменти) у біохімічних процесах.
Основні типи взаємодії генів:
Взаємодія алельних генів (локалізовані в однакових ділянках гомологічних хромосом):
Повне домінування: Домінантний алель (АА) повністю пригнічує рецесивний (аа) (наприклад, колір плодів томата).
Неповне домінування: Гетерозигота (Аа) має проміжний прояв ознаки (наприклад, рожевий колір квіток при схрещуванні червоних і білих)
.
Кодомінування: Одночасний прояв обох алелів у фенотипі (наприклад, IV група крові системи АВ0).
Множинний алелізм: Існування більше двох алелів гена (наприклад, три алелі для груп крові: 𝐼𝐴,𝐼𝐵,𝑖0).
Взаємодія неалельних генів (локалізовані в різних ділянках хромосом):
Комплементарність: Два або більше домінантних гени взаємодіють, забезпечуючи розвиток нової ознаки (наприклад, синтез інтерферону у людини).
Епістаз: Один ген (супресор) пригнічує дію іншого неалельного гена (наприклад, забарвлення плодів гарбуза).
Полімерія: Кілька генів впливають на одну ознаку, посилюючи її прояв (наприклад, колір шкіри людини, зріст).
Плейотропія: Один ген впливає на розвиток кількох ознак одночасно (наприклад, синдром Марфана, де ген сполучної тканини впливає на пальці, очі та серце).
Взаємодія генів визначає складні механізми успадкування, які виходять за межі простих законів Менделя.
Генетичні основи визначення статі в різних груп організмів.
У людини, більшості ссавців та мушки дрозофіли гомогаметною є жіноча стать (ХХ), тоді як чоловіча – гетерогаметною (XY).
У птахів, навпаки, гомогаметною є чоловіча стать (ZZ або XX), а жіноча – гетерогаметною (ZW або XY). У коваликів, деяких клопів та метеликів самці мають на одну хромосому менше, ніж самиці, їхній каріотип записується як ХО.
Бджоли відрізняються від інших організмів тим, що самиці в них розвиваються із запліднених, а самці – з незапліднених яєць.
Співвідношення статей у їхніх популяціях відрізняється від вищезгаданого, оскільки процес запліднення регулює матка, у статевих шляхах якої з весни запасено сперматозоїди на рік уперед.
У деяких організмів стать може визначатися в інший спосіб: до запліднення або після нього, а також змінюватися залежно від умов зовнішнього середовища
Хромосомна теорія спадковості — це фундаментальне положення в біології, сформульоване на початку XX ст. (головним чином Т. Морганом), згідно з яким хромосоми є матеріальними носіями генів, а спадковість ознак визначається їхнім розміщенням у хромосомах.
Гени розташовані лінійно, утворюють групи зчеплення і передаються разом, порушення чого відбувається лише при кросинговері.
Основні положення теорії, розроблені Томасом Морганом та його учнями, включають:
Локалізація: Гени розташовані в хромосомах у лінійній послідовності.
Локус: Кожен ген займає певне місце — локус. Алельні гени займають однакові локуси гомологічних хромосом.
Зчеплення: Гени однієї хромосоми утворюють групу зчеплення і успадковуються переважно спільно (закон Моргана).
Кількість груп: Кількість груп зчеплення відповідає гаплоїдному числу хромосом.
Кросинговер: Зчеплення може порушуватися під час мейозу через кросинговер (обмін ділянками гомологічних хромосом), що забезпечує рекомбінацію ознак.
Відстань: Частота кросинговеру прямо пропорційна відстані між генами.
Ця теорія об'єднала цитологічні дані (поведінка хромосом) з менделівськими законами спадковості.
На початку уроку перші 20 хвилин на виконання самостійної роботи за посиланням.
На конференцію заходимо о 12:20.
Спадковість — властивість організмів передавати свої ознаки потомству.
Мінливість — властивість організмів набувати нових ознак.
Генотип — сукупність усіх генів організму. При розв'язанні задач із генетики термін генотип вживають у його вузькому значенні, маючи на увазі тільки ті гени, що зумовлюють досліджувані ознаки.
Фенотип — це сукупність усіх ознак і властивостей організму, які формуються внаслідок взаємодії його генотипу й зовнішнього середовища. При розв'язанні задач із генетики термін фенотип вживають у вузькому значенні, маючи на увазі певні конкретні ознаки організму.
Розрізняють поняття «ознака» і «прояви ознаки». Наприклад, така ознака, як «колір насіння гороху» має два прояви — «жовтий колір» і «зелений колір», ознака «колір квітки гороху» має такі прояви, як «червоний колір» і «білий колір».
Один із проявів ознаки є домінантним, другий — рецесивним. У найпростішому випадку певна ознака зумовлена відповідним геном. Ген може перебувати в різних формах, які розміщені в гомологічних хромосомах і відрізняються за структурою. Різні форми одного й того ж самого гена називаються алелями. Наприклад, певний ген відповідає за колір насіння й має два алелі — домінантний і рецесивний, які відповідно зумовлюють жовтий і зелений кольори.
Отже, ген зумовлює певну ознаку, а його алелі — різні прояви цієї ознаки. Організм, гомологічні хромосоми якого містять однакові алелі того чи іншого гена, називають гомозиготним. Організм, гомологічні хромосоми якого містять різні алелі того чи іншого гена, називають гетерозиготним.
Для запису схем схрещувань у генетиці користуються спеціальною символікою і літерами латинського алфавіту, наприклад:
А — домінантний алель;
а — рецесивний алель;
Х— символ схрещування;
Р — батьківські організми;
F1 — гібридне покоління;
♀— символ жіночої статі;
♂— символ чоловічої статі.
Моногібридне схрещування — це схрещування особин, які відрізняються за однією досліджуваною
ознакою.
Класичні досліди з моногібридного схрещування провів Грегор Мендель. За наслідками цих дослідів він сформулював закономірності, які згодом було названо «законами Менделя».
Перший закон Менделя (закон одноманітності гібридів першого покоління): при схрещуванні генетично однорідних форм, які відрізняються за однією ознакою, всі гібриди першого покоління будуть одноманітними.
Другий закон Менделя (закон розщеплення): при схрещуванні гібридів першого покоління між собою в другому поколінні з'являються особини як із домінантними, так і з рецесивними ознаками в середньому співвідношенні 3:1.
Виходячи з другого закону Менделя, англійський генетик Уільям Бетсон у 1902 р. сформулював закон чистоти гамет: «кожна із статевих клітин гібридів є чистою щодо однієї з батьківських ознак», тобто містить лише один із алелів даного гена.
Закономірності розщеплення мають статистичний характер. Це означає, що вони спостерігаються лише за достатньо великої кількості досліджуваних об'єктів. У задачах часто наводиться реальне розщеплення. В таких випадках слід визначити, якому теоретичному розщепленню відповідає наведене в умові задачі реальне розщеплення.
При розв'язанні задач на моногібридне схрещування слід користуватися таким алгоритмом:
спочатку запишіть позначення алелів і відповідних проявів ознак;
генотип рецесивної особини можна визначити відразу, оскільки можливий лише один його варіант;
особини з домінантною ознакою обов'язково матимуть один домінантний алель, а другий можна визначити, знаючи, що в кожного гібрида один алель — від однієї батьківської особини, а другий — від іншої.
Для полегшення розв’язання задач можна використати решітку Пенета. Зазвичай, по вертикалі записуються алелі, які містяться в жіночих гаметах, а по горизонталі — ті, що в чоловічих.
— це двомірна таблиця, запропонована Реджинальдом Пеннетом для графічного визначення генотипів і фенотипів потомства при схрещуванні. Вона відображає ймовірні комбінації чоловічих і жіночих гамет, дозволяючи наочно спрогнозувати співвідношення ознак у гібридів (наприклад, 3∶1 при моногібридному схрещуванні).
Основні характеристики решітки Пеннета:
Призначення: Використовується в генетиці для передбачення результатів схрещування.
Будова: Гамети одного з батьків записуються по горизонталі, іншого — по вертикалі.
Перетин: У клітинках перетину вказуються потенційні генотипи зигот (нащадків).
Використання: Допомагає візуалізувати моногібридне та дигібридне схрещування, підтверджуючи закони Менделя
Наприклад, при схрещуванні двох гетерозиготних рослин (𝐺𝑔×𝐺𝑔), решітка показує генотипи 𝐺𝐺, 𝐺𝑔, 𝑔𝐺 та 𝑔𝑔, що дає фенотипове співвідношення 3∶1.
У цьому відео про генетичні схрещування ви спостерігали за тим, що відбувається, коли схрещуються батьківські особини гороху зі стручками жовтого та зеленого кольорів, які нащадки при цьому утворюються. У цьому відео ми розглянемо моногібридні схрещування за допомогою решітки Пеннета.
Третій закон Менделя (закон незалежного успадкування) стверджує, що при дигібридному чи полігібридному схрещуванні алелі різних генів успадковуються незалежно один від одного і комбінуються випадково. Під час формування гамет кожна пара ознак розщеплюється незалежно, утворюючи у нащадків нові поєднання, відмінні від батьківських.
Умова виконання: Гени повинні бути розташовані в різних парах гомологічних хромосом (не зчеплені).
Співвідношення: У другому поколінні (𝐹2) при самозапиленні дигетерозигот (𝐴𝑎𝐵𝑏×𝐴𝑎𝐵𝑏) спостерігається розщеплення за фенотипом у співвідношенні 9∶3∶3∶1.
Суть процесу: Дві або більше пар ознак успадковуються як незалежні моногібридні схрещування, що накладаються одне на одне.
Наприклад, при схрещуванні гороху з жовтим гладким (𝐴𝐴𝐵𝐵) та зеленим зморшкуватим (𝑎𝑎𝑏𝑏) насінням, у 𝐹2 з'являються нові комбінації: жовте зморшкувате та зелене гладке.
В першу чергу, необхідно описати всі подробиці двох схрещувань.
Припустимо, що а — ген, який відповідальний за виникнення жовтого забарвлення насіння, а — ген зеленого забарвлення, В — ген, що відповідає за гладку форму насіння, b-за зморшкувату.
При схрещуванні дигомозигот аавв і ааbb все потомство одноманітно — дигетерозиготи аавb.
На наступному етапі йде схрещування гібридів першого покоління, наділених генотипом АаВb.
Коли формуються гамети, з кожної пари алельних генів в гаметі виявляється один. Внаслідок хаотичного розподілу хромосом в першому розподілі мейозу ген а потрапляє в одну гамету з геном в або b, ген а — теж з геном в або b.
В результаті будь-який організм утворює чотири види гамет: АВ, ab, ab, ab — в однаковому співвідношенні, по 25 відсотків.
В ході запліднення будь-який з чотирьох видів сперматозоїдів теоретично може запліднювати будь-яку з чотирьох видів яйцеклітин. В результаті може з’явитися дев’ять генотипових КЛАСІВ, здатних дати чотири фенотипових класу.
Тільки при величезній кількості досліджуваних гібридних особин можливо ідеальне виконання співвідношень 3:1, 9:3:3:1.
Невірно думати, що після схрещування Аа і Аа співвідношення дорівнюватиме саме 1:2:1. Воно прагне бути таким при великій кількості нащадків. У реальному житті всі чотири нащадки можуть отримати генотип Аа, або АА, або всі будуть аа.
Причина подібних явищ в тому, що статеві клітини при заплідненні з’єднуються випадково. І деяких поєднань алелей в зиготі може взагалі не з’явитися. Однак при великій вибірці зростає ймовірність дотримання законів Менделя.
Якщо образно уявити закони Менделя живими істотами, можна побачити, як багато їм необхідно нащадків, дочірніх організмів — тисячі і сотні тисяч. Тільки тоді закони реалізуються.
Стаття, яка обговорює менделівські риси: як це можливо, що мої мочки вух вільні, коли обоє моїх батьків прикріплені?
Дізнайтеся більше про експерименти з рослинами гороху! Якщо ми схрестимо гетерозиготну рослину гороху, чи зможемо ми отримати жовтий і зелений горошок на одній рослині?
Круглий алель R є домінантним, а зморшкуватий алель r — рецесивним. Запитання: якби ви були фермером, чи було б простіше селективно розводити горох, щоб видалити алель R або алель r ? Зіграйте в цей класичний симулятор популяційної генетики, щоб дізнатися.
Розводьте «чистих» курей із відомими генотипами, які демонструють певний колір пір’я, і дізнайтеся, як ознаки передаються через кодомінантні гени. Курей можна зберігати в клітках для майбутнього розведення, а статистика кольору пір’я повідомляється щоразу, коли кури розмножуються. Для прогнозування результатів можна використовувати квадрати Паннета.
У 1914 році в Англії ремонтували собор, роботами керував нащадок першого герцога Шрюсбері Джона Табольта, похованого у цьому соборі у 1453 році. Джон Табольт був історичною постаттю. Він воював проти Жанни д`Арк і загинув від ран. Чотирнадцять поколінь відділяли Рицаря ХVст. від його нащадків початку ХХст. Нащадок розкрив гробницю. Те, що в ній лежав Табольт, не викликало сумнівів. На кістках були ушкодження, що свідчили про рани, згадувані літописцями Столітньої війни. Про встановлення портретної схожості не могло бути й мови. І тут виявився неспростований доказ спорідненості, більш надійний, аніж засвідчені нотаріусом генеалогічні документи: на одному з пальців скелета дві фаланги зрослися в одну. Нащадок порубаного французами герцога радісно простягнув свідкам, що були присутні під час розкриття гробниці, свою руку з розчепіреними пальцями. На тій самій руці, що й скелета, ті самі фаланги виглядали як одна. Їх зростив домінантний ген, фенотипний прояв якого в медицині називають симфалангією.
Отакою є сила гена! Така сила спадковості!
Поміркуйте:
Які переваги має статеве розмноження порівняно з нестатевим?
Як відбувається процес сперматогенезу?
Як відбувається процес овогенезу?
Яка органела клітини відповідає за передачу спадкової інформації?
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Поняття «генетика»
Генетика (від грецьк. генезис – походження) – наука про спадковість і мінливість живих організмів. В її основу були покладені закономірності спадковості, виявлені Г.Менделем під час вивчення різних сортів і гібридів гороху в 1860-х роках. Народження генетики відносять до 1900 року, коли Х. де Фріз, К.Корренс і Є.Чермак повторно відкрили закон Г.Менделя.
Залежно від об’єкта дослідження виділяють генетику рослин, тварин, мікроорганізмів і людини тощо. Сам термін «генетика» було запропоновано англійським генетиком В.Бетсоном 1905 року.
На вивченні генетичних закономірностей ґрунтуються технології створення нових і покращення існуючих порід домашніх тварин, сортів культурних рослин, а також мікроорганізмів, які використовуються у фармацевтичній промисловості й медицині. Велике значення має генетика для медицини та ветеринарії, оскільки багато хвороб людини і тварин є спадковими та для їх діагностики, лікування й профілактики потрібні генетичні дослідження.
2. Етапи становлення генетики
(1865р.) 1900 – 1930рр. – Період класичної генетики
Створення теорії гена та хромосомної теорії спадковості;
Формування уявлень про співвідношення генотипу та фенотипу, взаємодію генів, генетичні принципи індивідуального добору в селекції;
Залучення генетичних ресурсів планети для цілей селекції.
1930 – 1953рр. – Період неокласичної генетики
Роботи в галузі штучного мутагенезу;
Виявлення того, що ген одночасно є і елементарною одиницею спадковості, і складною структурою;
Обґрунтування принципів популяційної генетики;
Створення біохімічної генетики, з’ясування ролі ДНК.
З 1953р. – Епоха молекулярної генетики
Розкриття структури та встановлення ролі ДНК як носія спадкових ознак організму;
З’ясування на молекулярному рівні природи гена;
Початок робіт у галузі генної інженерії.
3. Основні терміи і поняття генетики
Ген – дискретна функціональна одиниця спадковості, з допомогою якої відбувається запис, зберігання та передача генетичної інформації в ряді поколінь, певна ділянка молекули ДНК (або РНК у деяких вірусів), розташована на певній ділянці (у певному локусі) хромосоми еукаріотів, у бактеріальній хромосомі чи плазміді у прокаріотів або в молекулі нуклеїнової кислоти вірусів.
Алель – один з можливих станів (варіантів) гена.
Домінантний алель – алель, який пригнічує прояв іншого алеля певного гена. Залежно від ступеня пригнічення виділяють повне чи неповне домінування.
Рецесивний алель – алель, прояв якого пригнічується іншим алелем певного гена.
Локус – місце розташування алелей певного певного гена на хромосомі.
Гомозигота – диплоїдна або поліплоїдна клітина (особина) , гомологічні хромосоми якої мають однакові алелі певного гена. У гомозиготному стані проявляються і домінантні, і рецесивні алелі.
Гетерозигота – диплоїдна або поліплоїдна клітина (особина), гомологічні хромосоми якої мають різні алелі певного гена. У гетерозиготному стані в разі повного домінування проявляється дія домінантного алеля, а за неповного домінування ознака має проміжне вираження між домінантним і рецесивним алелями.
Генотип – сукупність усіх генів клітини, локалізованих у ядрі (у хромосомах) або в різних реплікуючих структурах цитоплазми (пластидах, мітохондріях, плазмідах).
Генотип – це спадкова основа організму, єдина система взаємодіючих генів, тому прояв кожного гена залежить від його генотипного середовища.
Генотип – носій генетичної інформації, який контролює формування всіх ознак організму, тобто його фенотипу.
Фенотип – сукупність властивостей і ознак організму, що склалися на основі взаємодії генотипу з умовами зовнішнього середовища. Фенотип ніколи не відображає генотип цілком, а лише ту його частину, яка реалізується в певних умовах онтогенезу. У процесі розвитку організму фенотип змінюється. Межі, в яких змінюються фенотипові прояви генотипу, називаються нормою реакції.
Спадковість - здатність живих організмів передавати особинам наступного покоління морфо анатомічні, фізіологічні, біохімічні особливості своєї організації, а також характерні риси становлення цих особливостей у процесі онтогенезу.
Мінливість – властивість організму змінювати свою морфо фізіологічну організацію (що зумовлює різноманітність індивідів, популяцій, рас), а також набувати нових ознак у процесі індивідуального розвитку.
Генетичні символи:
Р – батьківські організми, взяті для схрещування.
♀ (дзеркало Венери) – жіноча стать.
♂ (щит і спис Марса) – чоловіча стать.
х – схрещування.
F1, F2 – гібридне потомство, індекс відповідає порядковому номеру покоління.
G – гамети;
А – домінантний ген;
а – рецесивний ген;
АА – домінантна гомозигота;
аа – рецесивна гомозигота;
Аа – гетерозигота.
Студент коледжу запитує:
«Що таке менделівська генетика?»
Менделівська генетика названа на честь Грегора Менделя. Він був одним із перших вчених, хто визначив деякі основні закономірності успадкування. Його робота є основою нашого розуміння сучасної генетики, тому його іноді називають «батьком генетики».
Вчені використовують фразу менделівська генетика , щоб описати речі, які відповідають основним правилам, відкритим Менделем. Це включає ознаки, які повністю визначаються одним (або двома) генами, які слідують передбачуваним моделям успадкування. Ви також можете почути, що це називають «класичною генетикою».
Сьогодні ми знаємо про генетику набагато більше, ніж знав Мендель. І виявилося, що більшість ознак є складнішими, ніж просто один ген. На деякі риси впливають десятки чи сотні! — генів, тоді як на інші можуть впливати інші зовнішні фактори середовища. Це можна описати як неменделівську генетику, складні ознаки або багатофакторну спадковість.
Але давайте детальніше зануримося в те, що відкрив Мендель, і як це може допомогти нам краще зрозуміти генетику сьогодні!
Грегор Мендель експериментує з рослинами гороху
Довгий час люди розуміли, що риси передаються через родини; однак, як це сталося, було незрозуміло. Робота Грегора Менделя з рослинами гороху мала вирішальне значення, щоб допомогти людям зрозуміти, як ці риси передавалися з покоління в покоління.
Його вважали «батьком генетики» і він був першою людиною, яка простежила одну ознаку в кількох поколіннях. Наприкінці 1850-х років він вирощував і вивчав горох. Мендель вирішив вивчити, як успадковуються ознаки при селекції рослин гороху. Їх було легко вивчати, оскільки вони можуть самозапилюватися або перехресно запилюватися. Його творчість не була визнана до початку 20- го століття.
Він вивчав такі характеристики:
Колір насіння
Форма насіння
Висота рослини
Форма стручка
Колір стручка
Розташування квітки
Колір квітки
Контролюючи, які дві рослини гороху він розводив разом, він міг спостерігати за їхнім потомством і шукати закономірності. Повторивши ці експерименти з рослинами гороху тисячі разів, він помітив деякі разючі подібності в тому, як різні ознаки з’являються у нащадків.
Він був шокований, виявивши, що для всіх цих різних рис завжди існувала певна версія, яка приховувала б іншу версію. Наприклад, якщо рослину гороху з жовтим насінням схрестити з рослиною із зеленим насінням, то всі їхні нащадки будуть мати жовте насіння. Ні в кого не було б зеленого насіння.
Потім він виявив, що якщо схрестити ці рослини з жовтим насінням разом, їхні нащадки матимуть суміш жовтих і зелених насіння. Зелений колір якось знову з'явився!
Мендель також порахував усі свої рослини та відстежував результати. З цього він помітив, що «прихована» риса завжди знову з’являлася приблизно у 25% того покоління.
Результатом цих експериментів стали три закони спадковості Менделя, перший із яких ми вже почали розглядати!
Моногібридне схрещування
У моногібридному схрещуванні Мендель вивчав успадкування однієї ознаки. Мендель провів схрещування між рослинами гороху з різними ознаками одного і того ж характеру, такими як висота (TT) і карликовість (tt), і спостерігав за закономірностями їх успадкування.
Батьківське покоління (P) - це організми, залучені до початкового схрещування, тоді як перше дочірнє покоління (F 1 ) представляє нащадків цього схрещування.
У поколінні F 1 всі рослини виявили домінантну ознаку (високість), а рецесивну ознаку (карликовість) не було. Ця модель демонстрації лише домінантної ознаки в поколінні F 1 була однаковою для всіх ознак, які вивчав Мендель.
Коли рослини F1 схрещували між собою, в результаті чого утворилося друге дочірнє покоління (F 2 ), деякі нащадки показали рецесивну ознаку, яка не спостерігалася в поколінні F 1 . F 2 покоління демонструвало співвідношення домінантних і рецесивних ознак 3:1.
Мендель спостерігав і виявив, що ця закономірність узгоджується з усіма рисами, які він вивчав.
Закони спадковості Менделя
Мендель запропонував три закони, що пояснюють успадкування ознак.
Закон домінування
Відповідно до закону домінування, коли в організмі присутні дві альтернативні форми (алелі) певної ознаки, одна алель буде домінантною, а інша рецесивною. У поколінні F1 експресується лише домінантний алель, тоді як рецесивний алель залишається замаскованим або неекспресованим. Цей закон пояснює, як ознаки батьків виражаються в нащадках під час моногібридного схрещування.
Цей перший закон пояснює, чому деякі риси були «приховані» або, здавалося, «пропускали» покоління. Сьогодні ми знаємо, що ознака, яка приховує або «прикриває» іншу ознаку, називається домінантною , а ознака, яка прихована, називається рецесивною .
Перший закон Менделя стверджує, що при схрещуванні рослин з різними ознаками в наступному поколінні з’являється лише одна форма ознаки. Усе отримане потомство матиме домінантну ознаку.
Закон сегрегації
Закон сегрегації, також відомий як Закон чистоти гамет, пояснює, як алелі, відповідальні за конкретну ознаку, відокремлюються під час утворення гамет і як вони передаються нащадкам. Відповідно до цього закону кожна особина має два алелі певної ознаки, по одному успадковані від кожного з батьків. Під час формування гамет ці алелі відокремлюються один від одного, так що кожна гамета несе лише один алель для кожної ознаки. Оскільки кожна гамета несе лише один алель для ознаки, вони вважаються чистими або гомозиготними за цією конкретною характеристикою.
Мендель придумав, що рослини мають «спадкові фактори», які визначають ці характеристики. Зі своїх спостережень він визначив, що кожна характеристика (наприклад, колір квітки чи форма насіння) має дві різні версії.
Сьогодні ми використовуємо дещо інші слова, які, можливо, вам уже знайомі. «Спадкові фактори» Менделя тепер називаються генами , а різні версії генів — алелями .
Він також визначив, що одна рослина матиме дві копії гена цієї ознаки. Ці дві копії можуть бути ідентичними або різними. Таким чином, одна рослина може мати два алелі жовтого насіння, два алелі зеленого насіння або по одному з кожного.
Його другий закон стверджує, що батьки передають лише один із цих алелів своїм нащадкам.
Винятки з правил
З минулими століттями ми зрозуміли, що, хоча ці правила можуть бути вірними для багатьох рис, які Мендель спостерігав у своїх рослинах гороху, вони не завжди відповідають повній правді...
Закон домінування та однорідності
Хоча розуміння Менделя домінантного проти рецесивного все ще залишається вірним донині, тепер ми знаємо, що часто це набагато складніше. На деякі риси впливає безліч різних генів, вплив негенетичних факторів або те й інше. Подібні комплексні ознаки насправді є більш поширеними, ніж прості домінантні/рецесивні ознаки.
Візьмемо, наприклад, висоту. Хоча в людини можуть бути високі батьки, це не обов’язково означає, що вони будуть однакового зросту. Фактично, ми знаємо, що не тільки існує безліч генів, які можуть впливати на зріст, але й ряд інших біологічних факторів і факторів навколишнього середовища! Тож інколи це не так просто, як це здавав Мендель.
Закон сегрегації
По-друге, ми знаємо, що закон сегрегації теж не завжди вірний. Іноді один з батьків передає своїм нащадкам дві копії гена. Це називається недиз'юнкцією .
Прикладом нерозходження, з яким ви можете бути знайомі, є трисомія 21, яка також називається синдромом Дауна, коли людина має три копії хромосоми 21! Вони успадковують одну копію від першого батька, а також дві копії від другого батька.
___Сімейна форма навчання___
ПІДСУМКОВА КОНТРОЛЬНА РОБОТА
з біології
Хемосинтез був вперше відкритий у 1887 році Сергієм Виноградським завдяки його роботі з нітрифікуючими бактеріями. Сам термін був введений пізніше, у 1897 році, Вільгельмом Пфеффером .
Концепція хемосинтезу як повноцінного харчового ланцюга стала великою науковою революцією в 1977 році, коли дослідники виявили, що життя навколо глибоководних гідротермальних джерел залежить не від сонячного світла, а від хімічної енергії з цих джерел .
Хемосинтез — це процес автотрофного живлення, під час якого мікроорганізми (бактерії) створюють органічні речовини з неорганічних, використовуючи енергію хімічних реакцій окислення сполук (сірководню, аміаку, заліза, водню), а не світло, як у фотосинтезу.
Ця хімічна енергія перетворюється на АТФ, що йде на синтез органіки, і цей процес відіграє важливу роль у біогеохімічних циклах, наприклад, у формуванні руд та очищенні води.
Що таке фотосинтез?
Ви знаєте, що під час дихання тварини, зокрема й людина, вдихають кисень і видихають вуглекислий газ. Рослини також дихають! Але в них усе відбувається навпаки: рослини поглинають вуглекислий газ і «видихують» кисень. Саме цим киснем дихаємо ми й інші тварини. Рослинам, як і іншим живим організмам, також потрібна їжа. Більшість рослин здатні самостійно її «готувати». Вони роблять це за допомогою світла!
Дихання та живлення рослин відбуваються в процесі фотосинтезу.
Фотосинтез — це процес утворення органічних речовин за допомогою енергії сонячного світла.
Завдання 1 (дослідження)
Разом із дорослими дослідіть, як рослина виділяє кисень у процесі фотосинтезу. Кімнатну рослину щільно накрийте скляним ковпаком і залиште її на освітленому місці впродовж доби. Потім поставте під ковпак запалену свічку. Зафіксуйте час, упродовж якого горітиме свічка. Зробіть висновок щодо наявності кисню, який забезпечив процес горіння.
Як світлова енергія потрапляє в рослини?
Вуглекислий газ із повітря надходить до рослини через невеликі отвори в листках — продихи. Вода поглинається корінням і підіймається стеблом до листків. Чи замислювалися ви, чому в більшості рослин листки мають широку й плоску поверхню? Так вони зможуть поглинати більше сонячних променів, які є джерелом енергії для рослин.
Усередині листка є видовжені за формою зелені пластиди — хлоропласти (від грец. хлорос — зелений). У них міститься речовина зеленого кольору під назвою хлорофіл. Він, немов «антена», уловлює енергію Сонця.
Отже, маємо: із повітря надійшов вуглекислий газ, із ґрунту — вода, а хлорофіл «спіймав» сонячне світло. І от розпочинається диво фотосинтезу!
Перегляньте відео.
Світлова й темнова фази фотосинтезу
Процес фотосинтезу надзвичайно складний, у ньому виділяють дві фази: світлову й темнову. Під час цих фаз у листку відбуваються різноманітні біохімічні перетворення.
Фотосинтез є одним із найважливіших біологічних процесів утворення органічних речовин у рослин.
Для учнів, яких НЕ БУЛО на уроці в школі.
Виконати лабораторну роботу за посиланням нижче. Надіслати мені на електронну пошту в форматі word або pdf. В темі листа вказати прізвище, ім'я, клас.
Всі організми, які мають клітинну будову, відносяться до однієї з груп (надцарств) – прокаріоти (перед’ядерні) або еукаріоти (ядерні).
Прокаріотичні клітини – не мають чітко сформованого ядра та більшості органел.
Еукаріотичні клітини – мають ядро і розвинену систему органел.
Прокаріотичні клітини – це прості одноклітинні організми (бактерії та археї), які не мають сформованого ядра та мембранних органел, на відміну від еукаріотичних клітин. Їхній генетичний матеріал (одноланцюгова кільцева ДНК) знаходиться в цитоплазмі у ділянці, яка називається нуклеоїдом. Такі клітини мають плазматичну мембрану, цитоплазму, рибосоми, а також часто клітинну стінку та інші структури, як-от джгутики чи капсула.
Основні характеристики прокаріотичних клітин:
Відсутність ядра: Генетичний матеріал не оточений мембраною.
Розташування ДНК: Основний генетичний матеріал (нуклеоїд) знаходиться в цитоплазмі.
Відсутність мембранних органел: Немає мітохондрій, пластид, ендоплазматичного ретикулуму, комплексу Гольджі та лізосом.
Наявність рибосом: Прокаріотичні рибосоми мають розмір 70S.
Клітинна стінка: Більшість прокаріотів має клітинну стінку, яка захищає клітину та надає їй форми. Вона утворена з пептидоглікану (у бактерій) або інших полісахаридів.
Плазміди: Деякі прокаріотичні клітини можуть містити додаткову екстрахромосомну ДНК у вигляді плазмід.
Джгутики та пілі: Деякі мають джгутики для руху або пілі для обміну генетичним матеріалом під час кон'югації.
Розміри: Зазвичай менші за еукаріотичні клітини, від 0,1 до 5,0 мкм.
Розмноження: Найчастіше відбувається шляхом бінарного поділу.
Мітохондрії та пластиди – це двомембранні органели еукаріотичних клітин, які відіграють ключову роль в енергетичному метаболізмі та мають схожу структуру: зовнішню та внутрішню мембрани, власну ДНК та рибосоми.
Мітохондрії перетворюють енергію поживних речовин на АТФ шляхом клітинного дихання, а пластиди (зокрема, хлоропласти) відповідають за фотосинтез.
Мітохондрії
Структура:
Зовнішня мембрана: Гладка, оточує органелу.
Внутрішня мембрана: Має численні складки, що називаються кристами, які збільшують площу поверхні.
Матрикс: Простір всередині внутрішньої мембрани, що містить ферменти та власну ДНК.
Кристи: Складки внутрішньої мембрани, де розташовані ферменти для синтезу АТФ.
Функція: Виробництво енергії у вигляді АТФ у процесі клітинного дихання.
Пластиди
Структура:
Зовнішня мембрана: Гладка.
Внутрішня мембрана: Оточує строму.
Строма: Внутрішній простір, що містить власну ДНК, рибосоми та грану(и).
Тилакоїди/Хлорофіл: Містять пігмент хлорофіл (у хлоропластах) і здійснюють фотосинтез.
Функція: Виробництво органічних речовин шляхом фотосинтезу (у хлоропластах).
Спільні риси
Двомембранні органели: Обидві мають дві мембрани.
Власна ДНК: Мають власну кільцеву ДНК та рибосоми, що дозволяє їм синтезувати деякі власні білки.
Енергетичний метаболізм: Обидві органели залучені до перетворення енергії в клітині.
Клітинне ядро — це органела еукаріотичних клітин, яка містить генетичний матеріал (ДНК) та регулює всі життєво важливі процеси, забезпечуючи збереження та передачу спадкової інформації, а також біосинтез білків. Його структурно утворюють ядерна оболонка з порами, ядерце (місце формування рибосом), хроматин (ДНК з білками) та ядерний сік (каріоплазма).
Самостійно виконуємо лабораторну роботу. Відповіді у форматі word або pdf надсилаємо мені на ел.пошту.
Структурна організація ядра:
Ядерна оболонка — це двомембранна структура, яка оточує ядро і містить численні ядерні пори для транспорту речовин між ядром і цитоплазмою.
Ядерце — немембранний компонент ядра, що складається з білків та рибонуклеопротеїдів, головна функція якого — збирання рибосомних субодиниць.
Хроматин — комплекс ДНК та білків, який утворює хромосоми під час поділу клітини і зберігає спадкову інформацію.
Ядерний сік (каріоплазма) — це внутрішнє рідке середовище ядра, в якому розташовані хроматин та ядерце.
Функції ядра:
Зберігання та передача спадкової інформації: ядро містить ДНК і забезпечує точне копіювання та передачу генетичних даних дочірнім клітинам.
Регуляція життєдіяльності клітини: ядро контролює процеси обміну речовин та біосинтез білків, регулюючи експресію генів.
Утворення рибосом: в ядерці відбувається формування рибосом, які потім надходять у цитоплазму.
Реплікація ДНК та поділ клітини: ядро є центральним органом цих важливих процесів.
Ендоплазматична сітка, комплекс Ґольджі, лізосоми та вакуолі є одномембранними органелами еукаріотичних клітин, які тісно пов'язані між собою в єдину вакуолярну систему для синтезу, модифікації, транспортування та перетравлення речовин. ЕПС синтезує білки (шорстка) та ліпіди (гладка), а комплекс Ґольджі модифікує ці речовини, упаковує їх у мембранні міхурці, з яких утворюються лізосоми та вакуолі. Лізосоми містять ферменти для розщеплення, а вакуолі запасають речовини або виконують інші специфічні функції.
Ендоплазматична сітка (ЕПС) відео
Структура: Система мембранних канальців, цистерн та міхурців, що сполучаються з ядерною оболонкою та плазматичною мембраною.
Типи:
Шорстка ЕПС: З рибосомами на поверхні; бере участь у синтезі та модифікації білків.
Гладка ЕПС: Без рибосом; синтезує ліпіди, стероїди, деякі полісахариди.
Функції: Синтез білків, ліпідів, транспортування речовин всередині клітини.
Комплекс Ґольджі
Структура: Складається зі сплющених мембранних цистерн і трубочок, до яких прикріплюються мембранні міхурці.
Функції:
Модифікує та глікозилює білки та ліпіди, що надходять з ЕПС.
Упаковує речовини в секреторні та лізосомні везикули.
Лізосоми
Структура: Мембранні міхурці, що містять травні ферменти.
Функції:
Розщеплюють макромолекули, а також пошкоджені органели (аутофагія).
Беруть участь у перетравленні речовин, що потрапляють до клітини шляхом фагоцитозу.
Вакуолі
Структура: Різноманітні мембранні міхурці, які можуть зливатися.
Функції:
Запасання: Запасають воду, поживні речовини, продукти обміну.
Виділення: Виводять непотрібні речовини з клітини.
Підтримка тиску: У рослинних клітинах велика центральна вакуоля підтримує тургорний тиск.
Еукаріотична клітина складається з цитоплазми, яка містить органели, включно з рибосомами, органелами руху (наприклад, джгутики) та клітинним центром. Цитоплазма — це цитозоль (напіврідке середовище) разом з усіма розташованими в ньому органелами. Рибосоми відповідають за синтез білка, клітинний центр бере участь у поділі клітини, а органели руху забезпечують її рухливість.
Цитоплазма
Структура: Це цитозоль (рідка частина) та всі органели, що містяться в ній.
Функції:
Забезпечує транспорт речовин по клітині.
Відбувається обмін речовин.
Регулює швидкість біохімічних процесів.
Здійснює синтез білків.
Рибосоми
Структура: Немембранні органели, що складаються з двох субодиниць.
Функція: Синтез білків.
Органели руху
Структура: Наприклад, джгутики та вії.
Функція: Забезпечують рух клітини.
Клітинний центр (центросома)
Структура: Містить центріолі (у тваринних та нижчих рослинних клітинах).
Функція: Бере участь у формуванні веретена поділу під час поділу клітини.
Поверхневий апарат еукаріотичної клітини складається з плазматичної мембрани, а також надмембранних комплексів (наприклад, клітинна стінка у рослин та глікокалікс у тварин) і підмембранних комплексів. Цей комплекс забезпечує захист клітини, регулює обмін речовин та здійснює міжклітинну взаємодію.
Структурні компоненти поверхневого апарату:
Плазматична мембрана (плазмалема):
Основний компонент, що складається з ліпідів, білків і вуглеводів.
Забезпечує напівпроникність, вибірково пропускаючи речовини всередину та назовні клітини.
Білки виконують різноманітні функції, включаючи перетинання мембрани (транспортні білки) або знаходження на її поверхні.
Надмембранні комплекси:
Структури, розташовані з зовнішнього боку плазматичної мембрани.
У тваринних клітинах: — це глікокалікс, який складається з вуглеводів та білків і виконує функції розпізнавання та адгезії.
У рослинних та грибних клітинах: це клітинна стінка (наприклад, з целюлози у рослин), що забезпечує міцність та захист.
Підмембранні комплекси:
Структури, розташовані під плазматичною мембраною.
Їх функція полягає у підтримці форми клітини та взаємодії з цитоплазмою.
Завдання: ПіДМЕБРАННІ СТРУКТУРИ ЕУКАРІОТИЧНОЇ КЛІТИНИ
Клітинна мембрана – це тонка, напівпроникна структура, що оточує клітину, складається з ліпідів, білків і вуглеводів та виконує життєво важливі функції: захищає клітину від зовнішнього середовища, регулює обмін речовин, забезпечує транспорт речовин, а також підтримує контакт між клітинами.
Основні компоненти:
Ліпідний бішар: Основа мембрани, утворена двома шарами ліпідів (фосфоліпідів), які мають гідрофільні (любов до води) головки ззовні та гідрофобні (відштовхують воду) хвости всередині.
Білки: Вбудовані в ліпідний бішар або розташовані на його поверхні. Вони виконують функції:
Транспорт речовин: Спеціальні білки-канали та насоси забезпечують вибірковий рух речовин через мембрану.
Взаємодія з середовищем: Білки можуть бути рецепторами, що реагують на подразнення, або брати участь у зв'язуванні з іншими клітинами.
Енергетична функція: Деякі білки залучені до перетворення енергії.
Вуглеводи: Зв'язані з білками (глюкопротеїди) або ліпідами (гліколіпіди). Вони беруть участь у розпізнаванні клітин та реагуванні на зовнішні подразники.
Функції клітинної мембрани:
Бар'єрна функція: Відокремлює внутрішній вміст клітини від зовнішнього середовища, створюючи стабільні умови для її функціонування.
Транспортна функція: Регулює надходження поживних речовин у клітину та виведення продуктів обміну з неї, використовуючи пасивний (дифузія, осмос) та активний (за допомогою насосів та везикул) транспорт.
Рецепторна функція: Сприймає сигнали із зовнішнього середовища та відповідає на них.
Контактна функція: Забезпечує зв'язок між сусідніми клітинами.
Синоніми: Плазматична мембрана, Плазмалема.
Клітина є основною структурною, функціональною та генетичною одиницею всіх живих організмів, як простих, так і складних, і є джерелом нових клітин. Основні положення сучасної клітинної теорії включають уявлення про клітину як про елементарну одиницю життя, здатну до обміну речовиною та енергією з довкіллям, саморегуляції та розмноження, а також про зв'язок клітин з утворенням тканин і органів у багатоклітинних організмах. Для дослідження клітин використовують мікроскопічні методи (світлову, флуоресцентну, електронну мікроскопію), центрифугування, метод мічених атомів та методи клітинної інженерії.
Клітина як одиниця живого
Структурна одиниця: Клітина є базовим будівельним блоком усіх живих істот, включаючи одноклітинні (бактерії) та багатоклітинні організми (людина, рослини).
Функціональна одиниця: Клітина виконує всі основні життєві функції, такі як живлення, дихання, виділення, розмноження, і є елементарною одиницею обміну речовинами, енергією та інформацією з навколишнім середовищем.
Генетична одиниця: Клітина є одиницею спадковості та розвитку, а поява нових клітин є наслідком поділу материнської клітини.
Основні положення сучасної клітинної теорії
Усі організми складаються з клітин, які є основною одиницею їхньої будови і розвитку.
Клітини всіх організмів подібні за будовою і функціями.
Нові клітини виникають шляхом поділу (розмноження) материнських клітин.
У багатоклітинних організмах клітини спеціалізуються за будовою і функціями та об'єднуються в тканини, органи та системи органів.
Клітина є саморегулюючою, самовідновлюваною та самовідтворюваною системою.
Методи дослідження клітини
Мікроскопія: Основний метод вивчення клітин, що дозволяє бачити їхню структуру.
Світлова мікроскопія: Використовується для вивчення загального плану будови клітин та великих органел.
Флуоресцентна мікроскопія: Дозволяє вивчати специфічні клітинні структури та процеси завдяки використанню флуоресцентних барвників.
Електронна мікроскопія (сканувальна, трансмісивна): Застосовується для детального вивчення ультраструктури клітин та їхніх компонентів.
Центрифугування: Метод розділення клітинних компонентів на основі їхньої щільності.
Метод мічених атомів (авторадіографія): Використовується для вивчення біохімічних процесів у клітинах.
Метод клітинної інженерії та метод культур: Дозволяють вивчати клітини в лабораторних умовах, культивуючи їх.
Домашнє завдання:
параграф 2 (стр. 11-15)
в кінці параграфу дати відповіді на запитання.
Домашнє завдання:
прочитати папаграф 1 (4-11)
на сторінці 10 зробити тест